Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế - xã hội và hội nhập quốc tế, giáo dục Việt Nam đang đối mặt với yêu cầu đổi mới căn bản nhằm phát triển năng lực và phẩm chất toàn diện cho học sinh. Cách mạng công nghiệp 4.0 với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo, internet vạn vật và công nghệ sinh học đã tạo ra những thách thức và cơ hội mới cho giáo dục, đặc biệt trong việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao. Theo Nghị quyết số 29-NQ/TW năm 2013 và Luật Giáo dục năm 2005, đổi mới chương trình giáo dục phổ thông hướng tới phát triển năng lực, phẩm chất, tính sáng tạo và khả năng tự học của học sinh. Trong đó, môn Toán giữ vai trò quan trọng trong phát triển tư duy logic và năng lực giải quyết vấn đề.

Chủ đề hàm số là một phần trọng tâm trong chương trình Toán trung học phổ thông, có tính hệ thống và liên kết chặt chẽ với các nội dung khác như phương trình, bất phương trình và giải tích. Tuy nhiên, thực tế giảng dạy và học tập chủ đề này còn nhiều khó khăn do tính trừu tượng và khối lượng kiến thức lớn. Việc sử dụng bản đồ khái niệm (BĐKN) trong dạy học được xem là giải pháp hiệu quả để hệ thống hóa kiến thức, giúp học sinh nắm bắt mối quan hệ giữa các khái niệm và phát triển tư duy hệ thống.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng và ứng dụng hệ thống bản đồ khái niệm trong dạy học chủ đề hàm số tại các trường trung học phổ thông nhằm nâng cao hiệu quả học tập và phát triển năng lực tư duy cho học sinh. Nghiên cứu được thực hiện tại một số trường THPT tỉnh Nam Định trong năm học 2020-2021, với sự tham gia của 30 giáo viên và 84 học sinh. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc đổi mới phương pháp dạy học Toán, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông theo định hướng phát triển năng lực và phẩm chất học sinh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên lý thuyết về khái niệm và bản đồ khái niệm, cùng các cơ sở triết học và tâm lý nhận thức trong giáo dục. Khái niệm được hiểu là hình thức tư duy phản ánh dấu hiệu bản chất của sự vật, hiện tượng, có tính chung, bản chất và phát triển. Quá trình hình thành khái niệm gồm các bước: xác định nhiệm vụ nhận thức, quan sát tài liệu trực quan, phân tích dấu hiệu chung và bản chất, đưa khái niệm vào hệ thống kiến thức, luyện tập và vận dụng.

Bản đồ khái niệm là công cụ trực quan giúp sắp xếp, trình bày và hệ thống hóa kiến thức theo cấu trúc lôgic, bao gồm các nút khái niệm và các đường nối thể hiện mối quan hệ giữa chúng. BĐKN có cấu trúc thứ bậc, thể hiện mối quan hệ đa chiều giữa các khái niệm, giúp học sinh phát triển tư duy hệ thống và khả năng ghi nhớ lâu dài. So với bản đồ tư duy và đồ thị (graph), BĐKN có ưu điểm là giải thích rõ mối quan hệ giữa các khái niệm thông qua các mệnh đề, tạo nên hệ thống kiến thức chặt chẽ và khoa học.

Cơ sở triết học của việc sử dụng BĐKN là phương pháp tiếp cận cấu trúc - hệ thống, xem xét đối tượng như một chỉnh thể phát triển động, có mối quan hệ tương hỗ giữa các thành phần. Cơ sở tâm lý nhận thức nhấn mạnh sự khác biệt giữa học vẹt và học hiểu, trong đó BĐKN hỗ trợ học hiểu bằng cách liên kết kiến thức mới với kiến thức đã có, tăng cường trí nhớ dài hạn thông qua hình ảnh trực quan và mối quan hệ logic.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu lý luận, khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm. Nguồn dữ liệu chính gồm:

  • Phiếu điều tra và phỏng vấn 30 giáo viên và 84 học sinh tại một số trường THPT tỉnh Nam Định.
  • Quan sát trực tiếp hoạt động dạy học và học tập chủ đề hàm số.
  • Thực nghiệm sư phạm tổ chức dạy học có sử dụng bản đồ khái niệm để đánh giá hiệu quả.

Phân tích số liệu được thực hiện bằng phương pháp thống kê mô tả, so sánh tỷ lệ phần trăm các tiêu chí khảo sát. Cỡ mẫu được lựa chọn dựa trên tính đại diện và khả năng thu thập dữ liệu thực tế. Thời gian nghiên cứu kéo dài trong năm học 2020-2021, đảm bảo thu thập đủ dữ liệu phục vụ cho việc xây dựng và kiểm chứng giả thuyết.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng sử dụng bản đồ và sơ đồ trong dạy học Toán còn hạn chế: Chỉ có khoảng 26,7% giáo viên thường xuyên sử dụng phương tiện trực quan, 20% sử dụng hệ thống câu hỏi, và chỉ 6,67% thường xuyên dùng sơ đồ trong quá trình dạy học. Việc hướng dẫn học sinh hệ thống hóa kiến thức bằng sơ đồ cũng chưa phổ biến, với 46,67% giáo viên thỉnh thoảng sử dụng sơ đồ và chỉ 16,67% thường xuyên hướng dẫn lập dàn ý.

  2. Khó khăn trong dạy học chủ đề hàm số: 66,67% giáo viên cho biết khối lượng kiến thức quá lớn so với thời gian 45 phút, 73,33% mất nhiều thời gian cho ôn tập kiến thức cũ, và 66,67% thiếu thời gian tổ chức hoạt động và rèn luyện kỹ năng cho học sinh. Hầu hết giáo viên chú trọng dạy hết kiến thức và đảm bảo tính chính xác, nhưng chỉ 33,33% quan tâm đến mối liên hệ giữa các khái niệm mới và cũ.

  3. Ý thức và phương pháp học của học sinh còn hạn chế: Chỉ 35,7% học sinh yêu thích môn Toán, 89,3% coi học Toán là nhiệm vụ bắt buộc, và 29,8% không thích học môn này. Về phương pháp học, 82,1% học sinh học thuộc lòng theo yêu cầu của giáo viên, chỉ 26,2% sử dụng đề cương hoặc sơ đồ để học. Đáng chú ý, 59,5% học sinh không hiểu bản chất khái niệm, 71,4% học thuộc lòng nhưng không hiểu sâu, và chỉ 21,4% hiểu rõ và vận dụng được kiến thức.

  4. Hiệu quả sử dụng bản đồ khái niệm trong thực nghiệm sư phạm: Việc áp dụng BĐKN giúp học sinh hệ thống hóa kiến thức, tăng khả năng ghi nhớ và hiểu sâu các khái niệm hàm số. Học sinh tham gia tích cực hơn trong các hoạt động học tập, giảm thời gian ghi chép và tăng hiệu quả ôn tập. Giáo viên đánh giá cao tính trực quan và khả năng hỗ trợ tư duy của BĐKN.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát cho thấy việc sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học Toán, đặc biệt chủ đề hàm số, còn rất hạn chế do nhiều nguyên nhân như khối lượng kiến thức lớn, thời gian giảng dạy hạn chế, và thói quen dạy học truyền thống. Học sinh chủ yếu học thuộc lòng, thiếu kỹ năng hệ thống hóa và vận dụng kiến thức, dẫn đến hiệu quả học tập thấp.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành giáo dục, việc áp dụng BĐKN đã được chứng minh là giúp phát triển tư duy hệ thống, tăng cường khả năng ghi nhớ và hiểu sâu kiến thức. BĐKN tạo điều kiện cho học sinh liên kết kiến thức mới với kiến thức cũ, phù hợp với cơ sở tâm lý nhận thức về học hiểu. Việc thiết kế BĐKN theo nguyên tắc tiếp cận hệ thống và phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh giúp tăng tính khả thi và hiệu quả trong thực tế giảng dạy.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ cột thể hiện tỷ lệ sử dụng phương tiện trực quan của giáo viên, biểu đồ tròn về mức độ yêu thích môn Toán của học sinh, và bảng so sánh kết quả học tập trước và sau khi áp dụng BĐKN. Các biểu đồ này minh họa rõ ràng sự khác biệt về hiệu quả dạy học khi sử dụng bản đồ khái niệm.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo và bồi dưỡng giáo viên về thiết kế và sử dụng bản đồ khái niệm: Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về kỹ thuật xây dựng BĐKN, nguyên tắc thiết kế phù hợp với trình độ học sinh, và cách tích hợp BĐKN vào các tiết dạy chủ đề hàm số. Mục tiêu nâng cao tỷ lệ giáo viên sử dụng BĐKN lên ít nhất 60% trong vòng 1 năm.

  2. Phát triển tài liệu hướng dẫn và phần mềm hỗ trợ thiết kế BĐKN: Cung cấp bộ tài liệu mẫu, câu hỏi khai thác bản đồ, bài tập vận dụng và hướng dẫn sử dụng phần mềm Cmap Tools để giáo viên và học sinh dễ dàng tiếp cận và áp dụng. Thời gian triển khai trong 6 tháng, do Sở Giáo dục và Đào tạo chủ trì.

  3. Tích hợp BĐKN vào chương trình giảng dạy và đánh giá học sinh: Xây dựng kế hoạch dạy học có sử dụng BĐKN trong các chủ đề trọng tâm, đồng thời áp dụng BĐKN trong kiểm tra, đánh giá để tăng tính khách quan và phát huy khả năng tự đánh giá của học sinh. Mục tiêu hoàn thành trong 1 năm học.

  4. Khuyến khích học sinh tự thiết kế bản đồ khái niệm trong quá trình học tập và ôn tập: Tổ chức các hoạt động ngoại khóa, câu lạc bộ học tập sử dụng BĐKN để rèn luyện kỹ năng tư duy hệ thống và tự học suốt đời. Giáo viên hướng dẫn và đánh giá định kỳ nhằm nâng cao sự chủ động của học sinh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên Toán trung học phổ thông: Nghiên cứu giúp giáo viên hiểu rõ về bản đồ khái niệm, cách thiết kế và ứng dụng hiệu quả trong dạy học chủ đề hàm số, từ đó đổi mới phương pháp giảng dạy, nâng cao chất lượng bài giảng và phát triển năng lực học sinh.

  2. Cán bộ quản lý giáo dục: Tham khảo để xây dựng các chương trình bồi dưỡng giáo viên, phát triển tài liệu giảng dạy và chính sách hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát triển năng lực học sinh.

  3. Sinh viên, nghiên cứu sinh ngành Giáo dục và Sư phạm Toán: Tài liệu tham khảo quý giá cho các đề tài nghiên cứu về phương pháp dạy học, công cụ hỗ trợ học tập và phát triển tư duy toán học ở bậc phổ thông.

  4. Nhà hoạch định chính sách giáo dục: Cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn để xây dựng các chính sách đổi mới chương trình, sách giáo khoa và phương pháp đánh giá học sinh phù hợp với xu hướng phát triển giáo dục hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

  1. Bản đồ khái niệm là gì và có vai trò gì trong dạy học Toán?
    Bản đồ khái niệm là sơ đồ thể hiện mối quan hệ giữa các khái niệm theo cấu trúc lôgic. Trong dạy học Toán, BĐKN giúp học sinh hệ thống hóa kiến thức, hiểu rõ mối liên hệ giữa các khái niệm, từ đó nâng cao khả năng ghi nhớ và vận dụng kiến thức.

  2. Làm thế nào để thiết kế bản đồ khái niệm phù hợp với trình độ học sinh?
    Thiết kế BĐKN cần tuân thủ nguyên tắc phù hợp với trình độ nhận thức, đơn giản, rõ ràng cho học sinh trung bình và yếu, đồng thời có thể mở rộng, bổ sung cho học sinh khá, giỏi. Sử dụng hình ảnh, màu sắc và từ khóa dễ hiểu giúp tăng tính hấp dẫn và hiệu quả.

  3. Việc sử dụng bản đồ khái niệm có giúp cải thiện kết quả học tập của học sinh không?
    Theo kết quả thực nghiệm, học sinh sử dụng BĐKN có khả năng hệ thống hóa kiến thức tốt hơn, tăng hứng thú học tập và cải thiện điểm số trong các bài kiểm tra trắc nghiệm chủ đề hàm số so với nhóm đối chứng không sử dụng.

  4. Giáo viên cần chuẩn bị gì để áp dụng bản đồ khái niệm trong giảng dạy?
    Giáo viên cần nghiên cứu kỹ nội dung bài học, xây dựng hệ thống BĐKN phù hợp, chuẩn bị tài liệu hướng dẫn, câu hỏi khai thác bản đồ và luyện tập kỹ năng sử dụng phần mềm hỗ trợ nếu có. Đồng thời, cần tổ chức các hoạt động học tập tích cực để học sinh tham gia thiết kế và vận dụng bản đồ.

  5. Có những khó khăn nào khi áp dụng bản đồ khái niệm trong dạy học và cách khắc phục?
    Khó khăn gồm thời gian chuẩn bị bản đồ, học sinh chưa quen với phương pháp mới, và khối lượng kiến thức lớn. Giải pháp là đào tạo giáo viên, xây dựng bản đồ đơn giản, hướng dẫn học sinh từng bước, kết hợp với các phương pháp dạy học tích cực khác để tăng hiệu quả.

Kết luận

  • Bản đồ khái niệm là công cụ hiệu quả giúp hệ thống hóa kiến thức và phát triển tư duy hệ thống cho học sinh trong dạy học chủ đề hàm số ở trường THPT.
  • Thực trạng sử dụng BĐKN trong dạy học Toán còn hạn chế, học sinh chủ yếu học thuộc lòng, chưa phát huy được năng lực tư duy và vận dụng kiến thức.
  • Việc thiết kế và sử dụng BĐKN theo nguyên tắc tiếp cận hệ thống, thống nhất mục tiêu - nội dung - phương pháp - phương tiện và phù hợp với trình độ học sinh là yếu tố then chốt để nâng cao hiệu quả dạy học.
  • Thực nghiệm sư phạm cho thấy BĐKN giúp học sinh tăng khả năng ghi nhớ, hiểu sâu và hứng thú học tập, đồng thời hỗ trợ giáo viên tổ chức bài giảng hiệu quả hơn.
  • Đề xuất các giải pháp đào tạo giáo viên, phát triển tài liệu, tích hợp BĐKN vào chương trình và khuyến khích học sinh tự thiết kế bản đồ nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn Toán.

Hành động tiếp theo: Các nhà quản lý giáo dục và giáo viên cần phối hợp triển khai các giải pháp đổi mới phương pháp dạy học, trong đó có việc ứng dụng bản đồ khái niệm, để đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục phổ thông hiện nay. Để biết thêm chi tiết và tài liệu hỗ trợ, vui lòng liên hệ với khoa Giáo dục Toán của các trường đại học sư phạm.