Tài liệu Dạy học tích phân theo hướng tích hợp liên môn toán vật lí ở trường thpt

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO N UBND TỈNH PHÚ THỌ N N NGUYỄN THỊ THU THỦY D YH Í P ÂN EO L ÊN MÔN OÁN – VẬ LÍ Ở C ÓM ẮT LUẬN ĂN P Phú họ, năm 2019 ỚN Í ỢP NG THPT SĨ T BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO N UBND TỈNH PHÚ THỌ N N NGUYỄN THỊ THU THỦY D YH Í P ÂN EO L ÊN MÔN OÁN – VẬ LÍ Ở LUẬN ĂN P C N ời ỚN Í ỢP NG THPT SĨ ớng dẫn khoa h c: PGS.TS. Chu Cẩ Phú họ, năm 2019 T T i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và KQ nghiên cứu trong đề tài là trung thực, chưa được công bố trong các công trình khác. Nếu không đúng như trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài của mình. Phú Thọ, ngày……tháng 10 năm 2019 Tác giả NGUYỄN THỊ THU THỦY ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, chúng tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu, các thầy cô giáo và cán bộ của Trường Đại học Hùng Vương đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi có thể hoàn thành đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Chu Cẩm Thơ đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, các thầy cô giáo, các em học sinh Trường THPT Quế Lâm và THPT Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện trong quá trình thực nghiệm để chúng tôi hoàn thành luận văn này. Xin cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Mặc dù có nhiều cố gắng, tuy nhiên luận văn chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôi mong được nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn. Phú Thọ, ngày……tháng 10 năm 2019 Tác giả NGUYỄN THỊ THU THỦY iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................v DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... vii MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài ......................................................................................................1 2. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu .........................................................................3 3. Mục đích nghiên cứu ...............................................................................................4 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................5 5. Giả thuyết khoa học ................................................................................................5 6. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................5 7. Những đóng góp của đề tài .....................................................................................6 8. Cấu trúc của luận văn ..............................................................................................6 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC DẠY HỌC TÍCH HỢP ......................7 1.1. Một số quan điểm cơ bản của dạy học tích hợp ...................................................7 1.1.1. Khái niệm về dạy học tích hợp .........................................................................7 1.1.2. Mục tiêu của dạy học tích hợp ..........................................................................8 1.1.3. Các quan điểm của dạy học tích hợp ..............................................................12 1.1.4. Nguyên tắc lựa chọn nội dung tích hợp ..........................................................13 1.1.5. Quy trình xây dựng bài học tích hợp ..............................................................15 1.1.6. Những ưu điểm và hạn chế của dạy học tích hợp ...........................................17 1.2. Phân tích tình hình dạy học tích hợp trong dạy học môn Toán ở trường THPT23 1.2.1. Về chương trình, sách giáo khoa môn Toán cấp THPT ..................................23 1.2.2. Về dạy học tích hợp trong dạy học môn Toán ở trường THPT ......................27 1.2.3. Về dạy học tích hợp tri thức toán với vật lí ....................................................28 1.3. Lịch sử hình thành, ý nghĩa vật lí của tích phân và ảnh hưởng của tích phân đến các bài toán vật lí .......................................................................................................30 iv 1.3.1. Lịch sử của bài toán tích phân.........................................................................30 1.3.2. Ý nghĩa của tích phân và ý nghĩa vật lí của tích phân ....................................42 1.3.3. Những ảnh hưởng của tích phân đến môn vật lí và bài tập vật lí ...................43 Tiểu kết chương 1......................................................................................................44 Chƣơng 2. THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC TÍCH PHÂN THEO HƢỚNG TÍCH HỢP LIÊN MÔN TOÁN – VẬT LÍ ...........................................................45 2.1. Quy trình xây dựng chủ đề .................................................................................45 2.2. Định hướng thiết kế chủ đề dạy học ..................................................................49 2.3. Thiết kế chủ đề dạy học tích phân theo hướng tích hợp liên môn Toán – Vật lí ...................................................................................................................................50 2.3.1. Thiết kế chủ đề DHTH “Tích phân trong các bài toán chuyển động cơ học” ...........................................................................................................................50 2.3.2. Thiết kế chủ đề tích hợp: “Tích phân trong các bài toán về công của lực tác dụng vào vật” ............................................................................................................68 Tiểu kết chương 2......................................................................................................87 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ..........................................................88 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm ..................................................................88 3.2. Nhiệm vụ và kế hoạch thực nghiệm sư phạm ....................................................88 3.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm ........................................................................88 3.4. Phương pháp tổ chức thực nghiệm sư phạm ......................................................89 3.5. Tiến trình thực nghiệm sư phạm ........................................................................89 3.6. Phân tích kết quả thực nghiệm ...........................................................................94 3.6.1. Phân tích định tính ..........................................................................................94 3.6.2. Phân tích định lượng .......................................................................................96 Tiểu kết chương 3....................................................................................................104 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .......................................................................105 1. Kết luận ...............................................................................................................105 2. Khuyến nghị ........................................................................................................105 3. Hướng phát triển của đề tài .................................................................................106 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................107 PHỤ LỤC v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: So sánh dạy học tích hợp và dạy học các môn riêng rẽ ............................10 Bảng 1.2. So sánh giữa DHTH dọc và dạy học truyền thống. ..................................21 Bảng 1.3. Số lượng các bài toán có nội dung tích hợp liên môn trong SGK môn Toán THPT................................................................................................................25 Bảng 2.1: Các tiêu chí đánh giá sản phẩm nhóm học tập .........................................46 Bảng 2.2. Các tiêu chí đánh giá năng lực học sinh ...................................................47 Bảng 2.3. Các nội dung liên quan đến chủ đề “Tích phân trong các bài toán chuyển động cơ học” trong chương trình, SGK hiện hành ....................................................52 Bảng 2.4. Bảng phân công nhiệm vụ nhóm chuyên gia ............................................61 Bảng 2.5. Các nội dung liên quan đến chủ đề “ Tích phân trong các bài toán về công của lực tác dụng vào vật” trong chương trình, SGK hiện hành .................................69 Bảng 2.6. Kế hoạch DH chủ đề: “Tích phân trong các bài toán về công .................75 của lực tác dụng vào vật” ..........................................................................................75 Bảng 3.1. Đối tượng và địa bàn TNSP................................................................90 Bảng 3.2. KQ học tập môn Đại số và Giải tích 11 (năm học 2018 – 2019) .............90 Bảng 3.3. Bảng phân bố tần số KQ của bài kiểm tra ................................................92 Bảng 3.4. Bảng tổng hợp các tham số thống kê trong bài kiểm tra số 1...................93 Bảng 3.5. Bảng phân bố tần số KQ của bài kiểm tra số 2.........................................97 Bảng 3.6. Bảng phân bố tần suất KQ của bài kiểm tra .............................................99 Bảng 3.7. Bảng % học sinh đạt điểm từ xi trở xuống ..............................................99 Bảng 3.8. Bảng tổng hợp phân loại KQ của hai bài kiểm tra .................................101 Bảng 3.9. Tính các tham số đặc trưng thống kê ......................................................102 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Biểu đồ tổng hợp điều tra khảo sát thực trạng việc DHTH liên môn ở trường THPT (đối với GV) .......................................................................................27 Hình 1.2. Biểu đồ tổng hợp điều tra khảo sát thực trạng việc DHTH tri thức toán với vật lí trong DH môn Toán ở trường THPT (đối với GV) .........................................29 Hình 2.1. Những chuyển động cơ học được nghiên cứu trong SGK vật lí 10 ..........53 Hình 2.2. ....................................................................................................................60 Hình 2.3. ....................................................................................................................63 Hình 2.4. Các lực cơ được giới thiệu trong SGK vật lí 10. ......................................71 Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn mức nhận độ thức của HS trường THPT Quế Lâm .......91 Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn mức nhận độ thức của HS trường THPT Đoan Hùng ....91 Hình 3.3. Phân bố tần số KQ của HS trong bài kiểm tra số 1...................................92 trường THPT Quế Lâm .............................................................................................92 Hình 3.4. Phân bố tần số KQ của HS trong bài kiểm tra số 1 trường .......................93 THPT Đoan Hùng .....................................................................................................93 Hình 3.5. Phân bố KQ của HS trường THPT Quế Lâm trong bài kiểm tra số 2 ......98 Hình 3.6. Phân bố KQ của HS trường THPT Đoan Hùng trong bài ........................98 kiểm tra số 2 ..............................................................................................................98 Hình 3.7. Đồ thị đường lũy tích so sánh KQ kiểm tra trường ................................100 THPT Quế Lâm .......................................................................................................100 Hình 3.8. Đồ thị đường lũy tích so sánh KQ kiểm tra trường ................................100 THPT Đoan Hùng ...................................................................................................100 Hình 3.9. Biểu đồ % HS đạt điểm kém, trung bình, khá, giỏi bài kiểm tra số 2 trường THPT Quế Lâm ...........................................................................................101 Hình 3.10. Biểu đồ % HS đạt điểm kém, trung bình, khá, giỏi bài kiểm tra số 2 trường THPT Đoan Hùng .......................................................................................102 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu viết tắt Viết đầy đủ 1 BGD 2 CN 3 CĐTH Chủ đề tích hợp 4 CNTT Công nghệ thông tin 5 DH 6 DHDA Dạy học dự án 7 DHTH Dạy học tích hợp 8 ĐC Đối chứng 9 GV Giáo viên 10 HS Học sinh 11 KQ Kết quả 12 NLVDKT 13 PP 14 PPDH Phương pháp dạy học 15 SGK Sách giáo khoa 16 THPT Trung học phổ thông 17 THCS Trung học cơ sở 18 THPTQG 19 TN 20 TNSP Bộ giáo dục và đào tạo Công nguyên Dạy học Năng lực vận dụng kiến thức Phương pháp Trung học phổ thông quốc gia Thực nghiệm Thực nghiệm sư phạm 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Chiến lược phát triển về giáo dục đào tạo trong thời kì công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước đã được Báo cáo Chính trị tại Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XI của Đảng nêu rõ: “Đổi mới căn bản, toàn diện nền giáo dục theo hướng chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa, đổi mới chương trình, nội dung, phương pháp dạy học; đổi mới cơ chế quản lí giáo dục, phát triển đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lí giáo dục, đào tạo. Tập trung nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo, coi trọng giáo dục đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo, kỹ năng thực hành”. Điều 4 Luật giáo dục (2005) chỉ rõ: “Phương pháp giáo dục phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên”. Sự thành công của việc dạy học phụ thuộc rất nhiều vào PPDH được GV lựa chọn. Cùng một nội dung nhưng tuỳ thuộc vào PPDH cụ thể thì KQ sẽ khác nhau về mức độ lĩnh hội các tri thức, sự phát triển của trí tuệ cùng các kĩ năng tư duy, phương pháp nhận thức, giáo dục đạo đức và sự chuyển biến thái độ, hành vi. Xuất phát từ những yêu cầu trên, việc đổi mới PPDH nhằm nâng cao hiệu quả dạy và học nói chung và bộ môn Toán học nói riêng ở trường phổ thông là rất cần thiết, phù hợp với yêu cầu dạy học hiện nay. Một trong những quan điểm giáo dục đã trở thành xu thế trong việc xác định nội dung dạy học trong nhà trường phổ thông và trong xây dựng chương trình môn học ở nhiều nước trên thế giới là dạy học tích hợp. Quan điểm dạy học tích hợp là một trong những định hướng trong đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục, chuyển từ cách tiếp cận nội dung giáo dục sang tiếp cận năng lực nhằm đào tạo con người có tri thức mới, năng động, sáng tạo khi giải quyết các vấn đề trong thực tiễn cuộc sống. Được xây dựng trên cơ sở những quan niệm tích cực về quá trình học tập và quá trình dạy học nhằm nâng cao năng lực của người học, quan điểm tích hợp giúp đào tạo những người có đầy đủ phẩm chất và năng lực để giải quyết các vấn đề của cuộc sống hiện đại. 2 Mối quan hệ giữa toán học và vật lí đã được nêu ra trong quá trình con người trải nghiệm và khám phá thế giới xung quanh. Từ thời kỳ Hi lạp cổ đại, khi đó những khái niệm về toán học và sự hiểu biết của con người về thế giới tự nhiên còn hạn chế, khi đó vật lí được xem như một phần của triết học để mà giải thích các hiện tượng tự nhiên và hoàn toàn tách biệt với toán học. Đối với Aristotle, toán học là bất biến và mang tính thống kê, còn vật lí là sự biến động và có thể thay đổi được. Các hiện tượng vật lí vốn dĩ không dễ để hiểu, nó là tư duy tự nhiên tổng quát. Bản chất của các hiện tượng vật lí là có sẵn, nó không phụ thuộc vào toán học. Tuy nhiên, các công cụ toán học giúp diễn tả một cách chính xác và định lượng các định luật, hiện tượng vật lí. Do đó, vật lí được trình bày ngắn và gọn gàng hơn. Với vai trò đó toán học được coi là "ngôn ngữ của vật lí". Tuy vậy, vật lí không phải là toán học, và toán học không phải là vật lí. Nhưng trong vật lí phải có sự hiểu biết về sự kết nối của các công thức toán với thế giới thực. Công thức toán là rất cần thiết để miêu tả những gì bạn đã tìm ra trong thế giới. Chỉ bằng cách đó bạn mới có thể tìm hiểu xem KQ là đúng hay không. Đây là vấn đề không phải là vấn đề toán học chút nào. Feynman viết, “các nhà vật lí sử dụng lí luận do các nhà toán học tạo nên để mô tả thế giới. Các nhà toán học giúp các nhà vật lí, nhưng với vật lí, bạn cần phải hiểu mối liên hệ giữa từ ngữ và thế giới thực." Có thể thấy rằng, HS sinh viên hiện nay sử dụng một cách thụ động các công thức toán học trong Vật lí. Họ không hiểu hoặc hiểu không đúng, không đầy đủ bản chất các công thức toán học trong Vật lí. Đó là sự máy móc, dập khuân mà từ rất lâu rồi trong phương pháp dạy học Vật lí tại các trường Đại học và đặc biệt là các trường THPT hiên nay mắc phải. Thầy cô giáo đưa ra công thức, sinh viên học sinh áp dụng vô thức với công thức đó. Chính vì lẽ đó chúng ta cần cải thiện là làm rõ mối quan hệ giữa Toán học và Vật lí, các đại lượng của Vật lí mô tả bằng Toán học thông qua các phương trình, công thức. Đồng thời, giúp người học hiểu rõ bản chất Toán học trong Vật lí, qua đó làm cho công thức Vật lí trở nên gọn gàng, dễ hiểu. 3 Mặc dù chương trình, SGK môn Toán nói riêng và các môn học khác nói chung đã tăng cường tính ứng dụng thực tiễn, tuy nhiên phần này còn chưa nhiều và chưa thấy rõ được ý nghĩa và vai trò của Toán trong thực tiễn và trong các ngành khoa học khác. GV và HS vẫn còn tập trung chủ yếu vào việc học tập những kỹ năng giải nhanh một bài toán hay một số dạng toán nào đó. Tăng cường học toán nhưng để kiểm tra lấy điểm hoặc thi tốt nghiệp, thi Cao đẳng, Đại học,... Trong chương trình Toán học phổ thông, Toán học và Vật lí có nhiều cơ hội để dạy học tích hợp liên môn. Ví dụ như đạo hàm tại một điểm có ý nghĩa trong việc tính vận tốc tức thời, gia tốc tức thời của chuyển động; hàm số lượng giác trong toán học có ứng dụng trong việc nghiên cứu về dao động điều hòa; tích phân có ứng dụng trong các bài toán về chuyển động cơ học, dao động điều hòa, công của lực tác dụng vào vật, các bài toán điện từ,…Trong phạm vi một đề tài nghiên cứu khoa học thạc sĩ, thời lượng không cho phép mở rộng tất cả các mối quan hệ tích hợp Toán và Vật lí, chúng tôi đã chọn đề tài: “Dạy học tích phân theo hướng tích hợp liên môn Toán – Vật lí ở trường THPT”. 2. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 2.1. Trên thế giới Không chỉ hiện tại, chương trình đào tạo của nhiều nước đã được xây dựng theo quan điểm tích hợp từ những năm giữa thế kỉ XX, đặc biệt là ở cấp tiểu học và trung học cơ sở. Theo thống kế của UNESCO, từ năm 1960 đến 1974 trên thế giới đã có 208 chương trình dạy học theo quan điểm tích ở các môn khoa học hợp theo những mức độ khác nhau. Và Pháp, Nga, Hoa Kì,… là các nước có nội dung chương trình thể hiện rõ quan điểm tích hợp. Từ năm 2006, các chủ đề hội tụ được Bộ giáo dục Quốc gia Pháp chính thức đưa vào chương trình học cho học HS cấp THCS trên toàn quốc. Các chủ đề hội tụ ở Pháp là những đề tài được Bộ giáo dục và đào tạo Pháp chọn lọc rất kĩ lưỡng, các chủ đề này đều rất thiết thực, gắn liền với thực tiễn đời sống [43]. Hầu hết các nước trong khu vực Đông Nam Á đã thực hiện dạy học các kiến thức tự nhiên và xã hội ở cấp tiểu học và THCS theo quan điểm DHTH với những mức độ nhất định. Điển hình là môn “Khoa học” trong chương 4 trình của Singapore, Thái Lan, gồm những chủ đề nhất định xuyên suốt từ tiểu học tới THCS (lớp 9 hoặc lớp 10) [23]. 2.2. Ở Việt Nam Ở nước ta đã quan tâm vận dụng tư tưởng DHTH vào quá trình dạy học để nâng cao chất lượng giáo dục ở nhiều môn học, cấp học. Những năm 90, trong quá trình đổi mới chương trình và SGK, nhóm Trung tâm nghiên cứu giáo dục phổ thông nghiên cứu xây dựng môn học tích hợp như môn “Khoa học”, môn “Khoa học Xã hội”, “Khám phá thế giới”,… ở một số nước trên thế giới và KQ nghiên cứu là các kiến thức lịch sử, địa lí, khoa học tự nhiên đã được tích hợp trong môn “ Tự nhiên và xã hội” lớp 1, 2, 3; môn “Khoa học” lớp 4,5; môn “Lịch sử và Địa lí” lớp 4, 5. Ở cấp THCS, PGS.TS Nguyễn Thị Minh Phương ở Viện khoa học giáo dục Việt Nam đã nghiên cứu đề tài cấp bộ B98 – 49 – 65: “Nghiên cứu thử nghiệm bước đầu tài liệu tích hợp một số môn Khoa học Tự nhiên – Khoa học Xã hội trong nhà trường THCS”. Tuy nhiên, DHTH thực tế vẫn chưa được áp dụng ở cấp THCS và THPT, tất cả vẫn chỉ là nghiên cứu. Gần đây nhất, tháng 8 năm 2015, trường ĐHSP Hà Nội đã triển khai biên soạn và xuất bản các bộ sách bồi dưỡng GV, đón đầu đổi mới chương trình đào tạo GV, trong đó có bộ sách “DHTH phát triển năng lực học sinh”, gồm hai quyển: Quyển 1: Khoa học tự nhiên [32]; Quyển 2: “Khoa học Xã hội”. Bộ sách này là một tài liệu tham khảo rất tốt, giúp GV có thể chủ động, tự tin, sáng tạo hơn trong việc lựa chọn các chủ đề tích hợp, nội dung tích hợp, góp phần tích cực vào việc cải cách giáo dục ở trường phổ thông. Ngoài ra còn nhiều đề tài, luận văn, công trình nghiên cứu, bài viết… liên quan đến dạy học tích hợp trong quá trình dạy học nhưng chưa có tài liệu nào nói về dạy học tích phân theo hướng tích hợp liên môn Toán – Vật lí ở trường THPT. 3. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, thiết kế một số chủ đề DHTH và sử dụng chúng trong dạy học Toán Giải tích 12 phần Ứng dụng của tích phân nhằm phát triển năng lực vận dụng 5 kiến thức toán vào giải quyết các vấn đề liên quan trực tiếp đến bộ môn vật lí, góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn toán và vật lí ở trường THPT. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 4.1. Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu về lịch sử của tích phân, thiết kế và tổ chức dạy học tích phân theo hướng tích hợp liên môn Toán – Vật lí, cụ thể là ứng dụng tích phân trong chuyển động cơ học và động lực học chất điểm. 4.2. Phạm vi nghiên cứu - Chương: Nguyên hàm – tích phân và ứng dụng – Giải tích 12. - Chương: Động học chất điểm – Vật lí 10. - Chương: Động lực học chất điểm – Vật lí 10. - Thời gian thực hiện từ tháng 10/2018 đến tháng 11/2019. 5. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được các chủ đề DHTH phù hợp và sử dụng chúng một cách hiệu quả thì sẽ góp phần phát triển được năng lực vận dụng kiến thức tích phân trong toán học vào giải bài tập vật lí, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học toán, vật lí ở trường THPT. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu cơ sở lí luận như: Các công trình nghiên cứu, sách, báo, tạp chí chuyên ngành về PPDH Toán, kĩ thuật dạy học, DHTH. - Tổng hợp, phân tích, khái quát hóa các tài liệu liên quan đến đề tài: Lịch sử tích phân, nguyên hàm – tích phân và những ứng dụng của nó trong Vật lí. 6.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Phương pháp phỏng vấn, xin ý kiến chuyên gia. - Phương pháp điều tra, khảo sát thực tiễn. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm có đối chứng. 6.3. Phương pháp thống kê toán học Phương pháp thống kê toán học nhằm đánh giá độ tin cậy và giá trị của các số liệu thu thập được. 6 7. Những đóng góp của đề tài - Góp phần hệ thống hóa cơ sở lí luận về dạy học tích hợp nhằm nâng cao chất lượng học tập. - Thiết kế và sử dụng một chủ đề dạy học tích phân theo hướng tích hợp liên môn Toán – Vật lí ở trường THPT. 8. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu và kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn gồm 3 chương : Chƣơng 1. Cơ sở lí luận của việc dạy học tích hợp. Chƣơng 2. Thiết kế chuyên đề dạy học tích phân theo hương tích hợp liên môn Toán – Vật lí. Chƣơng 3. Thực nghiệm sư phạm. 7 Chƣơng 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA VIỆC DẠY HỌC TÍCH HỢP 1.1. Một số quan điểm cơ bản của dạy học tích hợp 1.1.1. Khái niệm về dạy học tích hợp * Theo Đỗ Hương Trà [32]: “Dạy học tích hợp là hành động liên kết một cách hữu cơ, có hệ thống các đối tượng nghiên cứu, học tập của một vài lĩnh vực môn học khác nhau thành nội dung thống nhất, dựa trên cơ sở các mối liên hệ về lí luận và thực tiễn được đề cập trong các môn học nào đó nhằm hình thành ở học sinh các năng lực cần thiết”. * Theo Xavier Roegiers [44] Giáo dục nhà trường phải chuyển từ dạy truyền thụ kiến thức sang phát triển năng lực hành động cho HS. Ông coi việc hình thành và phát triển năng lực là cơ sở và mục tiêu của DHTH. Vì vậy, theo Xavier Roegiers: “DHTH là quá trình hình thành ở HS những năng lực cụ thể có dự tính trước trong những điều kiện nhất định và cần thiết, nhằm phục vụ cho các quá trình học tập sau này hoặc hòa nhập vào cuộc sống lao động của HS”. Như vậy DHTH là quá trình làm cho việc học tập trở nên có ý nghĩa. * Theo UNESCO DHTH các bộ môn khoa học được định nghĩa là: "một cách trình bày các khái niệm và nguyên lí khoa học cho phép diễn đạt sự thống nhất cơ bản của tư tưởng khoa học, tránh nhấn quá mạnh hoặc quá sớm sự sai khác giữa các lĩnh vực khoa học khác nhau". Định nghĩa này cho rằng DHTH là cách tiếp cận các khái niệm và nguyên lí khoa học chứ không phải là hợp nhất các nội dung lại với nhau. Hội nghị về đào tạo GV DHTH các môn Khoa học được tổ chức tại Đại học Tổng hợp Maryland (tên tiếng Anh viết tắt là UMD) – Mỹ, tháng 4 năm 1973 đã tiến thêm một bước về khái niệm và mục tiêu của DHTH. Lúc này UNESCO đã quan tâm hơn đến vấn đề đưa khoa học vào công nghệ để phục vụ đời sống, gắn việc dạy học tri thức với ứng dụng tri thức đó vào thực tiễn. Theo Hội nghị này, "DHTH các môn khoa học nghĩa là phải chỉ ra cách thức chuyển từ nghiên cứu 8 khoa học sang triển khai ứng dụng, làm cho các tri thức kĩ thuật - công nghệ trở thành một bộ phận quan trọng trong đời sống xã hội hiện đại". DHTH là một quan điểm sư phạm, ở đó người học cần huy động (mọi) nguồn lực để giải quyết một tình huống phức hợp - có vấn đề nhằm phát triển các năng lực và phẩm chất cá nhân [32]. Trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (12/2018) [10] thì :" DHTH là định hướng dạy học giúp học sinh phát triển khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kỹ năng,... thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau để giải quyết có hiệu quả các vấn đề trong học tập và trong cuộc sống, được thực hiện ngay trong quá trình lĩnh hội tri thức và rèn luyện kỹ năng; phát triển được những năng lực cần thiết, nhất là năng lực giải quyết vấn đề". Theo chúng tôi thì DHTH là dạy học những nội dung kiến thức liên quan đến hai hay nhiều môn. Ở mức độ thấp nhất thì DHTH mới chỉ là lồng ghép những nội dung giáo dục có liên quan vào quá trình dạy học môn học như: lồng ghép giáo dục đạo đức, lối sống; giáo dục pháp luật; giáo dục chủ quyền quốc gia về biên giới, hải đảo; giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, bảo vệ môi trường, an toàn giao thông,... Mức độ tích hợp cao hơn là phải xử lí các nội dung kiến thức trong mối liên hệ với nhau, đảm bảo HS vận dụng được những kiến thức đó một cách hợp lí để giải quyết các vấn đề trong học tập, trong cuộc sống đồng thời tránh việc HS phải học nhiều lần cùng một nội dung kiến thức ở các môn học khác nhau. Tích hợp trong dạy học các bộ môn, được hiểu là sự kết hợp, tổng hợp các nội dung từ các môn học, lĩnh vực học tập khác nhau (theo cách hiểu truyền thống từ trước tới nay) thành một “môn học” mới hoặc lồng ghép thêm các nội dung cần thiết vào những nội dung vốn có của môn học. Quan điển DHTH ngày nay đã trở thành xu thế trong việc xác định nội dung DH trong trường phổ thông và trong xây dựng chương trình môn học ở nhiều nước trên thế giới. 1.1.2. Mục tiêu của dạy học tích hợp Theo Xavier Rogiers [44] “Nếu nhà trường chỉ quan tâm dạy cho HS các khái niệm một cách rời rạc, thì nguy cơ sẽ hình thành ở HS các suy luận theo kiểu 9 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 nhấn mạnh bốn mục tiêu cơ bản sau [1]: - Làm cho quá trình học tập có ý nghĩa bằng cách gắn học tập với cuộc sống hàng ngày, trong quan hệ với các tình huống cụ thể mà HS sẽ gặp sau này, hòa nhập thế giới học đường với thế giới cuộc sống; - Phân biệt cái cốt yếu với cái ít quan trọng hơn. Cái cốt yếu là những năng lực cơ bản cần cho HS vận dụng vào xử lí những tình huống có ý nhĩa trong cuộc sống, hoặc đặt cơ sở không thể thiếu cho quá trình học tập tiếp theo; - Dạy học sử dụng kiến thức trong tình huống thực tế, cụ thể, có ích cho cuộc sống sau này; - Xác lập mối liên hệ giữa các khái niệm đã học. Thông tin càng đa dạng, phong phú thì tính hệ thống phải càng cao, có như vậy HS mới thực sự làm chủ được kiến thức và mới vận dụng được kiến thức đã học khi gặp một tình huống bất ngờ, chưa từng gặp . Vậy tại sao phải dạy học tích hợp? Theo [32] có bốn lí do chính để DHTH. Một là: Phát triển năng lực của người học Dạy học tích hợp là dạy học xung quanh một chủ đề mà ở đó đòi hỏi phải sử dụng kiến thức, kỹ năng, PP của nhiều môn học trong tiến trình tìm tòi, nghiên cứu. Khi đó sẽ tạo thuận lợi cho việc trao đổi và làm giao thoa mục tiêu dạy học của các môn học khác nhau. Do đó, tổ chức DHTH tạo điều kiện thuận lợi cho việc dạy học tiếp cận năng lực. 10 Bảng 1.1: So sánh dạy học tích hợp và dạy học các môn riêng rẽ Dạy học tích hợp Phục vụ cho mục tiêu chung của một số nội dung thuộc các môn Mục tiêu khác nhau. Dạy học đơn môn Phục vụ cho mục tiêu riêng rẽ của từng môn học. Mục tiêu rộng, ưu tiên các mục Mục tiêu hạn chế hơn, chuyên biệt tiêu chung, hướng đến sự phát hơn (thường là những kiến thức triển năng lực. và kĩ năng của môn học). Xuất phát từ tình huống kết nối với lợi ích và sự quan tâm của học sinh, của cộng đồng, liên quan tới nội dung của nhiều môn Xuất phát từ tình huống liên quan đến nội dung của một môn học. học khác nhau. Tổ chức dạy học Hoạt động học thường xuất phát từ vấn đề mở cần giải quyết hoặc Hoạt động học thường được cấu dự án cần thực hiện. Việc giải trúc chặt chẽ theo tiến trình đã dự quyết vấn đề cần căn cứ vào các kiến từ trước (trước khi thực hiện kiến thức, kĩ năng tổng hợp thuộc hoặt động). các môn học khác nhau. Trung tâm của việc dạy Nhấn mạnh đặc biệt đến sự phát triển năng lực và làm chủ mục tiêu lâu dài như các PP, kĩ năng và thái độ của người học. Có quan tâm đến sự phát triển các kĩ năng, thái độ của người học nhưng đặc biệt nhằm tới việc làm chủ mục tiêu ngắn hạn như kiến thức, kĩ năng của một môn học. Dẫn đến việc phát triển phương Hiệu quả pháp, thái độ và kĩ năng, trí tuệ Dẫn đến việc tiếp nhận kiến thức của việc cũng như tình cảm. Hoạt động và kĩ năng mang tính đặc thù của học dẫn đên tích hợp nhiều kiến một môn học. học thức mang tính tổng hợp. 11 Trong DHTH, các tính huống thường gắn với thực tiễn cuộc sống, gần gũi và hấp dẫn với người học; người học cần phải lí giải, phân tích, lập luận hoặc tiến hành các thí nghiệm, xây dựng các mô hình…để giải quyết vấn đề. Qua đó, phát triển các phương pháp và kĩ năng cơ bản của người học như: lập kế hoạch, phân tích, tổng hợp thông tin, đề xuất các giải pháp một cách sáng tạo…; giúp kích thích động cơ, lợi ích và sự tham gia vào các hoạt động học, kể cả với các HS trung bình và yếu về năng lực vẫn cảm thấy hấp dẫn. Không chỉ đánh giá kiến thức người học đã lĩnh hội được, mà DHTH chủ yếu đánh giá xem người học có năng lực sử dụng kiến thức mà mình đã được trang bị trong các tình huống cụ thể một cách hợp lí và hiệu quả hay không. Tức là người học phải có khả năng vận dụng có hiệu quả kiến thức và năng lực của mình để giải quyết vấn đề xuất hiện, hoặc có thể đối mặt với khó khăn bất ngờ, một tình huống chưa từng gặp. Hai là: Tận dụng vốn kinh nghiệm của người học DHTH tìm cách hòa nhập các hoạt động của nhà trường vào thực tế cuộc sống. Vì được gắn với bối cảnh thực tế và gắn với nhu cầu của người học mà cho phép DH kéo theo những lợi ích, sự tích cực và sự tự chịu trách nhiệm của người học. Khi việc học gần gũi với bối cảnh thực tế sẽ tạo cho người học sự tự tin thúc đẩy họ tích cực huy động tối đa vốn kinh nghiệm của mình. Vì vậy, sẽ tạo điều kiện cho HS đưa ra được những lập luận có căn cứ, có lí lẽ, qua đó họ nhận ra được sự cần thiết của hoạt động học. Hoạt động học khi đó sẽ trở thành tự thân và trở nên có ý nghĩa. Ba là: Thiết lập mối quan hệ giữa các kiến thức, kỹ năng và phương pháp của các môn học Lặp lại một cách đơn điệu kiến thức ở các bộ môn khác nhau sẽ làm mất thời gian và ảnh hưởng đến sự lĩnh hội kiến thức của người học, bởi vì người học khó có thể thu nhận và lưu giữ được tất cả các thông tin đơn lẻ. Điều này cho thấy sự cần thiết của việc tổ chức lại việc dạy học “xuất phát từ sự thống nhất” tạo điều kiện để người học có nhiều cơ hội tập trung vào các hoạt động khai thác, hiểu, phân tích,