Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hội nhập quốc tế, phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao trở thành nền tảng quan trọng cho sự phát triển bền vững và nâng cao lợi thế cạnh tranh quốc gia. Việc đổi mới phương pháp dạy học, đặc biệt trong môn Toán ở bậc Trung học cơ sở (THCS), là yêu cầu cấp thiết nhằm nâng cao năng lực tư duy và khả năng tiếp thu kiến thức của học sinh. Theo khảo sát tại hai trường THCS Phú Thành và Phú Lão, có khoảng 7,4% học sinh thường xuyên sử dụng phần mềm hỗ trợ học tập Toán, 67,4% thỉnh thoảng sử dụng, và 25,2% ít khi sử dụng. Đặc biệt, hơn 90% học sinh thể hiện sự hứng thú khi học Toán có ứng dụng phần mềm dạy học.

Luận văn tập trung nghiên cứu ứng dụng phần mềm GeoGebra trong hỗ trợ dạy học chương trình hình học lớp 7 tại các trường THCS nhằm phát triển năng lực học sinh và đổi mới phương pháp dạy học. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc khai thác phần mềm GeoGebra để hỗ trợ giảng dạy các định nghĩa, khái niệm và bài toán hình học lớp 7, với thời gian thực nghiệm và khảo sát trong năm học 2019-2020 tại các trường THCS thuộc tỉnh Hòa Bình. Mục tiêu cụ thể là xây dựng quy trình sử dụng phần mềm, thiết kế bài giảng minh họa, đồng thời đánh giá tính khả thi và hiệu quả của việc ứng dụng GeoGebra trong giảng dạy hình học.

Việc ứng dụng phần mềm này không chỉ giúp học sinh tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn mà còn kích thích sự sáng tạo, tư duy logic và khả năng tự học. Qua đó, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục Toán học ở bậc THCS, đồng thời tạo tiền đề cho việc ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục phổ thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết về phần mềm dạy học và lý thuyết dạy học hình học tích cực.

  1. Lý thuyết về phần mềm dạy học: Phần mềm dạy học được định nghĩa là công cụ hỗ trợ người dạy và người học trong quá trình truyền tải và tiếp nhận kiến thức. Tiêu chí lựa chọn phần mềm bao gồm tính dễ sử dụng, tính thống nhất trong truyền tải thông tin, tính sinh động và trực quan hóa nội dung học tập. GeoGebra được đánh giá cao về khả năng mô phỏng hình học động, kết hợp đại số và hình học, giúp học sinh dễ dàng hình dung và tương tác với các đối tượng toán học.

  2. Lý thuyết dạy học hình học tích cực: Tập trung vào việc tạo môi trường học tập tương tác, khuyến khích học sinh chủ động khám phá, phát hiện và xây dựng kiến thức thông qua các hoạt động thực hành, thí nghiệm ảo và giải quyết vấn đề. Việc sử dụng phần mềm như GeoGebra giúp phát triển năng lực tư duy logic, kỹ năng chứng minh và vận dụng kiến thức hình học vào thực tế.

Các khái niệm chính được sử dụng trong nghiên cứu gồm: phần mềm dạy học, hình học động, khái niệm hình học lớp 7 (góc đối đỉnh, tam giác cân, tam giác đều, định lý Py-ta-go), quy trình dạy học tích cực, và phương pháp thực nghiệm sư phạm.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng kết hợp các phương pháp sau:

  • Nghiên cứu lý luận: Tổng hợp, phân tích các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về ứng dụng phần mềm GeoGebra trong dạy học Toán, đặc biệt là hình học lớp 7.

  • Phương pháp điều tra, khảo sát: Thu thập dữ liệu thực trạng sử dụng phần mềm GeoGebra tại hai trường THCS Phú Thành và Phú Lão với cỡ mẫu 135 học sinh lớp 7. Dữ liệu thu thập bao gồm mức độ sử dụng, nhận thức về hiệu quả và khó khăn khi dùng phần mềm.

  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức giảng dạy thực nghiệm với các bài học có ứng dụng GeoGebra, so sánh kết quả học tập giữa nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng. Cỡ mẫu thực nghiệm gồm các lớp học với đặc điểm tương đồng về trình độ và điều kiện học tập.

  • Phương pháp thống kê toán học: Xử lý dữ liệu khảo sát và kết quả thực nghiệm bằng các công cụ thống kê mô tả, phân tích so sánh trung bình điểm kiểm tra, tỷ lệ học sinh đạt chuẩn.

Thời gian nghiên cứu kéo dài trong năm học 2019-2020, tập trung vào học kỳ 1 và học kỳ 2 để đánh giá sự thay đổi về hiệu quả học tập và thái độ học sinh khi sử dụng phần mềm GeoGebra.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Mức độ sử dụng phần mềm hỗ trợ học tập Toán: Qua khảo sát 135 học sinh lớp 7, có 7,4% học sinh thường xuyên sử dụng phần mềm hỗ trợ học tập Toán, 67,4% thỉnh thoảng sử dụng và 25,2% ít khi sử dụng. Không có học sinh nào không sử dụng phần mềm hỗ trợ.

  2. Mức độ sử dụng phần mềm GeoGebra: Tương tự, 7,41% học sinh thường xuyên sử dụng GeoGebra, 62,22% thỉnh thoảng sử dụng và 30,37% hiếm khi sử dụng. 80% học sinh đánh giá GeoGebra là phần mềm cần thiết trong học Toán, 15% cho rằng mức độ cần thiết bình thường.

  3. Hiệu quả sử dụng GeoGebra trong học Toán: Trên 135 mẫu khảo sát, từ 62% đến 93% học sinh đồng ý rằng GeoGebra giúp việc học dễ dàng hơn, hiểu bài tốt hơn, tiếp thu kiến thức nhanh hơn, tiết kiệm thời gian vẽ hình và tăng hiệu quả thảo luận nhóm. Cụ thể, 74% học sinh cho biết phần mềm giúp hiểu rõ bài toán hơn, 87% cho biết tiết kiệm thời gian vẽ hình trên bảng, 93% nhận thấy thảo luận nhóm hiệu quả hơn.

  4. Khó khăn và hạn chế: Một số học sinh phản ánh dễ bị xao nhãng khi thao tác với phần mềm (chiếm 66%), khó sử dụng ngôn ngữ và công cụ (37%), và khó khăn trong việc học lý thuyết qua phần mềm (33%). Ngoài ra, 74% học sinh cho rằng điều kiện thiết bị còn hạn chế, ảnh hưởng đến việc sử dụng phần mềm.

  5. Kết quả thực nghiệm sư phạm: Điểm kiểm tra sau thực nghiệm của nhóm sử dụng GeoGebra cao hơn nhóm đối chứng khoảng 15-20%, thể hiện qua đa giác đồ điểm kiểm tra. Học sinh trong nhóm thực nghiệm có thái độ tích cực hơn, hứng thú học tập tăng lên rõ rệt.

Thảo luận kết quả

Việc ứng dụng phần mềm GeoGebra trong dạy học hình học lớp 7 đã tạo ra môi trường học tập trực quan, sinh động, giúp học sinh dễ dàng hình dung các khái niệm hình học trừu tượng. Số liệu khảo sát và thực nghiệm cho thấy phần mềm không chỉ nâng cao hiệu quả tiếp thu kiến thức mà còn kích thích sự chủ động, sáng tạo và hợp tác trong học tập.

So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này phù hợp với quan điểm rằng công nghệ thông tin và phần mềm dạy học động như GeoGebra là công cụ hỗ trợ đắc lực trong đổi mới phương pháp dạy học Toán. Tuy nhiên, khó khăn về thiết bị và kỹ năng sử dụng phần mềm vẫn là rào cản cần được khắc phục.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ cột thể hiện tỷ lệ sử dụng phần mềm, biểu đồ tròn về mức độ cần thiết, và biểu đồ đa giác thể hiện điểm kiểm tra giữa nhóm thực nghiệm và đối chứng, giúp minh họa rõ nét hiệu quả của việc ứng dụng GeoGebra.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường trang bị cơ sở vật chất công nghệ thông tin: Các trường THCS cần đầu tư máy tính, máy chiếu, mạng Internet ổn định để đảm bảo điều kiện sử dụng phần mềm GeoGebra hiệu quả. Mục tiêu đạt 100% phòng học có thiết bị hỗ trợ trong vòng 2 năm, do Ban giám hiệu và Sở Giáo dục chủ trì.

  2. Tổ chức đào tạo, bồi dưỡng kỹ năng sử dụng phần mềm cho giáo viên: Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về GeoGebra nhằm nâng cao trình độ công nghệ thông tin và phương pháp dạy học tích cực cho giáo viên Toán. Mục tiêu 80% giáo viên Toán lớp 7 được đào tạo trong năm học tiếp theo, do phòng Giáo dục và các trường phối hợp thực hiện.

  3. Xây dựng và phổ biến bộ bài giảng mẫu ứng dụng GeoGebra: Thiết kế các bài giảng minh họa, tình huống dạy học cụ thể sử dụng GeoGebra để giáo viên tham khảo và áp dụng. Thời gian hoàn thành trong 6 tháng, do nhóm nghiên cứu và tổ Toán các trường thực hiện.

  4. Khuyến khích học sinh chủ động học tập và tự học bằng phần mềm: Tạo điều kiện cho học sinh tiếp cận GeoGebra ngoài giờ học chính khóa, qua các câu lạc bộ Toán hoặc học trực tuyến. Mục tiêu tăng tỷ lệ học sinh thường xuyên sử dụng phần mềm lên trên 30% trong năm học tới.

  5. Theo dõi, đánh giá và điều chỉnh liên tục: Thiết lập hệ thống đánh giá hiệu quả ứng dụng GeoGebra qua kết quả học tập và phản hồi của giáo viên, học sinh để điều chỉnh phương pháp và nội dung phù hợp. Thực hiện định kỳ mỗi học kỳ, do Ban giám hiệu và tổ Toán chịu trách nhiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên Toán THCS: Nắm bắt phương pháp dạy học tích cực, ứng dụng công nghệ thông tin, đặc biệt là phần mềm GeoGebra để nâng cao hiệu quả giảng dạy hình học lớp 7.

  2. Nhà quản lý giáo dục: Hiểu rõ thực trạng và giải pháp ứng dụng công nghệ trong dạy học Toán, từ đó xây dựng chính sách, kế hoạch đầu tư cơ sở vật chất và đào tạo giáo viên phù hợp.

  3. Sinh viên sư phạm Toán: Học tập mô hình dạy học hiện đại, phát triển kỹ năng sử dụng phần mềm hỗ trợ giảng dạy, chuẩn bị tốt cho công tác giảng dạy tương lai.

  4. Nhà nghiên cứu giáo dục và công nghệ giáo dục: Tham khảo kết quả nghiên cứu thực nghiệm, cơ sở lý luận và phương pháp ứng dụng phần mềm GeoGebra trong đổi mới phương pháp dạy học Toán.

Câu hỏi thường gặp

  1. GeoGebra là phần mềm gì và có ưu điểm gì trong dạy học Toán?
    GeoGebra là phần mềm toán học động kết hợp hình học, đại số và giải tích, hỗ trợ trực quan hóa các đối tượng toán học. Ưu điểm nổi bật là miễn phí, dễ sử dụng, có giao diện tiếng Việt và giúp học sinh tương tác, khám phá kiến thức một cách sinh động.

  2. Việc sử dụng GeoGebra có giúp học sinh hiểu bài tốt hơn không?
    Theo khảo sát, 74% học sinh đồng ý rằng GeoGebra giúp hiểu rõ vấn đề bài toán hơn, đồng thời tăng hứng thú học tập và khả năng tự học, giúp tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn.

  3. Những khó khăn khi áp dụng GeoGebra trong dạy học là gì?
    Khó khăn chính gồm hạn chế về thiết bị công nghệ, một số học sinh dễ bị xao nhãng khi thao tác phần mềm, và giáo viên cần có trình độ công nghệ thông tin đủ để khai thác hiệu quả phần mềm.

  4. Làm thế nào để giáo viên có thể áp dụng GeoGebra hiệu quả trong giảng dạy?
    Giáo viên cần được đào tạo bài bản về phần mềm, xây dựng bài giảng có lồng ghép GeoGebra hợp lý, kết hợp linh hoạt giữa phần mềm và phương pháp truyền thống, đồng thời chuẩn bị kỹ lưỡng trước mỗi tiết học.

  5. GeoGebra có phù hợp với tất cả nội dung hình học lớp 7 không?
    Không phải tất cả nội dung đều phù hợp. GeoGebra thích hợp cho các khái niệm, định lý có thể trực quan hóa và mô phỏng động, như góc đối đỉnh, tam giác cân, định lý Py-ta-go. Một số nội dung lý thuyết trừu tượng hoặc bài tập tính toán phức tạp có thể không cần thiết sử dụng phần mềm.

Kết luận

  • Ứng dụng phần mềm GeoGebra trong dạy học hình học lớp 7 tại THCS giúp tăng cường sự hứng thú, nâng cao hiệu quả tiếp thu kiến thức và phát triển năng lực tư duy cho học sinh.
  • Khảo sát thực trạng cho thấy phần lớn học sinh đã tiếp cận phần mềm nhưng mức độ sử dụng thường xuyên còn thấp, do hạn chế về thiết bị và kỹ năng sử dụng.
  • Thực nghiệm sư phạm chứng minh nhóm học sinh sử dụng GeoGebra đạt điểm kiểm tra cao hơn nhóm đối chứng khoảng 15-20%, đồng thời có thái độ học tập tích cực hơn.
  • Cần có giải pháp đồng bộ về cơ sở vật chất, đào tạo giáo viên và xây dựng bài giảng mẫu để phát huy tối đa hiệu quả của phần mềm.
  • Đề xuất tiếp tục theo dõi, đánh giá và mở rộng ứng dụng GeoGebra trong các môn học khác và các cấp học tiếp theo.

Hành động tiếp theo: Các trường THCS và phòng Giáo dục cần phối hợp triển khai đào tạo, đầu tư thiết bị và xây dựng tài liệu hướng dẫn sử dụng GeoGebra trong năm học tới nhằm nâng cao chất lượng dạy học Toán. Giáo viên và sinh viên sư phạm nên chủ động tiếp cận và làm quen với phần mềm để đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục hiện đại.