Tổng quan luận án

Công trình nghiên cứu khoa học giáo dục mang tên "Dạy học hình học ở các lớp cuối cấp THCS theo hướng tích hợp" do nghiên cứu sinh Phạm Văn Hiệu thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Trần Việt Cường và GS.TS. Đào Tam tại Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên (bảo vệ năm 2022). Luận án thuộc chuyên ngành Khoa học giáo dục (Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Toán).

Thuộc tính luận án Thông tin chi tiết
Tên đề tài Dạy học hình học ở các lớp cuối cấp THCS theo hướng tích hợp
Tác giả Phạm Văn Hiệu
Người hướng dẫn khoa học 1. TS. Trần Việt Cường; 2. TS. Đào Tam
Cơ sở đào tạo Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên
Năm bảo vệ 2022
Mã số chuyên ngành 9140111 (Khoa học giáo dục)

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Quan điểm dạy học tích hợp (DHTH) là một chiến lược giáo dục phổ thông được triển khai tại nhiều quốc gia trên thế giới như Nga, Nhật Bản, Úc, Mỹ, Singapore, Vương quốc Anh. Tại Việt Nam, Nghị quyết số 88/2014/QH13 của Quốc hội và Chương trình Giáo dục phổ thông (CTGDPT) 2018 đã xác định định hướng đổi mới căn bản, chuyển từ truyền thụ nội dung rời rạc sang phát triển phẩm chất, năng lực người học thông qua việc tinh giản kiến thức, tăng cường thực hành và tích hợp nội dung liên môn, xuyên môn.

Tuy nhiên, trong thực tiễn dạy học môn Toán ở cấp Trung học cơ sở (THCS), việc triển khai DHTH còn gặp nhiều rào cản. Tác giả chỉ ra rằng việc tích hợp ở THCS chủ yếu mới được thí điểm hoặc triển khai ở các lớp đầu cấp mà chưa áp dụng đồng bộ ở các lớp cuối cấp (lớp 8, lớp 9). Vấn đề khó khăn nổi bật là giáo viên (GV) chưa được chuẩn bị đầy đủ về mặt tri thức luận và kỹ năng sư phạm: GV chưa nắm vững cách thức thiết lập mối quan hệ giữa các kiến thức trong nội bộ môn Toán, chưa có kỹ năng chuyển hóa kiến thức liên môn (Vật lý, Hóa học, Công nghệ...) sang ngôn ngữ hình học, và chưa chủ động thiết kế các tình huống dạy học kết nối toán học với thực tiễn. Khoảng trống nghiên cứu được luận án xác định là việc thiếu vắng các quy trình sư phạm cụ thể và hệ thống tình huống dạy học điển hình để cụ thể hóa quan điểm tích hợp vào phân môn Hình học ở các lớp cuối cấp THCS.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu tổng quát của luận án là hiện thực hóa DHTH qua các tình huống điển hình trong dạy học hình học các lớp cuối cấp ở trường THCS theo hướng khai thác các mối liên hệ bên trong giữa các nội dung Toán học, mối liên hệ liên môn và kết nối Toán học với thực tiễn.

Việc hiện thực hóa này được tác giả cụ thể hóa qua ba khâu trọng tâm:

  1. Chuẩn bị tri thức, kỹ năng cho GV đáp ứng các yêu cầu của DHTH trong đổi mới giáo dục Toán học ở trường THCS.
  2. Khắc phục những khó khăn chủ yếu của người GV trong việc định hướng tìm tòi, thiết kế tình huống dạy học và cách tổ chức DHTH.
  3. Cụ thể hóa DHTH vào một số tình huống dạy học hình học các lớp cuối cấp THCS thông qua khai thác quy trình thiết kế và vận dụng.

Nhiệm vụ nghiên cứu

Luận án xác lập 03 nhiệm vụ nghiên cứu chính:

  1. Nghiên cứu lý luận và thực tiễn về DHTH ở trong nước và trên thế giới nói chung, tích hợp trong dạy học hình học các lớp cuối cấp ở trường THCS nói riêng.
  2. Nghiên cứu khai thác vai trò của dạy học hình học các lớp cuối cấp trong dạy học tích hợp.
  3. Đề xuất phương thức dạy học hình học các lớp cuối cấp ở trường THCS theo hướng DHTH.

Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học môn Hình học các lớp cuối cấp THCS theo hướng DHTH.
  • Đối tượng nghiên cứu: Chuẩn bị kiến thức và kỹ năng cho GV Toán THCS để xây dựng và sử dụng các tình huống dạy học hình học các lớp cuối cấp THCS theo định hướng tổ chức cho học sinh (HS) hoạt động nhằm cụ thể hóa DHTH.
  • Phạm vi nghiên cứu: Nội dung chương trình, sách giáo khoa Hình học các lớp cuối cấp THCS (lớp 8 và lớp 9); địa bàn khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm tại các trường THCS (trong đó có quận Hồng Bàng, thành phố Hải Phòng và một số trường THCS tham gia khảo sát).

Giả thuyết khoa học

Nếu GV được chuẩn bị kiến thức và kỹ năng để thực hiện hướng DHTH khi dạy học hình học ở các lớp cuối cấp THCS thì có thể thiết kế các tình huống dạy học nhằm tổ chức cho HS hoạt động thực hành để cụ thể hóa hướng dạy học nói trên.


Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu quốc tế

Tác giả điểm lại tiến trình phát triển của lý luận DHTH trên thế giới từ những năm 60 của thế kỷ XX tại các nước phát triển như Mỹ, Nga, Anh, Pháp, Thụy Điển, Úc, Đức, Hà Lan, Hàn Quốc, Singapore:

  • Tổ chức UNESCO (1972): Tại Hội nghị phối hợp chương trình ở Paris, UNESCO đưa ra định nghĩa coi DHTH các khoa học là một cách trình bày các khái niệm và nguyên lý khoa học cho phép diễn đạt sự thống nhất cơ bản của một tư tưởng khoa học, tránh nhấn mạnh quá sớm sự sai khác giữa các lĩnh vực khoa học.
  • Xavier Roegiers (1996): Đề xuất hệ thống sư phạm tích hợp nhằm phát triển năng lực người học, phân loại tích hợp thành 2 nhóm lớn với 4 cách tiếp cận: (1) Các ứng dụng chung cho nhiều môn học thực hiện cuối năm hoặc cuối cấp; (2) Các ứng dụng chung thực hiện định kỳ trong năm; (3) Phối hợp quá trình học tập bằng đề tài tích hợp; (4) Phối hợp bằng các tình huống tích hợp xoay quanh mục tiêu chung.
  • Robin Fogarty (1991): Đưa ra khung lý thuyết gồm 3 loại hình tích hợp phổ biến với 10 mô hình cụ thể: Tích hợp nội bộ môn học (môn học riêng biệt, tích hợp liên kết, tích hợp lồng ghép/đồng tâm); Tích hợp xuyên môn (mô hình chuỗi tiếp nối, chia sẻ/tạo môn mới, liên kết màng, tiếp cận luồng/xâu chuỗi, theo chủ đề liên môn); Tích hợp từ người học và thông qua người học (đắm mình, nối mạng).
  • Clark (2002): Khẳng định bản chất của việc học là hiểu sự liên kết giữa các sự vật, hiện tượng; tích hợp là cách tư duy tìm kiếm các mối liên kết để việc học chân chính diễn ra.
  • Quan điểm phương pháp luận: Phormenko (1996) khẳng định tích hợp là nguyên tắc lý luận dạy học; V. Usinski và I. B. Nôvic luận giải về việc sử dụng mô hình hóa toán học như một công cụ nghiên cứu gián tiếp thế giới thực tiễn.
Tác giả / Tổ chức Năm Luận điểm / Mô hình tích hợp chính
UNESCO 1972 Trình bày thống nhất các khái niệm, nguyên lý khoa học, tránh tách rời các ngành khoa học.
Robin Fogarty 1991 Khung 3 loại hình (nội môn, xuyên môn, từ người học) với 10 mô hình thiết kế dạy học tích hợp.
Xavier Roegiers 1996 Khái niệm sư phạm tích hợp; 2 nhóm lớn với 4 cách thức tích hợp tình huống nhằm hình thành năng lực.
Clark 2002 Bản chất việc học là tìm kiếm mối liên kết; tích hợp là quy luật tất yếu của nhận thức.

Các hướng nghiên cứu trong nước

Luận án tổng hợp các công trình nghiên cứu trong nước theo từng nhóm vấn đề:

  • Nghiên cứu lý luận và chương trình chung: Tác giả Nguyễn Thị Kim Dung (DHTH trong chương trình giáo dục phổ thông); Võ Văn Duyên Em (Tích hợp trong dạy học bộ môn ở trường phổ thông); Hoàng Ngọc Hùng (Tư tưởng sư phạm tích hợp: Từ ngữ nghĩa và triết lý); Ngô Minh Oanh và Trương Công Thanh (khảo sát thực trạng DHTH sau 2015); Đề tài cấp Bộ B91-37-12 về đổi mới mục tiêu, nội dung, phương pháp THCS.
  • Nghiên cứu mức độ chuẩn bị của giáo viên: Trương Thị Thanh Mai và Thái Thị Thùy Trang (nghiên cứu mức độ sẵn sàng của GV THCS các môn Lý – Hóa – Sinh tại Đà Nẵng); Phạm Thị Lan Phượng (nghiên cứu mức độ chuẩn bị của GV THPT tại TP. Hồ Chí Minh); Lê Thùy Linh (2015, đề tài cấp Bộ về kỹ năng DHTH môn xã hội cho GV THCS miền núi phía Bắc).
  • Khái niệm và phương pháp luận tích hợp: Đỗ Ngọc Thống (2018, tiếp cận tích hợp ở bình diện hoạt động dạy học và cấu trúc nội dung); Dương Tiến Sỹ (2002); Nguyễn Phúc Chỉnh (2012); Đinh Quang Báo (2017); Nguyễn Văn Tuấn (2010).
  • Lịch sử chương trình giáo dục: GS. Trần Kiều (2017) phân tích 60 năm phát triển CTGDPT (1950, 1956, 1981, 2002), chỉ ra nguyên nhân chương trình 2002 chưa đạt mức độ tích hợp cao do rào cản đào tạo GV và yêu cầu bảo đảm tính logic hàn lâm của từng bộ môn.
  • Nghiên cứu chuyên sâu môn Toán:
    • Nguyễn Thế Sơn (2017): Luận án tiến sĩ về Xây dựng chủ đề tích hợp trong dạy học môn Toán ở trường THPT.
    • Phan Bá Lê Hiền (2021): Luận án tiến sĩ về Rèn luyện kĩ năng dạy học tích hợp cho giáo viên môn Toán ở trường Trung học phổ thông.
    • Nguyễn Phương Chi, Trần Thị Thanh Huyền (2017): Nghiên cứu chủ đề tích hợp liên môn Toán – Vật lý "Tính tiền điện và tiết kiệm điện năng ở trường THCS" (Tạp chí Giáo dục số 420).
    • Lê Bá Phương (2018): Quy trình DHTH liên môn Toán cao cấp cho sinh viên ngành Điện, Cơ khí (Tạp chí Giáo dục số 431).

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Mặc dù các công trình đã làm sáng tỏ khái niệm và biện pháp tích hợp môn Toán ở cấp THPT hoặc tích hợp liên môn Toán – Vật lý đơn lẻ, chưa có công trình nào đi sâu giải quyết phương thức thiết kế và vận dụng các tình huống dạy học phân môn Hình học ở các lớp cuối cấp THCS (lớp 8, lớp 9) theo 3 bình diện đồng bộ: (1) Mối liên hệ bên trong nội bộ môn Toán; (2) Mối liên hệ liên môn; (3) Mối liên hệ giữa Hình học với thực tiễn.


Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm sử dụng

Luận án xây dựng cơ sở lý luận dựa trên ba trụ cột:

  1. Cơ sở Triết học duy vật biện chứng:
    • Cặp phạm trù nhân – quả: Một kết quả hình thành từ nhiều nguyên nhân và thành tố cấu trúc nhiều tầng bậc.
    • Nguyên lý về sự phát triển: Tích lũy về lượng dẫn tới thay đổi về chất; việc tích hợp nhiều yếu tố tạo ra bước chuyển biến chất lượng nhận thức chứ không phải phép cộng cơ học.
    • Mối liên hệ phổ biến: Sự vật, hiện tượng luôn nằm trong mối liên hệ hữu cơ. Bản chất dạy học Toán học là dạy học các mối liên hệ.
  2. Cơ sở Tâm lý học nhận thức: Hoạt động học tập là tiến trình khám phá các mối liên kết bản chất. DHTH giúp người học gắn kết tri thức nhà trường với tình huống thực tiễn có ý nghĩa, hình thành năng lực giải quyết vấn đề phức hợp (Clark, 2002).
  3. Cơ sở Lý luận dạy học môn Toán: Tiếp cận năng lực thông qua việc tổ chức cho HS tương tác với các tình huống học tập. Dạy học hình học cần tăng cường tính trực quan và chú trọng các yếu tố hình học không gian cùng quan hệ số lượng.

Khái niệm DHTH trong môn Toán THCS do luận án xác lập: DHTH trong môn Toán ở trường THCS là kiểu dạy học sao cho HS chiếm lĩnh tri thức và kỹ năng trên cơ sở tương tác với các tình huống dạy học thỏa mãn bốn yêu cầu:

  • Tình huống được thiết kế từ kiến thức nội bộ môn Toán đã biết, kiến thức các môn học khác liên quan hoặc tình huống thực tiễn để hình thành, củng cố kiến thức Toán.
  • Tình huống chứa đựng ý tưởng giải quyết vấn đề Toán học thông qua hoạt động mô hình hóa các hiện tượng trong môn học khác hoặc thực tiễn.
  • Tình huống có thể giải thích bằng kiến thức Toán học đã biết hoặc kiến thức khoa học liên quan, cho phép kết nối tri thức.
  • Thông qua việc giải quyết tình huống, HS nắm được ý nghĩa thực tiễn và lý thuyết của kiến thức Toán học.

Khái niệm mô hình hóa Toán học: Luận án định nghĩa hoạt động mô hình hóa Toán học đối với một lớp hiện tượng khách quan là một ánh xạ từ tập hợp các đối tượng và quan hệ của hiện thực khách quan sang tập hợp các đối tượng và quan hệ Toán học.

Hệ phương pháp nghiên cứu

Luận án phối hợp đồng bộ các phương pháp nghiên cứu định tính và định lượng:

  • Phương pháp nghiên cứu lý luận: Phân tích, tổng hợp, khái quát hóa các văn kiện, chương trình giáo dục và tài liệu khoa học trong nước, quốc tế về tích hợp.
  • Phương pháp điều tra, khảo sát thực tiễn: Thiết kế phiếu hỏi trắc nghiệm, bảng hỏi chuyên sâu (Phụ lục 1) và phỏng vấn trực tiếp đối với cán bộ quản lý, GV và HS THCS nhằm đánh giá nhận thức, thực trạng tổ chức DHTH.
  • Phương pháp chuyên gia: Tham vấn ý kiến các nhà khoa học giáo dục, giảng viên phương pháp dạy học Toán tại các trường Đại học Sư phạm.
  • Phương pháp nghiên cứu trường hợp: Quan sát hành vi, ghi nhận thảo luận nhóm và phân tích sản phẩm học tập của các nhóm GV và HS khi giải quyết các tình huống DHTH cụ thể.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm theo quy trình đề xuất, sử dụng kỹ thuật đánh giá kết hợp phân tích tiên nghiệm (dự đoán trước các chiến lược và chướng ngại nhận thức của HS) và phân tích hậu nghiệm (đối chiếu dữ liệu thực tế thu được sau bài học).

Nguồn dữ liệu và ngữ cảnh nghiên cứu

Dữ liệu khảo sát và thực nghiệm được thu thập từ GV dạy môn Toán và HS các lớp cuối cấp tại các trường THCS (tập trung tại quận Hồng Bàng, Hải Phòng và các đơn vị phối hợp). Nguồn ngữ liệu phân tích bao gồm Chương trình giáo dục phổ thông môn Toán, hệ thống sách giáo khoa Hình học lớp 8 và lớp 9 hiện hành, các bài kiểm tra thực nghiệm và biên bản dự giờ, hình ảnh hoạt động của HS.


Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lý luận

Chương 1 hệ thống hóa các vấn đề lý luận về tích hợp và DHTH, xác lập khung định hướng cho phân môn Hình học cuối cấp THCS:

  1. Khái niệm và mục tiêu DHTH: Luận án chỉ ra 4 mục tiêu cốt lõi của DHTH: (1) Phát triển năng lực người học; (2) Làm cho quá trình học tập có ý nghĩa; (3) Xác lập mối liên hệ giữa các kiến thức, kỹ năng và phương pháp; (4) Tinh giản kiến thức, tránh lặp lại nội dung giữa các môn học.
  2. Phân loại hình thức và mức độ tích hợp:
    • Về hình thức: Tích hợp nội dung giữa/của các môn học (nội môn, liên môn, xuyên môn) và tích hợp các nội dung thời sự chưa thành môn học (môi trường, biến đổi khí hậu, tài chính, giáo dục chủ quyền biển đảo).
    • Về mức độ: Tích hợp mức độ cao/sâu (hòa trộn nội dung tạo môn học mới) và tích hợp mức độ thấp (giữ môn học độc lập, kết nối ở các chủ đề giao thoa).
  3. Ý nghĩa phương pháp luận nhận thức Toán học: Khẳng định dạy học Toán thực chất là dạy học các mối liên hệ; việc mô hình hóa Toán học đóng vai trò cầu nối chuyển thể các hiện tượng thực tế và liên môn thành cấu trúc hình học trừu tượng.
  4. Khai thác tiềm năng SGK Hình học cuối cấp THCS qua 3 hướng:
    • Mối liên hệ nội bộ môn Toán: Vận dụng nhiều phân môn, nhiều chương mục để tìm các cách giải khác nhau cho một bài toán hình học.
    • Mối liên hệ liên môn: Chuyển tải các bài toán quang học (định luật phản xạ, khúc xạ ánh sáng), cơ học (hợp lực, đòn bẩy) sang bài toán tam giác đồng dạng, hệ thức lượng.
    • Mối liên hệ với thực tiễn: Các bài toán đo đạc gián tiếp khoảng cách, chiều cao, bài toán tối ưu hóa diện tích, thể tích hình không gian trong đời sống.

Luận án minh họa tiềm năng tích hợp nội bộ môn Hình học qua các ví dụ toán học cụ thể:

Ví dụ 1 (Liên hệ giữa quan hệ song song và vuông góc): Cho hai đường tròn $(C_1)$ và $(C_2)$ tâm $O_1, O_2$ cắt nhau tại $A$ và $B$. Điểm $M \in (C_1)$, đường thẳng $MA, MB$ cắt $(C_2)$ tại $A', B'$. Chứng minh $MO_1 \perp A'B'$.

  • Giải pháp tích hợp: Thay vì chứng minh trực tiếp vuông góc, kẻ tiếp tuyến $Mx$ với $(C_1)$ và chứng minh $Mx \parallel A'B'$ dựa trên quan hệ góc tạo bởi tia tiếp tuyến và dây cung $\widehat{xMA} = \widehat{ABM} = \widehat{AA'B'}$, từ đó suy ra $MO_1 \perp A'B'$ vì $MO_1 \perp Mx$.

Ví dụ 2 (Huy động đa dạng kiến thức so sánh số đo cung): Cho $(O; R)$, dây $AB$ không qua $O$. Lấy $M, N \in AB$ sao cho $AM = MN = NB$. Tia $OM, ON$ cắt $(O)$ tại $D, E$. Chứng minh $\text{sđ }\overparen{AD} < \text{sđ }\overparen{DE}$. Tác giả trình bày 4 cách giải huy động các kiến thức hình học khác nhau:

  • Cách 1 (Đường trung bình tam giác): Vẽ $MI \parallel ON$ ($I \in OA$), suy ra $MI = \frac{1}{2}ON$ và $OI = \frac{1}{2}OA$. Do $OA > ON$ nên $OI > MI \Rightarrow \widehat{MIO} > \widehat{MOI} \Rightarrow \widehat{DOE} > \widehat{DOA} \Rightarrow \text{sđ }\overparen{DE} > \text{sđ }\overparen{AD}$.
  • Cách 2 (Phép đối xứng tâm): Lấy $Q$ đối xứng với $N$ qua $O$, có $MO \parallel AQ$. Do $ON < OA \Rightarrow OQ < OA \Rightarrow \widehat{DOE} > \widehat{AOD} \Rightarrow \text{sđ }\overparen{DE} > \text{sđ }\overparen{AD}$.
  • Cách 3 (Dựng hình bình hành): Lấy $P$ đối xứng với $O$ qua $M$, tứ giác $APNO$ là hình bình hành $\Rightarrow AP \parallel ON$ và $AP = ON < OA \Rightarrow \widehat{AOD} < \widehat{APO} = \widehat{DOE}$.
  • Cách 4 (Định lý Talet và tam giác cân): Gọi $J = DE \cap OA$. Vì $\triangle OMN$ và $\triangle ODE$ cân tại $O \Rightarrow MN \parallel DE$. Theo định lý Talet có $\frac{AM}{DJ} = \frac{MN}{DE} = \frac{OM}{OD} \Rightarrow DJ = DE$. Tam giác $ADO$ cân tại $O$ nên $\widehat{OAD}$ nhọn $\Rightarrow \widehat{JAD}$ tù $\Rightarrow DJ > DA \Rightarrow DE > AD \Rightarrow \text{sđ }\overparen{DE} > \text{sđ }\overparen{AD}$.

Ví dụ 3 (Dựng đường thẳng song song lập tỉ số): Cho $\triangle ABC$, trung điểm $M$ của $BC$, $G \in AB$ sao cho $GB = 2GA$. $MG \cap CA = D$. Chứng minh $G$ là trọng tâm $\triangle BCD$.

  • Giải pháp: Kẻ $AE \parallel BC$ ($E \in DM$), theo Talet có $\frac{AE}{CM} = \frac{DA}{DC}$ và $\frac{AE}{BM} = \frac{GA}{GB} = \frac{1}{2}$. Vì $BM = CM \Rightarrow \frac{DA}{DC} = \frac{1}{2} \Rightarrow A$ là trung điểm $CD$. Tam giác $BCD$ có $BA, DM$ là hai trung tuyến nên $G$ là trọng tâm.

Chương 2: Cơ sở thực tiễn

Chương 2 trình bày kết quả khảo sát thực trạng nhận thức và hoạt động DHTH của GV và HS tại các trường THCS:

  1. Mục đích và công cụ khảo sát: Tìm hiểu nhận thức của GV về cơ sở khoa học (triết học, tâm lý, sư phạm), vai trò, mục tiêu của DHTH và mức độ sẵn sàng thực hiện; đánh giá hứng thú, khó khăn và năng lực vận dụng kiến thức của HS. Sử dụng phiếu hỏi trắc nghiệm, câu hỏi mở và phỏng vấn sâu.
  2. Kết quả khảo sát giáo viên:
    • Về nhận thức: Đa số GV đồng thuận với quan điểm DHTH là xu hướng tất yếu của CTGDPT mới (Biểu đồ 2.1, 2.2, 2.3). Tuy nhiên, nhận thức về cơ sở triết học và phương pháp luận nhận thức toán học của DHTH còn mơ hồ.
    • Về thực hành: Tỷ lệ GV thường xuyên thiết kế và tổ chức các tình huống tích hợp liên môn và tích hợp thực tiễn còn rất thấp. Nguyên nhân chính do thiếu tài liệu hướng dẫn cụ thể, thiếu thời lượng chương trình và GV gặp lúng túng trong việc tìm kiếm tư liệu liên môn để xây dựng tình huống toán học.
  3. Kết quả khảo sát học sinh:
    • HS gặp nhiều khó khăn khi giải quyết các bài toán yêu cầu huy động kiến thức của nhiều chương mục khác nhau hoặc các bài toán đòi hỏi mô hình hóa hiện tượng thực tế.
    • HS thể hiện sự hứng thú cao khi được tiếp cận các tình huống toán học gắn với đời sống thực tế và các thí nghiệm khoa học trực quan.

Chương 3: Thiết kế và vận dụng các tình huống dạy học hình học ở các lớp cuối cấp THCS theo hướng cụ thể hóa hướng dạy học tích hợp

Chương 3 là phần đóng góp giải pháp sư phạm trọng tâm của luận án:

  1. Xây dựng quy trình 2 giai đoạn:
    • Quy trình thiết kế tình huống DHTH (4 bước):
      • Bước 1: Xác định mục tiêu bài học và nội dung hình học trọng tâm cần hình thành hoặc củng cố.
      • Bước 2: Tìm kiếm và lựa chọn bối cảnh tích hợp (nội bộ môn Toán, liên môn Khoa học tự nhiên/Công nghệ, hoặc thực tiễn đời sống).
      • Bước 3: Mô hình hóa Toán học bối cảnh đã chọn, xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng và dự kiến các rào cản nhận thức của HS.
      • Bước 4: Hoàn thiện kịch bản dạy học và tiêu chí đánh giá kết quả hoạt động của HS.
    • Quy trình vận dụng tình huống vào lớp học (4 pha):
      • Pha 1: Chuyển giao tình huống (gợi động cơ, tạo tình huống có vấn đề).
      • Pha 2: HS độc lập hoặc hợp tác nhóm nghiên cứu tình huống, thực hiện mô hình hóa Toán học.
      • Pha 3: Thảo luận, báo cáo giải pháp, kết nối kiến thức hình học với bối cảnh tích hợp.
      • Pha 4: Thể chế hóa tri thức Toán học mới và vận dụng mở rộng.
Pha dạy học Hoạt động của Giáo viên Hoạt động của Học sinh
Pha 1: Chuyển giao tình huống Giới thiệu bối cảnh thực tiễn / liên môn; nêu nhiệm vụ. Tiếp nhận nhiệm vụ, phát hiện vấn đề cần giải quyết.
Pha 2: Thực hiện tình huống Quan sát, hỗ trợ kỹ thuật, gợi ý giàn giáo nếu cần. Thảo luận nhóm, toán học hóa vấn đề, tìm tòi lời giải.
Pha 3: Thảo luận & Báo cáo Tổ chức điều khiển thảo luận, phân tích các giải pháp. Báo cáo sản phẩm, tranh luận, đối chiếu kết quả.
Pha 4: Thể chế hóa tri thức Khái quát hóa kiến thức hình học, chốt định lý/quy tắc. Ghi nhận tri thức mới, liên hệ mở rộng thực tế.
  1. Cụ thể hóa quy trình vào ba kịch bản dạy học điển hình:
    • Kịch bản 1: Dạy học khái niệm Hình học theo hướng DHTH: Khai thác các mô hình vật chất thực tế hoặc hiện tượng liên môn để giúp HS trừu tượng hóa, xây dựng định nghĩa khái niệm hình học (ví dụ: khái niệm các hình khối không gian, góc và đường tròn).
    • Kịch bản 2: Dạy học phát hiện định lý và quy luật Hình học theo hướng DHTH: Tổ chức cho HS hoạt động thực nghiệm, đo đạc hoặc mô phỏng chuyển động cơ học để dự đoán và chứng minh định lý hình học.
    • Kịch bản 3: Dạy học giải bài tập Toán theo hướng DHTH: Xây dựng các bài toán phức hợp yêu cầu phối hợp nhiều kiến thức nội môn Hình học – Đại số, bài toán giải thích hiện tượng vật lý quang học và các bài toán thực tiễn kỹ thuật.

Chương 4: Thực nghiệm sư phạm

Chương 4 kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của các giải pháp đã đề xuất:

  1. Tổ chức thực nghiệm: Tiến hành trên đối tượng GV và HS các lớp cuối cấp THCS. Thiết kế các tình huống thực nghiệm cụ thể (Tình huống 3, Tình huống 4, Tình huống 7).
  2. Phương pháp đánh giá: Kết hợp phân tích định tính và định lượng qua hai bước:
    • Phân tích tiên nghiệm: Dự kiến chi tiết các hành vi, sơ đồ nhận thức, các cách giải có thể xuất hiện và những sai lầm tiềm ẩn của HS đối với từng tình huống tích hợp trước khi dạy.
    • Phân tích hậu nghiệm: Phân tích bài làm thực tế của HS, hình ảnh tương tác nhóm trong giờ học (Hình 4.1, 4.2, 4.3 trong văn bản), đánh giá mức độ đạt được mục tiêu học tập so với phân tích tiên nghiệm.
  3. Kết luận thực nghiệm: Kết quả thực nghiệm khẳng định HS ở các lớp thực nghiệm đã chủ động huy động kiến thức liên môn và nội môn, nâng cao khả năng mô hình hóa Toán học, giải quyết thành công các tình huống thực tế; GV nắm vững quy trình thiết kế và điều hành giờ dạy học tích hợp.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt lý luận

  1. Luận án đã tổng hợp và hệ thống hóa các vấn đề lý luận về tích hợp và DHTH trong nước cũng như quốc tế; làm sáng tỏ các yêu cầu tri thức luận của việc DHTH môn Toán ở cấp THCS.
  2. Xác định rõ bản chất DHTH trong môn Toán là dạy học các mối liên hệ: mối liên hệ bên trong nội bộ môn Toán, mối liên hệ liên môn và mối liên hệ giữa Toán học với thực tiễn.
  3. Đề xuất được quy trình khoa học gồm các bước thiết kế và quy trình vận dụng các tình huống dạy học Hình học ở các lớp cuối cấp THCS theo hướng tích hợp.

Đóng góp về mặt thực tiễn

  1. Làm rõ thực trạng nhận thức, thuận lợi và khó khăn của GV và HS THCS đối với DHTH trong dạy học môn Toán.
  2. Xây dựng hệ thống kịch bản dạy học và các tình huống điển hình (dạy học khái niệm, phát hiện định lý, giải bài tập toán) trong phân môn Hình học lớp 8 và lớp 9 theo hướng tích hợp.
  3. Kiểm nghiệm và khẳng định tính khả thi, hiệu quả của hệ thống tình huống và quy trình sư phạm thông qua thực nghiệm sư phạm với kỹ thuật phân tích tiên nghiệm và hậu nghiệm.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

  • Cần tổ chức các khóa bồi dưỡng chuyên môn thường xuyên cho GV THCS về tri thức luận và kỹ thuật thiết kế tình huống DHTH môn Toán.
  • Các trường Sư phạm cần trang bị cho sinh viên ngành Sư phạm Toán kỹ năng xây dựng chủ đề tích hợp liên môn và mô hình hóa toán học.
  • Tăng cường biên soạn nguồn học liệu, tài liệu tham khảo chứa đựng các tình huống thực tiễn và liên môn gắn liền với chương trình Hình học THCS.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Nghiên cứu chỉ tập trung vào phân môn Hình học ở các lớp cuối cấp THCS (lớp 8, lớp 9) và phạm vi khảo sát, thực nghiệm sư phạm được tiến hành trên một số địa bàn trường THCS nhất định (chủ yếu tại khu vực phía Bắc như Hải Phòng, Thái Nguyên), chưa thể bao quát toàn bộ các vùng miền trên cả nước.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng quy trình thiết kế và vận dụng tình huống tích hợp sang phân môn Đại số và Thống kê – Xác suất ở cấp THCS.
    • Nghiên cứu phát triển các chủ đề giáo dục STEM chuyên sâu có sự tích hợp liên môn chặt chẽ giữa môn Toán với Vật lý, Hóa học, Sinh học và Tin học theo Chương trình GDPT 2018.
    • Ứng dụng công nghệ thông tin và phần mềm hình học động (như GeoGebra) trong việc thiết kế các tình huống tích hợp trực quan.

Giá trị tham khảo

Luận án mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho nhiều đối tượng trong nghiên cứu và thực hành giáo dục:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán: Cung cấp khung lý thuyết hoàn chỉnh về DHTH, bức tranh tổng quan tài liệu trong/ngoài nước, và phương pháp luận đánh giá thực nghiệm qua phân tích tiên nghiệm – hậu nghiệm.
  • Giảng viên các trường Đại học Sư phạm: Làm tài liệu giảng dạy học phần Phương pháp dạy học môn Toán, hướng dẫn sinh viên thiết kế kế hoạch bài dạy theo định hướng phát triển phẩm chất, năng lực và giáo dục STEM.
  • Giáo viên dạy Toán tại các trường THCS: Tham khảo trực tiếp quy trình 4 bước thiết kế tình huống, các kịch bản dạy học khái niệm, định lý, bài tập hình học lớp 8, lớp 9 và cách thức khai thác nhiều lời giải cho một bài toán hình học.
  • Cán bộ quản lý giáo dục và chuyên viên bộ môn Toán: Làm căn cứ xây dựng nội dung tập huấn chuyên môn đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá theo CTGDPT 2018.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án định nghĩa thế nào về dạy học tích hợp trong môn Toán ở trường THCS?

Tác giả định nghĩa DHTH trong môn Toán THCS là kiểu dạy học sao cho HS chiếm lĩnh tri thức và kỹ năng trên cơ sở tương tác với các tình huống dạy học thỏa mãn 4 tiêu chí: (1) Được thiết kế từ nội bộ môn Toán, môn học khác hoặc thực tiễn để hình thành, củng cố kiến thức; (2) Chứa đựng ý tưởng giải quyết vấn đề qua mô hình hóa toán học; (3) Có thể giải thích bằng tri thức toán hoặc tri thức liên môn liên quan; (4) Giúp HS hiểu rõ ý nghĩa của kiến thức Toán học cần học.

2. Luận án dựa trên những cơ sở triết học duy vật biện chứng nào để luận giải cho DHTH?

Luận án dựa trên ba nội dung triết học: (1) Cặp phạm trù "nhân quả" (kết quả do nhiều nguyên nhân, thành tố kết hợp tạo nên); (2) Nguyên lý "phát triển" và quy luật chuyển hóa từ những thay đổi về lượng dẫn đến sự thay đổi về chất (tích hợp tạo ra chất lượng nhận thức mới chứ không phải phép cộng đơn giản); (3) Quan điểm về "mối liên hệ phổ biến" khẳng định mọi sự vật, hiện tượng luôn tồn tại trong hệ thống mối liên hệ nội tại và bên ngoài, từ đó khẳng định bản chất của dạy học Toán là dạy học các mối liên hệ.

3. Khung phân loại tích hợp của Robin Fogarty (1991) được trình bày trong luận án gồm những nội dung gì?

Khung phân loại của Robin Fogarty gồm 3 loại hình với 10 cách thức:

  • Loại hình 1 (Tích hợp nội bộ môn học): Môn học thiết kế riêng biệt, tích hợp liên kết, tích hợp lồng ghép/đồng tâm.
  • Loại hình 2 (Tích hợp xuyên môn): Mô hình chuỗi tiếp nối, chia sẻ/tạo môn mới từ hai môn, tích hợp liên kết màng, tích hợp theo cách tiếp cận luồng/xâu chuỗi, tích hợp theo chủ đề liên môn.
  • Loại hình 3 (Tích hợp từ người học và thông qua người học): Đắm mình, nối mạng.

4. Tác giả minh họa việc tích hợp nội bộ môn Hình học qua bài toán so sánh số đo hai cung bằng những cách nào?

Trong bài toán so sánh $\text{sđ }\overparen{AD} < \text{sđ }\overparen{DE}$ (với $AM = MN = NB$ trên dây $AB$ của $(O)$), tác giả trình bày 4 cách giải huy động các kiến thức khác nhau: (1) Kẻ đường song song sử dụng tính chất đường trung bình tam giác; (2) Dựng điểm đối xứng tâm qua $O$; (3) Dựng hình bình hành; (4) Vận dụng bổ đề hình thang cân và định lý Talet so sánh độ dài đoạn thẳng và số đo góc.

5. Phương pháp phân tích nào được sử dụng trong đánh giá thực nghiệm sư phạm của luận án?

Luận án sử dụng kỹ thuật đánh giá kết hợp: Phân tích tiên nghiệm (xác định mục tiêu, dự đoán các chiến lược học tập, phản ứng và sai lầm tiềm ẩn của HS trước khi dạy học) và Phân tích hậu nghiệm (thu thập bài làm thực tế, hình ảnh tương tác nhóm, phân tích mức độ chiếm lĩnh tri thức và đối chiếu với dự báo tiên nghiệm để rút ra kết luận).


Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Phạm Văn Hiệu đã giải quyết một vấn đề cấp thiết của thực tiễn đổi mới giáo dục phổ thông bằng cách xây dựng cơ sở lý luận và phương thức dạy học tích hợp cho phân môn Hình học các lớp cuối cấp THCS. Thông qua việc phân tích sâu sắc các mối liên hệ nội bộ môn Toán, mối liên hệ liên môn và kết nối thực tiễn, luận án đã đề xuất quy trình thiết kế – vận dụng tình huống dạy học cụ thể và kiểm chứng thành công qua thực nghiệm sư phạm. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho giáo viên Toán, cán bộ nghiên cứu và sinh viên ngành sư phạm Toán học.