Thư viện tri thức trực tuyến
Kho tài liệu với 50,000+ tài liệu học thuật
© 2023 Siêu thị PDF - Kho tài liệu học thuật hàng đầu Việt Nam
Rèn luyện và phát triển tư duy thuật toán cho sinh viên trường Đại học khối kỹ thuật thông qua học phần Hình học Họa hình
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
HOÀNG VĂN TÀI
RÈN LUYỆN VÀ PHÁT TRIỂN TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO
SINH VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHỐI KỸ THUẬT THÔNG QUA
HỌC PHẦN HÌNH HỌC HỌA HÌNH
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
HÀ NỘI, 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
HOÀNG VĂN TÀI
RÈN LUYỆN VÀ PHÁT TRIỂN TƯ DUY THUẬT TOÁN CHO SINH VIÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHỐI KỸ THUẬT THÔNG QUA
HỌC PHẦN HÌNH HỌC HỌA HÌNH
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Chuyên ngành: LÝ LUẬN & PPDH BỘ MÔN TOÁN
Mã số : 62 14 10 11
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. BÙI VĂN NGHỊ
HÀ NỘI, 2016
3
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu
và kết quả nghiên cứu nêu lên trong luận án là trung thực và chưa từng được
công bố trong bất kỳ một công trình nào khác
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
Tác giả luận án
Hoàng Văn Tài
4
LỜI CẢM ƠN
Đề hoàn thành luận án này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ quý báu của
nhiều cá nhân và tập thể.
Trước hết, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến
GS.TS. Bùi Văn Nghị, người đã tận tình hướng dẫn, hết lòng giúp đỡ tôi hoàn
thành luận án này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Bộ môn Lý luận và Phương
pháp dạy học Bộ môn Toán, Khoa Toán – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội,
Phòng Sau Đại học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã tạo điều kiện thuận
lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Trường Đại học Mỏ - Địa
chất đã tạo điều kiện, cho phép và hỗ trợ tôi thực hiện đề tài.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ,
động viên tôi hoàn thành bản luận án này.
Do thời gian nghiên cứu có hạn, trình độ kiến thức cũng như kinh
nghiệp của bản thân còn có hạn, do vậy luận án không tránh khỏi những thiếu
sót. Rất mong được những ý kiến đóng góp quý báu của các chuyên gia, các
nhà khoa học, các thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để kết quả luận án
hoàn thiện và có tính ứng dụng cao, hiệu quả hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
5
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1........................................................................................................................41
Hình 2........................................................................................................................42
Hình 3........................................................................................................................43
Hình 4........................................................................................................................43
Hình 5........................................................................................................................44
Hình 6........................................................................................................................44
Hình 7........................................................................................................................44
Hình 8........................................................................................................................46
Hình 9........................................................................................................................47
Hình 10......................................................................................................................48
Hình 11......................................................................................................................48
Hình 12......................................................................................................................61
Hình 13......................................................................................................................62
Hình 14......................................................................................................................62
Hình15.......................................................................................................................63
Hình 16......................................................................................................................63
Hình 17......................................................................................................................64
Hình 18......................................................................................................................64
Hình 19......................................................................................................................65
Hình 20......................................................................................................................65
Hình 21......................................................................................................................66
Hình 22......................................................................................................................67
Hình 23......................................................................................................................68
Hình 24......................................................................................................................69
Hình 25......................................................................................................................69
Hình 26......................................................................................................................69
Hình 27......................................................................................................................70
6
Hình 28......................................................................................................................70
Hình 29......................................................................................................................71
Hình 30......................................................................................................................71
Hình 31......................................................................................................................72
Hình 32......................................................................................................................72
Hình 33......................................................................................................................73
Hình 34......................................................................................................................73
Hình 35......................................................................................................................74
Hình 36......................................................................................................................74
Hình 37......................................................................................................................78
Hình 38......................................................................................................................79
Hình 39......................................................................................................................80
Hình 40......................................................................................................................83
Hình 41......................................................................................................................85
Hình 42......................................................................................................................86
Hình 43......................................................................................................................86
Hình 44......................................................................................................................87
Hình 45......................................................................................................................87
Hình 46......................................................................................................................87
Hình 47......................................................................................................................88
Hình 48......................................................................................................................88
Hình 49......................................................................................................................89
Hình 50......................................................................................................................90
Hình 51......................................................................................................................91
Hình 52......................................................................................................................92
Hình 53......................................................................................................................92
Hình 54......................................................................................................................93
Hình 55......................................................................................................................94
Hình 56......................................................................................................................94
7
Hình 57......................................................................................................................95
Hình 58......................................................................................................................96
Hình 59......................................................................................................................96
Hình 60......................................................................................................................97
Hình 61......................................................................................................................98
Hình 62......................................................................................................................99
Hình 63....................................................................................................................100
Hình 64....................................................................................................................101
Hình 65....................................................................................................................102
Hình 67....................................................................................................................104
Hình 68....................................................................................................................105
Hình 71....................................................................................................................108
Hình 72a ..................................................................................................................109
Hình 72b..................................................................................................................110
Hình 75....................................................................................................................112
Hình 76....................................................................................................................113
Hình 77a ..................................................................................................................113
Hình 77b..................................................................................................................114
Hình 78....................................................................................................................114
Hình 81....................................................................................................................117
Hình 82....................................................................................................................115
Hình 83....................................................................................................................117
Hình 84....................................................................................................................118
Hình 85....................................................................................................................119
8
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
ĐH: Đại học
ĐHSP: Đại học Sư phạm
GV: Giảng viên
HHHH: Hình học Họa hình
KHGD: Khoa học Giáo dục
KT: Kỹ thuật
NXB: Nhà xuất bản
TD: Tư duy
TDTT: Tư duy thuật toán
TT: Thuật toán
SV: Sinh viên
9
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................4
DANH MỤC HÌNH VẼ..............................................................................................5
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................................8
MỞ ĐẦU...................................................................................................................12
Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN .....................................................21
1.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu ............................................................................21
1.1.1. Những công trình ở ngoài nước về thuật toán và tư duy thuật toán ...............21
1.1.1.1. Về thuật toán và dạy học thuật toán.............................................................21
1.1.1.2. Về tư duy thuật toán.....................................................................................23
1.1.2. Các công trình trong nước...............................................................................26
1.1.2.1. Về thuật toán và dạy học thuật toán.............................................................26
1.1.2.2. Về tư duy thuật toán và phát triển tư duy thuật toán....................................32
1.2. Quan niệm về thuật toán và tư duy thuật toán trong luận án .............................35
1.2.1. Quan niệm về thuật toán .................................................................................35
1.2.2. Quan niệm về tư duy thuật toán ......................................................................36
1.3. Học phần Hình học Họa hình trong trường Đại học khối kỹ thuật....................38
1.3.1. Sơ lược về lịch sử Hình học Họa hình ............................................................38
1.3.2. Sơ lược về học phần Hình học Họa hình ........................................................38
1.3.3. Các kiến thức cơ bản trong Hình học Họa hình.............................................41
1.3.4. Những biểu hiện, cấp độ của tư duy thuật toán của sinh viên và cơ hội phát
triển tư duy thuật toán trong dạy học Hình học Họa hình ở trường Đại học khối kỹ
thuật...........................................................................................................................49
1.3.4.1. Những biểu hiện, cấp độ của tư duy thuật toán của sinh viên thể hiện qua
học phần Hình học Họa hình.....................................................................................49
1.3.4.2. Cơ hội phát triển tư duy thuật toán trong dạy học Hình học Họa hình ở
trường Đại học khối kỹ thuật ....................................................................................49
1.4. Một số thực tiễn dạy và học Hình học Họa hình tại một số trường Đại học khối
kỹ thuật......................................................................................................................50
10
1.4.1. Một số thuận lợi và khó khăn của sinh viên khi học tập học phần Hình học
Họa hình ....................................................................................................................50
1.4.2. Điều tra thực trạng dạy và học Hình học Họa hình ở trường Đại học khối kỹ
thuật...........................................................................................................................52
1.5. Tiểu kết Chương 1..............................................................................................54
Chương 2: BIỆN PHÁP RÈN LUYỆN VÀ PHÁT TRIỂN TƯ DUY THUẬT
TOÁN CHO SINH VIÊN TRONG DẠY HỌC HÌNH HỌC HỌA HÌNH ..............56
2.1. Định hướng xây dựng biện pháp........................................................................56
2.2. Biện pháp rèn luyện và phát triển tư duy thuật toán cho sinh viên trong dạy học
Hình học Họa hình ....................................................................................................58
2.2.1. Biện pháp 1: Chọn ra một số thuật toán cơ bản và rèn luyện cho sinh viên vận
dụng thành thạo những thuật toán cơ bản đó vào những bài toán cơ bản trong Hình
học Họa hình .............................................................................................................58
2.2.1.1. Căn cứ của biện pháp ...................................................................................59
2.2.1.2. Cách thực hiện biện pháp.............................................................................59
2.2.2. Biện pháp 2: Tập luyện cho sinh viên một số phương pháp biểu diễn thuật
toán trong dạy học giải toán Hình học Họa hình ......................................................75
2.2.2.1. Căn cứ của biện pháp ...................................................................................75
2.2.2.2. Cách thực hiện biện pháp.............................................................................76
2.2.3. Biện pháp 3: Tạo cơ hội cho sinh viên tham gia xây dựng và đề xuất thuật
toán giải một số dạng toán trong Hình học Họa hình ...............................................80
2.2.3.1. Căn cứ của biện pháp ...................................................................................80
2.2.3.2. Cách thực hiện biện pháp.............................................................................84
2.3.4. Biện pháp 4: Vận dụng kết hợp một số thuật toán trong Hình học Họa hình và
vận dụng vào thực tiễn ............................................................................................105
2.3.4.1. Căn cứ của biện pháp .................................................................................105
2.3.4.2. Cách thực hiện biện pháp...........................................................................106
2.4. Tiểu kết chương 2 ............................................................................................120
Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM................................................................121
11
3.1. Mục đích, phương pháp và tổ chức thực nghiệm sư phạm..............................121
3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm....................................................................121
3.1.2. Tổ chức thực nghiệm sư phạm......................................................................121
3.1.3. Các bước trong thực nghiệm sư phạm ..........................................................122
3.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm.......................................................................122
3.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm...........................................................135
3.3.1. Căn cứ để đánh giá ........................................................................................135
3.3.2. Đề bài kiểm tra và dụng ý sư phạm...............................................................136
3.3.1.3. Nhận xét về kết quả các bài kiểm tra .........................................................143
3.3.2. Đánh giá định tính qua phiếu hỏi sinh viên và phiếu xin ý kiến giảng viên.143
3.4. Tiểu kết chương 3 ............................................................................................144
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................146
CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN..............................................149
CỦA TÁC GIẢ ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ.................................................................149
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................150
Phụ lục 1..................................................................................................................158
Phụ lục 2..................................................................................................................160
Phụ lục 3..................................................................................................................161
Phụ lục 4..................................................................................................................163
Phụ lục 5..................................................................................................................165
Phụ lục 6..................................................................................................................167
Phụ lục 7..................................................................................................................169
Phụ lục 8..................................................................................................................171
Phụ lục 9..................................................................................................................173
Phụ lục 10................................................................................................................174
Phụ lục 11................................................................................................................182
Phụ lục 12................................................................................................................189
12
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
+ Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học là nhiệm vụ quan
trọng trong Giáo dục.
Phát triển năng lực người học, trong đó có năng lực tự học, năng lực
giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực hợp tác, năng lực tính toán, năng lực
công nghệ thông tin và truyền thông, đang là một trong những điểm mới trong
giáo dục Quốc tế và Việt Nam. Điều này không chỉ đúng với giáo dục Phổ
thông mà còn đúng với giáo dục Đại học.
Hội nghị của Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hiệp
quốc (United Nations Educational Scientific and Cultural Organization, viết
tắt là UNESCO) năm 2003 đã đưa ra một báo cáo tổng hợp có phân tích rõ
những thay đổi mạnh mẽ về bản chất và nhu cầu của thế giới việc làm và trình
bày khái quát các tiềm năng mà trường Đại học cần tạo cho sinh viên sao cho
họ có thể đương đầu với những đòi hỏi của xã hội tri thức. Đó là: (i) Các tiềm
năng để học tập, nghiên cứu, dựa trên việc đào tạo chuyên môn và bao gồm cả
tư duy phê phán, giải quyết vấn đề, có năng lực đổi mới tư duy và học lại
trong suốt cuộc đời; (ii) Các kỹ năng phát triển cá nhân gắn kết với xã hội (tự
tin, quyết tâm cao, tôn trọng các giá trị đạo đức, hiểu biết rộng về xã hội và
thế giới); (iii) Các kỹ năng sáng nghiệp (các tiềm năng đáp ứng cả việc lãnh
đạo và làm việc đồng đội, làm chủ công nghệ thông tin truyền thông và các
công nghệ khác…).
Theo nguồn từ báo Giáo dục thời đại, 3/1994, “Tiêu chuẩn về giáo dục
từ năm 2000 của các nhà giáo dục Âu Mỹ” là các cử nhân tốt nghiệp cần có
những phẩm chất sau: (1) Phải được rèn luyện tốt khả năng giao tiếp, trao đổi
thông tin và làm việc có hiệu quả cao trong một nhóm cộng đồng; (2) Phải
13
được trang bị và tiếp thu đầy đủ các kiến thức cơ bản về Văn học, Xã hội,
Lịch sử, Địa lý; (3) Có kiến thức tốt về Toán học; (4) Có kiến thức tốt về Sinh
học, Vật lý học; (5) Phải được đào tạo thông thạo ít nhất một ngoại ngữ, có
hiểu biết cần thiết về văn hóa của các dân tộc trên thế giới; (6) Có kiến thức
và hiểu biết tốt về máy tính và các ngành kỹ thuật khác; (7) Có kiến thức và
khả năng cảm thụ tinh tế các loại hình nghệ thuật; (8) Có kiến thức tốt về điều
hành, quản lý nhà nước, kinh tế, xã hội; (9) Có kiến thức, hiểu biết về vấn đề
sức khoẻ, ăn uống và thường xuyên áp dụng thực hành; (10) Phải được bồi
dưỡng, khuyến khích phát huy toàn bộ năng lực của mỗi cá nhân trong việc
phân tích, đánh giá, giải quyết những vấn đề vì sự tốt đẹp của cuộc sống.
Thực hiện Nghị quyết Đại hội Đảng lần thứ XI (năm 2011) và Nghị
quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 của Hội nghị lần thứ 8 Ban chấp hành
Trung ương Đảng (khoá XI) về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo,
đáp ứng yêu cầu công nghiệp hoá, hiện đại hoá trong điều kiện kinh tế thị
trường định hướng Xã hội chủ nghĩa và hội nhập Quốc tế, Bộ Giáo dục và Đào
tạo đã ban hành Dự thảo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (trong
chương trình giáo dục phổ thông mới), năm 2015. Trong đó ghi rõ: “Chương
trình giáo dục phổ thông nhằm hình thành và phát triển cho học sinh những năng
lực chung chủ yếu sau: Năng lực tự học; Năng lực giải quyết vấn đề và sáng
tạo; Năng lực thẩm mỹ; Năng lực thể chất; Năng lực giao tiếp; Năng lực hợp
tác; Năng lực tính toán; Năng lực công nghệ thông tin và truyền thông (ICT).
Mỗi môn học đều đóng góp vào việc hình thành và phát triển các phẩm chất
chủ yếu và năng lực chung.”
Về mục tiêu giáo dục Đại học, Luật Giáo dục của nước Cộng hòa Xã
hội chủ nghĩa Việt Nam (2005) đã ghi rõ:
Mục tiêu của giáo dục Đại học là đào tạo người học có phẩm chất
chính trị, đạo đức, có ý thức phục vụ nhân dân, có kiến thức và năng lực thực
14
hành nghề nghiệp tương xứng với trình độ đào tạo, có sức khoẻ, đáp ứng yêu
cầu xây dựng và bảo vệ Tổ quốc. (Điều 39, Chương 1)
Đào tạo trình độ Đại học phải bảo đảm cho sinh viên có những kiến
thức khoa học cơ bản và kiến thức chuyên môn tương đối hoàn chỉnh; có
phương pháp làm việc khoa học; có năng lực vận dụng lý thuyết vào công tác
chuyên môn.
Phương pháp đào tạo trình độ Cao đẳng, trình độ Đại học phải coi
trọng việc bồi dưỡng ý thức tự giác trong học tập, năng lực tự học, tự nghiên
cứu, phát triển tư duy sáng tạo, rèn luyện kỹ năng thực hành, tạo điều kiện
cho người học tham gia nghiên cứu, thực nghiệm, ứng dụng. (Điều 40,
Chương 1)
Ở các trường Đại học khối kỹ thuật, thông qua các học phần Toán học,
người học không những cần phải nắm được các khái niệm, định lí, công thức,
tiếp nhận cách xây dựng toán học một cách logic chặt chẽ, mà còn phải biết
cách phát hiện và giải quyết vấn đề, biết vận dụng những tri thức Toán học
vào thực tiễn cuộc sống.
+ Hình học Họa hình trong các trường Đại học khối kỹ thuật là học
phần quan trọng, liên quan trực tiếp đến nghề nghiệp của sinh viên
Trong các trường Đại học khối kỹ thuật, học phần Hình học Họa hình
cung cấp cho sinh viên những kiến thức cần thiết để biểu diễn các vật thể
trong không gian Ơ-clit (Euclide) ba chiều lên mặt phẳng và giải các bài toán
thuộc không gian ba chiều bằng cách vẽ trên các hình biểu diễn đó. Những
kiến thức của môn học này là cơ sở cho việc đọc hiểu và thiết kế các bản vẽ
kỹ thuật, phục vụ cho nghề nghiệp sau này của sinh viên.
Học phần Hình học Họa hình ở các trường Đại học khối kỹ thuật có
điều kiện để phát triển những năng lực nói trên ở người học, thể hiện ở những
điều sau đây: Học phần này đòi hỏi người học phải biết tự học (đây là phong
15
cách học ở Đại học), biết giải quyết những bài toán về xác định hình chiếu và
tính toán các kích thước của vật thể trên bản vẽ, biết hợp tác, sáng tạo vận
dụng và tìm ra những quy trình thuật toán giải những bài toán về Hình học
Họa hình.
+ Đa số sinh viên chưa có tư duy thuật toán hoặc chưa vận dụng tư duy
thuật toán trong học tập học phần Hình học Họa hình.
Theo đánh giá của chúng tôi: sinh viên trong trường Đại học Mỏ - Địa
chất nói riêng, sinh viên trong các trường Đại học khối kỹ thuật nói chung
chưa có phương pháp học tập học phần Hình học Họa hình một cách khoa
học. Nhìn chung, sinh viên còn thiếu kỹ năng giải các bài toán trong học phần
này cũng như chưa có năng lực vận dụng lý thuyết vào chuyên môn, nghiệp
vụ mà họ sẽ làm việc sau này.
Thực tiễn dạy học học phần Hình học Họa hình cho thấy: Kết quả dạy
và học môn Hình học Họa hình chưa cao mặc dù môn học là hết sức cần thiết.
Một trong những nguyên nhân là do cách dạy và cách học, trong đó bản chất
do người học chưa tìm và hiểu được thuật toán trong mỗi lời giải. Nếu có biện
pháp thích hợp tác động vào điểm yếu này sẽ nâng cao được hiệu quả dạy và
học.
Nhiệm vụ dạy học các học phần khoa học cơ bản nói chung, học phần
Hình học Họa hình ở trường Đại học khối kỹ thuật nói riêng, không chỉ là
trang bị những tri thức khoa học, rèn luyện các kỹ năng thực hành nghề
nghiệp cho người học, mà quan trọng hơn là phát triển tư duy cho người học.
Do vậy việc vừa trang bị tri thức, vừa phát triển tư duy là cần thiết.
Tuy nhiên, hiện nay có không ít giảng viên chưa quan tâm đúng mức
đến nhiệm vụ này.
Để hiểu và giải được các bài toán Hình học Họa hình, ngoài yêu cầu ở
sinh viên có trí tưởng tượng không gian tốt, nó còn đòi hỏi ở sinh viên biết