Luận văn: Thiết kế chủ đề tích hợp trong dạy học nội dung hình học ở lớp 11

Luận văn nghiên cứu thiết kế chủ đề tích hợp trong dạy học hình học 11, nhằm tạo hứng thú và nâng cao hiệu quả tiếp thu kiến thức cho học sinh.

• Tác giả: Đặng Võ Thị Hằng
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thanh Hưng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Sư phạm Toán học
• Đề tài: Thiết kế chủ đề tích hợp trong dạy học nội dung Hình học ở lớp 11
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Tầm quan trọng của thiết kế chủ đề tích hợp trong dạy học Hình học 11

Thiết kế chủ đề tích hợp là một phương pháp dạy học hiện đại giúp học sinh lớp 11 vượt qua những khó khăn trong việc tiếp thu nội dung hình học không gian. Hình học 11 là một trong những phần quan trọng nhất của chương trình Toán phổ thông, nhưng phần lớn học sinh cảm thấy khó khăn vì tính trừu tượng cao của nó. Khi áp dụng dạy học tích hợp, giáo viên có thể kết nối các khái niệm hình học với những tình huống thực tế, làm cho bài học trở nên gần gũi và dễ hiểu hơn. Điều này không chỉ giúp học sinh nắm bắt kiến thức sâu sắc mà còn phát triển các năng lực toán học cần thiết cho các cấp học cao hơn. Thiết kế chủ đề tích hợp cũng giúp tạo sự liên kết giữa toán học và các môn học khác, qua đó mở rộng góc nhìn của học sinh về ứng dụng thực tiễn của hình học.

1.1. Khó khăn của học sinh trong học tập Hình học 11

Học sinh thường gặp phải tính trừu tượng cao và khó hình dung không gian ba chiều. Nhiều em xem các đối tượng toán học một cách rời rạc, chưa thấy rõ mối liên hệ giữa các yếu tố. Điều này dẫn đến mất hứng thú, chán nản và kết quả học tập kém. Dạy học tích hợp có thể khắc phục những hạn chế này bằng cách liên kết kiến thức với thực tế.

1.2. Lợi ích của dạy học tích hợp Hình học 11

Phương pháp tích hợp giúp học sinh kết hợp tri thức từ nhiều nguồn khác nhau, tạo nên sự hiểu biết toàn diện và bền vững. Nó phát triển năng lực tư duy hình học, khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn và tăng cường động lực học tập qua những ứng dụng có ý nghĩa.

II. Nguyên tắc thiết kế chủ đề tích hợp trong dạy học Hình học 11

Để thiết kế một chủ đề tích hợp hiệu quả trong dạy học hình học 11, giáo viên cần tuân thủ các nguyên tắc cơ bản nhằm đảm bảo chất lượng và tính khoa học của bài giảng. Thứ nhất, phải đảm bảo mục tiêu chương trình giáo dục phổ thông và phát triển các năng lực, phẩm chất cho học sinh. Thứ hai, nội dung phải có tính khoa học cao, chính xác và phù hợp với trình độ nhận thức của lớp 11. Thứ ba, thiết kế phải khả thi, vừa sức với học sinh và có ý nghĩa thực tiễn rõ ràng. Thứ tư, cần đảm bảo tính giáo dục và góp phần vào sự phát triển bền vững của người học. Cuối cùng, nội dung tích hợp nên liên hệ chặt chẽ với cuộc sống thực tiễn, giúp học sinh thấy rõ ứng dụng của hình học trong thế giới xung quanh.

2.1. Đảm bảo mục tiêu chương trình và phát triển năng lực

Thiết kế chủ đề tích hợp phải hướng tới các mục tiêu cơ bản của chương trình Toán 11 như hiểu biết về hình học không gian, khả năng vẽ và phân tích hình học. Đồng thời phát triển năng lực toán học như tư duy logic, khả năng giải quyết vấn đề và sáng tạo. Bên cạnh đó, cần rèn luyện các phẩm chất cần thiết như kiên trì, chính xác và tính hợp tác trong học tập.

2.2. Tính khoa học và khả thi của thiết kế

Nội dung tích hợp phải chính xác về mặt toán học, phù hợp với mức độ nhận thức của học sinh lớp 11 và có thể thực hiện được trong điều kiện lớp học thực tế. Thiết kế cần xác định rõ ràng các liên kết giữa các khái niệm, cách tổ chức hoạt động học tập, và cách đánh giá kết quả học tập của học sinh.

III. Các ví dụ thiết kế chủ đề tích hợp cụ thể cho Hình học 11

Một số chủ đề tích hợp tiêu biểu trong dạy học hình học 11 có thể kể đến như: (1) Hai đường thẳng vuông góc tích hợp với chủ đề "Tìm hiểu về kim tự tháp Kheops – kì quan thế giới", giúp học sinh hình dung rõ ràng các góc vuông và các mối quan hệ không gian trong kiến trúc cổ đại; (2) Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng tích hợp với chủ đề "Mặt Trời không lặn?" để giải thích hiện tượng địa lý thú vị liên quan đến góc tia sáng mặt trời; (3) Khoảng cách trong không gian tích hợp với bài toán thực tế về xây dựng công trình hoặc thiết kế đô thị. Những ví dụ tích hợp này không chỉ làm cho bài học trở nên sinh động mà còn giúp học sinh thấy rõ ứng dụng thực tiễn của kiến thức hình học, từ đó tăng động lực học tập.

3.1. Chủ đề Hai đường thẳng vuông góc với kim tự tháp Kheops

Học sinh sẽ khám phá các tính chất vuông góc của các cạnh, mặt trong cấu trúc kim tự tháp. Qua đó, khái niệm hai đường thẳng vuông góc trong không gian trở nên cụ thể, dễ hình dung hơn. Học sinh có thể thực hiện các bài tập liên quan đến tính góc, chứng minh vuông góc trong bối cảnh kiến trúc cổ đại, kết hợp với các kiến thức lịch sử và địa lý về kim tự tháp.

3.2. Chủ đề Góc giữa đường thẳng và mặt phẳng với hiện tượng Mặt Trời không lặn

Hiện tượng mặt trời không lặn xảy ra gần các cực của Trái Đất liên quan trực tiếp đến góc tia sáng với mặt phẳng chân trời. Học sinh sẽ vận dụng kiến thức hình học để giải thích hiện tượng địa lý này, làm cho góc giữa đường thẳng và mặt phẳng trở nên thiết thực và gần gũi hơn với cuộc sống.

IV. Phương pháp thực nghiệm sư phạm và hiệu quả của thiết kế tích hợp

Để kiểm chứng hiệu quả của thiết kế chủ đề tích hợp trong dạy học hình học 11, cần tiến hành thực nghiệm sư phạm có hệ thống. Các giáo viên sẽ áp dụng chủ đề tích hợp vào các lớp thực nghiệm trong một thời gian nhất định, đồng thời so sánh kết quả học tập với các lớp đối chứng sử dụng phương pháp dạy học truyền thống. Phương pháp thực nghiệm bao gồm: quan sát lớp học, phỏng vấn học sinh và giáo viên, phân tích bài kiểm tra, đánh giá mức độ hứng thú và hiểu biết của học sinh về nội dung hình học. Kết quả thực nghiệm sẽ cho thấy liệu dạy học tích hợp có thực sự giúp học sinh nâng cao kết quả học tập, tăng cường hứng thú và phát triển các năng lực toán học hay không. Những phát hiện từ thực nghiệm sư phạm sẽ cung cấp cơ sở khoa học để khuyến nghị áp dụng phương pháp này trong các lớp học khác.

4.1. Mục đích và phương pháp thực nghiệm sư phạm

Mục đích của thực nghiệm là kiểm chứng hiệu quả của thiết kế tích hợp và so sánh với phương pháp dạy học truyền thống. Phương pháp bao gồm kiểm tra trước, dạy học theo chủ đề tích hợp, rồi kiểm tra sau để đo lường sự tiến bộ. Đồng thời, sử dụng các công cụ như phiếu khảo sát, phỏng vấn để đánh giá thái độ và động lực học tập của học sinh.

4.2. Kết quả và khuyến nghị từ thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm dự kiến sẽ cho thấy cải thiện đáng kể trong kết quả học tập và tăng hứng thú của học sinh với hình học 11. Dựa trên những phát hiện này, có thể đưa ra các khuyến nghị để các trường phổ thông áp dụng phương pháp dạy học tích hợp trong giảng dạy hình học nhằm nâng cao chất lượng giáo dục.

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề thảo luận dạy học tích hợp các khoa học là cần hay không cần, nên hay không nên. Bên cạnh đó, theo công trình nguyên cứu của Esbjorn, Hargens (2010) viết “lí thuyết tích hợp đã được nhiều nhà thực hành lí thuyết áp dụng trong hơn 35 lĩnh vực chuyên môn và học thuật khác nhau”. Ở một số nước trên thế giới, tích hợp là một quan điểm cơ bản về việc xây dựng chương trình và sách giáo khoa từ bậc Giáo dục tiểu học đến bậc Trung học cơ sở và Trung học phổ thông. Theo trình độ học vấn, mức độ mà quan điểm tích 6 hợp dựa trên những đặc điểm riêng của từng nước.

Tại Hoa Kỳ, Vương quốc Anh, Pháp, New Zealand, Úc, Nhật Bản, Hàn Quốc,. sử dụng quan điểm tích hợp ở mức độ cao từ Tiểu học đến Trung học phổ thông. Mức độ tích hợp trên các môn học và dạy đến mức tối đa: nội bộ, liên môn và đa môn. Các nghiên cứu ở trong nước Dạy học tích hợp đã được sử dụng một cách phổ biến và rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới.

Ở Việt Nam, việc áp dụng các ý tưởng dạy học tích hợp trong quy trình giảng dạy để nâng cao chất lượng giáo dục học sinh đang được nghiên cứu và quan tâm. Các nguyên cứu đó đã tạo nên bức tranh nhiều màu sắc về tích hợp nói chung và tích hợp chủ đề chứa nội dung toán học nói riêng. Phải kể đến đề tài nguyên cứu các môn Khoa học tự nhiên và Khoa học xã hội của Nguyễn Thị Minh Phương (2023) “Nghiên cứu thử nghiệm bước đầu tài liệu tích hợp một số môn Khoa học tự nhiên – Khoa học xã hội trong nhà trường Trung học phổ thông”, đề tài sơ lược nói đến những nghiên cứu thử nghiệm tuy nhiên vẫn chưa được áp dụng ở cấp Trung học phổ thông. Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (2018): Giáo dục toán học góp phần hình thành và phát triển cho học sinh các phẩm chất chủ yếu, năng lực chung và năng lực toán học – biểu hiện tập trung của năng lực tính toán với các thành phần sau: tư duy và lập luận toán học; mô hình hóa toán học; giải quyết vấn đề toán học; giao tiếp toán học; sử dụng các công cụ và phương tiện học toán; phát triển kiến thức, kĩ năng then chốt và tạo cơ hội để học sinh được trải nghiệm, vận dụng toán học vào thực tiễn.

Giáo dục toán học tạo lập sự kết nối giữa các ý tưởng toán học, giữa Toán học với thực tiễn, giữa Toán học với các môn học và hoạt động giáo dục khác, đặc biệt là các môn Khoa học, Khoa học tự nhiên, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học để thực hiện giáo dục STEM. Để thực hiện các định hướng và chủ trương cần đổi mới cả về nội dung và phương pháp dạy học, lấy người học làm trung tâm, thiết kế chủ đề toán học mang tính tích hợp, giúp cho học sinh nhận thấy Toán học là một công cụ đắc lực để các em giải quyết các vấn đề thực tiễn và tạo tiền đề để các em học tốt các môn học khác, Thân Văn Đảm (2019) đã nghiên cứu đề tài: “Tích hợp tri thức toán học với 7 sinh học trong dạy học chủ đề hàm số mũ và hàm số lôgarit ở trường Trung học phổ thông” để trình bày cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn, thiết kế một số chủ đề tích hợp giữa hai môn học này. Đào Thị Mỹ (2018) đã viết: Các chủ đề dạy học tích hợp tri thức toán học với Vật lí trong dạy học môn Toán ở trường Trung học phổ thông nhằm khai thác khả năng gợi động cơ từ các tình huống trong thực tiễn có tri thức vật lí để gây hứng thú cho học sinh, tăng cường hoạt động củng cố theo hướng khai thác các ứng dụng của môn Toán vào bộ môn Vật lí, tổ chức dạy học các chủ đề tích hợp trong các hoạt động ngoại khóa. Dạy học tích hợp là sự phát triển với một tốc độ vũ bão của khoa học ngày nay khiến nhu cầu đưa thêm vào chương trình phổ thông những nội dung mới là điều không tránh khỏi.

Chương trình vì thế mà trở nên quá tải. Theo Dương Tiến Sỹ (2002) có viết “Thời gian học tập trong nhà trường không thể kéo dài thêm. Học sinh có thể sẽ học được nhiều hơn nếu được cung cấp đầy đủ các tư liệu học tập được biên soạn trong khuôn khổ một chương trình tích hợp các khoa học một cách hợp lí.” Nguyễn Thế Sơn (2017) đã nghiên cứu thiết kế chủ đề dạy học tích hợp, tác giả đã nghiên cứu kĩ các quy trình xây dựng các chủ đề tích hợp, xác định rõ nhiệm vụ của giáo viên, nhiệm vụ học tập của học sinh thông qua các chủ đề tích hợp cụ thể của môn Toán. Với trào lưu dạy học tích hợp đang dần lan tỏa khắp cả nước, Phan Bá Lê Hiền (2020) đã trình bày một số biện pháp rèn luyện kĩ năng dạy học tích hợp cho giáo viên góp phân nâng cao trình độ lí luận và thực hành dạy học tích hợp.

Nội dung các nghiên cứu trên đều chỉ ra được những ưu điểm, hạn chế và hướng khắc phục của thiết kế chủ đề tích hợp. Ngoài ra, phải kể đến những nghiên cứu trước đây đều được kiểm chứng tính khả thi thông qua các thực nghiệm trên nhiều đối tượng. Chính những nghiên cứu đó sẽ là tiền đề cho các nghiên cứu sau này, để có thể tiếp tục khai thác được nhiều những ưu điểm và đề ra những biện pháp góp phần tối ưu hơn cho nền giáo dục Việt Nam. Từ đó, tôi nhận thấy được rằng, dạy học tích hợp theo chủ đề tuy đã được 8 nghiên cứu và áp dụng khá nhiều nơi nhưng vẫn chưa đáp ứng hoàn toàn được mục tiêu của dạy học tích hợp.

Trong đề tài khóa luận này, chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu về cách thiết kế các chủ đề dạy học theo hướng tích hợp nội dung Hình học ở lớp 11 nói riêng và nội dung Toán học Trung học phổ thông nói chung. Cơ sở lí luận của vấn đề nghiên cứu 1. Khái niệm Theo từ điển bách khoa toàn thư “Tích hợp hệ thống là phối hợp các thiết bị và công cụ khác nhau để cùng làm việc với nhau trong một hệ thống – một chương trình nhằm giải quyết những nhiệm vụ chung nào đó”. Theo Nguyễn Thế Sơn (2017) thì từ tích hợp “có nguồn gốc từ tiếng Latin với nghĩa: xác lập lại cái chung, cái toàn thể, cái thống nhất trên cơ sở những bộ phận riêng lẻ”.) (1973) viết “Tích hợp có thể hiểu là sự hợp nhất giữa hai loại hình kiến thức và môn học tương ứng”.

Trên thực tế có thể có nhiều hình thức tích hợp. Chẳng hạn, từ bình diện của các môn gần nhau như: Sinh học, Thiên văn học, Hóa học, Địa lí và Vật lí tạo ra một khóa học Khoa học có thể xem là một bước hướng đến tích hợp. Gulad Kanwar và các cộng sự (2017) cho rằng: Tích hợp trong giáo dục có thể được định nghĩa là sự phối hợp các hoạt động khác nhau trong học tập để đảm bảo sự hài hòa trong quá trình giáo dục. Nói tóm lại, trong dạy học bộ môn, tích hợp được hiểu là sự kết hợp, tổ hợp các nội dung từ các môn học, lĩnh vực học tập khác nhau thành một môn học mới hoặc lồng ghép các nội dung cần thiết vào những nội dung vốn có của môn học.

Các loại tích hợp Luận án của Nguyễn Thế Sơn (2017) đề ra các cách tích hợp trong môn Toán bao gồm các thành tố. Thứ nhất, về hình thức tích hợp, luận án đề xuất có các hình thức tích hợp là tích hợp nội môn; tích hợp liên môn; tích hợp xuyên môn. Thứ hai, về khâu tích hợp, luận án cho rằng việc tích hợp chỉ ở một số khâu, hay một số phần của bài học. 9 Theo Phan Lê Bá Hiền (2021), dạy học tích hợp môn Toán ở trường phổ thông có các hình thức sau là dạy học tích hợp nội bộ môn học, dạy học tích hợp liên môn, xuyên môn.

Trong đó, dạy học tích hợp liên môn, xuyên môn trong luận án thể hiện ở chỗ, ở trường phổ thông nhiều kiến thức toán được sử dụng để giải quyết các nội dung môn học khác nhau: Vật lí, Hóa học, Sinh học, Địa lí,. và ứng dụng trong thực tiễn, lao động, sản xuất. Theo đó, Toán học là môn học có nhiều cơ hội để tích hợp liên môn, xuyên môn. Trong khóa luận này, chúng tôi xin được dẫn theo cách phân loại của tác giả d’Hainaut (2017): − Tích hợp đơn môn (hay tích hợp trong nội bộ môn học – Intradisciplinary Integration): Hình thức tích hợp này dựa trên sự thống nhất nội tại của một số tư tưởng trong nội bộ một môn học.

Việc tích hợp này có thể khai thác mối liên hệ giữa các phân môn hay các phần trong từng phân môn cụ thể và qua đó còn có thể loại bỏ được những nội dung trùng lặp. − Tích hợp đa môn (Multidisciplinary integration): Một số chủ đề có thể được nghiên cứu từ góc độ của những ngành khoa học khác nhau cùng hội tụ về chủ đề đó. Trong phương thức tích hợp này, cấu trúc từng môn học vẫn được giữ nguyên, tuy nhiên học sinh được mong đợi là sự tạo ra những sợi dây kết nối giữa các bộ môn để thu được kiến thức hoàn chỉnh. − Tích hợp liên môn (Interdisciplinary Integration): Ở phương thức tích hợp này, sự phân cách giữa từng môn khoa học có thể bị làm mờ đi khi nội dung học tập được thiết kế thành những tình huống mà muốn giải quyết học sinh phải huy động kiến thức, kĩ năng của nhiều môn học khác nhau.

Việc tích hợp liên môn có thể tiến hành đối với một số chủ đề hay trong việc dạy học một số tri thức nhất định nào đó. Ngoài ra, người ta cũng có thể liên kết những môn học liên quan lại với nhau để hình thành môn học mới với cấu trúc môn học được tổ chức lại một cách phù hợp. − Tích hợp xuyên môn (Transdisciplinary Integration): Phương thức này hướng tới việc phát triển các kĩ năng mà học sinh có thể sử dụng trong tất cả các 10 môn học và trong việc giải quyết các tình huống đa dạng. Để làm được điều này, việc tổ chức hoạt động học tập cần xoay quanh các vấn đề xuất phát từ ngữ cảnh cuộc sống thực, có ý nghĩa và thu hút được sự quan tâm của người học.