Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục của tác giả Phạm Thị Kim Châu, chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán (mã số: 9140111), được thực hiện tại Trường Đại học Vinh năm 2019 dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Phạm Xuân Chung, có đề tài: “Thiết kế và sử dụng các tình huống học tập hỗ trợ đánh giá năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học qua các hoạt động trải nghiệm”.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Bậc tiểu học là giai đoạn nền tảng hình thành các thao tác tính toán ban đầu như vẽ, tô màu, nặn, đếm, đo, gộp, ước lượng, so sánh, khảo sát, dự đoán, diễn đạt và ghép hình. Đặc điểm nhận thức của học sinh tiểu học mang tính kinh nghiệm, sự tri giác phụ thuộc vào hoạt động với đồ vật cụ thể hoặc mô hình trực quan. Chương trình giáo dục phổ thông môn Toán năm 2018 và Thông tư 22/2016/TT-BGDĐT của Bộ Giáo dục và Đào tạo xác định đánh giá học sinh phải vì sự tiến bộ, đánh giá như một hoạt động học tập nhằm hỗ trợ người học nhận ra khó khăn, sai lầm để điều chỉnh, đồng thời giúp giáo viên hoàn thiện hoạt động dạy. Chương trình nhấn mạnh việc đánh giá năng lực phải dựa trên các bằng chứng biểu hiện qua hành động thực tế của học sinh.

Tuy nhiên, việc kết hợp giữa hoạt động đánh giá và dạy học trên lớp thông qua quan sát hành vi còn gặp nhiều lúng túng. Dù tình huống học tập đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu, việc thiết kế và sử dụng tình huống học tập để hỗ trợ đánh giá năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học (lớp 4 và lớp 5) thông qua hoạt động trải nghiệm tại lớp học chưa được nghiên cứu một cách toàn diện và có hệ thống. Đây chính là khoảng trống khoa học mà luận án tập trung giải quyết.

Mục tiêu nghiên cứu

Luận án nghiên cứu quy trình thiết kế tình huống học tập và chứng minh các tình huống này hỗ trợ giáo viên đánh giá được năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học thông qua hoạt động trải nghiệm. Từ kết quả đánh giá, nghiên cứu đề xuất các định hướng sư phạm nhằm cải thiện năng lực tính toán của học sinh trong quá trình dạy học, góp phần nâng cao hiệu quả giáo dục toán học ở tiểu học.

Câu hỏi nghiên cứu và giả thuyết khoa học

Luận án xác định 8 câu hỏi nghiên cứu cụ thể:

  1. Cơ sở lí luận của hoạt động đánh giá năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học qua các hoạt động trải nghiệm là gì?
  2. Quan niệm năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học như thế nào?
  3. Các thành tố năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học cùng các biểu hiện tương ứng ra sao?
  4. Quan niệm đánh giá năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học qua hoạt động trải nghiệm cùng các phương pháp và công cụ đánh giá tương ứng như thế nào?
  5. Thực trạng việc thiết kế, sử dụng các tình huống học tập hỗ trợ đánh giá năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học qua hoạt động trải nghiệm cũng như các khó khăn, sai lầm của học sinh trong hoạt động tính toán ra sao?
  6. Thiết kế các tình huống học tập hỗ trợ đánh giá năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học qua hoạt động trải nghiệm như thế nào?
  7. Sử dụng tình huống học tập cùng phiếu trợ giúp đã điều chỉnh như thế nào để hỗ trợ đánh giá năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học qua hoạt động trải nghiệm?
  8. Định hướng cải thiện năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học trong quá trình trải nghiệm tình huống học tập ra sao?

Giả thuyết khoa học của đề tài: Nếu xác định được các thành tố năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học cùng các biểu hiện tương ứng, đồng thời thiết kế được các tình huống học tập và công cụ đánh giá phù hợp thì có thể hỗ trợ đánh giá được năng lực tính toán của học sinh, góp phần cải thiện năng lực này và nâng cao chất lượng dạy học toán tiểu học.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Các tình huống học tập hỗ trợ đánh giá năng lực tính toán thông qua các biểu hiện hành vi của học sinh cuối cấp tiểu học trong quá trình trải nghiệm.
  • Phạm vi nghiên cứu: Nội dung môn Toán cuối cấp tiểu học (lớp 4 và lớp 5); không gian trải nghiệm diễn ra trực tiếp tại lớp học trong tiến trình dạy học thông thường; thời gian khảo sát thực trạng và thực nghiệm giáo dục được thực hiện trong giai đoạn làm luận án (hoàn thành năm 2019).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu quốc tế

Về khái niệm năng lực tính toán (numeracy / mathematical literacy):

  • Tại Anh, thuật ngữ numeracy xuất hiện từ Báo cáo Crowther (1959) với nghĩa rộng là kiến thức khoa học, sau đó được Callaghan (1976/1987) định nghĩa lại là khả năng sử dụng các kỹ năng với số và khái niệm trong bối cảnh thực tiễn. Báo cáo Cockcroft (1982) của Ủy ban Truy vấn Vương quốc Anh xác định năng lực tính toán là khả năng làm việc với con số để giải quyết vấn đề đời sống và trình bày dữ liệu bằng thuật ngữ, biểu đồ.
  • Tại Mỹ và các tổ chức quốc tế: PISA (OECD, 2003) sử dụng khái niệm hiểu biết toán (mathematical literacy); PIAAC (OECD, 2012) nhấn mạnh việc quản lý các yêu cầu toán học trong bối cảnh thực. Hội đồng Giáo viên Toán Quốc gia Mỹ (NCTM) cùng các tác giả Reys, Nobuhiko Nohda, Barbara J. Reys, Hideyo Emori tập trung vào thuật toán, đánh giá kỹ năng tính toán và dự đoán sai lầm của học sinh. Chương trình Cambridge (2017) phân chia 4 hoạt động học toán: nghe toán, nhìn toán, làm toán, chia sẻ toán tương ứng với 4 phương tiện hỗ trợ (audio, visual, interactive, shared learning).
  • Tại Nga và Liên Xô trước đây: Kruchetxki nhấn mạnh năng lực tính nhanh, chính xác và tính nhẩm; Kônmôgôrôp tập trung vào năng lực biến đổi biểu thức chữ phức tạp và năng lực thuật toán (angôritmic).
  • Tại Úc: Báo cáo Quốc gia về Giáo dục (1997), Max Stephens (2008), Bộ Giáo dục và Đào tạo Úc (2004), Steen (2001) khẳng định numeracy không thay thế môn Toán mà là đối tác liên môn giúp học sinh vận dụng định lượng vào xã hội hiện đại. Khung năng lực tính toán của Úc phân định 6 thành tố cụ thể liên quan đến số tự nhiên, quy luật, phân số - thập phân, lập luận không gian, thống kê và đo lường.
  • Về đánh giá năng lực: Boyatzis (1982), Whetten & Cameron (1995), Chương trình Tái hiện numeracy quốc gia Úc (2008), chương trình PISA (học sinh 15 tuổi) và TIMSS (2011, học sinh tiểu học) tập trung lượng hóa năng lực qua hệ thống câu hỏi gắn với tình huống thực tiễn.

Các hướng nghiên cứu tại Việt Nam

  • Trước đây: Phạm Văn Hoàn, Nguyễn Gia Cốc, Trần Thúc Trình (1981) quan niệm năng lực tính toán giới hạn ở khả năng tính nhanh, tính nhẩm chính xác.
  • Giai đoạn đổi mới giáo dục: Bộ Giáo dục và Đào tạo (2014) qua các tài liệu tập huấn kiểm tra đánh giá THCS và THPT xác định năng lực tính toán là một trong các năng lực cốt lõi gồm 4 thành tố: sử dụng phép tính; sử dụng ngôn ngữ toán; mô hình hóa; sử dụng công cụ đo, vẽ, tính. Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 định danh năng lực tính toán là năng lực đặc thù bộc lộ tập trung qua môn Toán.
  • Các công trình chuyên sâu về khung năng lực và đánh giá: Nguyễn Công Khanh (2014), Nguyễn Đức Minh (2014), Nguyễn Khải Hoàn và Nguyễn Bá Đức (2015), Nguyễn Thị Lan Phương (2016), Phan Anh Tài (2014), Nguyễn Thị Ngọc Xuân (2015), Nguyễn Thị Kim Long (2017), Nguyễn Thị Kiều Oanh (2016).

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết

Đa số các công trình trong nước tập trung vào khung lý thuyết đánh giá năng lực giải quyết vấn đề hoặc đánh giá năng lực tính toán ở bậc trung học. Các nghiên cứu ở tiểu học dừng lại ở mức khảo sát kỹ năng số học thuần túy hoặc đo lường kết quả đầu ra qua bài kiểm tra viết. Luận án lựa chọn giải quyết khoảng trống: Thiết kế các tình huống học tập mở, tích hợp hoạt động trải nghiệm trực tiếp tại lớp học (gấp, cắt, vẽ, đếm, mô hình hóa) để làm bộc lộ hành vi tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học, từ đó xây dựng công cụ quan sát, đánh giá quá trình và can thiệp sư phạm bằng phiếu trợ giúp.


Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và các khái niệm cốt lõi

  1. Lý thuyết học tập qua trải nghiệm:

    • Quan niệm của Hoàng Phê (2011), Willingham về trải nghiệm chính thức có chủ đích trong nhà trường.
    • Chu trình học qua trải nghiệm của David Kolb gồm 4 giai đoạn nối tiếp: Kinh nghiệm cụ thể (cảm nhận) $\rightarrow$ Quan sát phản chiếu (nhìn) $\rightarrow$ Khái niệm hoá (tư duy) $\rightarrow$ Thử nghiệm tích cực (làm).
    • Mô hình 4 bước của Coleman: Tham gia hoạt động cụ thể $\rightarrow$ Hiểu bản chất hiệu quả $\rightarrow$ Hiểu nguyên lí chung $\rightarrow$ Khái quát hoá để giải quyết tình huống mới.
    • Quan điểm "Học qua làm, học bắt đầu từ làm" (learning by doing) của John Dewey: kinh nghiệm vừa là nguồn gốc vừa là nơi kiểm chứng kiến thức.
    • Hai dạng trải nghiệm toán học tại lớp được luận án xác định: Trải nghiệm biến đổi vấn đề để quy lạ về quen (chuyển đổi cấu trúc bài toán, dời hình, thử - sai) và trải nghiệm kết nối toán học với thực tiễn (thông qua mô phỏng, phân chia hiện vật, trò chơi).
  2. Lý thuyết hoạt động và tâm lý học nhận thức:

    • Quan điểm của Vưgotsky, Watson và Piaget về sự chuyển hóa từ hoạt động vật chất bên ngoài (nói, viết, thao tác đồ vật) vào hoạt động tâm lý bên trong (tư duy, lập luận).
    • M. Crugliac và Nguyễn Bá Kim về vai trò của tri thức phương pháp (thuật toán, tìm đoán theo G. Polya) và các cặp phạm trù triết học biện chứng (nội dung - hình thức, cái riêng - cái chung, nguyên nhân - kết quả) trong việc thúc đẩy thao tác tính toán.
  3. Mô hình hóa toán học:

    • Khung lý thuyết chu trình 4 giai đoạn của Kaiser và Blum (2011): Tình huống thực tiễn $\rightarrow$ Mô hình thực tiễn $\rightarrow$ Mô hình toán học $\rightarrow$ Kết quả toán học $\rightarrow$ Đối chiếu thực tiễn.
  4. Khái niệm và cấu trúc năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học:

    • Luận án định nghĩa: Năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học là năng lực xử lí các thông tin, các mối liên hệ về lượng trong giải quyết các tình huống học tập ở tiểu học.
    • Cấu trúc gồm 5 thành tố được luận án đề xuất dựa trên hoạt động tính toán:
      • Thành tố 1: Năng lực sử dụng các phép tính, công thức, quy tắc, quy trình.
      • Thành tố 2: Năng lực sử dụng công cụ toán (thước đo, êke, kéo, lưới ô vuông, máy tính, mô hình).
      • Thành tố 3: Năng lực sử dụng các thao tác tư duy (phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa, tư duy trực giác, tư duy biện chứng, tư duy sáng tạo).
      • Thành tố 4: Năng lực sử dụng ngôn ngữ toán (ngôn ngữ tự nhiên, ngôn ngữ ký hiệu, ngôn ngữ biểu diễn trực quan).
      • Thành tố 5: Năng lực mô hình hoá toán học.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

Luận án kết hợp phương pháp định tính và định lượng trong khuôn khổ nghiên cứu giáo dục:

  • Phương pháp nghiên cứu lí luận: Phân tích, tổng hợp tài liệu chuyên ngành; phân tích tiên nghiệm các tình huống toán học nhằm dự đoán các phương án tính toán, chướng ngại nhận thức và khả năng mắc lỗi của học sinh.
  • Phương pháp nghiên cứu trường hợp (case study):
    • Tại Chương 1: Chọn ngẫu nhiên nhóm học sinh lớp 5 để khảo sát lỗi sai và nhóm giáo viên dạy lớp 4-5 để tìm hiểu thực trạng nhận thức.
    • Tại Chương 2: Chọn ngẫu nhiên các nhóm học sinh lớp 4 và lớp 5 (theo nội dung kiến thức tương ứng) tại các trường tiểu học để thử nghiệm từng tình huống học tập, ghi nhận các hành vi bộc lộ khi thao tác nhóm.
    • Tại Chương 3: Khảo sát trường hợp chuyên sâu trên 10 học sinh cụ thể (mỗi tình huống chọn ngẫu nhiên 02 học sinh độc lập) để phân tích chi tiết diễn biến hành vi và mức độ đạt được của từng thành tố năng lực.
  • Phương pháp quan sát - điều tra: Sử dụng phiếu hỏi giáo viên về thực trạng thiết kế, sử dụng tình huống học tập và phương pháp đánh giá năng lực tính toán; quan sát trực tiếp hành vi qua 4 kênh: Nói (đề xuất ý tưởng, tranh luận), Viết (trình bày lời giải, lập bảng, vẽ hình), Làm (cắt, ghép, đo, dùng phiếu trợ giúp), Tạo ra (mô hình, sản phẩm trực quan).
  • Phương pháp thực nghiệm giáo dục: Tiến hành theo chu trình phân tích tiên nghiệm $\rightarrow$ tổ chức học sinh trải nghiệm $\rightarrow$ phân tích hậu nghiệm $\rightarrow$ điều chỉnh tình huống và phiếu trợ giúp. Thực nghiệm đánh giá sử dụng hệ thống bảng kiểm quan sát hành vi (rubric) để xác định mức độ năng lực mà không nhằm mục đích phân loại hay xếp thứ bậc học sinh.

Nguồn tư liệu và dữ liệu

Dữ liệu được thu thập từ các trường tiểu học: Trường Tiểu học Lê Văn Tám, Trường Tiểu học Chu Văn An, Trường Tiểu học Lê Quý Đôn. Dữ liệu bao gồm phiếu điều tra giáo viên, bài kiểm tra khảo sát học sinh, biên bản quan sát giờ học, hình ảnh chụp trực tiếp sản phẩm cắt ghép, phiếu học tập và nhật ký thực nghiệm của các học sinh tham gia nghiên cứu trường hợp.


Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn

Chương 1 hệ thống hóa các khái niệm nền tảng về trải nghiệm, hoạt động tính toán, năng lực tính toán và tình huống học tập, đồng thời công bố kết quả điều tra thực trạng tại trường tiểu học.

1. Luận điểm lí luận

  • Hoạt động tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học không đơn thuần là việc thực hiện 4 phép tính số học mà là chuỗi biến đổi vấn đề từ "lạ" về "quen" (Sơ đồ 1), chuyển hóa từ hành động vật chất bên ngoài vào tư duy bên trong dưới sự điều chỉnh của vốn tri thức sẵn có.
  • Tình huống học tập hỗ trợ đánh giá năng lực tính toán gồm hai loại chính:
    • Tình huống toán học thuần túy: Đặt ra trong nội bộ toán học, bao gồm tình huống không cần hỗ trợ trực quan và tình huống cần hỗ trợ trực quan (như gấp giấy, chia hình để cộng phân số).
    • Tình huống thực tiễn: Khách thể chứa yếu tố đời sống (trồng cây trên đường phố, chia bánh, bán vải), đòi hỏi học sinh chuyển đổi ngôn ngữ đời thường thành mô hình toán học để giải quyết.
  • Tình huống học tập được thiết kế theo hướng kết thúc mở, có chứa các chướng ngại nhận thức để buộc học sinh phải thử nghiệm và bộc lộ các thao tác tư duy. Đi kèm tình huống là hệ thống Phiếu trợ giúp được phân tầng, chỉ cung cấp khi học sinh gặp bế tắc, đóng vai trò là công cụ hỗ trợ đánh giá vùng phát triển gần nhất.

2. Kết quả khảo sát thực trạng

Tác giả tiến hành khảo sát nhận thức của giáo viên tiểu học và thực trạng hoạt động tính toán của học sinh lớp 4 và lớp 5:

  • Về phía giáo viên: Đa số giáo viên nhận thức được tầm quan trọng của việc phát triển năng lực tính toán nhưng hiểu biết về các biểu hiện cụ thể của năng lực này còn chung chung, chủ yếu tập trung vào kỹ năng thực hiện phép tính đúng và nhanh. Việc thiết kế tình huống học tập gắn với trải nghiệm còn hạn chế; công cụ đánh giá chủ yếu là bài kiểm tra viết truyền thống, thiếu công cụ quan sát hành vi trong quá trình học.
  • Về phía học sinh: Các khó khăn, sai lầm phổ biến trong hoạt động tính toán được phân loại thành:
    • Sai lầm do bất cẩn trong tính nhẩm và đặt tính.
    • Sai lầm về sử dụng công thức, quy tắc (áp dụng máy móc không hiểu bản chất).
    • Sai lầm do tư duy trực quan cảm tính chi phối (đoán nhận kết quả dựa trên hình vẽ trực quan mà không lập luận logic).
    • Hạn chế trong chuyển đổi giữa ngôn ngữ tự nhiên và ngôn ngữ ký hiệu toán học.
    • Bế tắc khi gặp các bài toán đòi hỏi phải biến đổi cấu trúc, không nhận diện được cách quy bài toán lạ về các dạng quen thuộc.

Chương 2: Thiết kế và thử nghiệm tình huống học tập hỗ trợ đánh giá năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học qua các hoạt động trải nghiệm

Chương 2 tập trung xây dựng quy trình thiết kế và tiến hành chu trình thử nghiệm các tình huống học tập tại các trường tiểu học nhằm hoàn thiện cấu trúc tình huống và phiếu trợ giúp.

1. Quy trình thiết kế tình huống học tập

Tác giả xác lập quy trình thiết kế gồm các bước logic (thể hiện qua Sơ đồ 3 trong luận án):

  • Bước 1: Xác định mục tiêu đánh giá và thành tố năng lực tính toán cần hướng tới theo chuẩn chương trình môn Toán lớp 4-5.
  • Bước 2: Lựa chọn nội dung toán học và bối cảnh (toán học thuần túy hoặc tình huống gắn với thực tế).
  • Bước 3: Xác định các chướng ngại nhận thức, dự kiến các khó khăn, sai lầm mà học sinh dễ mắc phải.
  • Bước 4: Xây dựng nhiệm vụ trải nghiệm mở (yêu cầu học sinh thao tác vẽ, cắt, ghép, đo, thảo luận).
  • Bước 5: Thiết kế hệ thống phiếu trợ giúp theo các mức độ hỗ trợ tăng dần (từ gợi ý định hướng tư duy đến hướng dẫn thao tác cụ thể).
  • Bước 6: Xây dựng tiêu chí đánh giá dự kiến (bảng quan sát hành vi).

2. Quy trình thử nghiệm và phân tích hậu nghiệm

Dựa trên mô hình nghiên cứu bài học (Sơ đồ 4 và Sơ đồ 5), tác giả thử nghiệm các tình huống học tập đã thiết kế trên các nhóm học sinh tại Trường Tiểu học Lê Văn Tám, Trường Tiểu học Chu Văn An và Trường Tiểu học Lê Quý Đôn:

  • Tổ chức cho các nhóm học sinh (nhóm 1, 2, 3 lớp Bốn/4 Trường Lê Văn Tám; nhóm 1, 2, 3 lớp Bốn/2 Trường Chu Văn An; nhóm 1, 2, 3 lớp Năm/3 Trường Lê Quý Đôn) trực tiếp trải nghiệm.
  • Tiến hành đối chiếu giữa phân tích tiên nghiệm (dự đoán của nghiên cứu) và phân tích hậu nghiệm (hành vi thực tế của học sinh).
  • Kết quả điều chỉnh: Qua thử nghiệm, tác giả phát hiện nhiều câu lệnh trong tình huống ban đầu quá dài hoặc chứa từ ngữ gây hiểu lầm; khoảng trống nhận thức giữa bài toán và phiếu trợ giúp quá lớn khiến học sinh lúng túng. Luận án đã tiến hành điều chỉnh nội dung các câu hỏi, phân chia nhỏ các nấc thang trong phiếu trợ giúp nhằm đảm bảo tính khả thi trước khi đưa vào thực nghiệm đánh giá chính thức.

Chương 3: Sử dụng tình huống học tập hỗ trợ đánh giá năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học qua các hoạt động trải nghiệm

Chương 3 trình bày quy trình sử dụng tình huống học tập trên lớp, công bố bộ công cụ tiêu chí quan sát hành vi và kết quả thực nghiệm đánh giá năng lực tính toán trên 5 tình huống điển hình.

1. Bộ công cụ quan sát và xác định mức độ năng lực

Luận án xây dựng 6 bảng tiêu chí đánh giá hành vi tương ứng với các thành tố năng lực tính toán:

Mã hiệu bảng Tên công cụ đánh giá trong luận án Nội dung thu thập minh chứng hành vi
Bảng 3.1 Bảng quan sát hành vi sử dụng các phép tính, công thức, quy tắc, quy trình Khả năng thực hiện phép tính; vận dụng quy tắc trong tình huống quen thuộc, không quen thuộc đơn giản và phức tạp.
Bảng 3.2 Bảng quan sát hành vi sử dụng công cụ toán Thao tác sử dụng thước thẳng, êke, kéo cắt hình, máy tính, mô hình trực quan trong khám phá ý tưởng toán.
Bảng 3.3 Bảng quan sát hành vi sử dụng các thao tác tư duy Khả năng lập luận, phân tích, thử sai, điều chỉnh hướng đi, thu gọn quy tắc tính toán, khái quát hóa kết quả.
Bảng 3.4 Bảng quan sát hành vi sử dụng ngôn ngữ toán Diễn đạt bằng lời, viết ký hiệu, chuyển đổi giữa ngôn ngữ tự nhiên, ký hiệu và biểu diễn trực quan (hình, bảng).
Bảng 3.5 Bảng quan sát hành vi mô hình hoá toán học Thiết lập mô hình từ thực tiễn, giải toán trên mô hình, đối chiếu kết quả với bối cảnh thực tế và điều chỉnh mô hình.
Bảng 3.6 Bảng xác định mức độ năng lực tính toán của học sinh Tổng hợp minh chứng từ Bảng 3.1 đến 3.5 để xác định mức độ biểu hiện năng lực của từng học sinh.

2. Thực nghiệm sư phạm trên 5 tình huống học tập cụ thể

Tác giả tổ chức thực nghiệm đánh giá sâu trên từng trường hợp học sinh cụ thể qua 5 tình huống học tập đại diện:

  1. Tình huống phân số trên mô hình: Khảo sát trên học sinh Lê Thúy Vy và Lương Thảo Nguyên. Học sinh thao tác gấp giấy, tô màu các phần hình học để biểu diễn các phân số và tìm tổng các dãy phân số lùi vô hạn quy nạp (ví dụ $\frac{1}{2} + \frac{1}{4} + \frac{1}{8} + ...$). Kết quả chỉ ra học sinh có ưu thế về sử dụng ngôn ngữ trực quan nhưng gặp khó khăn khi chuyển sang ngôn ngữ ký hiệu nếu thiếu phiếu trợ giúp.
  2. Tình huống đếm số tam giác: Khảo sát trên học sinh Huỳnh Nhật Yến Vy và Phạm Hà Minh Anh. Tình huống yêu cầu tìm quy luật đếm số tam giác tạo bởi các đỉnh cho trước mà không bị đếm lặp hay đếm sót. Qua trải nghiệm với các trường hợp riêng (hình 4 đỉnh, 5 đỉnh), học sinh bộc lộ tư duy quy nạp và xây dựng được công thức tính tổng quát: số tam giác = $(n \times k) : 3$.
  3. Tình huống tính diện tích tam giác: Khảo sát trên học sinh Dương Nguyễn Ánh Ngọc và Nguyễn Hoàng Tuấn Bảo. Tình huống yêu cầu chia tam giác thành hai phần có diện tích bằng nhau hoặc tính diện tích các hình phức tạp. Học sinh bộc lộ năng lực biến đổi hình học, vẽ đường cao và sử dụng công thức linh hoạt.
  4. Tình huống chia bánh: Khảo sát trên học sinh Hồ Như Phượng và Lê Thiên Mỹ. Tình huống thực tiễn yêu cầu chia đều 3 cái bánh cho 4 bạn. Học sinh thể hiện các phương án khác nhau: cắt mỗi cái bánh thành 4 phần lấy 3 phần (nhận $\frac{3}{4}$ cái bánh), hoặc cắt 2 cái bánh làm đôi và cái còn lại làm 4 phần (nhận $\frac{1}{2} + \frac{1}{4}$ cái bánh). Tình huống đánh giá rõ nét năng lực mô hình hóa và tư duy thực tiễn.
  5. Tình huống bán vải: Khảo sát trên học sinh Lê Trần Hồng Ngọc và Trịnh Minh Hà. Tình huống thực tiễn tính toán đo đạc, tính tiền vải có chiết khấu và số dư. Qua đó bộc lộ khả năng xử lý thông tin số lượng phức tạp và liên hệ thực tế của học sinh.

3. Định hướng cải thiện năng lực tính toán

Từ kết quả thực nghiệm, tác giả đề xuất hai nhóm giải pháp:

  • Trong hoạt động thiết kế của giáo viên: Cần chú trọng thiết kế các bài toán có tính kết thúc mở, tích hợp phương tiện trực quan và xây dựng sẵn các mức độ hỗ trợ để can thiệp kịp thời mà không làm mất đi tính độc lập tư duy của học sinh.
  • Trong hoạt động dạy học trên lớp: Giáo viên cần chuyển từ thuyết giảng sang tổ chức cho học sinh hoạt động; chấp nhận các sai lầm thử - sai của học sinh như một bước tất yếu của học tập trải nghiệm; tăng cường cho học sinh trao đổi, giải thích cách làm bằng lời và kiểm tra chéo lẫn nhau.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt lý luận

  • Hệ thống hóa và làm sáng tỏ cơ sở lý luận về mối quan hệ biện chứng giữa hoạt động trải nghiệm, hoạt động tính toán và đánh giá năng lực tính toán trong môn Toán ở trường tiểu học.
  • Đưa ra định nghĩa khoa học về năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học phù hợp với tiếp cận hành vi và bối cảnh đổi mới giáo dục tại Việt Nam.
  • Đề xuất cấu trúc năng lực tính toán gồm 5 thành tố chuyên biệt (phép tính - quy tắc, công cụ toán, thao tác tư duy, ngôn ngữ toán, mô hình hóa toán học) kèm theo hệ thống các biểu hiện hành vi quan sát được ở học sinh lớp 4 và lớp 5.
  • Xác lập quan niệm, đặc trưng của tình huống học tập mở và vai trò của phiếu trợ giúp trong đánh giá quá trình vì sự tiến bộ của người học.

Đóng góp về mặt thực tiễn

  • Thiết lập 3 quy trình thao tác hóa rõ ràng cho giáo viên tiểu học:
    • Quy trình thiết kế tình huống học tập hỗ trợ đánh giá năng lực tính toán (Sơ đồ 3).
    • Quy trình thử nghiệm tình huống học tập dựa trên tiếp cận nghiên cứu bài học (Sơ đồ 5).
    • Quy trình sử dụng tình huống học tập kết hợp phiếu trợ giúp để đánh giá và cải thiện năng lực tính toán trong giờ học toán (Sơ đồ 6).
  • Xây dựng bộ công cụ thực hành hoàn chỉnh gồm hệ thống 5 bảng kiểm quan sát hành vi (Bảng 3.1 đến 3.5) và bảng xác định mức độ năng lực (Bảng 3.6).
  • Cung cấp tuyển tập các tình huống học tập cụ thể (thuần túy toán học và thực tiễn) đã qua thử nghiệm và kiểm chứng sư phạm (như tình huống gấp hình phân số, đếm tam giác, chia bánh, bán vải).
  • Đề xuất hệ thống giải pháp sư phạm khả thi giúp giáo viên tiểu học can thiệp và cải thiện năng lực tính toán cho học sinh ngay trong tiến trình dạy học.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án

  • Về phạm vi nội dung: Luận án chỉ tập trung vào chương trình môn Toán cuối cấp tiểu học (lớp 4 và lớp 5), chưa bao quát toàn bộ các mạch kiến thức từ lớp 1 đến lớp 3.
  • Về không gian trải nghiệm: Các tình huống nghiên cứu chỉ mới giới hạn trong khuôn viên phòng học thông thường qua các thao tác với mô hình, giấy gấp và tranh ảnh; chưa mở rộng sang các hoạt động trải nghiệm ngoài trời, tham quan dã ngoại hoặc các hoạt động dự án liên môn quy mô lớn.
  • Về phương pháp mẫu: Nghiên cứu thực nghiệm chủ yếu tiếp cận theo phương pháp nghiên cứu trường hợp (case study) trên các nhóm học sinh nhỏ tại một số trường tiểu học thuộc tỉnh Nghệ An và các địa bàn lân cận, chưa tiến hành đo đạc thực nghiệm đối chứng trên diện rộng với số lượng mẫu lớn ở nhiều vùng miền khác nhau.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Mở rộng việc nghiên cứu thiết kế tình huống học tập hỗ trợ đánh giá năng lực tính toán cho các khối lớp 1, 2, 3 và giai đoạn chuyển tiếp lên lớp 6 trung học cơ sở.
  • Nghiên cứu thiết kế các hoạt động trải nghiệm toán học tích hợp liên môn (như Toán - Khoa học, Toán - Kỹ thuật/STEM) và các hoạt động trải nghiệm ngoài không gian lớp học.
  • Khai thác công nghệ thông tin và truyền thông để xây dựng các tình huống học tập mô phỏng trên máy tính hoặc phần mềm toán học tương tác, hỗ trợ ghi nhận và phân tích tự động hành vi tính toán của học sinh.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng thiết thực cho các nhóm đối tượng trong lĩnh vực giáo dục:

  • Giáo viên tiểu học (đặc biệt là giáo viên dạy lớp 4 và lớp 5): Có thể trực tiếp sử dụng quy trình thiết kế, các tình huống học tập mẫu và bộ 6 bảng quan sát hành vi để đổi mới phương pháp kiểm tra, đánh giá thường xuyên theo Thông tư 22/2016/TT-BGDĐT và Chương trình GDPT 2018. Phần hướng dẫn sử dụng phiếu trợ giúp là công cụ hữu ích để thực hiện dạy học phân hóa.
  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và nhà nghiên cứu giáo dục học: Tham khảo khung lý thuyết tiếp cận năng lực qua hành vi, cấu trúc 5 thành tố của năng lực tính toán, cũng như kỹ thuật kết hợp giữa phân tích tiên nghiệm và phân tích hậu nghiệm trong nghiên cứu trường hợp.
  • Cán bộ quản lý chuyên môn tại các trường tiểu học và phòng/sở giáo dục: Sử dụng các tiêu chí quan sát hành vi để định hướng bồi dưỡng chuyên môn cho giáo viên về phương pháp dạy học trải nghiệm và kỹ thuật đánh giá năng lực học sinh.
  • Giảng viên và sinh viên ngành Giáo dục Tiểu học, Sư phạm Toán: Sử dụng làm tài liệu tham khảo trong các học phần Lý luận dạy học môn Toán ở tiểu học, Phương pháp nghiên cứu khoa học giáo dục và Kiểm tra đánh giá trong giáo dục.

Câu hỏi thường gặp

1. Năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học được luận án định nghĩa như thế nào và gồm những thành tố nào?

Theo tác giả, năng lực tính toán của học sinh cuối cấp tiểu học là năng lực xử lí các thông tin, các mối liên hệ về lượng trong giải quyết các tình huống học tập ở tiểu học. Năng lực này được cấu thành từ 5 thành tố:

  1. Năng lực sử dụng các phép tính, công thức, quy tắc, quy trình.
  2. Năng lực sử dụng công cụ toán.
  3. Năng lực sử dụng các thao tác tư duy.
  4. Năng lực sử dụng ngôn ngữ toán.
  5. Năng lực mô hình hoá toán học.

2. Trải nghiệm tính toán trong luận án được hiểu như thế nào, có bắt buộc phải tổ chức ngoài trời không?

Luận án khẳng định hoạt động trải nghiệm không đồng nhất với các hoạt động ngoài trời hay lao động chân tay thuần túy. Khi học sinh tham gia trực tiếp vào các hoạt động tại lớp học, tương tác với đồ dùng trực quan hoặc tiến hành các thao tác trí tuệ để giải quyết vấn đề thì đều được xem là trải nghiệm. Nghiên cứu tập trung vào hai dạng trải nghiệm tại lớp:

  • Trải nghiệm biến đổi vấn đề để quy lạ về quen (thử sai, chuyển đổi cấu trúc đối tượng, dời hình để huy động tri thức đã học).
  • Trải nghiệm kết nối toán học với thực tiễn (thao tác trên mô phỏng, phân chia vật thể, đóng vai tình huống thực tế).

3. Phiếu trợ giúp có vai trò gì trong việc đánh giá năng lực tính toán?

Phiếu trợ giúp là công cụ sư phạm đi kèm tình huống học tập, được phân cấp theo các mức độ gợi ý khác nhau. Mục đích của phiếu trợ giúp không phải là làm thay học sinh mà nhằm xác định vùng phát triển gần nhất:

  • Nếu học sinh giải quyết được tình huống mà không cần trợ giúp, các em thể hiện mức độ năng lực độc lập cao.
  • Nếu học sinh gặp bế tắc, giáo viên cung cấp mức trợ giúp tối thiểu. Việc học sinh cần mức độ trợ giúp nào và sử dụng gợi ý đó ra sao là minh chứng để đánh giá chính xác khả năng nhận thức hiện tại và tiềm năng tiến bộ của học sinh, đồng thời giúp các em vượt qua khó khăn để hoàn thành nhiệm vụ.

4. Tác giả đã sử dụng những tình huống học tập thực nghiệm cụ thể nào để đánh giá năng lực của học sinh ở Chương 3?

Tác giả đã triển khai thực nghiệm đánh giá chuyên sâu trên 5 tình huống học tập cụ thể:

  1. Tình huống phân số trên mô hình: Học sinh gấp giấy, tô màu để biểu diễn và cộng các phân số.
  2. Tình huống đếm số tam giác: Tìm quy luật đếm số hình tam giác từ tập hợp các đỉnh cho trước dựa trên việc khảo sát trường hợp riêng.
  3. Tình huống tính diện tích tam giác: Chia tam giác thành các phần diện tích bằng nhau hoặc tính diện tích hình đa giác bằng cách quy về tam giác.
  4. Tình huống chia bánh: Giải quyết bài toán thực tế chia đều 3 cái bánh cho 4 người bằng nhiều cách phân chia hình học.
  5. Tình huống bán vải: Xử lý các phép tính đo độ dài, tính tiền vải và giải quyết bài toán thực tế có điều kiện ràng buộc.

Kết luận

Luận án của tác giả Phạm Thị Kim Châu là công trình nghiên cứu chuyên sâu về lý luận và thực tiễn dạy học môn Toán ở tiểu học, giải quyết trọn vẹn vấn đề thiết kế và sử dụng tình huống học tập gắn với hoạt động trải nghiệm tại lớp nhằm hỗ trợ đánh giá năng lực tính toán của học sinh lớp 4 và lớp 5. Luận án đã đóng góp khung lý thuyết 5 thành tố năng lực tính toán bộc lộ qua hành vi, xác lập hệ thống quy trình thiết kế - thử nghiệm - sử dụng chặt chẽ, cùng bộ công cụ bảng kiểm quan sát thực chứng rõ ràng. Kết quả nghiên cứu đáp ứng trực tiếp yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển phẩm chất, năng lực của Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018.