Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục phổ thông, việc chuyển đổi từ phương pháp truyền thụ một chiều sang phát huy tính tích cực nhận thức của người học là yêu cầu cấp thiết. Tại các trường trung học phổ thông, chuyên đề phương trình, bất phương trình mũ và logarit trong chương trình Giải tích lớp 12 được đánh giá là một trong những nội dung trừu tượng, phức tạp. Kết quả khảo sát ban đầu cho thấy có tới 83,5% học sinh cảm thấy gặp nhiều khó khăn khi tiếp cận chủ đề này, và 80% giáo viên nhận định đây là phần học chưa tạo được sự hứng thú cho học sinh. Thực trạng dạy học hiện nay vẫn nặng về truyền thụ kiến thức lý thuyết có sẵn, khiến học sinh thụ động ghi nhớ công thức và lúng túng khi giải quyết các dạng bài toán biến đổi nâng cao.

Nghiên cứu được thực hiện nhằm hệ thống hóa cơ sở lý luận về dạy học tích cực, cụ thể hóa phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề vào mạch kiến thức phương trình và bất phương trình mũ - logarit. Phạm vi khảo sát thực tế và thực nghiệm sư phạm được triển khai tại Trường Trung học phổ thông Đan Phượng, thành phố Hà Nội trong năm học 2010 - 2011 với sự tham gia của 15 giáo viên bộ môn Toán và 200 học sinh khối 12. Ý nghĩa cốt lõi của đề tài là cung cấp hệ thống 8 kỹ thuật thiết lập tình huống gợi vấn đề và 4 kế hoạch bài dạy chuẩn mực, hướng tới mục tiêu nâng cao tỷ lệ học sinh yêu thích và chủ động học tập từ mức 26,5% lên trên 65%, đồng thời cải thiện rõ rệt năng lực tư duy logic và kỹ năng giải toán thực tiễn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng của thuyết học tập kiến tạo và quan điểm giáo dục tiến bộ của John Dewey, khẳng định rằng học sinh chỉ thực sự làm chủ tri thức khi tự mình trải nghiệm qua quá trình tìm tòi và giải quyết các vấn đề thực tiễn. Dưới góc độ triết học duy vật biện chứng, mâu thuẫn nhận thức giữa nhiệm vụ học tập mới và vốn kinh nghiệm sẵn có chính là động lực thúc đẩy tư duy sáng tạo phát triển. Mô hình dạy học được ứng dụng là mô hình tương tác hợp tác hai chiều, trong đó giáo viên đóng vai trò thiết kế tình huống và định hướng, còn học sinh là chủ thể tự chiếm lĩnh tri thức.

Khung lý thuyết của luận văn xoay quanh 4 khái niệm trung tâm bao gồm: Tính tích cực nhận thức của học sinh; Tình huống gợi vấn đề (đáp ứng đủ 3 yếu tố: chứa đựng mâu thuẫn nhận thức, khơi gợi nhu cầu tìm hiểu và củng cố niềm tin vào khả năng giải quyết của bản thân); Phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề; Thuật giải và quy trình tư duy toán học trong đại số giải tích.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu sơ cấp thu thập trực tiếp thông qua phiếu điều tra anket, quan sát dự giờ và phỏng vấn sâu 15 giáo viên giảng dạy môn Toán cùng 200 học sinh khối 12 tại Trường Trung học phổ thông Đan Phượng. Phương pháp chọn mẫu được thực hiện theo kỹ thuật chọn mẫu thuận tiện kết hợp phân tầng ngẫu nhiên giữa các lớp có trình độ học lực tương đương để phục vụ quá trình đối chứng.

Để xử lý dữ liệu định lượng, tác giả lựa chọn phương pháp thống kê toán học ứng dụng phần mềm phân tích dữ liệu chuyên dụng nhằm tính toán tỷ lệ phần trăm, giá trị trung bình và phân phối tần số điểm số. Lý do lựa chọn phương pháp phân tích này là nhằm đảm bảo tính khách quan, đo lường chính xác mức độ thay đổi trong thái độ học tập và kết quả bài kiểm tra giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng. Toàn bộ tiến trình nghiên cứu lý luận, điều tra thực trạng và triển khai 4 giáo án thực nghiệm được thực hiện xuyên suốt trong khung thời gian năm học 2010 - 2011.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả điều tra thực trạng dạy và học chuyên đề phương trình, bất phương trình mũ và logarit tại địa bàn nghiên cứu đã chỉ ra 4 phát hiện quan trọng:

Thứ nhất, tồn tại rào cản tâm lý và nhận thức rất lớn từ phía người học. Có 83,5% học sinh khẳng định đây là nội dung khó tiếp thu; 56% học sinh chỉ xem việc học phần này là nhiệm vụ đối phó bắt buộc và 32,5% hoàn toàn không có hứng thú học tập. Trong khâu chuẩn bị bài, 22,5% học sinh hoàn toàn không chuẩn bị bài trước khi đến lớp, và 29% học sinh thừa nhận chỉ học vẹt các công thức một cách máy móc sau giờ học.

Thứ hai, phương pháp giảng dạy của giáo viên còn thiên về lối truyền thống. Có 73% giáo viên thường xuyên sử dụng phương pháp thuyết trình và 83% sử dụng vấn đáp tái hiện. Mặc dù 80% giáo viên nhận định phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề mang lại hiệu quả nhận thức rất tích cực, nhưng chỉ có 40% từng áp dụng trên thực tế do 100% giáo viên cho rằng việc chuẩn bị giáo án mất quá nhiều thời gian và 60% e ngại nguy cơ cháy giáo án khi tổ chức cho học sinh thảo luận.

Thứ ba, sự thiếu tự tin cản trở quá trình tương tác trong lớp học. Trong giờ học, 80% học sinh có suy nghĩ tìm cách trả lời câu hỏi nhưng có tới 41% không dám giơ tay phát biểu vì sợ trả lời sai, và 34,5% chọn cách thụ động chờ đợi bạn học hoặc giáo viên đưa ra đáp án sẵn có.

Thứ tư, tiềm năng nâng cao hiệu quả từ đổi mới sư phạm là rất rõ ràng. Khi được hỏi về việc tham gia giải quyết vấn đề gợi mở, 69% học sinh khẳng định rất thích thú và 66,5% cho biết tiếp thu bài sâu hơn; đồng thời 73% học sinh hào hứng hơn khi giáo viên kết hợp các phương tiện trực quan như bảng biểu, máy chiếu và đồ thị hàm số so với chỉ 13,33% giáo viên thường xuyên ứng dụng công nghệ thông tin.

Thảo luận kết quả

Thực trạng học sinh thụ động và sợ sai bắt nguồn sâu xa từ thói quen tiếp nhận kiến thức đóng gói sẵn. Khi giáo viên chỉ đóng vai trò truyền thụ một chiều, học sinh không có cơ hội rèn luyện tư duy phản biện và khả năng đối diện với các bài toán mở. Kết quả này tương đồng với các công bố khoa học trong lĩnh vực lý luận dạy học môn Toán tại Việt Nam, khẳng định rằng việc thiếu hụt các tình huống gợi mâu thuẫn nhận thức sẽ triệt tiêu động lực tự học của học sinh.

Để làm nổi bật sự khác biệt này, dữ liệu nghiên cứu có thể được biểu diễn trực quan thông qua biểu đồ cột so sánh tương quan giữa tỷ lệ học sinh mong muốn được tự tìm tòi (69%) và tỷ lệ giáo viên thực tế áp dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề (40%). Bên cạnh đó, bảng phân tích tần số sai lầm của học sinh khi giải phương trình logarit cũng chứng minh rằng việc cho học sinh tự phát hiện lỗi sai trong các lời giải mẫu giúp giảm thiểu hơn 50% các lỗi quên đặt điều kiện xác định hoặc làm thay đổi tập xác định của phương trình.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả khảo sát và thực nghiệm sư phạm, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp trọng tâm nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn Toán:

Thứ nhất, chuẩn hóa quy trình thiết kế bài dạy theo 3 bước mạch lạc: Đặt vấn đề và tạo tình huống mâu thuẫn nhận thức; Hướng dẫn học sinh lập kế hoạch và thực thi giải quyết vấn đề; Đánh giá, tổng kết và mở rộng bài toán mới. Đặt chỉ tiêu 100% tiết dạy phương trình, bất phương trình mũ và logarit áp dụng quy trình này nhằm nâng tỷ lệ học sinh chủ động xây dựng bài lên trên 75% trong học kỳ 1, do toàn thể giáo viên bộ môn Toán tại các trường trung học phổ thông triển khai.

Thứ hai, xây dựng và tích hợp ngân hàng 8 kỹ thuật tạo tình huống gợi vấn đề đa dạng (bao gồm gắn với bài toán thực tiễn như lãi suất ngân hàng, khai thác bài toán chưa có thuật giải, lật ngược vấn đề, tìm sai lầm trong lời giải). Mục tiêu giúp giảm tỷ lệ học sinh e ngại phát biểu từ 41% xuống dưới 15% trong vòng 6 tháng, do tổ chuyên môn Toán - Tin chủ trì biên soạn.

Thứ ba, tăng cường ứng dụng phương tiện trực quan và phần mềm toán học động để mô phỏng tương giao đồ thị hàm số mũ và logarit trong tối thiểu 50% số tiết học chuyên đề. Mục tiêu giúp 80% học sinh hiểu sâu bản chất hình học của số nghiệm phương trình, do giáo viên giảng dạy thực hiện định kỳ hàng tuần.

Thứ tư, tổ chức sinh hoạt chuyên môn theo hình thức nghiên cứu bài học và tập huấn kỹ năng điều phối thời gian giảng dạy linh hoạt. Phấn đấu 100% giáo viên khắc phục hoàn toàn tình trạng quá tải thời gian trên lớp trong năm học 2011 - 2012, do Ban Giám hiệu nhà trường phối hợp cùng Sở Giáo dục và Đào tạo chỉ đạo thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho 4 nhóm đối tượng:

  1. Giáo viên dạy Toán tại các trường trung học phổ thông: Khai thác trực tiếp 4 giáo án thực nghiệm mẫu và hệ thống 8 cách tạo tình huống có vấn đề để áp dụng ngay vào giảng dạy chương hàm số lũy thừa, mũ và logarit, giúp tiết kiệm thời gian soạn bài và tăng cường hứng thú học tập của học sinh.
  2. Sinh viên ngành Sư phạm Toán và học viên cao học: Sử dụng luận văn như một tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp nghiên cứu định lượng trong giáo dục học, cách thiết kế phiếu khảo sát thực trạng và khung lý luận dạy học tích cực để phát triển các đề tài khóa luận, luận văn tốt nghiệp.
  3. Tổ trưởng chuyên môn và cán bộ quản lý giáo dục: Ứng dụng các tiêu chí đánh giá và quy trình tổ chức dạy học hợp tác hai chiều làm tài liệu bồi dưỡng giáo viên trong các đợt sinh hoạt chuyên đề cấp trường và cấp cụm trường.
  4. Tác giả sách và tài liệu tham khảo môn Toán: Tham khảo các ví dụ thực tiễn sinh động, bài toán liên môn và phương pháp dẫn dắt phát hiện sai lầm để biên soạn sách bài tập, tài liệu luyện thi chất lượng cao cho học sinh lớp 12.

Câu hỏi thường gặp

Làm thế nào để tạo tình huống gợi vấn đề trong bài phương trình mũ cơ bản? Giáo viên có thể đưa ra bài toán thực tế về kinh tế như bài toán gửi tiết kiệm ngân hàng với lãi suất 8,4%/năm nhập vốn để tìm số năm số tiền tăng gấp đôi. Việc dẫn dắt giải phương trình dạng tích lũy sẽ tự nhiên đưa học sinh đến nhu cầu tìm nghiệm thông qua phép toán logarit mà không hề cảm thấy gượng ép.

Dạy học giải quyết vấn đề có làm cháy giáo án do thiếu thời gian không? Tình trạng này hoàn toàn có thể kiểm soát nếu giáo viên thiết kế hệ thống câu hỏi gợi mở theo từng nấc thang nhận thức vừa sức. Khi học sinh được chuẩn bị tâm thế và trang bị kiến thức nền tảng, việc trao đổi nhóm diễn ra rất nhanh, giúp tiết kiệm thời gian chữa bài tập thụ động trên bảng.

Học sinh có học lực trung bình hoặc yếu có tham gia được phương pháp này không? Phương pháp này phù hợp với mọi đối tượng học sinh vì tình huống có vấn đề luôn được xây dựng dựa trên kiến thức cũ đã biết. Chỉ cần có sự dẫn dắt từng bước của giáo viên, khoảng 67% học sinh có học lực trung bình vẫn tự tin tìm ra hướng giải quyết bài toán.

Phương pháp này giúp khắc phục những sai lầm phổ biến nào của học sinh khi giải phương trình logarit? Kỹ thuật chỉ ra sai lầm trong lời giải giúp học sinh nhận diện rõ lỗi bỏ quên điều kiện xác định của biểu thức dưới dấu logarit hoặc biến đổi làm thay đổi tập xác định khi hạ bậc lũy thừa chẵn, từ đó rèn luyện thói quen tư duy chặt chẽ và chính xác.

Có nhất thiết phải trang bị máy chiếu hiện đại mới triển khai được phương pháp dạy học này không? Không bắt buộc. Yếu tố cốt lõi của phương pháp nằm ở kỹ thuật thiết kế tình huống mâu thuẫn nhận thức và nghệ thuật đặt câu hỏi của người thầy. Giáo viên có thể sử dụng bảng phụ, phiếu học tập hoặc sơ đồ trực quan tĩnh trên bảng phấn mà vẫn mang lại hiệu quả nhận thức cao cho học sinh.

Kết luận

Nghiên cứu đã khẳng định tính khoa học và giá trị thực tiễn sâu sắc của việc vận dụng phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề trong giảng dạy môn Toán lớp 12:

  • Hệ thống hóa hoàn chỉnh cơ sở lý luận về dạy học tích cực và mô hình hợp tác hai chiều trong giáo dục toán học hiện đại.
  • Chỉ ra chính xác thực trạng dạy học chuyên đề mũ - logarit tại trường phổ thông với 83,5% học sinh gặp khó khăn và 100% giáo viên gặp áp lực về thời gian chuẩn bị bài.
  • Đề xuất sáng tạo 8 kỹ thuật xây dựng tình huống gợi vấn đề mang tính ứng dụng cao, dễ dàng triển khai trên lớp học thực tế.
  • Thiết kế hoàn chỉnh 4 kế hoạch bài dạy thực nghiệm cho chương trình Giải tích 12, chứng minh tính khả thi và hiệu quả vượt trội so với phương pháp dạy học truyền thống.
  • Đóng góp giải pháp sư phạm thực tế giúp học sinh phát triển năng lực tư duy độc lập, sáng tạo và thích ứng linh hoạt với các kỳ thi quan trọng.

Trong giai đoạn tiếp theo từ năm học 2012 đến 2015, mô hình này cần được tiếp tục nhân rộng và kiểm nghiệm trên các phân môn Hình học không gian và Tích phân. Các thầy cô giáo và nhà quản lý giáo dục hãy chủ động áp dụng ngay quy trình bài dạy phát hiện và giải quyết vấn đề để cùng nhau kiến tạo những giờ học Toán đầy hứng khởi, sáng tạo và chất lượng!