Tổ chức các hoạt động khám phá cho học sinh trong dạy học hình học không gian ở trường trung học phổ thông với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

HOÀNG ĐỨC CHINH

TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG KHÁM PHÁ

CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC HÌNH HỌC

KHÔNG GIAN Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN, 2012

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

HOÀNG ĐỨC CHINH

TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG KHÁM PHÁ

CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC HÌNH HỌC

KHÔNG GIAN Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Toán

Mã số: 60.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Trung

THÁI NGUYÊN, 2012

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết

quả nghiên cứu là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình

nào khác.

Xác nhận

của Người hướng dẫn khoa học

TS. Trần Trung

Tác giả luận văn

Hoàng Đức Chinh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn3

i

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan

Mục lục ............................................................................................................i

Danh mục chữ viết tắt .....................................................................................ii

MỞ ĐẦU........................................................................................................1

Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN..........................................5

1.1. Vấn đề đổi mới phương pháp dạy học hiện nay ...................................5

1.1.1. Nhu cầu đổi mới phương pháp dạy học ................................................5

1.1.2. Định hướng đổi mới phương pháp dạy học ...........................................6

1.1.3. Đặc trưng của phương pháp dạy học tích cực .......................................7

1.2. Phương pháp dạy học khám phá ..........................................................9

1.2.1. Một số khái niệm cơ bản .......................................................................9

1.2.2. Cơ sở khoa học của phương pháp dạy học khám phá...........................13

1.2.3. Tính chất của phương pháp dạy học khám phá ....................................17

1.3. Tổ chức hoạt động khám phá trong dạy học.......................................18

1.3.1. Các hình thức, cấp độ của hoạt động khám phá ...................................18

1.3.2. Quy trình tổ chức hoạt động khám phá trong dạy học toán.. ................25

1.3.3. Các thể hiện của hoạt động khám phá trong dạy học hình học .............29

1.4. Ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ tổ chức hoạt động khám phá

trong dạy học hình học ở trường Trung học phổ thông. ...........................33

1.4.1. Khả năng sử dụng phần mềm hình học động tổ chức hoạt động khám

phá cho học sinh............................................................................................34

1.4.2. Sử dụng WebQuest để học sinh khám phá qua mạng...........................38

1.5. Thực tiễn dạy học hình học không gian theo hướng khám phá ở

trường Trung học phổ thông ......................................................................41

1.6. Kết luận chương 1 ..............................................................................45

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn4

Chương 2. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG KHÁM PHÁ CHO HỌC

SINH TRONG DẠY HỌC HÌNH HỌC KHÔNG GIAN LỚP 11 Ở

TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA

CÔNG NGHỆ THÔNG TIN.......................................................................46

2.1. Định hướng tổ chức các hoạt động khám phá cho học sinh trong

dạy học hình học không gian ở trường Trung học phổ thông với sự hỗ

trợ của công nghệ thông tin.. ......................................................................46

2.1.1. Nội dung chương trình Hình học không gian lớp 11 (Nâng cao) ở

trường Trung học phổ thông..........................................................................46

2.1.2. Định hướng tổ chức hoạt động khám phá cho học sinh trong dạy học

hình học không gian với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin...........................48

2.2. Lựa chọn phần mềm hình học động hỗ trợ tổ chức hoạt động

khám phá cho học sinh trong dạy học hình học không gian ở trường

Trung học phổ thông...................................................................................53

2.2.1. Tổng quan một số loại phần mềm hình học động hiện nay ..................53

2.2.2. Các chức năng hỗ trợ dạy học hình học không gian của phần mềm

Cabri3D.........................................................................................................55

2.3. Khai thác phần mềm Cabri3D tổ chức các hoạt động khám phá

hình học không gian cho học sinh trong các tình huống dạy học điển hình...66

2.3.1 Khai thác phần mềm Cabri 3D tổ chức các hoạt động khám phá khi

dạy học khái niệm. ........................................................................................66

2.3.2 Khai thác phần mềm Cabri3D tổ chức các hoạt động khám phá khi

dạy học định lý..............................................................................................75

2.3.3 Khai thác phần mềm Cabri3D tổ chức các hoạt động khám phá khi

dạy học giải bài tập........................................................................................80

2.4. Kết luận chương 2 ................................................................................93

Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM. ..................................................94

3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm..............................................................94

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn5

3.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm. .............................................................94

3.3. Tổ chức thực nghiệm sư phạm................................................................95

3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm. ...............................................................97

3.5. Kết luận chương 3. ...............................................................................101

KẾT LUẬN................................................................................................102

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦATÁC GIẢ CÓ

LIẾN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN ...................................................103

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................104

PHỤ LỤC ...................................................................................................107

Phụ lục 1. ....................................................................................................107

Phụ lục 2... ..................................................................................................110

Phụ lục 3.. ...................................................................................................112

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn6

ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

Viết tắt Viết đầy đủ

CNTT Công nghệ thông tin

CNH-HĐH Công nghiệp hóa - hiện đại hóa

DHKP Dạy học khám phá

ĐC Đối chứng

GV Giáo viên

HĐ Hoạt động

HĐTP Hoạt động thành phần

HHKG Hình học không gian

HS Học sinh

MTĐT Máy tính điện tử

PP Phương pháp

PPDH Phương pháp dạy học

PMDH Phần mềm dạy học

PMHHĐ Phần mềm hình học động

PPDHKP Phương pháp dạy học khám phá

PPDHTC Phương pháp dạy học tích cực

PTTQ Phương tiện trực quan

SGK Sách giáo khoa

THPT Trung học phổ thông

TN Thực nghiệm

TNSP Thực nghiệm sư phạm

VD Ví dụ

[1] Tài liệu số 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn7

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Hiện nay với sự phát triển như vũ bão của công nghệ thông tin (CNTT)

đã mở ra một kỉ nguyên mới, kỉ nguyên của công nghệ. CNTT được ứng dụng

trong hầu hết các lĩnh vực của xã hội, kinh tế, văn hóa, tiêu biểu như trao đổi

thư tín, thư viện điện tử, chính phủ điện tử, giáo dục điện tử. Việc ứng dụng

CNTT trở thành xu hướng, là nhu cầu thiết yếu để nâng cao hiệu quả hoạt

động của con người trong bất cứ lĩnh vực nào, đặc biệt trong lĩnh vực giáo

dục. Xuất phát từ những ưu điểm về mặt kĩ thuật và tiềm năng về mặt sư

phạm của CNTT mà Đảng và Nhà nước ta đã xác định CNTT là một phương

tiện quan trọng góp phần đổi mới giáo dục. Dạy học Toán với sự hỗ trợ của

CNTT sẽ góp phần tạo nên môi trường học tập mang tính tương tác cao, giúp

học sinh (HS) học tập hiệu quả hơn, giáo viên (GV) có cơ hội tốt để xây dựng

các kịch bản sư phạm phù hợp với đặc điểm nhận thức của HS, phát triển tư

duy, nhân cách của HS. Hiện nay, các sản phẩm CNTT phục vụ cho việc dạy

và học môn Toán khá phong phú, giáo viên sẽ có điều kiện tạo tình huống có

vấn đề, phát huy hứng thú nhận thức của HS trong các giờ học toán.

Trong chương trình Trung học phổ thông (THPT), Hình học là môn

học có tầm quan trọng rất lớn đối với học sinh. Nó không những trang bị cho

học sinh những kiến thức cơ bản về hình học mà còn là phương tiện để học

sinh rèn luyện các phẩm chất trí tuệ và các kỹ năng nhận thức. Trong quá

trình vận dụng kiến thức giải các bài tập về chứng minh, dựng hình, quỹ tích

học sinh có thể rèn luyện tư duy logic, tư duy thuật giải và tư duy biện chứng.

Tuy nhiên kiến thức hình học, đặc biệt là hình học không gian, là mảng kiến

thức khó đối với học sinh. Chính vì vậy trong dạy học hình học không gian

việc sử dụng các phương tiện trực quan là rất cần thiết. Xu thế chung của vấn

đề đổi mới PPDH môn Toán ở nhiều nước là phải sử dụng nhiều loại hình

phương tiện dạy học nhằm hỗ trợ lẫn nhau, thúc đẩy hoạt động nhận thức tích

cực của HS, góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn Toán.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn8

2

Trong xu hướng đổi mới phương pháp dạy học, có nhiều phương pháp

mới được vận dụng vào bài giảng bên cạnh các phương pháp dạy học truyền

thống như: Phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, dạy học theo

nhóm nhỏ, dạy học theo lý thuyết tình huống, dạy học khám phá,....Tất cả các

phương pháp đó đều có thể vận dụng và phối hợp một cách nhuần nhuyễn để

đạt được mục đích dạy học. Giáo viên cần nắm chắc các phương pháp, biết

được điểm mạnh của mỗi phương pháp từ đó có cách phối hợp các phương

pháp cho phù hợp. Thực tế ở trường THPT việc vận dụng dạy học khám phá

trong các tiết dạy còn hạn chế, giáo viên còn chưa chú trọng tới vận dụng

PPDH này. Nguyên nhân là do chưa có nhiều tài liệu, công trình nghiên cứu

về PPDH này cung cấp cho giáo viên. Việc tổ chức các hoạt động khám phá

trong dạy học Hình học không gian ở trường THPT sẽ có ưu điểm: thời gian

học sinh giải quyết bài toán nhiều hơn cho nên khả năng làm việc độc lập của

học sinh cao hơn, phát huy được ý thức tự chủ của học sinh, phát huy được

tính sáng tạo của học sinh, và từ đó rèn luyện khả năng tự học của học sinh,

đó là điểm mạnh của dạy học khám phá. Theo các công trình nghiên cứu của

các tác giả Jerome Bruner, Nguyễn Bá Kim, Đào Tam, Bùi Văn Nghị, Lê Võ

Bình ... đều xác định nếu giáo viên biết tạo ra các tình huống phù hợp với

nhận thức của HS để trên cơ sở kiến thức đã có, học sinh khảo sát tìm tòi kiến

thức mới thì việc học tập khám phá sẽ đem lại kết quả tốt hơn so với nhiều

hình thức học tập khác.

Từ những lý do trên, chúng tôi chọn nghiên cứu đề tài “Tổ chức các

hoạt động khám phá cho học sinh trong dạy học Hình học không gian ở

trường Trung học phổ thông với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin".

2. Mục đích nghiên cứu

Khai thác một số ứng dụng của CNTT vào việc tổ chức các hoạt động

khám phá cho học sinh trong dạy Hình học không gian góp phần nâng cao

hiệu quả dạy học môn Toán ở trường Trung học phổ thông.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn9

3

3. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1. Khách thể nghiên cứu: Sách giáo khoa,các phần mềm dạy

học,những hoạt động khám phá của học sinh trong dạy học Hình học không

gian ở trường Trung học phổ thông với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin.

3.2. Đối tượng nghiên cứu :Quá trình dạy học môn Toán cho học sinh

Trung học phổ thông với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin.

3.3. Phạm vi nghiên cứu: Khai thác phần mềm hình học động và

WebQuest hỗ trợ hoạt động khám phá kiến thức hình học không gian của học

sinh lớp 11 Trung học phổ thông (Nâng cao).

4. Giả thuyết khoa học

Trên cơ sở nội dung sách giáo khoa THPT, nếu sử dụng CNTT một

cách hợp lý trong tổ chức các hoạt động khám phá cho học sinh thì sẽ phát

huy tích tích cực học tập của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy học

hình học không gian.

5. Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1. Nghiên cứu các vấn đề lý luận về dạy học khám phá (DHKP). Phân

tích bản chất và hình thức tổ chức phương pháp dạy học khám phá. Hệ thống

hóa cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng CNTT trong dạy học môn

Toán ở trường THPT theo hướng DHKP.

5.2. Khai thác CNTT trong tổ chức các hoạt động khám phá với các

tình huống dạy học điển hình trong chương trình hình học không gian góp

phần nâng cao hiệu quả dạy học môn Toán ở trường THPT.

5.3. Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng giả thuyết khoa học và đánh

giá tính khả thi, hiệu quả của việc sử dụng CNTT hỗ trợ tổ chức các hoạt

động khám phá cho học sinh trong dạy học hình học không gian ở trường

Trung học phổ thông .

6. Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận: Tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu về

các vấn đề liên quan đến đề tài của luận văn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn10

4

6.2 Phương pháp điều tra – quan sát: Quan sát, thăm dò thực trạng về

vấn đề sử dụng CNTT làm phương tiện trực quan trong dạy học môn Toán ở

trường phổ thông qua các hình thức: Dạy thử nghiệm, sử dụng phiếu điều tra,

dự giờ, quan sát, phỏng vấn trực tiếp.

6.3. Thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy thực nghiệm tại một số trường

THPT để xem xét tính khả thi và hiệu quả của các nội dung nghiên cứu được

đề xuất. Thiết kế WebQuest về một số chủ đề hình học không gian cho học

sinh. Xử lý số liệu bằng phương pháp thống kê toán học.

7. Đóng góp của luận văn

7.1. Hệ thống hóa tư liệu về phương pháp dạy học khám phá và sử

dụng CNTT trong dạy học môn Toán ở trường THPT theo hướng DHKP .

7.2. Nghiên cứu thực tiễn dạy học hình học không gian theo hướng

DHKP hiện nay ở trường THPT. Thiết kế một số hoạt động khám phá cho học

sinh trong dạy học hình học không gian có sự hỗ trợ của CNTT.

7.3. Kết quả luận văn có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho giáo

viên Toán khi vận dụng DHKP trong dạy học góp phần nâng cao hiệu quả dạy

học môn Toán ở trường THPT.

8. Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần Mở đầu và Kết luận, nội dung luận văn được trình bày

trong ba chương:

Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn

Chương 2. Tổ chức các hoạt động khám phá cho học sinh trong dạy học

hình học không gian lớp 11 ở trường Trung học phổ thông với sự hỗ trợ của

công nghệ thông tin

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm

Luận văn có sử dụng 31 tài liệu tham khảo và có 3 Phụ lục kèm theo.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn11

5

Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1.1 Vấn đề đổi mới phương pháp dạy học hiện nay

1.1.1 Nhu cầu đổi mới phương pháp dạy học

Nghị quyết Trung ương 2 khoá VIII đã khẳng định: "Phải đổi mới

phương pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện

thành nếp tư duy sáng tạo của học sinh. Từng bước áp dụng các phương pháp

tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và

thời gian tự học, tự nghiên cứu cho HS...".

Tại điều 5, chương I, Luật Giáo dục đã ghi: "Phương pháp giáo dục

phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của học sinh;

bồi dưỡng năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê và ý chí vươn

lên”.

Sự phát triển xã hội và đổi mới đất nước trong thời kỳ hội nhập đang

đòi hỏi cấp bách nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo. Mục tiêu giáo dục

trong thời đại mới là không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ những kiến thức, kỹ

năng có sẵn cho HS mà điều đặc biệt quan trọng là phải bồi dưỡng cho HS

năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề. Trong quá trình dạy học, cùng

với những thay đổi về mục tiêu, nội dung, cần có những thay đổi căn bản về

phương pháp dạy học (hiểu theo nghĩa rộng gồm cả hình thức, phương tiện và

kiểm tra, đánh giá). Tồn tại của PPDH hiện nay là việc GV thường cung cấp

cho HS những tri thức dưới dạng có sẵn, thiếu yếu tố tìm tòi, phát hiện; việc

GV dạy chay, áp đặt kiến thức khiến HS thụ động trong quá trình chiếm lĩnh

tri thức. Đây là những lý do dẫn tới nhu cầu đổi mới PPDH nhằm đáp ứng yêu

cầu đào tạo con người lao động sáng tạo phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá -

hiện đại hoá (CNH-HĐH) đất nước.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn12