Tích Hợp Tri Thức Toán Học Với Học Sinh Trong Dạy Học Hàm Số Mũ và Hàm Số Logarit

Luận văn thạc sĩ VNU UED nghiên cứu tích hợp tri thức toán học trong dạy học hàm số mũ và hàm số logarit cho học sinh trung học phổ thông.

• Tác giả: Thân Văn Đảm
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Danh Nam
• Trường học: Trường Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Lý Luận Và Phương Pháp Dạy Học Bộ Môn Toán
• Đề tài: Tích Hợp Tri Thức Toán Học Với Sinh Học Trong Dạy Học Chủ Đề Hàm Số Mũ Và Hàm Số Lôgarit Ở Trường Trung Học Phổ Thông
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
• MỤC LỤC
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Lịch sử nghiên cứu
• 0.3. Mục đích nghiên cứu
• 0.4. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 0.5. Đối tượng, khách thể và phạm vi nghiên cứu
• 0.6. Vấn đề nghiên cứu
• 0.7. Giả thuyết khoa học
• 0.8. Phương pháp nghiên cứu
• 0.9. Cấu trúc của luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN
• 1.1. Định hướng đổi mới chương trình môn Toán trung học phổ thông
• 1.2. Lí luận về dạy học tích hợp
• 1.2.1. Khái niệm tích hợp và dạy học tích hợp
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THỰC TIỄN
• 2.1. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
• 2.2. Phân tích tình hình dạy học tích hợp trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông
• 2.2.1. Về chương trình, sách giáo khoa môn Toán trung học phổ thông
• 2.2.2. Về dạy học tích hợp trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông
• 2.2.3. Về dạy học tích hợp tri thức toán học với sinh học
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP TRI THỨC TOÁN HỌC VỚI SINH HỌC TRONG DẠY HỌC MÔN TOÁN Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
• 3.1. Định hướng thiết kế một số chủ đề tích hợp
• 3.1.1. Định hướng 1: Thiết kế một số chủ đề có nội dung gắn với các vấn đề trong thực tiễn
• 3.1.2. Định hướng 2: Dạy học các chủ đề tích hợp theo định hướng phát triển năng lực học sinh
• 3.1.3. Định hướng 3: Làm rõ các mô hình toán học trong sinh học
• 3.2. Quy trình thiết kế chủ đề tích hợp
• 3.3. Thiết kế một số chủ đề dạy học tích hợp
• 3.3.1. Hàm số mũ và đồ thị
• 3.3.2. Hàm số lôgarit và đồ thị
• 3.4. Một số biện pháp sư phạm trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông theo hướng tích hợp tri thức toán học với sinh học
• 3.4.1. Biện pháp 1: Khai thác khả năng gợi động cơ từ các tình huống trong thực tiễn có tri thức sinh học để gây hứng thú cho học sinh
• 3.4.2. Biện pháp 2: Hoạt động củng cố theo hướng khai thác các ứng dụng của môn Toán học vào môn Sinh học
• 3.4.3. Biện pháp 3: Tổ chức dạy học các chủ đề tích hợp trong các hoạt động ngoại khóa
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 4.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
• 4.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
• 4.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 4.4. Kế hoạch và nội dung thực nghiệm sư phạm
• 4.4.1. Kế hoạch thực nghiệm
• 4.4.2. Nội dung thực nghiệm
• 4.5. Tiến hành thực nghiệm
• 4.6. Phân tích kết quả thực nghiệm
• 4.6.1. Phân tích định tính
• 4.6.2. Phân tích định lượng
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về tích hợp tri thức toán học trong dạy học hàm số mũ và logarit

Tích hợp tri thức toán học trong dạy học hàm số mũ và hàm số logarit là một phương pháp giáo dục hiện đại, nhằm nâng cao chất lượng dạy học và phát triển năng lực cho học sinh. Việc áp dụng phương pháp này không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về các khái niệm toán học mà còn tạo ra sự liên kết giữa toán học và các môn học khác, đặc biệt là sinh học. Điều này giúp học sinh nhận thức được vai trò của toán học trong việc giải quyết các vấn đề thực tiễn.

1.1. Khái niệm và vai trò của tích hợp tri thức toán học

Tích hợp tri thức toán học là quá trình kết hợp các kiến thức toán học với các lĩnh vực khác, nhằm tạo ra một cái nhìn tổng thể và sâu sắc hơn về các vấn đề. Trong dạy học hàm số mũ và logarit, việc tích hợp này giúp học sinh thấy được ứng dụng thực tiễn của các hàm số này trong các lĩnh vực như sinh học, vật lý và kinh tế.

1.2. Lợi ích của việc tích hợp tri thức trong dạy học

Việc tích hợp tri thức toán học không chỉ giúp học sinh phát triển tư duy logic mà còn khuyến khích sự sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề. Học sinh sẽ có cơ hội áp dụng kiến thức toán học vào thực tiễn, từ đó nâng cao hứng thú học tập và khả năng vận dụng kiến thức vào cuộc sống.

II. Thách thức trong việc dạy học hàm số mũ và logarit ở trung học phổ thông

Dạy học hàm số mũ và logarit gặp nhiều thách thức, từ việc thiết kế bài giảng đến việc tạo động lực cho học sinh. Một trong những vấn đề lớn nhất là sự thiếu hụt trong việc kết nối kiến thức toán học với thực tiễn. Nhiều học sinh vẫn chưa nhận thức được tầm quan trọng của các hàm số này trong cuộc sống hàng ngày.

2.1. Khó khăn trong việc áp dụng kiến thức vào thực tiễn

Nhiều học sinh gặp khó khăn trong việc áp dụng kiến thức về hàm số mũ và logarit vào các bài toán thực tiễn. Điều này có thể do thiếu ví dụ cụ thể hoặc không có sự liên kết rõ ràng giữa lý thuyết và thực hành.

2.2. Thiếu động lực học tập từ học sinh

Học sinh thường cảm thấy nhàm chán với các bài học lý thuyết khô khan. Việc không có các hoạt động thực tiễn hoặc ứng dụng thực tế trong bài học khiến học sinh không thấy được giá trị của kiến thức mà họ đang học.

III. Phương pháp dạy học tích hợp tri thức toán học với sinh học

Để giải quyết các thách thức trong dạy học hàm số mũ và logarit, việc áp dụng các phương pháp dạy học tích hợp là rất cần thiết. Các phương pháp này không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về kiến thức mà còn tạo ra sự hứng thú trong học tập.

3.1. Thiết kế bài học tích hợp

Thiết kế bài học tích hợp cần chú trọng đến việc kết nối các khái niệm toán học với các vấn đề sinh học thực tiễn. Ví dụ, sử dụng hàm số mũ để mô tả sự phát triển dân số hoặc sự gia tăng vi khuẩn trong môi trường.

3.2. Sử dụng công nghệ trong dạy học

Việc sử dụng công nghệ như phần mềm mô phỏng hoặc ứng dụng học tập trực tuyến có thể giúp học sinh hình dung rõ hơn về các khái niệm toán học. Điều này không chỉ làm cho bài học trở nên sinh động mà còn giúp học sinh dễ dàng tiếp cận kiến thức.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hàm số mũ và logarit trong cuộc sống

Hàm số mũ và logarit có nhiều ứng dụng thực tiễn trong cuộc sống hàng ngày. Việc hiểu rõ về các ứng dụng này sẽ giúp học sinh thấy được giá trị của kiến thức toán học trong thực tiễn.

4.1. Ứng dụng trong sinh học

Hàm số mũ được sử dụng để mô tả sự phát triển của quần thể sinh vật, trong khi hàm số logarit có thể được áp dụng trong các bài toán về nồng độ chất trong hóa học và sinh học.

4.2. Ứng dụng trong kinh tế

Trong kinh tế, hàm số mũ và logarit được sử dụng để tính toán lãi suất, tăng trưởng kinh tế và nhiều vấn đề khác. Việc hiểu rõ về các ứng dụng này sẽ giúp học sinh có cái nhìn tổng quan hơn về vai trò của toán học trong các lĩnh vực khác nhau.

V. Kết luận và định hướng tương lai cho dạy học tích hợp

Việc tích hợp tri thức toán học trong dạy học hàm số mũ và logarit không chỉ giúp nâng cao chất lượng giáo dục mà còn phát triển năng lực cho học sinh. Định hướng tương lai cần tập trung vào việc cải thiện phương pháp dạy học, tạo ra môi trường học tập tích cực và khuyến khích sự sáng tạo của học sinh.

5.1. Định hướng cải cách giáo dục

Cần có những cải cách trong chương trình giáo dục để tích hợp tri thức toán học với các môn học khác, từ đó tạo ra một môi trường học tập đa dạng và phong phú hơn.

5.2. Khuyến khích nghiên cứu và phát triển

Khuyến khích các giáo viên nghiên cứu và phát triển các phương pháp dạy học tích hợp mới, nhằm nâng cao chất lượng dạy học và đáp ứng nhu cầu của học sinh trong thời đại công nghệ 4.0.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN 1. Định hướng đổi mới chương trình môn Toán trung học phổ thông các quốc gia phải có một nguồn nhân lực chất lượng cao, có khả năng ứng dụng những tiến bộ khoa học công nghệ hiện đại thì mới tiếp cận nhanh vào cuộc cách mạng công nghiệp này. Vì thế, ngay từ trên giảng đường đại học, nhà trường, các thầy cô giáo phải giúp cho sinh viên tích lũy tri thức về công nghệ thông tin, cập nhật kịp thời và ứng dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật mới nhất của thế giới vào cuộc sống, trang bị ngoại ngữ và các kỹ năng mềm thì các bạn sinh viên khi ra trường mới có cơ hội cạnh tranh việc làm, mở ra cánh cửa để bước vào sân chơi toàn cầu hóa. Giáo dục là một trong những lĩnh vực chịu sự tác động trực tiếp, chịu sự tác động của cuộc cách mạng công nghiệp nhanh hơn các lĩnh vực khác bởi chính giáo dục cũng sẽ tạo ra những phiên bản mới 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] nghiệm hay phòng mô phỏng truyền thống, thì người học có thể tương tác trong điều kiện như thật, có thể trải nghiệm học tập bằng không gian ảo thông qua các phần mềm và hệ thống mạng.

Dữ liệu lớn (Big data) sẽ là nguồn dữ liệu vô tận để thu thập thông tin, phân tích, nhận dạng xu hướng hay dự báo kinh doanh ở mức chính xác cao và cũng để học tập trải nghiệm. Tài nguyên học tập số trong điều kiện kết nối không gian ảo và thực sẽ vô cùng phong phú, không gian thư viện không còn là địa điểm cụ thể nữa, mà thư viện có thể khai thác ở mọi thời điểm, mọi nơi chỉ cần có một thiết bị số và một vài thao tác đơn giản. Chương trình học cũng được thiết kế cụ thể, gần gũi, thực tiễn, đa dạng hơn và đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người học. Theo định hướng về nội dung giáo dục [4], ở chương trình giáo dục phổ thông mới, môn Toán là môn học bắt buộc và được phân chia theo hai giai đoạn là giáo dục cơ bản và giáo dục định hướng nghề nghiệp.

Bên cạnh nội dung giáo dục cốt lõi, trong mỗi năm, học sinh còn được chọn học một số chuyên đề về khoa học tự nhiên, khoa học xã hội. Các chuyên đề này nhằm tăng cường kiến thức về các môn khoa học nói chung, về Toán học nói riêng, giúp cho học sinh có các kỹ năng vận dụng kiến thức khoa học 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] vào thực tiễn, đáp ứng nhu cầu, sở thích và định hướng nghề nghiệp của học sinh. Chương trình môn Toán bảo đảm yêu cầu cụ thể, phân hoá được với tất cả các cấp học:Tăng cường dạy học theo định hướng cá thể hoá người học, đáp ứng yêu cầu cần đạt chung của chương trình, đồng thời cũng phải chú ý tới các đối tượng có nhu cầu đặc biệt (khuyết tật, năng khiếu. Đối với cấp trung học phổ thông: Thiết kế hệ thống các chuyên đề học tập có các nội dung cơ bản, chuyên sâu, gần gũi, thực tế giúp học sinh tăng cường kiến thức, kỹ năng thực hành, vận dụng để giải quyết các vấn đề gắn với thực tiễn của địa phương mình đang sinh sống.

14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Lí luận về dạy học tích hợp 1. Khái niệm tích hợp và dạy học tích hợp Tích hợp là một vấn đề đã và đang có sức thu hút, sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhà giáo dục và nghiên cứu trong nước ta hiện nay. Tuy nhiên, khái niệm này đã được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm, sử dụng rộng rãi và khái niệm này cũng vốn có từ lâu.

+ Theo Từ điển Tiếng Việt [15]: “Tích hợp là sự kết hợp những hoạt động, chương trình hoặc các thành phần khác nhau thành một khối chức năng. Tích hợp có nghĩa là sự thống nhất, sự hòa hợp, sự kết hợp”. + Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam [11]: “Tích hợp hệ thống là phối hợp các thiết bị và công cụ khác nhau để cùng làm một việc với nhau trong một hệ thống – Một chương trình nhằm giải quyết những nhiệm vụ chung nào đó”. + Theo Từ điển Giáo dục học [10]: “Tích hợp là hành động liên kết các đối tượng nghiên cứu, giảng dạy, học tập của cùng một lĩnh vực hoặc vài lĩnh vực khác nhau trong cùng một kế hoạch dạy học”.

+ Theo Xaviers Roegirs [22]: Khoa sư phạm tích hợp là một quan niệm về quá trình học tập trong đó toàn thể các quá trình học tập góp phần hình thành 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ở học sinh những năng lực rõ ràng, có dự tính trước những điều cần thiết cho học sinh nhằm hòa nhập học sinh vào cuộc sống lao động, phục vụ cho quá trình học tập trong tương lai. Như vậy, DHTH là dạy cho học sinh cách sử dụng tổng hợp kiến thức và kỹ năng của mình để giải quyết các nhiệm vụ học tập và ứng dụng trong những tình huống cụ thể với mục đích phát triển năng lực người học. Mục tiêu của dạy học tích hợp Theo Xavier Rogiers [22] “Nếu nhà trường chỉ quan tâm dạy cho học sinh các khái niệm một cách rời rạc, thì nguy cơ sẽ hình thành ở học sinh các suy luận theo kiểu khép kín, sẽ hình thành những con người “mù chức năng”, nghĩa là những người đã lĩnh hội kiến thức nhưng không có khả năng sử dụng các kiến thức đó hàng ngày”. DHTH có các mục tiêu cơ bản sau [1]: - Làm cho quá trình học tập có ý nghĩa và gần gũi với học sinh bằng cách hòa nhập thế giới học đường với thế giới cuộc sống, gắn học tập với các tình huống cụ thể mà học sinh sẽ gặp sau này, gắn học tập với thực tiễn cuộc sống hàng ngày.

16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] tin càng phong phú, đa dạng thì tính hệ thống phải càng cao, có như vậy học sinh mới thực sự làm chủ được kiến thức đã được lĩnh hội và sẽ vận dụng được kiến thức đã học khi gặp một tình huống bất ngờ, chưa từng gặp trong cuộc sống hàng ngày hoặc là một tri thức mới. Các đặc trưng cơ bản của dạy học tích hợp DHTH có những đặc điểm sau đây [1]: 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các nguyên tắc lựa chọn nội dung tích hợp Lựa chọn nội dung tích hợp ở phổ thông cần theo các nguyên tắc sau [3]: 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Như vậy, có thể thấy rằng nguyên tắc của DHTH là tất cả các chủ đề đều phải có mặt từ hai môn học trở lên mà trong đó có ít nhất một nội dung nào đó liên quan đến nhau, để giải quyết một vấn đề phức hợp mà nó không thể giải quyết bởi duy nhất một môn học. Nội dung của các chủ đề tích hợp cần tiếp cận với các thành tựu khoa học kĩ thuật nhưng ở mức độ phù hợp với người học, tinh giản tri thức khoa học hàn lâm, tăng cường tri thức thực tế, tính thực hành, ứng dụng vào giải quyết các tình huống trong thực tiễn.

DHTH cần đảm bảo mục tiêu hướng đến sự phát triển năng lực cho người học. Các mức độ trong dạy học tích hợp Các mức độ tích hợp trong DHTH [21]: 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trong các mức độ tích hợp nêu trên, hiện nay các giáo viên vận dụng phổ biến nhất là hình thức tích hợp liên môn. Đây là quan điểm tích hợp mở rộng kiến thức trong bài học với các kiến thức của các bộ môn khác và các kiến thức của đời sống hàng ngày mà học sinh tích lũy được, qua đó làm giúp cho học sinh phát triển nhân cách và một số năng lực được hình thành. 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

So sánh giữa dạy học tích hợp và dạy học đơn môn 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] sung thêm các chủ đề DHTH vừa đảm bảo được mục tiêu giáo dục mà không gây xáo trộn của việc dạy đơn môn. Vì vậy, việc DH theo chủ đề DHTH ở trường phổ thông vào một số thời điểm là thực sự cần thiết. Dạy học theo chủ đề 1. Khái niệm về dạy học theo chủ đề Mô hình DH theo chủ đề có khả năng đáp ứng được mục tiêu giáo dục của thời kì đổi mới.

Mô hình DH mới này chú trọng những nội dung học tập có tính chất tổng quát, liên quan đến nhiều lĩnh vực, lấy học sinh làm trung tâm và nội dung được tích hợp thành những chủ đề có tính thực tiễn, vì thế mô hình này đang dần thay thế cho mô hình DH truyền thống. 23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. So sánh dạy học truyền thống và dạy học theo chủ đề Bảng 1. So sánh giữa dạy học truyền thống và dạy học theo chủ đề [8], [12].

Dạy học theo chủ đề 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Qua sự so sánh giữa DH theo chủ đề và DH truyền thống ta có thể thấy rằng việc DH theo chủ đề phát huy được tính chủ động, tích cực, sáng tạo của học sinh (học sinh là trung tâm của quá trình dạy học) phù hợp với xã hội hiện đại. Dạy học theo chủ đề được thực hiện rất linh hoạt, chủ động để phù hợp với trình độ của học sinh, cơ sở vật chất của nhà trường và đặc thù của từng địa phương. Khi thực hiện DH theo chủ đề học sinh lĩnh hội được kiến thức tổng hợp, đa chiều. Kiến thức trong DH theo chủ đề gần gũi với đời sống hàng ngày, thực tiễn giúp cho học sinh có hứng thú học tập hơn và cũng thấy được ý nghĩa của việc học.

25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Những nét đặc trưng cơ bản của dạy học theo chủ đề Các đặc trưng cơ bản của DH theo chủ đề [12] là: 1. Phân tích mối liên hệ giữa toán học và sinh học Do tính trừu tượng cao độ mà toán học có tính thực tiễn phổ dụng, có thể ứng dụng vào rất nhiều ngành khoa học: Chẳng hạn những tri thức về tương quan tỉ lệ S/V có thể được ứng dụng vào hình học, vật lí, sinh học…vì mối tương quan này phản ánh những mối liên hệ trên các lĩnh vực đó, ví dụ: tương 26 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] quan tỉ lệ diện tích (S)/thể tích (V) của cơ thể sinh vật phản ánh mức độ trao đổi chất, sinh trưởng, sinh sản của sinh vật.