SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN ĐỀ TÀI: DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM BẰNG “CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO TĂNG CƯỜNG” TRONG TOÁN HỌC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CHO HỌC SINH THPT ĐÁP ỨNG CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI MÔN: TOÁN NHÓM: ỨNG DỤNG TIẾN BỘ KHOA HỌC Năm thực hiện: 2019- 2020 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG HOÀNG MAI ---------------------------------- ĐỀ TÀI: DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM BẰNG “CÔNG NGHỆ THỰC TẾ ẢO TĂNG CƯỜNG” TRONG TOÁN HỌC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CHO HỌC SINH THPT ĐÁP ỨNG CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI MÔN: TOÁN NHÓM: ỨNG DỤNG TIẾN BỘ KHOA HỌC Người thực hiện: CHU VIẾT TẤN Tổ: TOÁN TIN Số điện thoại: 0989202955 Năm thực hiện: 2019- 2020 MỤC LỤC Trang PHẦN I. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu 3 3. Phương pháp nghiên cứu 3 4.
Các bước thực hiện đề tài 3 A. Cơ sở khoa học 4 1. Cơ sở thực tiễn và thực trạng vấn đề nghiên cứu 14 2. Những kinh nghiệm ứng dụng “công nghệ thực tế ảo tăng cường” trong dạy học toán theo định hướng stem nhằm phát triển năng lực cho hs thpt đáp ứng chương trình giáo dục phổ thông mới 18 2.1 Nắm vững cách sử dụng các ứng dụng AR, lựa chọn kiểu bài phù hợp có thể ứng dụng công nghệ AR giúp HS phát triển năng lực trong quá trình dạy – học.
Kinh nghiệm thiết kế quy trình Dạy học theo định hướng STEM bằng “ Công nghệ thực tế ảo tăng cường” trong Toán học nhằm phát triên năng lực cho HS THPT đáp ứng chương trình giáo dục phổ thông mới 22 2. Phát triển năng lực cho HS trong dạy học Toán học theo định hướng STEM thông qua việc ứng dụng công nghệ AR phối kết hợp với các phương pháp và các hình thức dạy học linh hoạt trong giờ dạy học 32 3. Thiết kế thực nghiệm 39 PHẦN III. Đóng góp của đề tài 51 2.
Kiến nghị 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết thường Viết tắt Giáo viên GV Học sinh HS Công nghệ thông tin CNTT Sách giáo khoa SGK Thực nghiệm TN Đối chứng ĐC Trung học phổ thông THPT Năng lực NL Công nghệ thực tế ảo tăng cường AR (Augmented Reality) PHẦN I. Lí do chọn đề tài Hiện nay các phần mềm ứng dụng công nghệ hỗ trợ dạy học xuất hiện ngày càng nhiều với các tính năng được cải tiến, đem lại hiệu quả cao, dễ sử dụng đã hỗ trợ không nhỏ cho việc dạy học nói chung và dạy học Toán nói riêng, mở ra nhiều cơ hội cho giáo viên và học sinh trong việc đổi mới phương pháp và đạt mục tiêu dạy học một cách tối ưu. Do đó, ứng dụng CNTT là một năng lực cốt lõi mà HS cần đạt, là năng lực chìa khóa, năng lực công cụ để HS phát triển các năng lực khác cũng như đi vào cuộc sống một cách chủ động, tự tin. Từ việc biết cách làm việc với các ứng dụng CNTT, học sinh sẽ được phát triển và tự phát triển nhiều năng lực như năng lực giao tiếp; năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo,… Đó cũng là những năng lực chung và năng lực đặc thù của môn Toán mà giáo viên cần hình thành cho học sinh, nhằm đáp ứng được yêu cầu đặt ra của chương trình giáo dục phổ thông mới.
Một trong những ứng dụng công nghệ có thể vận dụng vào giảng dạy nói chung, giảng dạy Toán ở trường THPT nói riêng là Công nghệ thực tế ảo tăng cường- Augmented Reality (AR). Ưu điểm lớn nhất khi lựa chọn ứng dụng này là bởi bất cứ học sinh nào cũng sử dụng được nó bằng cách tải về máy điện thoại, máy tính bảng, laptop, có thể sử dụng offline và học bất cứ không, thời gian nào. Nó có khả năng bổ trợ thông tin vô tận bao gồm cả hình ảnh, video.rất sống động cho mỗi bài học thông qua việc học sinh tìm hiểu, luyện tập, thực hành, soạn bài. Bởi những ứng dụng to lớn của Augmented Reality có thể mang lại một cái nhìn khác cho người học về việc tương tác với những mô hình ảo, những hình ảnh dường như chỉ có trong phim viễn tưởng.
Một lợi thế nữa của giáo viên và nhất là học sinh khi sử dụng các ứng dụng này là việc các em có thể khắc phục được tình trạng trước đây: học sinh chỉ có thể tiếp cận thông tin một chiều thông qua việc xem các như video, âm thanh hay hình ảnh trực tuyến trên màn hình Internet. Sử dụng ứng dụng này, nó sẽ tạo ra môi trường mô phỏng thế giới thực. Trong môi trường mô phỏng đó, học sinh có thể tác động vào đối tượng trực tiếp bằng cách di chuyển, khám phá, cảm nhận và trải nghiệm một cách chân thực thông qua các thao tác: tiến - lùi, xoay trái, quay phải để có được những góc nhìn chân thực nhất, đem lại những trải nghiệm đầy thực tế và ấn tượng. Với ưu điểm trên, bài giảng dễ dàng tạo được hứng thú cho học sinh, giúp học sinh tích cực học tập, hiểu và nhớ kiến thức một cách sâu sắc, yêu thích môn học hơn bởi nó đáp ứng được phương pháp dẫn dắt tư duy học sinh đi từ “trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng”.
Trong số những ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường có giá trị phục vụ cho việc dạy học, tôi đặc biệt chú ý đến ứng dụng HP reveal và Mind map AR, Geogebra AR giúp các em hình thành và phát triển được nhiều năng lực. Một lợi thế nữa của giáo viên và học sinh khi sử dụng ứng dụng AR đó sẽ khắc phục được tình trạng giáo viên khi dạy - học bằng powerpoint, học sinh chỉ có thể tiếp cận thông tin một chiều thông qua việc xem các Slide như video, âm thanh hay hình ảnh trực tuyến trên màn hình Internet, máy chiếu. Sử dụng các ứng dụng này, HS sẽ tự mình tạo ra được lớp phủ/ phần phủ, sơ đồ tư duy, mô hình thực tế ảo AR 1 cho đối tượng mà mình đang tìm hiểu. Điều quan trọng nhất, ứng dụng các phần mềm AR trong dạy học Toán là thông qua sự tự học, tự nghiên cứu, soạn bài bằng chính hình dung tưởng tượng của các em, HS hình thành và phát triển được các kĩ năng cần thiết.
Mặc dù tiềm năng to lớn của việc ứng dụng công nghệ thực tế ảo tăng cường trong việc dạy học là không thể phủ nhận. Tuy nhiên, thực tế dạy học Toán ở trường THPT lâu nay cho thấy, việc ứng dụng CNTT, ứng dụng công nghệ AR vào dạy học bộ môn này còn nhiều bất cập. Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay, nó lại càng cấp bách hơn khi đứng trước yêu cầu đổi mới mục tiêu giáo dục theo hướng phát triển năng lực HS. Thậm chí nhiều giáo viên vẫn còn rất xa lạ với việc sử dụng công nghệ này trong việc dạy học.
HS được tiếp xúc nhiều với các thiết bị thông minh như smartphone, tablet, máy tính … là những công cụ có thể sử dụng để ứng dụng công nghệ AR cho việc học tập hằng ngày nhưng hầu như chỉ xem đó là phương tiện để giải trí, thỏa mãn trí tò mò chứ không biết cách vận dụng để phục vụ việc học tập dễ dàng hơn. Mặt khác nếu chỉ sử dụng các công nghệ AR để chỉ mô tả cho HS thì cũng chỉ là một trong những giải pháp minh họa sống động chứ chưa thể tạo động lực sáng tạo cho học sinh hết mức, HS chiếm lĩnh kiến thức không những chỉ thông qua nhìn mô hình minh họa mà còn cần phải “ Cầm, nắm, hòa mình” vào mô hình kiến thức. Và đặc biệt hơn nữa để HS phát huy được năng lực chung cũng như năng lực đặc thù đó là việc học sinh tự tạo ra các mô hình, tự chiếm lĩnh kiến thức thì mới nhớ lâu, nhớ kỹ và vận dụng được thành thạo kiến thức. Vì vậy mà dạy học theo định hướng STEM ngày càng tỏ rõ thế mạnh và kích thích tư duy, phát triển năng lực cho học sinh.
Chính vì vậy, qua một thời gian nghiên cứu thực hiện, tôi đúc kết kinh nghiệm và xây dựng thành đề tài “Dạy học theo định hướng STEM bằng “Công nghệ thực tế ảo tăng cường” trong Toán học nhằm phát triên năng lực cho HS THPT đáp ứng chương trình giáo dục phổ thông mới” Qua nghiên cứu và tìm hiểu tôi thấy việc áp dụng công nghệ AR vào dạy học đã có thực hiện nhưng chỉ là ứng dụng trong 1 bộ môn hay 1 phần nhỏ mô tả, riêng với bộ môn Toán học thì chưa thấy áp dụng nhiều trên thế giới và tại Việt Nam. Đề tài tôi thực hiện thể hiện tính mới, tính áp dụng thực tiễn trong bối cảnh giáo dục hiện nay, đặc biệt việc dạy học theo định hướng STEM là giải pháp để phát triển năng lực của học sinh một cách tối ưu. Trong sáng kiến kinh nghiệm này, tôi trình bày những kinh nghiệm cá nhân về ứng dụng của AR trong việc bổ trợ thông tin cho một số bài học có khả năng áp dụng và phù hợp với phương pháp, phương tiện này trong môn Toán thông qua dạy học theo định hướng STEM. Qua đó, tôi mong muốn đóng góp vào việc nâng cao chất lượng môn học Toán, hình thành cho HS những năng lực chung và năng lực chuyên biệt trong môn Toán nhằm đáp ứng yêu cầu định hướng của chương trình giáo dục phổ thông mới 2 2.
Mục đích và phạm vi nghiên cứu 2. Mục đích nghiên cứu - Thấy được ý nghĩa, vai trò của việc ứng dụng AR để bổ trợ thông tin cho bộ môn Toán giúp HS hình thành và phát triển các năng lực cần thiết theo định hướng chương trình giáo dục đổi mới - Xác định các phương pháp và cách thức tổ chức, hướng dẫn HS sử dụng công nghệ AR trong việc hỗ trợ thông tin giúp việc học tập môn Toán trở nên sinh động, hấp dẫn hơn học sinh có thể thực hành, “ Cầm nắm” được những mô hình không gian sống động mà trong quá trình học chỉ nhìn thấy trên hình ảnh mô phỏng. - Định hướng thiết kế chủ đề STEM có sử dụng công nghệ AR giúp HS hình thành và phát triển các năng lực cần có. Phạm vi nghiên cứu Người viết nghiên cứu vai trò, cách thức ứng dụng công nghệ AR để bổ trợ thông tin phần lý thuyết cũng như mở rộng tìm tòi cho học sinh THPT trong dạy học Toán nhằm giúp HS hình thành và phát triển các năng lực chung và năng lực chuyên biệt đáp ứng yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông mới.