(5) Thống kê HS đã đƣợc học mơn Tốn theo định hƣớng giáo dục STEM
Biểu đồ 2.9. Thốn kê HS đã được học môn To n t eo địn ướn i o dục STEM t eo địn ướn i o dục STEM Rất hứng thú 75% Hứng thú 20% Không hứng thú 5% 20% 25% 47% 8% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50%
Qua các số liệu thống kê ở trên nhìn chung HS đều nhận thức rất đúng đắn về vai trò của dạy học mơn Tốn theo định hƣớng STEM đối với các em, tuy nhiên tùy thuộc vào năng lực của từng em nên các em có cảm nhận khác nhau. Do đó, GV cũng nên tùy mức độ năng lực của HS mà có thể giao các nhiệm vụ để các em có thể phát huy đƣợc dạy và học mơnTốn theo định hƣớng STEM.
- Đối với HS: Chất lƣợng đại trà của HS cịn yếu. Số HS tự mình tiếp thu và giải đƣợc các bài tốn khơng nhiều. Hầu hết chƣa lựa chọn đúng phƣơng pháp sử dụng kiến thức để ứng dụng vào giải bài tập trong bối cảnh thực tế. Vì vậy, dẫn đến việc kiến tạo nên hệ thống các bài tốn có phần bị hạn chế. Chẳng hạn:
+) Yếu về định hƣớng biến đổi giải các bài toán;
+) Yếu về năng lực nhận dạng và xác định phƣơng pháp giải toán; +) Yếu về năng lực chuyển đổi bài tốn;
+) Ngồi ra trong q trình giải bài tập Tốn, HS thƣờng yếu trong việc chuyển đổi ngôn ngữ, yếu về khả năng quy lạ về quen. Dẫn đến, việc khai thác các bài toán và hệ thống các bài tốn liên quan gặp khó khăn; đồng thời dẫn đến những sai lầm.
2.2. Phâ tích ội du g chƣơ g trì h Hì h học lớp 10
2.2.1. Khái quát chương trình Hình học lớp 10
Cấp THCS, học sinh đã biết một số kiến thức về hình học trên mặt phẳng đƣợc trình bày bằng cách kết hợp phƣơng pháp trực quan và phƣơng pháp suy luận. Chƣơng trình Hình học 10 nâng cao nhằm bổ sung thêm một số kiến thức về Hình học phẳng và đặc biệt bổ sung hai phƣơng pháp mới đó là: phƣơng pháp vectơ và phƣơng pháp tọa độ.
Vectơ là một khái niệm quan trọng, HS cần nắm vững để có thể học tiếp tồn bộ chƣơng trình Hình học ở cấp THPT. Trong chƣơng trình lớp 10, vec tơ đƣợc áp dụng để chứng minh các hệ thức lƣợng trong tam giác và trong
đƣờng trịn. Nó cũng là cơ sở để trình bày phƣơng pháp tọa độ trên mặt phẳng. Ngoài ra, các kiến thức về vec tơ sẽ đƣợc áp dụng trong Vật lý nhƣ: vấn đề tổng hợp lực, phân tích một lực theo hai thành phần, cơng sinh ra bởi một lực…
Phƣơng pháp tọa độ trong mặt phẳng đƣợc trình bày dựa trên các kiến thức về vec tơ và các phép tính vectơ. Phƣơng pháp này giúp HS “ đại số hóa” các kiến thức đã có về hình học và từ đó có thể giải quyết các bài tốn hình học bằng thuần túy tính tốn. Chƣơng trình lớp 12, phƣơng pháp tọa độ cịn đƣợc mở rộng cho hình học khơng gian.
2.2.2. Cấu trúc nội dung Hình học lớp 10
Theo quyết định số 1893/QĐ – BGDĐT của Bộ Giáo dục và Đào tạo (2016), cấp THPT có ít nhất 37 tuần thực học (học kỳ I có ít nhất 19 tuần, học kỳ II có ít nhất 18 tuần). Ngồi ra, Quyết định số 1893 cũng quy định thẩm quyền ban hành kế hoạch thời gian năm học 2018 – 2019 thuộc về chủ tịch Uỷ ban tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ƣơng. Nhƣ vậy, quyết định này cho thấy kế hoạch thời gian của chƣơng trình THPT hiện nay đã đƣợc phân cấp cho địa phƣơng chủ động thực hiện, khơng cịn mơt kế hoạch chung cho toàn quốc nhƣ trƣớc đây.
Sau đây là khung kế hoạch thời gian cho chƣơng trình tốn lớp 10 của trƣờng THPT Nguyễn Trãi (Nam Định) năm học 2018 – 2019
Bảng 2.1. Kế hoạc c ươn trìn to n lớp 10 của trường THPT Nguyễn Trãi (Nam Địn ) năm ọc 2018 – 2019
Cả năm: 105 tiết Đại số 62 tiết Hình học 43 tiết Học kì I: 19
tuần 54 tiết
32 tiết
3 tuần đầu × 2 tiết = 6 tiết 3 tuần tiếp × 1 tiết = 3 tiết 10 tuần tiếp × 2 tiết = 20 tiết
22 tiết
16 tuần đầu × 1tiết =16 tiết 3 tuần cuối × 2 tiết = 6 tiết
3 tuần cuối × 1 tiết = 3 tiết Học kỳ II: 18
tuần 51 tiết
30 tiết
3 tuần đầu × 2 tiết = 6 tiết 3 tuần tiếp × 1 tiết = 3 tiết 9 tuần tiếp × 2 tiết = 18 tiết 3 tuần cuối × 1 tiết = 3 tiết
21 tiết
15 tuần đầu × 1tiết =15 tiết 3 tuần cuối × 2 tiết = 6 tiết
Theo đó chƣơng trình Tốn lớp 10 phổ thơng gồm 105 tiết chia làm 2 phần: Đại số và Hình học với tỷ lệ nhƣ sau:
Bản 2.2. P ân c ia tỷ lệ Đại số và Hìn ọc lớp 10 Phần Cả năm Học kỳ I Học kỳ II Số lƣợng Tỷ lệ Số lƣợng Tỷ lệ Số lƣợng Tỷ lệ Đại số 62 59% 32 30% 30 29% Hình học 43 41% 22 21% 21 20% Tổng 105 100% 54 51% 51 49%
Từ bảng trên ta thấy, tỷ lệ số tiết Đại số cả năm chiếm ƣu thế so với số tiết Hình học (59% so với 41%, gấp 1,5 lần). Việc chiếm ƣu thế này cũng lặp lại ở tỷ lệ tiết Đại số và Hình học ở cả hai học kỳ I và II.
Từ góc độ phân bố chƣơng trình, ta thấy Hình học chỉ gồm 3 chƣơng Chƣơng 1: Vectơ (12 tiết)
Chƣơng 2: Tích vơ hƣớng của hai vectơ và ứng dụng (12 tiết) Chƣơng 3: Phƣơng pháp tọa độ trong mặt phẳng (12 tiết).
Với 3 nội dung đƣợc trình bày trong ba chƣơng nhƣ trên, chƣơng trình Hình học 10 hiện nay cũng có những thay đổi cơ bản so với chƣơng trình Hình học 10 chỉnh lý hợp nhất năm 2000 nhƣ sau:
1. Cố gắng giảm nhẹ phần lý thuyết, khơng địi hỏi phải chính xác một cách hồn hảo. Những chứng minh quá phức tạp thì bỏ qua và thay bằng kiểm chứng hoặc những minh họa đơn giản.
2. Tăng cƣờng phần luyện tập và thực hành. Các bài tập nhằm củng cố những kiến thức cơ bản, nhằm rèn luyện kỹ năng tính tốn khơng q phức tạp và có chú trọng đến các bài tốn thực tiễn. Không chú trọng đến các bài tập khó, phức tạp, hoặc các bài tập phải dùng nhiều mẹo mực mới giải quyết đƣợc.
3. Tăng cƣờng tính thực tế, chú trọng áp dụng vào thực tế đời sống. Có chú trọng đến việc sử dụng máy tính bỏ túi trong tính tốn.
Chƣơng trình hình học lớp 10 với chủ đề vectơ và các phép tốn vectơ có mối liên hệ chặt chẽ với mơn Vật lý. Phần vectơ sẽ áp dụng để chứng minh các hệ thức lƣợng trong tam giác và đƣờng trịn. Ngồi ra các kiến thức về vectơ đƣợc áp dụng trong Vật lý nhƣ: vấn đề tổng hợp lực, phân tích lực theo hai thành phần, cơng sinh ra bởi một lực… Ví dụ khái niệm về lực trong vật lý: lực phụ thuộc vào hƣớng ( phƣơng, chiều) và độ lớn. Biểu diễn lực bởi một tia có phƣơng, chiều. Lực lớn hơn biểu diễn bằng tia có độ dài lớn hơn. Tƣơng tự, ta cũng đƣa ra đƣợc khái niệm về vectơ: Vectơ là đoạn thẳng có hƣớng, nghĩa là trong hai điểm mút của đoạn thẳng, đã chỉ rõ điểm nào là điểm đầu, điểm nào là điểm cuối. Gía của vectơ là đƣờng thẳng chứa vectơ đó. Nhƣ vậy trong vật lý, khái niệm về vận tốc, gia tốc, cƣờng độ dịng điện, hiệu điện thế cũng có thể biểu diễn bằng vectơ.
Ứng dụng của chủ đề phƣơng pháp tọa độ trong mặt phẳng trong thực tiễn cũng rất phong phú. Khi biểu diễn tọa độ của các điểm trên mặt phẳng ta có thể dùng các phần mềm chun dụng để vẽ. Ví dụ khi vẽ mơ hình tịa nhà hoặc tòa tháp theo tọa độ cho sẵn HS có thể dùng phần mềm nhƣ Cabri, geograph…
Qua phân tích ở trên, ta thấy chƣơng trình Hình học 10 có nhiều thuận lợi để thiết kế dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM.
Kết luậ chƣơ g 2
Qua việc nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về giáo dục STEM, dạy học mơn Tốn theo định hƣớng giáo dục STEM cho thấy giáo dục STEM có vai trò và ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển năng lực của HS, đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề. Mơn Tốn có vai trị quan trọng trong việc thực hiện giáo dục theo định hƣớng STEM. Q trình dạy học mơn Tốn ở trƣờng phổ thơng có thể thực hiện dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM. Tuy nhiên, thực trạng dạy học mơn Tốn cho HS lớp 10 THPT còn nhiều hạn chế, GV còn lúng túng trong việc xác định chủ đề, thiết kế các hoạt động dạy học trong các chủ đề, năng lực vận dụng Tốn học của HS cịn hạn chế. Trên cơ sở nghiên cứu lí luận và thực tiễn đó chúng tơi nhận thấy cần thiết và có thể thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề Toán cho HS lớp 10 THPT theo định hƣớng STEM.
CHƢƠNG 3
THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ HÌNH HỌC LỚP 10 NHẰM PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG TỐN HỌC TRONG GIÁO
DỤC STEM
3.1.Quy trì h thiết kế chủ đề gi o dục STEM trong dạy học mô To
Theo tác giả Nguyễn Thanh Nga và cộng sự nhóm đã đƣa ra quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM gồm 5 bƣớc:
Vấn đề thực tiễn →Ý tƣởng chủ đề STEM → Xác định kiến thức STEM cần giải quyết → Xác định mục tiêu chủ đề STEM → Xây dựng bộ câu hỏi định hƣớng chủ đề STEM.
Theo tác giả Lê Xuân Quang (2017), quy trình xây dựng chủ đề STEM gồm 5 bƣớc: Lựa chọn nội dung cụ thể trong môn học → Kết nối với những sản hẩm, vật phẩm ứng dụng trong thực tế → Phân tích ứng dụng → Chỉ ra các kiến thức liên quan trong các mơn thuộc lĩnh vực STEM → Hình thành chủ đề.
Dựa trên sự nghiên cứu của tác giả đề xuất quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học mơn Tốn học gồm các bƣớc nhƣ sau:
Bƣớc 1: Lựa chọn chủ đề
Để xác định chủ đề, giáo viên rà sốt các mơn học thông qua khung chƣơng trình hiện có và chuẩn kiến thức kĩ năng; GV cần phân tích nội dung của chƣơng trình để xác định các chủ đề, nhu cầu học tập của HS, vấn đề liên hệ thực tế. Xác định vấn đề thực tiễn gắn liền với mơn Tốn học. Đây là các tình huống có vấn đề, có thể là các ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày, con ngƣời cần giải quyết một cơng việc nào đó, thơi thúc HS tìm hiểu và thực hiện để đáp ứng nhu cầu. Nó cũng có thể là yêu cầu của định hƣớng nghề nghiệp, đòi hỏi HS giải quyết nhằm trải nghiệm một số nhiệm vụ của nghề nghiệp nào đó trong thực tế.
Bƣớc 2: X c định mục tiêu của chủ đề gi o dục STEM
Mục tiêu: Xác định đƣợc các mục tiêu kiến thức, kỹ năng, thái độ và năng lực mà HS cần hƣớng tới sau khi thực hiện chủ đề giáo dục STEM.
Cách tiến hành:
* Về kiến thức: Trình bày về nội dung kiến thức HS học đƣợc thông qua chủ đề.
+ Xác định mức độ nhận thức của HS theo thang nhận thức Bloom cải tiền: Biết, hiểu, vận dụng, phân tích, đánh giá, sáng tạo.
+ Sử dụng các động từ hành động để viết mục tiêu sao cho các mục tiêu có thể lƣợng hóa và đánh giá đƣợc.
* Về kỹ năng: Trình bày những kỹ năng của HS đƣợc hình thành thơng qua thực hiện các hoạt động học tập trong chủ đề giáo dục STEM. Mục tiêu kỹ năng xác định gồm nhóm kỹ năng tƣ duy, nhóm kỹ năng học tập và nhóm kỹ năng khoa học.
* Về thái độ: Trình bày về những tác động của việc thực hiện các hoạt động học đối với nhận thức, giá trị sống và định hƣớng hành vi của HS. Cần xác định rõ ý thức ngƣời học với con ngƣời, thiên nhiên, mơi trƣờng…
* Các năng lực chính cần hƣớng tới: các năng lực mà học sinh trong quá trình khám phá tri thức và vận dụng vào giải quyết các vấn đề thực tiễn, tạo ra các sản phẩm có giá trị thực tế. Các năng lực hƣớng tới thƣờng là năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác.
Bƣớc 3: X c đị h c c vấ đề cần giải quyết trong chủ đề gi o dục STEM
Mục tiêu: Xây dựng đƣợc bộ câu hỏi định hƣớng phục vụ cho tổ chức hoạt động STEM.
Cách tiến hành: Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM, xây dựng các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề, tƣơng ứng với mỗi vấn đề trên đặt ra các câu hỏi định hƣớng có liên quan.
Bƣớc 4: Thiết kế hoạt động học tập
Mục tiêu: Xác định tiến trình hoạt động trong dạy học của chủ đề giáo dục STEM.
Cách tiến hành: Xác định điều kiện tổ chức hoạt động: không gian (lớp học, ở nhà, phịng thí nghiệm, cơ sở sản xuất,..), thời gian tổ chức hoạt động; xác định các phƣơng pháp và kỹ thuật dạy học chủ đạo để tổ chức hoạt động, dạy học giải quyết vấn đề, dạy học khám phá, dạy học dự án, dạy học hợp tác,…
Bƣớc 5: Thiết kế c c tiêu chí và bộ cô g cụ kiểm tra, đ h gi HS
Mục tiêu: Đánh giá sản phẩm và sự hợp tác trong hoạt động học tập của HS.
Cách tiến hành: Thiết kế phiếu đánh giá sản phẩm, Xây dựng các chỉ tiêu đánh giá, phân phối điểm hợp lý cho từng chỉ tiêu, thiết lập phiếu đánh giá, thiết kế phiếu đánh giá hoạt động nhóm, hồn thành phiếu đánh giá.
3.2. Thiết kế một số chủ đề gi o dục STEM nhằm ph t triển kỹ g To học (Hì h học lớp 10)
3.2.1. Chủ đề : Vectơ và các phép tốn vectơ (chương trình Hình học 10 ban cơ bản)
Bƣớc 1: Lựa chọn chủ đề
Tê chủ đề: Thiết kế vị trí đặt cây đè tro g khu vui chơi
Bài to : Một khu vui chơi hình tam giác. Ngƣời ta dự định đặt một cây
đèn chiếu sáng tồn bộ khu vui chơi. Để cơng việc tiến hành thuận lợi, ngƣời ta đo đạc và mơ phỏng các kích thƣớc khu vui chơi nhƣ hình 3.1
Hìn 3.1. Mơ p ỏn kíc t ước k u vui c ơi
Chủ đề đề cập đến các kiến thức về vectơ là kiến thức cơ bản trong toán học, nhƣng đồng thời cũng có mối liên hệ mật thiết với các kiến thức vật lý, khoa học, công nghệ. Cụ thể là các kiến thức vectơ đƣợc vận dụng vào cơ học trong môn Vật lý và các tình huống trong thực tiễn.
Bƣớc 2: X c định mục tiêu của chủ đề gi o dục STEM Kiến thức
+ Củng cố và khắc sâu các định nghĩa: định nghĩa vectơ, độ dài vectơ, hai vectơ cùng phƣơng, hai vectơ bằng nhau, vectơ đối nhau, tổng và hiệu của hai vectơ, điều kiện để hai vectơ cùng phƣơng, góc giữa hai vectơ.
+ Biết sử dụng thành thạo các quy tắc: Quy tắc 3 điểm, quy tắc hình bình hành, quy tắc trừ vectơ. Thành thạo việc phân tích một vectơ theo hai vectơ không cùng phƣơng.
Kỹ g
+ Vận dụng đƣợc các kiến thức toán học về vectơ và các phép toán vectơ, hệ trục tọa độ trong mặt phẳng để giải bài tốn có liên quan đến thực tiễn.
+ Kỹ năng Toán học nhƣ kỹ năng mơ hình hóa, kỹ năng giải quyết vấn đề thơng qua bài tốn thực tiễn.
+ Kỹ năng Công nghệ: là khả năng sử dụng công nghệ thông tin trong tra cứu, xây dựng các sản phẩm ứng dụng nội dụng thuyết trình sản phẩm.
+ Kỹ năng Kỹ thuật: HS đọc đƣợc mơ hình biểu diễn của vectơ trong vật lý và trong thực tiễn.
C c g ực chí h cầ hƣớng tới: năng lực hợp tác, năng lực giao tiếp, năng lực tự học, năng lực tự quản lý, năng lực sáng tạo, năng lực tính tốn, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực ngôn ngữ ( năng lực chuyển đổi từ ngơn ngữ tốn học sang ngôn ngữ vật lý và ngƣợc lại) .
Bƣớc 3: X c định nội du g chí h tro g chủ đề gi o dục STEM
Toán học Công nghệ / Kỹ thuật Vật lý Đại số: Cách xác định các khoảng cách giữa