ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM DƯƠNG THỊ DUNG DẠY HỌC THỐNG KÊ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG STEM CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM DƯƠNG THỊ DUNG DẠY HỌC THỐNG KÊ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG STEM CHO HỌC SINH Ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán Mã số: 8.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Danh Nam THÁI NGUYÊN - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu “Dạy học thống kê ở trường trung học phổ thông theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh” dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Danh Nam là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố. Thái Nguyên, ngày ..... tháng ..... năm 2020 Tác giả luận văn DƯƠNG THỊ DUNG Xác nhận của Xác nhận của Khoa chuyên môn GV hướng dẫn khoa học PGS.TS. Nguyễn Danh Nam i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực của bản thân là sự giúp đỡ của khoa, trường, các thầy cô bạn bè và gia đình. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người hướng dẫn khoa học - PGS.TS Nguyễn Danh Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin cảm ơn trường Đại học Sư phạm - Đại học Th i Nguyên và sự giúp đỡ của các thầy cô giáo khoa Toán. Tôi xin gửi tới bạn bè ở lớp Lí luận và phương ph p dạy học môn Toán K26, đồng nghiệp, các em học sinh và gia đình đã cổ vũ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài. Xin được trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 9 năm 2020 Tác giả DƯƠNG THỊ DUNG ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii MỤC LỤC ................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT .............................................................v DANH MỤC BẢNG, HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ ............................................................... vi MỞ ĐẦU .......................................................................................................................7 1. Lý do chọn đề tài .......................................................................................................7 2. Mục đích nghiên cứu ...............................................................................................11 3. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..........................................................11 4. Giả thuyết khoa học .................................................................................................11 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ...............................................................................................11 6. Phương ph p nghiên cứu .........................................................................................11 7. Dự kiến đóng góp của luận văn ...............................................................................12 8. Cấu trúc của luận văn...............................................................................................12 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ......................................................12 1.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu ...............................................................................12 1.1.1. Trên thế giới .......................................................................................................12 1.1.2. Ở Việt Nam ........................................................................................................14 1.2. Lý luận về c c kĩ năng STEM .............................................................................16 1.2.1. Các thành tố của STEM ..................................... Error! Bookmark not defined. 1.2.2. Vai trò của c c kĩ năng STEM ........................... Error! Bookmark not defined. 1.2.3. Phát triển kỹ năng STEM ..................................................................................24 1.2.4. Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học STEM . Error! Bookmark not defined. 1.2.5. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM .............. Error! Bookmark not defined. 1.3. Lý luận về dạy học tích hợp.................................................................................16 1.4. Thực trạng của việc dạy học nội dung thống kê ở trường trung học phổ thông.....4 1.4.1. Thực trạng dạy học thống kê ...............................................................................5 1.4.2. Thực trạng dạy học phát triển kỹ năng STEM cho học sinh ...............................6 1.5. Tiểu kết chương 1 .................................................................................................10 iii Chương 2: MỘT SỐ BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG STEM CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC NỘI DUNG THỐNG KÊ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG ..........................................................................................11 2.1. Nội dung chủ đề thống kê trong chương trình gi o dục phổ thông hiện hành...............11 2.2. Thiết kế một số chủ đề dạy học thống kê theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh .............................................................................................13 2.2.1. Chủ đề 1: Biểu diễn, phân tích số liệu thống kê ................................................13 2.2.2. Chủ đề 2: Thiết kế giày đồng phục học sinh .....................................................20 2.2.3. Chủ đề 3: Thống kê gắn với xác suất.................................................................28 2.3. Tiểu kết chương 2 .................................................................................................37 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................................38 3.1. Mục đích thực nghiệm ..........................................................................................38 3.2. Nội dung thực nghiệm ..........................................................................................38 3.4. Phương ph p thực nghiệm sư phạm .....................................................................38 3.5. Thời gian nghiệm sư phạm ...................................................................................38 3.6. C c bước tiến hành ...............................................................................................39 3.7. Đ nh gi về kết quả thực nghiệm .........................................................................40 3.7.1. Đ nh gi định tính..............................................................................................40 3.7.2. Đ nh gi định lượng ..........................................................................................41 3.8. Kết luận chương 3 .................................................................................................43 KẾT LUẬN .................................................................................................................44 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN .....................................................45 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................46 PHỤ LỤC........................................................................................................................ iv DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT Viết đầy đủ Viết tắt DH : Dạy học GV : Giáo viên HS : Học sinh PP : Phương ph p HĐ : Hoạt động PPDH : Phương ph p dạy học v DANH MỤC BẢNG, HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ Bảng Bảng 3.1. Bảng phân phối tần số điểm của bài kiểm tra ......................................41 Bảng 3.2. Bảng phân phối tần suất điểm của bài kiểm tra ...................................42 Hình Hình 1.1. Mô hình E hướng dẫn tích hợp STEMError! Bookmark not defined. Hình 1.2. Tiến trình dạy học STEM theo phương ph p nghiên cứu khoa học - Quy trình tiếp cận theo lí thuyết thiết kế kĩ thuậtError! Bookmark not defin Hình 1.3. Vòng lặp thiết kế trong gi o dục STEMError! Bookmark not defined. Hình 1.4. Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và To n học Error! Bookmark Hình 1.5. Quy trình dạy học môn To n theo định hướng giáo dục STEMError! Bookmark Biểu đồ Biểu đồ 1.1. Thống kê sự hiểu biết về giáo dục STEM ............................................ 6 Biểu đồ 1.2. Thống kê ý nghĩa của việc dạy học giáo dục STEM ............................ 7 Biểu đồ 1.3. Thống kê sự cần thiết dạy học môn To n theo định hướng giáo dục STEM ............................................................................................. 8 Biểu đồ 1.4. Thống kê mức độ thường xuyên tổ chức dạy STEM ........................... 8 Biểu đồ 1.5. Thống kê mức độ thường xuyên đưa tình huống thực tiễn vào dạy học .................................................................................................. 9 Biểu đồ 1.6. Thống kê sự tiếp cận của học sinh với STEM ...................................... 9 Biểu đồ 3.1. Biểu đồ phân phối tần suất điểm......................................................... 42 vi MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài 1.1. Hiện nay nước ta đang trong qu trình ph t triển và hội nhập. Quá trình hội nhập quốc tế mang lại nhiều cơ hội cho sự phát triển của quốc gia nhưng cùng với nó là những thách thức lớn đòi hỏi chúng ta phải vượt qua. Để đ p ứng những yêu cầu trong quá trình vươn ra thế giới của Việt Nam, chúng ta cần đào tạo nguồn nhân lực của nước ta thành nguồn nhân lực chất lượng cao để có thể đ p ứng nhu cầu của nền kinh tri thức và bắt kịp với tốc độ phát triển nhanh chóng của thế giới. Đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao là nhiệm vụ quan trọng, là thách thức của toàn Đảng, toàn dân nói chung và của ngành giáo dục nói riêng. Đảng và Nhà nước tin tưởng và kì vọng rất lớn vào nền giáo dục nước nhà. Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04 th ng 11 năm 2013 của Hội nghị lần thứ 8 Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa XI [1] đã nêu: “Phát triển giáo dục và đào tạo là nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài. Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực người học. Học đi đôi với hành; lí luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội”. Luật Giáo dục nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam năm 2019 đã x c định [10]: “Giáo dục phổ thông nhằm phát triển toàn diện cho người học về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ, kỹ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo; hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa và trách nhiệm công dân; chuẩn bị cho người học tiếp tục học chương trình giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp hoặc tham gia lao động, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc”. 1.2. Để thực hiện các mục tiêu trên, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã chủ trương đổi mới giáo dục, nhấn mạnh vào đổi mới phương ph p dạy học trong toàn quốc. Theo nghiên cứu của nhiều nhà toán học, giáo dục học, tâm lý học thì việc đổi mới phương ph p dạy học cần được thực hiện theo định hướng phát triển toàn diện người học cả về phẩm chất, trí tuệ và kĩ năng. Thông tư số 32/2018/TT - BGDĐT ban hành ngày 26 th ng 12 năm 2018 [21] kèm theo Chương trình gi o dục phổ thông tổng thể và Chương trình môn To n đã chỉ rõ mục tiêu chương trình gi o dục phổ thông: “Chương trình giáo dục phổ thông cụ thể hóa mục 7 tiêu giáo dục phổ thông, giúp học sinh làm chủ kiến thức phổ thông, biết vận dụng hiệu quả kiến thức, kĩ năng đã vào đời sống và học tập suốt đời, có định hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp, biết xây dựng và phát triển hài hòa các mối quan hệ xã hội, có tính cá nhân, nhân cách và đời sống tâm hồn phong phú, nhờ đó có được cuộc sống ý nghĩa và đóng góp tích cực vào sự phát triển của đất nước và nhân loại”. Chương trình môn To n được xây dựng trên quan điểm: “Chương trình môn Toán chú trọng tính ứng dụng, gắn kết với thực tiễn hay các môn học, hoạt động giáo dục khác, đặc biệt với các môn nhằm thực hiện giáo dục STEM, gắn với xu hướng phát triển hiện đại của kinh tế, khoa học, đời sống xã hội và những vấn đề cấp thiết có tính toàn cầu (như biến đổi khí hậu, phát triển bền vững, giáo dục tài chính,...). Điều này còn được thể hiện qua các hoạt động thực hành và trải nghiệm trong giáo dục toán học với nhiều hình thức như: thực hiện những đề tài, dự án học tập về Toán, đặc biệt là những đề tài và dự án về ứng dụng toán học trong thực tiễn; tổ chức trò chơi học toán, câu lạc bộ toán học, diễn đàn, hội thảo, cuộc thi về Toán,... tạo cơ hội giúp học sinh vận dụng kiến thức, kĩ năng và kinh nghiệm bản thân vào thực tiễn một cách sáng tạo”.[4] 1.3. Chương trình giáo dục của thế kỷ 20 chủ yếu tập trung vào Khoa học (Science) và Toán học (Maths) mà xem nhẹ vai trò của công nghệ và kỹ thuật. Không chỉ cần Toán học và Khoa học, trong thế kỷ 21 học sinh còn cần công nghệ và kỹ thuật cũng như c c kỹ năng mềm cần thiết kh c như: kỹ năng tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, làm việc theo nhóm, và cộng t c (TS. Đỗ Văn Tuấn, trích báo Tin học và Nhà trường số 182). Một thống kê ở Mỹ cho thấy từ năm 2004 đến năm 2014, việc làm liên quan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26%, gấp hai lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành nghề kh c. Trong khi đó, việc làm STEM có tốc độ tăng trưởng gấp 4 lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành khác nếu tính từ năm 19 0 đến 2007. Các kỹ năng về kĩ thuật cho phép học sinh có thể tiếp cận những phương ph p, nền tảng để thiết kế và xây dựng các thiết bị từ đơn giản đến phức tạp mà xã hội cần - đã và đang sử dụng. Học sinh được cung cấp các kiến thức về công nghệ sẽ có khả năng sử dụng công nghệ thành thạo để hỗ trợ để đem lại tính hiệu quả cao hơn, nhanh hơn, chính x c trong công việc. Trong nền giáo dục không có Công nghệ (Technology) và Kỹ thuật (Engineering) thì học sinh chỉ được trang bị những kỹ năng trên lý thuyết mà không được trang bị kiến thức để 8 áp dụng vào thực tiễn. Vì vậy, việc kết hợp các kỹ năng STEM ngày càng trở nên quan trọng trong thế kỷ 21. STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kỹ năng cần thiết cho thế kỷ 21 đang và sẽ là mô hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của thế giới. Phương ph p gi o dục STEM là phương ph p gi o dục mới và có phương ph p tiếp cận khác trong giảng dạy và học tập, nên cần được sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội. Học STEM để đón đầu được xu hướng phát triển giáo dục tiên tiến, là bước đặt nền móng vững chắc cho sự phát triển đất nước trong tương lai. Tuy nhiên trước hết chúng ta có thể nhận thấy ngay vai trò của c c kĩ năng STEM trong việc dạy và học ở trường phổ thông. Kĩ năng khoa học (Science): giúp học sinh liên kết các khái niệm, nguyên lý, định luật và c c cơ sở lý thuyết của các môn học để thực hành, vận dụng vào việc học các môn học khác và sử dụng kiến thức này để giải quyết các vấn đề trong thực tế. Kỹ năng công nghệ (Engineering): giúp học sinh biết cách sử dụng, khai thác công nghệ để phục vụ cho nhu cầu học tập và các nhu cầu khác của cuộc sống hàng ngày. Kỹ năng kỹ thuật (Technology): giúp học sinh hình thành và phát triển khả năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó. Học sinh có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào cân bằng các yếu tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình. Ngoài ra, học sinh còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật. Kỹ năng to n học (Mathematics): giúp học sinh có khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. Học sinh có kỹ năng to n học sẽ có khả năng thể hiện c c ý tưởng một cách chính xác, áp dụng các khái niệm và kĩ năng to n học vào cuộc sống hằng ngày. Tại Việt Nam, phương ph p gi o dục STEM đã được vận dụng thí điểm tại một số trường và cho thấy kết quả rất khả quan. Các trung tâm giáo dục ngoại kho đã sớm áp dụng c c chương trình đào tạo STEM cho học sinh. Từ năm 201 , Công ty DTT Educspec chính thức ra mắt chuỗi trung tâm Học viện STEM đ p ứng nhu cầu của các bạn học sinh đam mê STEM tại c c cơ sở trên toàn quốc với địa chỉ website là hocvienstem.com. Trường Tiểu học FPT cũng đã có kế hoạch triển khai giáo dục STEM vào chương trình chính khóa bắt buộc 9 từ năm học 2017-2018, với sự kết hợp cùng Trung tâm American STEM. Mạng xã hội stem.vn cũng đã được xây dựng vào đầu năm 2018 nhằm hỗ trợ các thành viên của cộng đồng STEM Việt Nam, những người quan tâm tới giáo dục STEM tại Việt Nam trao đổi, chia sẻ tài liệu, tăng cường các trải nghiệm, thông tin hoạt động về giáo dục STEM - một chủ đề mới phục vụ Cách mạng công nghiệp 4.0. Theo Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 về Tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư (còn gọi là cách mạng công nghiệp 4.0), để chủ động nắm bắt cơ hội, đưa ra c c giải pháp thiết thực tận dụng tối đa các lợi thế, đồng thời giảm thiểu những t c động tiêu cực của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đối với Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ đã chỉ đạo các bộ, ngành, địa phương triển khai đồng bộ nhiều giải pháp. Thủ tướng Chính phủ cũng đã giao tr ch nhiệm cho Bộ GD&ĐT thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình gi o dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017-2018. Giáo dục STEM ở Việt Nam được học sinh hưởng ứng rất nhiệt tình. Ngày 19/5/2019, Ngày hội STEM với chủ đề “Nguyên tố bí ẩn” do Đại học Khoa học tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội), Học viện Sáng tạo S3, Học viện STEM... cùng nhiều đơn vị phối hợp tổ chức đã thu hơn 1000 học sinh và phụ huynh về tham gia và trải nghiệm. Tuy nhiên việc triển khai phương ph p gi o dục STEM vẫn gặp nhiều khó khăn và cần được nhân rộng trên cả nước. 1.4. Toán học (Mathematics) là một thành tố quan trọng không thể thiếu trong giáo dục STEM. Toán học vừa là nền tảng vừa là công cụ để nghiên cứu, phát triển ba lĩnh vực còn lại là Khoa học, Công nghệ và Kĩ thuật. Một trong những nội dung toán học có thể áp dụng phương ph p gi o dục STEM khi giảng dạy trên lớp là Thống kê. Thống kê và trong những nội dung quan trọng được xây dựng xuyên suốt chương trình giáo dục phổ thông từ bậc Tiểu học đến Trung học. Thống kê được gắn với Xác suất là một thành phần bắt buộc của giáo dục toán học trong nhà trường, góp phần tăng cường tính ứng dụng và giá trị thiết thực của giáo dục toán học. Thống kê và Xác suất tạo cho học sinh khả năng nhận thức và phân tích c c thông tin được thể hiện dưới nhiều hình thức khác nhau, hiểu bản chất xác suất của nhiều sự phụ thuộc trong thực tế, hình thành sự hiểu biết về vai trò của thống kê như là một nguồn thông tin quan trọng về mặt xã hội, biết áp dụng tư duy 10 thống kê để phân tích dữ liệu. Từ đó, nâng cao sự hiểu biết và phương ph p nghiên cứu thế giới hiện đại cho học sinh. Với những lí do trên, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Dạy học thống kê ở trường trung học phổ thông theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh” . 2. Mục đích nghiên cứu Trên cơ sở nghiên cứu về các biểu hiện của kĩ năng STEM đề xuất một số biện ph p sư phạm nhằm phát triển c c kĩ năng STEM cho học sinh thông qua dạy học nội dung thống kê ở trường phổ thông. 3. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học ở trường THPT. 3.2. Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu c c kĩ năng STEM và việc dạy thống kê ở trường phổ thông hiện nay. 3.3. Phạm vi nghiên cứu: HS ở trường THPT. 4. Giả thuyết khoa học Nếu đề xuất được một số biện ph p sư phạm phù hợp trong dạy học thống kê ở trường phổ thông thì sẽ phát triển kỹ năng STEM cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học môn Toán ở trường THPT. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1. Nghiên cứu c c quan điểm mang tính lí luận về STEM. .2. Đề xuất một số biện ph p sư phạm trong dạy học nội dung thống kê ở trường phổ thông nhằm phát triển c c kĩ năng STEM cho học sinh. 5.3. Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng và đ nh gi tính khả thi của giả thuyết khoa học. 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1. Phương ph p nghiên cứu lý luận: Tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu về các vấn đề liên quan đến đề tài của luận văn. 6.2. Phương ph p điều tra - quan sát: Nghiên cứu thực trạng dạy và học nội dung thống kê tại một số trường THPT thông qua các hình thức sử dụng phiếu điều tra, quan sát hoặc phỏng vấn trực tiếp GV ở trường THPT. 11 6.3. Phương ph p nghiên cứu trường hợp: Phỏng vấn, nghiên cứu một số nhóm HS lớp thực nghiệm. 6.4. 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 biện ph p sư phạm đã đề xuất. 6. . Phương ph p thống kê toán học: Phân tích các số liệu điều tra thực trạng và số liệu thực nghiệm sư phạm. 7. Đóng góp của luận văn 7.1. Những đóng góp về mặt lý luận Đề xuất được một số biện ph p sư phạm mang tính khả thi nhằm tổ chức dạy học thống kê ở trường phổ thông một cách hiệu quả qua đó giúp học sinh phát triển c c kĩ năng STEM. 7.2. Những đóng góp về mặt thực tiễn - Nâng cao hiệu quả dạy và học thống kê ở trường THPT. - Kết quả luận văn có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và HS trong quá trình giảng dạy và học tập ở trường THPT. - Làm cơ sở để phát triển những nghiên cứu sâu, rộng hơn về những vấn đề có liên quan trong luận văn. 8. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần “Mở đầu”, “Kết luận” và “Danh mục tài liệu tham khảo”, nội dung chính của luận văn được trình bày trong ba chương: Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn Chương 2. Một số biện ph p sư phạm nhằm phát triển kĩ năng STEM cho học sinh thông qua dạy học nội dung thống kê ở trường phổ thông Chương 3. Thực nghiệm sư phạm Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1.1. Trên thế giới Thuật ngữ STEM lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ vào năm 2001. Từ đó đến nay, giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên 12 cứu. Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM được hiểu với nghĩa là gi o dục STEM (Nguyễn Thanh Nga). Giáo dục STEM có một số cách hiểu khác nhau. Theo Bộ Giáo dục Hoa Kỳ (2007): “Gi o dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học”. Nhóm tác giả Tsupros, Kohler, và Hallinen (2009) cho rằng: “Gi o dục STEM là một phương ph p học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới”. C c nước phát triển như Mỹ, Anh, Australia, Canada,…luôn tạo điều kiện thuận lợi nhất về chính sách nhằm thúc đẩy giáo dục STEM tại quốc gia mình. Chẳng hạn, c c chương trình tài trợ, tuyển dụng tài năng khoa học người nước ngoài, c c chương trình gắn kết hoạt động STEM trong trường học, dạy nghề và giáo dục đại học với ngành công nghiệp, kinh doanh và các ngnahg nghề khác trong xã hội. Những chương trình này thường được chính phủ tạo điều kiện hoặc thông báo bởi các viện, trung tâm hoặc c c cơ quan kh c nằm trong chương trình nghị sự quốc gia về STEM. Ví dụ tại Hoa Kì, công dân thông thạo trong các lĩnh vực STEM là một phần quan trọng trong chương trình gi o dục công cộng của quốc gia. Tại Australia có c c chương trình cấp quốc gia về giáo dục STEM như chương trình iSTEM (2009) với mục tiêu làm giiauf tri thức cho HS trung học ở Sydney. Bên cạnh những thuận lợi về chính s ch, c c nước dù có nền tảng về chính trị, kinh tế - xã hội cũng như truyenf thống giáo dục, nhưng để thành công trong giáo dục STEM đều có những điểm tương đồng nhất định (Tổng kết Dự án nghiên cứu giáo dục STEM của gần 20 nước năm 2013). Đầu tiên là sự coi trọng dành cho GV giảng dạy STEM, điển hình như Phần Lan, mọi gi o viên đều phải có bằng thạc sĩ trở lên, hay những giáo viên giỏi nhất sẽ được điều động tới dạy ở các vùng khó khăn của đ t nước. Tại Trung Quốc, việc tăng lương hay thăng tiến của GV không đơn thuần theo thâm niên công tác mà phụ thuộc vào năng lực thực sự của GV, được đ nh giá qua các tiêu chuẩn và c c chương trình ph t triển chuyên môn liên tục. Ở c c nước phát 13 triển mạnh về giáo dục, STEM cho thấy có sự cải c ch chương trình và phương ph p giảng dạy, trong đó có tập trung vào việc làm cho khoa học và toán học trở nên hấp dẫn và thiết thực hơn thông qua học tập dựa trên vấn đề, yêu cầu và nhấn mạnh vào sự sáng tạo, tư duy phê phán. Một số quốc gia, điển hình như Hoa Kì đã xây dựng xong Chuẩn khoa học thế hệ mới NGSS và khung chương trình STEM ( p dụng tại một số bang), với mục tiêu hướng dẫn GV cách phát triển chương trình dạy học chất lượng cao theo định hướng STEM. Chuẩn khoa học thế hệ mới NGSS được xem như nền tảng quan trọng và thuận lợi để đưa gi o dục STEM vào nhà trường phổ thông đối với hình thức giáo dục chính khóa. Một hình thức giáo dục STEM khác khá phổ biến ở c c nước phát triển (Mỹ, Anh, Australia,…) là c c chương trình ngoại khóa độc lập, do c c trường đại học hoặc c c đơn vị bên ngoài phối hợp tổ chức cùng trường phổ thông. C c chương trình này thường không thu phí (nếu có thì cũng rất thấp). Trên thực tế, HS rất hào hứng tham gia vào các buổi học ngoại khóa này, các chủ đề trong khóa học cũng thể hiện rõ tư tưởng của giáo dục STEM, phần nào do ít bị giưới hạn về mặt thời gian và nội dung so với chương trình chính khóa. Ngoài ra còn có một số hình thức triển khai kh c như: Hội chợ khoa học các cấp, các câu lạc bộ khoa học, các dự án học tập STEM…cũng góp phần đưa gi o dục STEM vào nhà trường phổ thông. Như vậy có thể thấy rằng, trên thế giới c c nước đặc biệt là c c nước phát triển rất chú trọng phát triển giáo dục STEM, luôn tạo những điều kiện tốt nhất để đưa gi o dục STEM vào trường học. 1.1.2. Ở Việt Nam Giáo dục STEM du nhập vào Việt Nam không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ chính s ch vĩ mô về nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho học sinh phổ thông do các công ty công nghệ tại Việt Nam triển khai cùng với các tổ chức nước ngoài. Ví dụ cuộc thi Robotics của công ty DTT Eduspec được tổ chức từ những năm 2012 (STEM, 2012) tới nay, cùng với đó là những hội thảo chính thức do công ty DTT Eduspec tổ chức với định hướng giáo dục STEM tập trung vào các môn học mới như robot, khoa học dữ liệu. Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự lan toả với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau. Từ năm học 2014-201 , phương thức giáo dục STEM đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo đưa vào c c văn bản hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục trung học và từ đó đến nay tiếp tục chỉ đạo c c địa phương trên toàn quốc tích hợp STEM trong việc thực hiện chương trình 14 phổ thông hiện hành ở những môn có liên quan, đồng thời triển khai thí điểm giáo dục STEM tại một số trường lựa chọn. Hưởng ứng chủ trương của Bộ Giáo dục và Đào tạo c c trường tích cực tổ chức các ngày hội STEM. Đến với ngày hội STEM, các em học sinh sẽ được trải nghiệm các thử nghiệm thú vị, sáng tạo. Các nhà nghiên cứu ở Việt Nam cũng đưa ra c c quan điểm khác nhau về STEM. Tác giả Lê Xuân Quang (2017) cho rằng: “Gi o dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Trong đó nội dung học tập được gắn với thực tiễn, PPDH theo quan điểm dạy học định hướng hành động” (Lê Xuân Quang (2017), Dạy học môn công nghệ phổ thông theo định hướng STEM, Luận án Tiến sỹ Khoa học Giáo dục, Trường Đại học sư phạm Hà Nội.) Tác giả Nguyễn Thanh Nga (2017), đã đưa ra rằng: “STEM được dùng trong 2 ngữ cảnh đó là: Ngữ cảnh GD và ngữ cảnh nghề nghiệp. Ngữ cảnh GD là quan điểm nhấn mạnh đến việc nâng cao năng lực của HS, quan tâm nền GD của các môn Khoa học,Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học và tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn. Còn ngữ cảnh nghề nghiệp là nghề nghiệp thuộc c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học”. Tác giả Nguyễn Thanh Nga (2018), đã nêu lên quan điểm của GD STEM trong trường trung học là quan điểm dạy học định hướng phát triển năng lực học sinh thuộc c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học và các kiến thức đó được tổ chức dạy học tích hợp theo chủ đề, nhằm giúp HS vận dụng kiến thức đẻ giải quyết vấn đè thực tiễn mang lại hiệu quả và có giá trị. Theo Nguyễn Xuân Thành, Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp (Khoa học - Công nghệ - Kĩ thuật - Toán) chứ không phải là một môn học, trong đó c c bài học được xây dựng theo chủ đề STEM nhằm lồng ghép kiến thức Khoa học và Toán với các vấn đề trong Công nghệ và Kĩ thuật của thế giới thực. Qua đó, học sinh vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học cần dạy. 15 Để giải quyết vấn đề đó, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề đó (qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công nghệ) và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra. Tóm lại, học sinh sẽ được học kiến thức gắn liền với những ứng dụng của nó trong công nghệ và kĩ thuật; vận dụng kiến thức học được để tiếp tục sáng tạo về khoa học, công nghệ và kĩ thuật. Như vậy, giáo dục STEM sẽ giúp thực hiện được mục tiêu phát triển năng lực và phẩm chất của học sinh đ p ứng yêu cầu mới. Đồng thời đây cũng là sự chuẩn bị chủ động, tích cực của ngành giáo dục trước khi thực hiện chương trình gi o dục phổ thông mới trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 đang diễn ra. Từ những quan điểm về STEM nói trên, trong khuôn khổ luận văn chúng tôi quan niệm rằng: Giáo dục STEM trong trường phổ thông là tổ chức dạy học tích hợp các chủ đề theo định hướng phát triển năng lực học sinh thuộc các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán học nhằm giúp học sinh vận dụng các kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn một cách có hiệu quả. 1.2. Lý luận về dạy học tích hợp Theo [19], dạy học tích hợp là hành động liên kết một cách hữu cơ, có hệ thống c c 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 đó nhằm hình thành ở HS c c năng lực cần thiết. Trong dạy học tích hợp, HS dưới sự chỉ đạo của GV thực hiện việc chuyển đổi liên tiếp các thông tin từ ngôn ngữ của môn học này sang môn học khác; HS học cách sử dụng phối hợp những kiến thức, những kĩ năng và những thao t c để giải quyết một tình huống phức hợp - thường là gắn với thực tiễn. Chính nhờ qua trình đó, HS nắm vững kiến thức, hình thành khái niệm, phát triển năng lực và các phẩm chất cá nhân. [19] Theo chương trình gi o dục phổ thông mới Bộ Giáo dục và Đào tạo công bố ngày 27/12/2018, dạy học tích hợp là “định hướng dạy học giúp HS phát triển khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng,... thuộc nhiều lĩnh vực kh c nhau để giải có hiệu quả các vấn đề 16 trong học tập và trong cuộc sống, được thực hiện ngay trong qu trình lĩnh hội tri thức và rèn luyện kĩ năng”. Như vậy, có thể hiểu “Dạy học tích hợp là một quan điểm dạy học nhằm hình thành và phát triển ở HS những năng lực cần thiết trong đó có năng lực vận dụng kiến thức để giải quyết có hiệu quả các tình huống thực tiễn”. Nội hàm của khái niệm giáo dục STEM đã x c định giáo dục STEM là giáo dục liên ngành và thể hiện đó là dạy học tích hợp. Do đó, dạy học tích hợp là một cơ sở khoa học quan trọng của dạy học môn Công nghệ theo định hướng STEM được thể hiện bởi các nội dung cốt lõi sau đây: - Dạy học tích hợp định hướng kết quả đầu ra Giáo dục định hướng kết quả đầu ra nhằm đảm bảo chất lượng đầu ra của việc dạy học, thực hiện mục tiêu phát triển toàn diện các phẩm chất nhân cách, chú trọng năng lực vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn nhằm chuẩn bị cho con người năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp. Chương trình dạy học định hướng kết quả đầu ra không quy định những nội dung dạy học chi tiết mà quy định những kết quả đầu ra mong muốn của qu trình đào tạo. Đặc điểm này sẽ ảnh hưởng đến việc xây dựng chủ đề, x c định mục tiêu và lựa chọn các nội dung học tập để xây dựng bài học STEM. - Dạy học tích hợp nhằm phát triển năng lực cho HS Dạy học tích hợp là một trong những quan điểm giáo dục nhằm nâng cao năng lực của người học. Dạy học tích hợp là định hướng về nội dung và PPDH, trong đó GV tổ chức, hướng dẫn để HS biết huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau nhằm giải quyết các nhiệm vụ học tập; thông qua đó hình thành những kiến thức, kĩ năng mới; phát triển được những năng lực cần thiết, nhất là năng lực giải quyết vấn đề trong học tập và trong thực tiễn cuộc sống. Đặc điểm này là cơ sở cho việc xây dựng các hoạt động trong giáo dục STEM. - Dạy học tích hợp biểu hiện cách tiếp cận lấy người học làm trung tâm Dạy học lấy người học là trung tâm đòi hỏi người học là chủ thể của hoạt động học, họ phải tự học, tự nghiên cứu để tìm ra kiến thức bằng hành động của chính mình, người học không chỉ được đặt trước những kiến thức có sẵn ở trong bài giảng của GV mà phải tự đặt mình vào tình huống có vấn đề của thực tiễn, cụ thể và sinh động của nghề nghiệp rồi từ đó 17 tự mình tìm ra c i chưa biết, cái cần khám phá học để hành, hành để học, tức là tự tìm kiếm kiến thức cho bản thân. Trong dạy học lấy người học làm trung tâm đòi hỏi người học tự thể hiện mình, phát triển năng lực làm việc nhóm, hợp tác với nhóm, với lớp. Sự làm việc theo nhóm này sẽ đưa ra c ch thức giải quyết đầy tính sáng tạo, kích thích các thành viên trong nhóm hăng h i tham gia vào giải quyết vấn đề. Đặc điểm này là căn cứ để x c định các loại hình giáo dục STEM, là căn cứ để xây dựng các hoạt động trong giáo dục STEM. - Nội dung được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức giữa các môn học với nhau và với thực tiễn cuộc sống Thực hiện môn học tích hợp, các quá trình học tập không bị cô lập với cuộc sống hàng ngày, các kiến thức gắn với kinh nghiệm sống của HS và được liên hệ với các tình huống cụ thể, có ý nghĩa đối với HS. Khi đó HS được dạy sử dụng kiến thức trong những tình huống cụ thể và việc giảng dạy kiến thức không chỉ là lí thuyết mà còn phục vụ thiết thực cuộc sống con người, để làm người lao động, công dân tốt… Mặt khác, các kiến thức sẽ không lạc hậu do thường xuyên cập nhật với cuộc sống. 1.3. Lý luận về các kĩ năng STEM 1.3.1. Quan niệm về STEM Theo [12], từ khóa STEM được sử dụng lần đầu tiên từ những năm 2000 bởi Quỹ Khoa học Quốc gia (National Science Foundation – NSF), một cơ quan của chính phủ Hoa Kì với mục đích hỗ trợ nghiên cứu GD và các ngành khoa học kĩ thuật cơ bản ở tất cả các lĩnh vực y tế. Đó là từ viết tắt bởi bốn chữ c i đầu tiên trong tổ hợp các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). S – Science (Khoa học) hiểu đơn giản là những gì liên quan đến viện tìm hiểu và khám phá thế giới tự nhiên. Ở trường học từ cấp tiểu học cho đến trung học phổ thông và đại học, có rất nhiều môn học nghiên cưu về thế giới tự nhiên như: vật lí, hóa học, sinh học, thiên văn học, địa chất, ... T – Technology (Công nghệ) có rất nhiều phát biểu khác nhau về khái niệm công nghệ, nhưng tựu chung lại đều mong một ý nghĩa chung, đó là “... qu trình con người thay đổi thế 18 giới tự nhiên để đ p ứng nhu cầu và mong muốn của mình” – theo công bố của Hội đồng nghiên cứu quốc gia (NRC) và Học viện kĩ thuật quốc gia (ANE). E – Engineering (Kĩ thuật) là những ngành nghề mà ở đó có kiến thức đạt được về khoa học tự nhiên và Toán học được áp dụng để phát triển các quy trình sản xuất tận dụng nguồn nguyên liệu sức mạnh của thiên nhiên nhằm phục vụ lợi ích của nhân loại (Theo Hội đồng Kiểm định kĩ thuật và Công nghệ - ABET, năm 2002). C c lĩnh vực của công nghệ, kĩ thuật có mối quan hệ chặt chẽ, bổ trợ cho nhau. M – Mathematics (Toán học) là khoa học về quy luật và mối quan hệ (Theo Hiệp hội vì sự tiến bộ của khoa học Mĩ). To n học cung cấp một thứ ngôn ngữ chính xác cho Công nghệ, Khoa học và Kĩ thuật. Phát triển công nghệ, chẳng hạn như công nghệ m y tính cũng giúp ích rất nhiều cho Toán học, cũng như sự phát triển của toán học thường tạo ra những sáng kiến đổi mới trong công nghệ. Những kiến thức và kĩ năng về c c lĩnh vực trên được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. STEM được hiểu là sự kết hợp giữa bốn ngành Khoa học, công nghệ, Kĩ thuật và Toán học thành một môn học mới, ở đó người học có cơ hội để tiếp cận với thế giới trên nhiều khía cạnh hơn là chỉ được học từng phần kiến thức riêng rẽ và thực hành về nó. [14] Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh kh c nhau, đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp [8]. Trong ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa hoc, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Quan tâm đến việc tích hợp các môn trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học. Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính s ch STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM. Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Tùy từng ngữ cảnh kh c nhau mà STEM được hiểu như là c c môn học hay c c lĩnh vực. 19 Trong luận văn này, STEM được đặt trong ngữ cảnh giáo dục, tác giả quan niệm STEM theo cách quan tâm tới vai trò và sự tích hợp các môn học (Toán, Khoa học, Kỹ thuật và Công nghệ) trong chương trình gắn liền với việc vận dụng các kiến thức, kĩ năng giải quyết các vấn đề thực tiễn, từ đó nâng cao hứng thú, hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS. 1.3.2. Quan niệm về giáo dục STEM Với những cách tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM sẽ được hiểu và triển khai theo những cách khác nhau. Giáo dục STEM được nhận thức và hoạt động theo hai cách hiểu chính như sau: Một là, giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mỹ “Gi o dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học”. Đây là nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM. Đó chính là một chiến lược, định hướng giáo dục nhằm thúc đẩy giáo dục bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học với mục tiêu đào tạo nguồn nhân lực đ p ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề có liên quan, nhờ đó nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế. Hai là, giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp. Hoặc là tích hợp đầy đủ cả bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc học sinh được áp dụng những kiến thức Khoa học Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới. Hoặc là tích hợp khuyết, tức là tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn c c môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học kh c trong nhà trường [8]. Như vậy, gi o dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và To n học. C c kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp 20 học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Gi o dục STEM kết nối giữa kiến thức học đường với thế giới thực, giải quyết c c vấn đề thực tiễn, tạo hứng thú cho học sinh, hình thành và ph t triển năng lực, phẩm chất cho học sinh. 1.3.3. Đặc trưng giáo dục STEM Giáo dục STEM có c c đặc trưng sau: - Phát triển c c năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS: Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ. HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm. Hơn nữa, giáo dục STEM còn phát triển cho HS các kỹ năng như: Kỹ năng khoa học: HS được trang bị kiến thức về các khái niệm, các nguyên lý, các định luật và c c cơ sở lý thuyết của GD khoa học. Mục tiêu quan trọng nhất là thông qua GD khoa học, HS có khả năng liên kết các kiến thức này để thực hành và có tư duy để sử dụng kiến thức vào thực tiễn để giải quyết các vấn đề trong thực tế. Kỹ năng công nghệ: HS có khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết và truy cập được công nghệ, từ những vật dụng đơn giản như c i bút, chiếc quạt đến những hệ thống phức tạp như mạng Internet, máy móc. Kỹ năng kỹ thuật: HS được trang bị kỹ năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó. Vấn đề này đòi hỏi HS phải có khả năng tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào để cân bằng các yếu tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình. Ngoài ra HS còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kĩ thuật. Kỹ năng to n học: Là kĩ năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. HS có kĩ năng to n học sẽ có khả năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, có khả năng p dụng các khái niệm và kĩ năng to n học vào cuộc sống hằng ngày. 21 - Phát triển c c năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội cũng như th ch thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21. Bên cạnh những hiểu biết về c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp t c để thành công… - Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đ p ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước. 1.3.4. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM Theo [12], các hình thức tổ chức giáo dục STEM bao gồm: 1. Dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM b m s t chương trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. 2. Hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. Đây cũng là c ch thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM. Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của c c bên liên quan như trường phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, c c trường đại học, doanh nghiệp. Trải nghiệm STEM còn có thể được thực hiện thông qua sự hợp tác giữa trường phổ thông với c c cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp. Theo cách này, sẽ kết hợp được thực tiễn phổ thông với ưu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp. 22 C c trường phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh được học tập nâng cao trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM. Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của học sinh, diễn ra định kỳ, trong cả năm học. Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học. Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc c c lĩnh vực STEM. 3. Hoạt động nghiên cứu khoa học Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với nhiều chủ đề khác nhau thuộc c c lĩnh vực robot, năng lượng tái tạo, môi trường, biến đổi khí hậu, nông nghiệp công nghệ cao… Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn. 1.3.5. Một số tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM Khi xây dựng một chủ đề giáo dục STEM, một số câu hỏi có thể gặp phải với c c GV đó là liệu chủ đề được xây dựng có đúng theo tinh thần STEM hay không hay là một chủ đề tích hợp khoa học đơn thuần. Điều gì tạo nên sự phân biệt một chủ đề giáo dục STEM với các chủ đề học tập kh c. Điều đầu tiên cần phải khẳng định trước hết một chủ đề dạy học theo định hướng STEM phải là một chủ đề mang tính tích hợp. Khái niệm STEM hay giáo dục STEM là một khái niệm rộng và nhiều tầng bậc, do vậy điều này cũng ảnh hưởng tới việc x c định hay c ch đ nh gi về một chủ đề giáo dục STEM. Trong nội dung trình bày dưới đây nghiên cứu đề xuất một số tiêu chí nhằm x c định về một chủ đề giáo dục STEM. 1. Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thế giới thực Vận dụng kiến thức STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn chính là mục tiêu của dạy học theo quan điểm STEM. Do vậy, bài học STEM không phải là để giải quyết các vấn đề mang tính tưởng tượng và xa rời thực tế mà nó luôn hướng đến giải quyết các vấn đề các tình huống trong xã hội, kinh tế, môi trường trong cộng đồng địa phương của họ cũng như toàn cầu. 23 2. Chủ đề STEM phải hướng tới việc HS vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết Tiêu chí này nhằm đảm bảo theo đúng tinh thần giáo dục STEM, qua đó mới phát triển được những năng lực chuyên môn liên quan. 3. Chủ đề STEM định hướng thực hành. Định hướng hành động là một đặc điểm của quan điểm STEM. Chỉ khi chủ đề STEM định hướng thực hành mới đảm bảo hình thành và phát triển năng lực cho HS. Điều này sẽ giúp HS có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lí thuyết. Bằng cách xây dựng các bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành, HS sẽ được hiểu sâu về lí thuyết, nguyên lí thông qua các hoạt động thực tế. Chính các hoạt động thực tế này sẽ giúp HS nhớ kiến thức lâu hơn và sâu hơn. HS sẽ được làm việc theo nhóm, tự thảo luận tìm tòi kiến thức, tự vận dụng kiến thức vào các hoạt động thực hành rồi sau đó có thể truyền đạt lại kiến thức cho người khác. Với cách học này, GV không còn là người truyền đạt kiến thức nữa mà sẽ là người hướng dẫn để HS tự xây dựng kiến thức cho chính mình. 4. Chủ đề STEM khuyến khích làm việc nhóm giữa các HS Trên thực tế có những chủ đề STEM vẫn có thể triển khai cá nhân. Tuy nhiên, làm việc theo nhóm là hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết các nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn. Làm việc theo nhóm là một kĩ năng quan trọng trong thế kỉ 21 bên cạnh đó khi làm việc theo nhóm HS sẽ được đặt vào môi trường thúc đẩy các nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tưởng và cùng nhau phát triển giải pháp. 1.3.6. Phát triển kỹ năng STEM STEM được hiểu là sự kết hợp giữa bốn ngành Khoa học, công nghệ, Kĩ thuật và Toán học thành một môn học mới, ở đó người học có cơ hội để tiếp cận với thế giới trên nhiều kía cạnh hơn là chỉ được học từng phần kiến thức riêng rẽ và thực hành về nó [18]. STEM là một chương trình giảng dạy đưa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày. GD STEM chú trọng đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM HS được đặt trước một tình huống có vấn 24 đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học. Để giải quyết vấn đề đó, HS phải tìm tòi nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề (Sách giáo khoa, học liệu, Thiết bị thí nghiệm, Thiết bị công nghệ), phải biết cách mở rộng kiến thức, biết cách sửa chữa, chế biến lại chúng cho phù hợp với tình huống có vấn đề mà người học đang phải giải quyết. Phát triển kĩ năng STEM là thông qua c c chủ đề, bài học liên quan đến thực tiễn giúp học sinh phát hiện sự liên hệ cần thiết giữa c c kĩ năng thành phần của STEM, học sinh được vận dụng c c kĩ năng STEM để giải quyết vấn đề qua đó giúp c c em ph t triển c c kĩ năng này. 1.4. Dạy học theo định hướng giáo dục STEM 1.4.1. Đặc trưng của bài học STEM - Một chủ đề STEM đầy đủ sẽ hội tụ cả bốn thành tố của STEM như: + Khoa học: C c quy luật tự nhiên, xã hội + Công nghệ: Quy trình sản xuất ra sản phẩm học tập. + Kĩ thuật: Thiết kế, chế tạo, đẽo gọt,... + To n học: Ý nghĩa c c con số, hình dạng, phép tính, số lượng liên quan đến sản phẩm chế tạo. Một chủ đề STEM có thể khuyết một hoặc một vài thành phần trên, nhưng tối thiểu phải có từ hai thành tố trở lên. - Một bài học STEM có c c đặc trưng sau: + Bài học STEM tập trung vào c c tình huống và c c vấn đề mang tính thực tiễn liên quan đến vấn đề xã hội, kinh tế, môi trường cần được giải quyết. + Bài học STEM thường được hướng dẫn bằng c c qu trình thiết kế kĩ thuật. + Bài học STEM đặt HS vào hàng loạt những câu hỏi - đ p về thực hành và những kh m ph có kết thúc mở. Trong c c bài học STEM, con đường học tập STEM có kết thúc mở trong một qu trình không qu ràng buộc. Điều ràng buộc, nếu có chỉ là c c vật liệu được cung cấp sẵn. Một bài học STEM có thể khuyết một hoặc một vài thành phần của STEM nhưng tối thiểu phải có từ hai thành phần trở lên. 25 Gi o dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và To n học. C c kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hàng ngày. Gi o dục STEM sẽ thu hẹp khoảng c ch giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra những con người có năng lực làm việc “tức thì” trong môi trường có tính s ng tạo cao và sử dụng trí óc có tính chất công việc ít lặp lại. Gi o dục STEM có đặc trưng không phải là để HS trở thành những nhà to n học, nhà khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà là ph t triển cho HS c c kỹ năng có thể được sử dụng để làm việc và ph t triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay. Đó cũng chính là kỹ năng STEM. Kỹ năng STEM được hiểu là sự tích hợp, lồng ghép hài hòa từ bốn nhóm kỹ năng là: Kỹ năng Khoa học, kỹ năng Công nghệ, kỹ năng Kỹ thuật và kỹ năng To n học. Một trong những phương ph p dạy và học mang lại hiệu quả cao nhất cho gi o dục STEM là phương ph p “Học qua hành” - “Learning by doing”. Phương ph p “Học qua hành” giúp HS có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lý thuyết. Bằng c ch xây dựng c c bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành, HS sẽ được hiểu sâu về lý thuyết, nguyên lý thông qua c c hoạt động thực tế. Chính c c hoạt động thực tế này sẽ giúp HS nhớ kiến thức lâu hơn, sâu hơn. HS sẽ được làm việc theo nhóm, tự thảo luận tìm tòi kiến thức, tự vận dụng kiến thức vào c c hoạt động thực hành rồi sau đó có thể truyền đạt lại kiến thức cho người kh c. Với c ch học này, GV không còn là người truyền đạt kiến thức nữa mà sẽ là người hướng dẫn để HS tự xây dựng kiến thức cho chính mình. 1.4.2. Quy trình thiết kế các chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM Dựa trên mục tiêu giáo dục STEM; các tiêu chí của một chủ đề STEM; các hình thức tổ chức giáo dục STEM, quy trình thiết kế một chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM được thực hiện như sau: Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn... để lựa chọn chủ đề của bài học. Những ứng dụng đó có thể là: Hiện tượng tán sắc ánh sáng - Tính chất sóng của ánh sáng - Máy quang phổ lăng kính; Hiện 26 tượng khúc xạ và phản xạ ánh sáng - Gương cầu và thấu kính - Ống nhòm, kính thiên văn; Sự chìm, nổi - lực đẩy Ác-si-mét - Thuyền/bè; Hiện tượng cảm ứng điện từ - Định luật Cảm ứng điện từ và Định luật Lenxơ - M y ph t điện/động cơ điện; Vật liệu cơ khí; C c phương ph p gia công cơ khí; C c cơ cấu truyền và biến đổi chuyển động; Các mối ghép cơ khí; Mạch điện điều khiển cho ngôi nhà thông minh; Sữa chua/dưa muối - Vi sinh vật - Quy trình làm sữa chua/muối dưa; Thuốc trừ sâu - Phản ứng hoá học - Quy trình xử lý dư lượng thuốc trừ sâu; Hoá chất - Phản ứng hoá học - Quy trình xử lý chất thải; Sau an toàn - Hoá sinh Quy trình trồng rau an toàn... Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần x c định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kỹ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết (đối với STEM vận dung) để xây dựng bài học. Theo những ví dụ nêu trên, nhiệm vụ giao cho học sinh thực hiện trong các bài học có thể là: Thiết kế, chế tạo một máy quang phổ đơn giản trong bài học về bản chất sóng của ánh sáng; Thiết kế, chế tạo một ống nhòm đơn giản khi học về hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng; Chế tạo bè nổi/thuyền khi học về Định luật Ác - si - mét; Chế tạo m y ph t điện/động cơ điện khi học về cảm ứng điện từ; Thiết kế mạch lôgic khi học về dòng điện không đổi; Thiết kế robot leo dốc, cầu bắc qua hai trụ, hệ thống tưới nước tự động, mạch điện cảnh b o và điều khiển cho ngôi nhà thông minh; Xây dựng quy trình làm sữa chua/muối dưa; Xây dựng quy trình xử lý dư lượng thuốc trừ sâu trong rau/quả; Xây dựng quy trình xử lý hoá chất ô nhiễm trong nước thải; Quy trình trồng rau an toàn… Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề Sau khi đã x c định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần x c định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm. Đối với các ví dụ nêu trên, tiêu chí có thể là: Chế tạo máy quang phổ sử dụng lăng kính, thấu kính hội tụ; tạo được các tia ánh sáng màu từ nguồn sáng trắng; Chế tạo ống nhòm/kính thiên văn từ thấu kính hội tụ, phân kì; quan s t được vật ở xa với độ bội giác trong khoảng nào đó; Quy trình sản xuất sữa chua/muối dưa với tiêu chí cụ thể của sản phẩm (độ ngọt, độ chua, dinh dưỡng...); Quy trình 27 xử lý dư lượng thuốc trừ sâu với tiêu chí cụ thể (loại thuốc trừ sâu, độ "sạch" sau xử lý); Quy trình trồng rau sạch với tiêu chí cụ thể ("sạch" cái gì so với rau trồng thông thường)... Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo c c phương ph p và kỹ thuật dạy học tích cực. Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành. Các hoạt động học đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng). Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học của học sinh bên ngoài lớp học. 1.4.3. Dạy học Toán theo định hướng giáo dục STEM Dạy học To n theo định hướng gi o dục STEM về bản chất được hiểu là thông qua việc dạy học môn To n nhằm rèn luyện cho HS c c kỹ năng STEM. C c kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu sâu sắc c c kiến thức, kĩ năng của c c môn học STEM mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm phục vụ cho cuộc sống hàng ngày của c c em. Dạy học To n theo định hướng gi o dục STEM sẽ thu hẹp khoảng c ch giữa hàn lâm và thực tiễn, giúp cho HS hiểu được c c ứng dụng của c c kiến thức được học và vận dụng được c c kiến thức đó trong thực tiễn tạo ra những con người có năng lực giải quyết vấn đề trong môi trường có tính s ng tạo cao. Tùy thuộc vào bối cảnh dạy học cụ thể của c c trường phổ thông ở Việt Nam mà c c gi o viên có thể s ng tạo trong việc vận dụng quy trình và p dụng c c mức độ tích hợp STEM trong dạy học To n để không những gia tăng điềm đam mê to n học cho HS mà qua đó HS còn được ph t triển c c phẩm chất và năng lực kh c. 1.3.3.1. Đặc trưng của dạy học toán theo định hướng giáo dục STEM Dạy học To n theo định hướng gi o dục STEM có c c đặc trưng sau: - Mục tiêu dạy học thường được mô tả một c ch chi tiết, rõ ràng có thể quan s t và đ nh gi được, chú trọng đến c c mục tiêu gi o dục STEM. - HS được củng cố, mở rộng c c kiến thức, kĩ năng c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và To n học. - HS hiểu rõ hơn vai trò công cụ của môn to n đối với c c môn học kh c và thực tiễn. 28 - Dạy học dựa trên định hướng 29 hành động và sản phẩm. - Tư tưởng dạy học tích hợp liên môn và định hướng vận dụng vào giải quyết c c vấn đề thực tiễn. - Đ nh gi trong dạy học định hướng gi o dục STEM sẽ tập trung vào đ nh gi qu trình và đ nh gi sản phẩm. 1.3.3.2. Quy trình và các mức độ tích hợp STEM trong dạy học toán ở trường THPT ở Việt Nam Dựa trên nghiên cứu lí luận về giáo dục STEM, dạy học To n theo định hướng giáo dục STEM, về thực trạng dạy học môn To n theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình gi o dục phổ thông mới cũng như ở c c trường phổ thông hiện nay, chúng tôi đề xuất quy trình dạy học môn To n theo định hướng giáo dục STEM bao gồm c c bước sau: Bước 1: Thiết kế kế hoạch bài học. - X c định mục tiêu bài học: GV cần x c định các mục tiêu bài học, ngoài các muc tiêu về kiến thức, kĩ năng To n học cần x c định rõ mục tiêu phát triển kĩ năng STEM cho học sinh. - X c định các nội dung Toán, Khoa học, Kĩ thuật và Công nghệ phù hợp có thể tích hợp trong bài dạy. - Thiết kế chuỗi hoạt động để đạt được mục tiêu. Bước 2: Tổ chức thực hiện - GV và HS chuẩn bị nguyên vật liệu, phương tiện thiết bị phục vụ cho bài học. - GV nghiên cứu phương n tổ chức, mức độ ứng dụng STEM các hoạt động học tập cho phù hợp với đối tượng HS, nội dung của bài học, thời gian dạy học, sĩ số lớp học, không gian lớp học, cơ sở vật chất có được. *Mức độ 1: Đề xuất các ý tưởng STEM + Trên lớp: Thông qua hoạt động học tập, HS (hoặc nhóm HS) phát hiện ra các ý tưởng STEM tức là có thể vận dụng các kiến thức toán học với một trong các kiến thức thuộc lĩnh vực khoa học, công nghệ hoặc kĩ thuật để đề xuất ra các giải pháp giải quyết các tình huống nảy sinh trong thực tiễn. + Ở nhà: HS (nhóm HS) đề xuất bản thiết kế và làm c c mô hình theo ý tưởng và bản thiết kế đã đề xuất bằng các nguyên vật liệu tận dụng. 1 + Trên lớp (buổi học sau): GV cho HS (nhóm HS) thuyết minh cho các mô hình, GV và HS kh c đ nh giá, góp ý cho các mô hình. Lưu ý: Mức độ này nên áp dụng cho các lớp kiến thức, kĩ năng STEM của học sinh còn hạn chế, hoặc đối với bài học có nhiều nội dung, hoặc thời gian không nhiều (1 tiết). * Mức độ 2: Đề xuất bản thiết kế cho các ý tưởng STEM + Trên lớp: Thông qua hoạt động học tập, HS (nhóm HS) phát hiện ra các ý tưởng STEM tức là có thể vận dụng các kiến thức toán học với một trong các kiến thức thuộc lĩnh vực khoa học, công nghệ hoặc kĩ thuật để đề xuất ra các giải pháp giải quyết các tình huống nảy sinh trong thực tiễn, sau đó đề xuất bản thiết kế cho ý tưởng STEM đó. + Ở nhà: HS (nhóm HS) làm các mô hình bằng các nguyên vật liệu tận dụng theo ý tưởng và bản thiết kế đã đề xuất. + Trên lớp (buổi học sau): GV cho HS (nhóm HS) thuyết minh cho các mô hình, GV và HS kh c đ nh gi , góp ý cho c c mô hình. Lưu ý: Mức độ này nên áp dụng cho các lớp kiến thức, kĩ năng STEM của học sinh tương đối tốt hoặc đối với bài học không có nhiều nội dung, hoặc thời gian không quá ít (2 tiết). * Mức độ 3: Thiết kế các mô hình STEM Thông qua hoạt động học tập, HS (nhóm HS) phát hiện ra c c ý tưởng STEM tức là có thể vận dụng các kiến thức toán học với một trong các kiến thức thuộc lĩnh vực khoa học, công nghệ hoặc kĩ thuật để đề xuất ra các giải pháp giải quyết các tình huống nảy sinh trong thực tiễn, sau đó đề xuất bản thiết kế cho ý tưởng STEM. HS (nhóm HS) dùng các nguyên vật liệu tận dụng để làm mô hình ngay tại lớp. GV cho HS (nhóm HS) thuyết minh cho c c mô hình, GV và HS đ nh gi , góp ý cho các mô hình. Lưu ý: Mức độ này nên áp dụng cho các lớp kiến thức, kĩ năng STEM của học sinh tốt, hoặc đối với bài học không có ít nội dung, hoặc thời gian nhiều (từ 3 tiết trở lên). Bước 3: Đ nh gi việc dạy, rút kinh nghiệm 2 Ở bước này, các GV (hoặc nhóm các GV) sau khi dạy xong sẽ đối chiếu kết quả bài dạy với mục tiêu đã x c định để biết được mức độ đạt được mục tiêu của tiết dạy. Nên x c định các nguyên nhân thành công hoặc chưa thành công của bài dạy. Trên cơ sở đó, c c GV sẽ rút kinh nghiệm cho đồng nghiệp hoặc cá nhân GV tự rút kinh nghiệm để có sự điều chỉnh sao cho các tiết dạy sau hiệu quả hơn. 1.4.4. Vai trò của dạy học theo định hướng giáo dục STEM đối với việc phát triển năng lực cho HS THPT Dạy học theo định hướng STEM có vai trò đối với việc phát triển năng lực cho HS THPT. Cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như To n học, Khoa học, c c lĩnh vực công nghệ, kĩ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả c c phương diện về đội ngũ GV, chuơng trình, cơ sở vật chất. - Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, HS được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của HS. - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các dự án học tập STEM, HS hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho HS. - Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với c c cơ sở giáo dục nghề nghiệp, c c trường đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất. Bên cạnh đó, gi o dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương. - Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ỏ trường phổ thông, HS sẽ được trải nghiệm trong c c lĩnh vực STEM, đ nh gi đuợc sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt giáo dục STEM trường phổ thông cũng là c ch thức thu hút HS theo học, lựa chọn 3 các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiêp lần thứ tư. - Góp phần củng cố, đào sâu, hệ thống hóa kiến thức khoa học đã học trong chương trình, phát hiện và khắc phục những sai lầm của HS mắc phải trong chương trình. Hơn nữa, mở rộng kiến thức và năng lực thuộc c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. - Góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp và định hướng nghề nghiệp cho HS, đặc biệt là các ngành nghề thuộc c c lĩnh vực STEM. - Phát hiện c c HS có năng lực vượt trội về Khoa học và Kĩ thuật, bồi dưỡng các HS này trở thành lực lượng nòng cốt, để tham gia các cuộc thi lớn như: liên hoan tuổi trẻ sáng tạo, cuộc thi khoa học kĩ thuật cấp Quốc gia cho HS trung học. 1.5. Thực trạng của việc dạy học nội dung thống kê ở trường trung học phổ thông Để tiến hành nghiên cứu về thực trạng việc dạy học STEM trong DH môn Toán ở trường THPT, chúng tôi đã tiến hành hồi cứu tư liệu, điều tra, khảo sát bằng phiếu hỏi đối với các GV và HS ở trường THPT Trại Cau, THPT Ngô Quyền - tỉnh Thái Nguyên với mục đích thu thập thông tin, phân tích thuận lợi, khó khăn của thực trạng dạy học STEM trong DH môn Toán ở trường THPT. - Phương ph p phân loại, hệ thống hóa: Xem xét việc thể hiện yêu cầu tích hợp trong DH môn Toán ở SGK môn Toán cấp THPT hiện hành. - Phương ph p điều tra, khảo sát: Dự giờ, quan sát những biểu hiện của GVvà HS trong hoạt động dạy và học. Xây dựng mẫu phiếu khảo sát và tiến hành điều tra về tình hình dạy - học của GV, HS về dạy học STEM trong DH môn Toán ở một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên. + Mục đích khảo sát nhằm đ nh gi thực trạng của việc dạy học STEM trong DH môn Toán ở trường THPT. + Nội dung khảo sát tìm hiểu nhận thức, sự hiểu biết của GV về dạy học STEM. + Đối tượng khảo sát là 30 GV dạy môn Toán và 120 HS ở trường THPT. + Địa điểm khảo s t là trường THPT Trại Cau, THPT Ngô Quyền - tỉnh Thái Nguyên. + Thời gian khảo s t th ng 10 năm 2019. 4 - Phương ph p phỏng vấn: Trao đổi với GV dạy bộ môn Toán ở một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên về tình hình dạy học STEM. Chúng tôi đã phỏng vấn qua một số câu hỏi để biết được hiểu biết của GV về dạy học STEM, những căn cứ để GV dạy học STEM, phương ph p DH khi dạy học STEM, những khó khăn mà GV thường gặp khi dạy học STEM. Hỏi trực tiếp một số HS ở một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên về việc ứng dụng tri thức toán học vào giải bài tập vật lí, sinh học và các bài toán trong thực tế (xem phụ lục 1). Qua điều tra, khảo s t, dự giờ, phỏng vấn gi o viên và học sinh chúng tôi đã rút ra được một số nhận xét sau: 1.4.1. Thực trạng dạy học thống kê Việc dạy học nội dung thống kê ở trường phổ thông hiện nay chưa được chú trọng bằng những nội dung kh c như giải tích, hình học, đại số,... - Phần lí thuyết: c c kh i niệm, định lí chủ yếu được giới thiệu, sau đó HS vận dụng để giải một số bài tập. - Phần bài tập: HS chủ yếu giải c c bài tập yêu cầu trong s ch gi o khoa và s ch bài tập, ít khi gi o viên giao thêm bài tập ngoài hoặc những bài tập có liên quan đến thực tiễn, GV cũng ít khi hướng dẫn cho HS tìm tòi ph t hiện, mở rộng bài to n, mà chủ yếu là gợi ý cho HS hiểu, hướng dẫn giải c c bài mẫu bằng c ch p dụng trực tiếp công thức sau đó học sinh làm c c bài tập tương tự. HS chỉ quan tâm tới việc p dụng c c công thức để tính to n, mục đích của HS chỉ là làm sao để giải được bài to n đó mà HS ít quan tâm tới sự liên hệ của bài to n đó trong thực tiễn, hay suy nghĩ về việc vận dụng c c kiến thức đã học để giải quyết c c bài to n thực tiễn. Khi được hỏi về lí do, chúng tôi nhận được câu trả lời từ phía học sinh và gi o viên như sau: - Đa số gi o viên được hỏi đưa ra lí do là nội dung nhiều mà thời gian phân bổ ít tiết, c c nội dung đã được nhắc đến ở c c lớp dưới được đưa vào nội dung giảm tải (học sinh tự nghiên cứu) hoặc gộp nhiều tiết vào dạy trong một tiết nên chủ yếu là giới thiệu. Thống kê là một nội dung gắn liền với thực tiễn và được vận dụng nhiều 5 trong thực tiễn tuy nhiên năng lực của HS nhiều khi không cho phép gi o viên mở rộng và phân tích sâu c c vấn đề, c c em có thể giải tốt c c bài tập yêu cầu trong s ch gi o khoa và đảm bảo học hết nội dung chương trình có khi đã được coi là đạt được mục tiêu bài học. Do đó, việc dạy học nội dung thống kê chưa được chú trọng bằng c c nội dung kh c. - Đối với học sinh, c c em thường có tâm lí rằng nội dung thống kê ít nằm trong c c đề kiểm tra, thi cử, thời lượng học nội dung này trên lớp không nhiều, gi o viên cũng không đưa ra c c vấn đề thực tế cho c c em giải quyết nên c c em không thấy được sự hấp dẫn và ý nghĩa của nó từ đó làm cho học sinh cũng ít quan tâm và đầu tư thời gian học tập cho cho nó. 1.4.2. Thực trạng dạy học phát triển kỹ năng STEM cho học sinh Khi khảo sát về thực trạng dạy học phát triển kĩ năng STEM cho học sinh, chúng tôi thu được kết quả như sau: + Kết quả khảo sát giáo viên: (1) Thầy cô hiểu gì về khái niệm giáo dục STEM? 3% 13 % Gi o dục STEM là dạy học tích hợp liên môn Gi o dục STEM là định hướng gi o dục 22 % 61 % Gi o dục STEM là phương ph p tiếp cận liên môn Khoa học Ý kiến kh c Biểu đồ 1.1. Thống kê sự hiểu biết về giáo dục STEM Với kết quả như biểu đồ trên, cho thấy gi o viên đã có tìm hiểu về giáo dục STEM, tuy nhiên sự hiểu biết này chưa thực sự hoàn thiện, gi o viên chưa tìm hiểu một cách bài bản và toàn diện về giáo dục STEM. Nguyên nhân có thể là do giáo dục 6 nước ta chưa đưa STEM vào chương trình phổ thông một cách cụ thể và chi tiết với mục đích rõ ràng như c c môn học kh c, c c trường cũng ít có cơ hội triển khai các hoạt động STEM mà chủ yếu là do giáo viên tự tìm hiểu, thiết kế và tổ chức, giáo viên chưa được hướng dẫn cụ thể mà chỉ dừng lại ở các hội thảo STEM và một số cuộc thi. (2) Theo thầy cô vai trò của dạy học giáo dục STEM là gì? 21 Đảm bảo gi o dục toàn diện 48 Nâng cao hứng thú học tập c c môn học STEM Hình thành và ph t triển năng lực, phẩm chất cho HS 12 Kết nối trường học với cộng đồng 8 Hướng nghiệp, phân luồng 15 Biểu đồ 1.2. Thống kê ý nghĩa của việc dạy học giáo dục STEM Với câu hỏi về ý nghĩa của việc dạy học giáo dục STEM, đa phần giáo viên đều cho rằng giáo dục STEM đảm bảo phát triển giáo dục toàn diện (48%), 21 % giáo viên cho rằng giáo dục STEM giúp hướng nghiệp và phân luồng, 15% giáo viên chọn nâng cao hứng thú học tập, 12% giáo viên chọn ý nghĩa kết nối trường học với cộng đồng và có 8% giáo viên chọn hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh. (3) Theo thầy cô có cần thiết dạy học môn To n theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh không? Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết Hoàn toàn không 7 8 2 Rất cần thiết Cần thiết 23,5 Không cần thiết 65 Hoàn toàn không Biểu đồ 1.3. Thống kê sự cần thiết dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM Trên cơ sở vai trò của dạy học giáo dục STEM, phần lớn (65%) giáo viên cho rằng dạy học môn To n theo định hướng giáo dục STEM là rất cần thiết, chỉ có 8% giáo viên thấy không cần thiết và 2% chọn hoàn toàn không. Điều đó cho thấy, các thầy cô đều nhận thấy tầm quan trọng của việc đưa gi o dục STEM vào dạy học môn Toán. (8) Thầy cô có thường xuyên tổ chức dạy học môn to n theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh không? Rất thường xuyên Thường xuyên Không thường xuyên Rất không thường xuyên 8 22 Rất thường xuyên 15 Thường xuyên Không thường xuyên Rất không thường xuyên 55 Biểu đồ 1.4. Thống kê mức độ thường xuyên tổ chức dạy STEM 8 (9) Thầy cô có thường xuyên đưa tình huống thực tiễn vào dạy học môn toán không? Rất thường xuyên Thường xuyên Không thường xuyên Rất không thường xuyên 3 21 Rất thường xuyên 46 Thường xuyên Không thường xuyên Rất không thường xuyên 30 Biểu đồ 1.5. Thống kê mức độ thường xuyên đưa tình huống thực tiễn vào dạy học Với hai câu hỏi trên, chúng tôi thấy rằng, đa phần gi o viên không thường xuyên tổ chức dạy học môn To n theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh (55%) tuy nhiên giáo viên lại thường xuyên đưa c c tình huống thực tiễn vào toán học. Như vậy về bản chất thì giáo viên có chú ý tới việc gắn toán học với thực tiễn và các môn học khác, tuy nhiên cách tổ chức hoạt động và tên gọi không giống nhau. + Kết quả khảo sát học sinh: (1) Trước khi nhận được phiếu khảo s t này, em đã từng nghe hay đọc về c c kĩ năng STEM chưa? Đã từng nghe Nghe rất nhiều Chưa nghe nói bao giờ 25 35 Nghe rất nhiều Đã từng nghe Chưa nghe bao giờ 40 Biểu đồ 1.6. Thống kê sự tiếp cận của học sinh với STEM 9 Với câu hỏi đầu tiên về STEM, chúng tôi thấy rằng không có sự chênh lệch lớn giữa ba lựa chọn, đặc biệt chỉ có 40% học sinh chưa từng biết khái niệm này. Như vậy, giáo dục STEM cũng đã phổ cập đến học sinh qua nhiều kênh thông tin khác nhau (b o đài, mạng xã hội, các cuộc thi,…) Đối với các câu hỏi còn lại, chúng tôi rút ra một số kết luận sau: - HS rất hứng thú với các tiết học được thực hành nhiều. - HS thích các bài toán gắn với thực tiễn hơn là to n học thuần túy. - HS mong muốn các tiết học gắn với thực tiễn nhưng không có nhiều thời gian để tìm hiểu vì lượng kiến thức các em phải học là rất lớn. 1.5. Tiểu kết chương 1 Qua nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn, chúng tôi thấy rằng có thể tổ chức dạy học phát triển c c kĩ năng STEM cho học sinh trong dạy học môn to n, đặc biệt cần phải tổ chức dạy học STEM vì Toán học là một trong những kĩ năng thành phần quan trọng của c c kĩ năng STEM. Nội dung Thống kê là một trong những nội dung phù hợp nhất có thể chọn để thiết kế c c chuyên đề dạy học STEM. Tuy nhiên, để tổ chức dạy học phát triển kĩ năng STEM cho học sinh thông qua dạy học môn Toán nói chung, nội dung thống kê nói riềng còn nhiều khó khăn, gi o viên gặp khó khăn trong việc thiết kế các chủ đề. Vì vậy, chúng tôi thấy cần thiết phải thiết kế các chủ đề dạy học phát triển kĩ năng STEM đồng thời đề xuất một số biện ph p sư phạm nhằm phát triển kĩ năng STEM cho học sinh trong dạy học môn Toán. 10 Chương 2 MỘT SỐ CHỦ ĐỀ PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG STEM CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC NỘI DUNG THỐNG KÊ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 2.1. Nội dung chủ đề thống kê trong chương trình giáo dục phổ thông hiện hành Trong chương trình gi o dục phổ thông mới cụ thể là chương trình môn to n đã chỉ rõ mục tiêu của việc dạy học nội dung Thống kê và Xác suất là hoàn thiện khả năng thu thập, phân loại, biểu diễn, phân tích và xử lí dữ liệu thống kê; sử dụng các công cụ phân tích dữ liệu thống kê thông qua các số đặc trưng đo xu thế trung tâm và đo mức độ phân t n cho mẫu số liệu không ghép nhóm và ghép nhóm; sử dụng các quy luật thống kê trong thực tiễn; nhận biết các mô hình ngẫu nhiên, các khái niệm cơ bản của xác suất và ý nghĩa của xác suất trong thực tiễn. Nội dung thống kê (và xác suất) chiếm 14% thời lượng của chương trình môn To n và được trình bày tường minh từ nội dung chương trình lớp 2 tới lớp 12. Như vậy có thể thấy, thời lượng dành cho mạch kiến thức về thống kê không nhiều bằng các mạch kiến thức kh c như Số, Đại số, Giải tích, Đo lường,... Tuy nhiên, nội dung này có vai trò rất quan trọng và đặc biệt nó gắn liền với thực tiễn, giúp học sinh thấy rõ mối liên hệ giữa toán học và thực tiễn cũng như vai trò của toán học trong thực tiễn. Phân tích vài nét về chương trình, SGK và tình hình chung về dạy học thống kê có thể thấy như sau: Bậc tiểu học (Từ lớp 1 đến lớp 5): Nội dung thống kê được tổ chức thành 1 bài ở học kì II trong chương trình to n lớp 3 - Bài: “Làm quen với số liệu thống kê”. Bài học này giới thiệu dãy số liệu và bảng thống kê ở mức độ rất đơn giản. Trong phần bài tập cũng chỉ yêu cầu học sinh kỹ năng sắp xếp, so sánh các số trong dãy số liệu hay trong bảng thống kê, điền số liệu cho sẵn vào vị trí thích hợp trong bảng mà không yêu cầu học sinh phải tự lập được bảng thống kê. Bậc trung học cơ sở (Lớp 6 đến lớp 9): trong chương trình to n lớp 7, nội dung thống kê được tổ chức thành 1 chương riêng biệt ở đầu học kì II với các nội dung: - Thu thập số liệu thống kê, tần số. 11 - Bảng “tần số” c c gi trị của dấu hiệu. - Biểu đồ. - Số trung bình cộng, mốt của dấu hiệu. Yêu cầu đặt ra cho việc dạy học chương này là: - Về kiến thức: Học sinh bước đầu hiểu được một số khái niệm cơ bản như bảng số liệu thống kê ban đầu, dấu hiệu, giá trị của dấu hiệu, tần số, bảng “tần số” (bảng phân phối thực nghiệm), công thức tính số trung bình cộng và ý nghĩa đại diện của nó, ý nghĩa của mốt; thấy được vai trò của thống kê trong thực tiễn. - Về kỹ năng: + Biết tiến hành thu thập số liệu từ các cuộc điều tra nhỏ. + Biết cách tìm các giá trị khác nhau trong bảng số liệu thống kê và tần số tương ứng. Lập được bảng tần số, biểu diễn được bằng cột đứng các mối liên hệ nói trên và nhận xét sơ bộ sự phân phối các giá trị của dấu hiệu. + Biết tính số trung bình cộng, tìm mốt của dấu hiệu. Bậc trung học phổ thông (Lớp 10 đến lớp 12): Nội dung thống kê xuất hiện trong chương trình to n lớp 10, chương V - Thống kê. Nội dung bao gồm: - Bảng phân bố tần số và tần suất. - Biểu đồ. - Số trung bình cộng, trung vị, mốt. - Phương sai và độ lệch chuẩn. Với yêu cầu: - Về kiến thức + Học sinh biết c c kh i niệm: tần số, tần suất, bảng phân bố tần số, tần suất, bảng phân bố tần số, tần suất ghép lớp. + Hiểu được nội dung c c biểu đồ tần số, tần suất hình cột, biểu đồ tần suất hình quạt, đường gấp khúc tần số, tần suất. + Ghi nhớ công thức tính số trung bình, số trung vị, mốt, phương sai và độ lệch chuẩn của mẫu số liệu. Hiểu được ý nghĩa của c c số này. - Về kỹ năng + Biết c ch trình bày một mẫu số liệu dưới dạng một bảng phân bố tần số, tần suất, bảng phân bố tần số, tần suất ghép lớp (cho trước c c lớp ghép) quạt, đường gấp khúc tần số, tần suất. 12 + Biết vẽ c c biểu đồ tần số, tần suất hình cột, biểu đồ tần suất hình quạt, đường gấp khúc tần số, tần suất. + Biết tính số trung bình cộng, số trung vị, phương sai và độ lệch chuẩn. 2.2. Thiết kế một số chủ đề dạy học thống kê theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh 2.2.1. Chủ đề 1: Biểu diễn, phân tích số liệu thống kê I. Mục tiêu 1. Kiến thức - HS sẽ được trải nghiệm việc vận dụng các kiến thức thống kê, các phần mềm, ưng dụng hỗ trợ tính toán, khảo s t, điều tra một vấn đề thực tiễn. - HS biết cách lựa chọn c c tiêu chí để thu thập số liệu liên quan đến vấn đề cần thống kê. - Biết các loại biểu đồ thường dùng biểu diễn số liệu, các khái niệm của thống kê như số trung bình, trung vị, mốt, phương sai, độ lệch chuẩn. 2. Kỹ năng - Sử dụng các công cụ kh c nhau để thu thập số liệu. - Dựa vào bảng số liệu đã thu thập được mô hình hóa thành các biểu đồ. - Đọc số liệu từ bảng số liệu. - Tính toán, xử lí số liệu đã thu thập và rút ra nhận xét. 3. Thái độ - Tích cực tham gia các hoạt động học tập. - Đảm bảo tính tự học, hợp tác trong quá trình giải quyết vấn đề của người học. 4. Năng lực Góp phần phát triển ở người học năng lực hợp t c, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực mô hình hóa toán học. 5. Sản phẩm đạt được - Khoa học (S): Vận dụng các kiến thức Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học... để giải quyết một số tình huống thực tiễn. - Công nghệ (T): Sử dụng, quản lý và truy cập các nguồn dữ liệu, phần mềm hỗ trợ việc tính to n, điều tra. 13 - Kỹ thuật (E): Sử dụng kiến thức tin học văn phòng vẽ biểu đồ, tính toán, xử lí dữ liệu. - Toán học (M): Vận dụng kiến thức thống kê để giải quyết bài toán. II. Giới thiệu chủ đề Lứa tuổi HS Lớp 10, lứa tuổi 15-16 tuổi Mức độ tiếp thu TB - Khá - Giỏi Vấn đề cần tập Trong chủ đề này, HS vận dụng kiến thức về thống kê để thu thập dữ liệu của một số đối tượng, mô tả được dữ liệu đã thu trung thập và tập biểu diễn số liệu thống kê dưới dạng các biểu đồ. Bối cảnh thực tế Một số vấn đề thực tiễn cần thống kê.  Tin học Liên kết với các môn học Các nội dung kiến 1. Lập bảng tần số, tần suất thức liên quan 2. Vẽ biểu đồ đến bài toán trong 3. Số trung bình, trung vị chủ đề 4. Phương sai, độ lệch chuẩn III. Tiến trình dạy học 1. Hoạt động 1: Xác định vấn đề hoặc nhu cầu thực tiễn a. Mục đích của hoạt động - HS phát hiện ra vấn đề cần giải quyết trong thực tiễn là: Các vấn đề cần thống kê số liệu để rút ra những suy luận cần thiết. - HS có hứng thú tìm cách giải quyết vấn đề. b. Nội dung hoạt động - GV cho HS tìm hiểu đề bài 4 bài toán. Bài toán 1. Học sinh lớp 12A1 có nhiều lựa chọn sau khi tốt nghiệp. Em hãy điều tra và thống kê xu hướng lựa chọn của các HS lớp 12A1 và đưa ra nhận xét. Bài toán 2. Trong mùa Covid, chi tiêu của nhiều gia đình thay đổi. Em hãy thống kê chi tiêu của gia đình em trong 6 th ng gần đây và đưa ra nhận xét. Bài toán 3. Các bạn học sinh trong lớp thường viết hai loại bút bi là bút bi Thiên Long và bút nến. Hai loại bút này đều có gi 3000 đồng 1 chiếc. Em hãy kiểm 14 định chất lượng của hai loại bút này bằng cách thống kê thời gian sử dụng của 2 loại bút và đưa ra lời khuyên cho các bạn nên viết bút nào? Bài toán 4. Trên địa bàn có hai trường mầm non là Mầm non Tân Lợi và Mầm non Trại Cau. Người ta muốn kiểm tra chất lượng dinh dưỡng trong các bữa ăn của trẻ thông qua sự tăng trưởng chiều cao cân nặng của trẻ 3 tuổi hàng tháng. Em hãy thống kê sự tăng trưởng chiều cao và cân nặng của trẻ lớp 3 tuổi ở hai trường và đưa ra nhận xét. - GV chia lớp thành các nhóm từ 7 - 10 HS. - Các nhóm nhận thấy các vấn đề cần sử dụng các kiến thức thống kê (điều tra, khảo sát, thu thập số liệu, xử lí số liệu) để giải quyết bài toán. - Mỗi nhóm chọn 2 trong 4 bài to n để giải quyết (bài toán 1 và bài toán 3 hoặc bài toán 2 và bài toán 4). c. Dự kiến sản phẩm - HS chuyển được bài toán thực tiễn thành bài toán toán học: bài toán thống kê. - Các nhóm lựa chọn được vấn đề thống kê. - Đặt ra mục tiêu giải quyết bài toán. d. Cách thức tổ chức hoạt động - GV đưa ra 4 bài to n. - Các nhóm thảo luận chuyển bài toán thực tiễn thành bài toán thống kê. - Các nhóm HS lựa chọn chủ đề thống kê. - GV sẽ chính xác hóa bài tập toán học và yêu cầu cần thực hiện trong bài toán. 2. Hoạt động 2: Nghiên cứu lí thuyết nền (học kiến thức mới) a. Mục đích của hoạt động - HS ôn tập và củng cố lại các kiến thức đã học liên quan bảng số liệu thống kê, tần số, tần suất, biểu đồ. - HS x c định được sự liên kết của các kiến thức đã học trong việc giải quyết vấn đề đặt ra. b. Nội dung hoạt động - Để giải quyết bài toán trên HS cần có kiến thức về các nội dung + Mẫu số liệu. 15 + Các loại biểu đồ. + Số trung bình, trung vị. + Phương sai, độ lệch chuẩn. HS có thể thực hiện việc tìm hiểu kiến thức bằng cách giải các bài tập định hướng của giáo viên. Bài tập: Trong các bảng số liệu dưới đây: i) Cho biết dấu hiệu và đơn vị điều tra là gì? ii) Lập bảng phân bố tần số, tần suất. Nhận xét. iii) Vẽ biểu đồ tần số, tần suất. iv) Tính số trung bình, số trung vị, mốt. v) Tính phương sai và độ lệch chuẩn. Nhận xét. 1) Tuổi thọ của 30 bóng đèn được thắp thử (đơn vị: giờ) 1180 1150 1190 1170 1180 1170 1160 1170 1160 1150 1190 1180 1170 1170 1170 1190 1170 1170 1170 1180 1170 1160 1160 1160 1170 1160 1180 1180 1150 1170 2) Năng suất lúa hè thu (tạ/ha) năm 1998 của 31 tỉnh 30 30 25 25 35 45 40 40 35 45 25 45 30 30 30 40 30 25 45 45 35 35 30 40 40 40 35 35 35 35 35 3) Điện năng tiêu thụ trong một tháng (kW/h) của 30 gia đình ở một khu phố A. 165 85 65 65 70 50 45 100 45 100 100 100 100 90 53 70 141 42 50 150 40 70 84 59 75 57 133 45 65 75 c. Dự kiến sản phẩm - HS liệt kê được các kiến thức cần sử dụng giải quyết bài to n ban đầu. - HS có thể trình bày lời giải các bài tập định hướng của giáo viên. d. Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: HS thảo luận nhóm liệt kê các kiến thức liên quan cần sử dụng HĐ 2: HS nghiên cứu tài liệu về vẽ thiết kế giày 16 HĐ 3: HS tự trình bày lời giải các bài toán trên HĐ 4: GV chốt lại kiến thức cho HS. 3. Hoạt động 3: Đề xuất các giải pháp a. Mục đích của hoạt động HS đưa ra được giải pháp giải quyết các bài toán thực tế trên. b. Nội dung hoạt động Giải pháp bài toán 1 và bài toán 2. - Thiết kế phiếu hỏi để điều tra về nguyện vọng của học sinh lớp 12. - Sau khi thu thập dữ liệu, biểu diễn số liệu dưới dạng các biểu đồ và đưa ra nhận xét từ biểu đồ. Giải pháp bài toán 3. - Chọn ngẫu nhiên 10 bút mỗi loại và chia cho các thành viên dùng thử sau đó ghi lại thời gian sử dụng của từng bút. - Lập bảng số liệu thống kê ban đầu. - Tìm số trung bình, phương sai. - Đưa ra kết luận: loại bút nào có thời gian sử dụng trung bình lâu hơn thì sử dụng được dài hơn, loại bút nào có phương sai lớn hơn thì chất lượng ít đồng đều hơn. Giải pháp bài toán 4. - Chọn 2 lớp 3 tuổi ở hai trường mầm non. - Đo chiều cao của học sinh đầu tháng và cuối tháng (có thể xin số liệu từ giáo viên phụ trách lớp). - Lập bảng số liệu về sự tăng chiều cao trong một tháng của HS lớp 3 tuổi. - Tính số trung bình, phương sai (hoặc độ lệch chuẩn) và đưa ra nhận xét. c. Dự kiến sản phẩm HS - HS trình bày được cơ sở của việc thiết kế giải ph p trên cơ sở vận dụng kiến thức thống kê. - HS đề xuất được cách giải quyết bài toán. d) Cách thức tổ chức hoạt động - HS thảo luận nhóm tìm giải pháp. - HS trình bày giải pháp. - GV nhận xét. 17 4. Hoạt động 4: Chọn giải pháp tốt nhất a) Mục đích của hoạt động - HS lựa chọn được giải pháp tốt nhất theo các tiêu chí (do GV đề nghị, hoặc bản thân người học tự đề nghị) về việc giải bài toán bằng cách lập hệ phương trình. b) Nội dung hoạt động HS sẽ thảo luận và thống nhất c c tiêu chí đ nh gi giải ph p sau đó mỗi nhóm sẽ lựa chọn giải pháp phù hợp cho nhóm mình. c) Dự kiến sản phẩm - HS có bản phân tích về ưu nhược điểm của các giải ph p đã đề xuất. - HS đưa ra giải pháp cuối cùng của nhóm. d) Cách thức tổ chức hoạt động - HĐ 1: C c nhóm thảo luận về ưu nhược điểm của các giải ph p đã được đề xuất theo tiêu chí của GV hoặc do nhóm tự đề xuất. - HĐ 2: C c nhóm cử đại diện thuyết minh về một phương n tối ưu nhất do nhóm lựa chọn. - HĐ 3: GV x c nhận các phần thảo luận của HS và động viên các em triển khai các giải pháp. 5. Hoạt động 5: Chế tạo mô hình hoặc mẫu thử nghiệm a) Mục đích của hoạt động - HS trải nghiệm hoạt động các cách giải bài toán thông qua giải ph p đã lựa chọn. b) Nội dung hoạt động Các nhóm tiến hành điều tra, thực nghiệm để có số liệu thống kê ban đầu. c) Dự kiến sản phẩm Lời giải của bài toán. d) Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: HS thảo luận nhóm để dự kiến các kiến thức liên quan và phân chia nhiệm vụ cho các thành viên. HĐ 2: HS thực hiện các nhiệm vụ được giao. HĐ 3: C c nhóm HS thiết kế hoàn chỉnh bảng hệ thống c c phương ph p giải các bài toán thực tế. HĐ 4: GV hỗ trợ và tư vấn cho HS cách thức thiết kế thành công giải pháp. 18 6. Hoạt động 6: Thử nghiệm và đánh giá a) Mục đích của hoạt động - HS tiến hành kiểm tra tính ứng dụng vào thực tiễn của sản phẩm. b) Nội dung hoạt động - Kiểm tra tính thực tiễn của sản phẩm. c) Dự kiến sản phẩm - Đưa ra được c c ưu điểm, nhược điểm của sản phẩm d) Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: C c nhóm tự kiểm tra mức độ đạt được tiêu chí của sản phẩm của nhóm HĐ 2: C c nhóm thảo luận c c ưu điểm và nhược điểm của sản phẩm HĐ 3: GV hỗ trợ việc đ nh gi sản phẩm của các nhóm 7. Hoạt động 7: Chia sẻ và thảo luận a) Mục đích của hoạt động - HS bổ trợ kiến thức và kinh nghiệm cho nhau để cùng nhau hoàn thiện sản phẩm, góp phần hoàn thiện vốn kiến thức của mỗi cá nhân HS - Tạo ra được sự gắn kết giữa các thành viên trong lớp, cùng nhau học tập và cùng nhau tiến bộ. b) Nội dung hoạt động HS chia sẻ các kiến thức và kinh nghiệm để các nhóm hoàn thiện sản phẩm c) Dự kiến sản phẩm C c góp ý để hoàn thiện sản phẩm của các nhóm d) Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: C c nhóm thuyết minh sản phẩm của nhóm mình HĐ 2: Cả lớp thảo luận về mức độ đạt được tiêu chí của các nhóm, về ưu điểm, nhược điểm của các sản phẩm HĐ 3: Cả lớp thảo luận về cách khắc phục c c nhược điểm của các sản phẩm. HĐ 4: GV x c nhận các góp ý thảo luận của HS 8. Hoạt động 8: Điều chỉnh thiết kế a) Mục đích của hoạt động - Các nhóm khắc phục c c nhược điểm của nhóm để hoàn thiện sản phẩm 19 b) Nội dung hoạt động - Các nhóm hoàn thiện sản phẩm của nhóm c) Dự kiến sản phẩm - Sản phẩm hoàn chỉnh của các nhóm d) Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: C c nhóm HS dựa trên các góp ý của các bạn và thầy cô gi o để đưa ra kế hoạch hoàn thiện sản phẩm của nhóm mình HĐ 2: C c nhóm thực hiện kế hoạch hoàn thiện sản phẩm HĐ 3: GV động viên và hỗ trợ các nhóm hoàn thiện sản phẩm 2.2.2. Chủ đề 2: Thiết kế giày đồng phục học sinh I. MỤC TIÊU DẠY HỌC 1. Kiến thức - Vận dụng kiến thức thống kê đã được học để thu thập số liệu, và xử lí số liệu. - Tìm hiểu về ngành thiết kế giày. 2. Kĩ năng - Thu thập số liệu và xử lí số liệu. - Vẽ thiết kế mẫu giày HS. - Thuyết trình sản phẩm được thiết kế. - Cùng làm việc nhóm, hoàn thành được các nhiệm vụ học tập. 3. Tư duy, thái độ - Tích cực tham gia các hoạt động học tập. 4. Năng lực - Khoa học (S): Vận dụng các kiến thức về ngành thiết kế thời trang thiết kế được mẫu giày phù hợp với HS trong trường. - Công nghệ (T): Sử dụng, quản lý và truy cập được công nghệ. - Kỹ thuật (E): Đọc được các tài liệu hướng, thiết kế và vẽ được mẫu giày đồng phục. - Toán học (M): Vận dụng kiến thức về thống kê để điều tra các yếu tố cần thiết phục vụ cho việc thiết kế. 20 II. Giới thiệu chủ đề Lứa tuổi HS Lớp 10, lứa tuổi 15-16 tuổi Mức độ tiếp thu Khá - Giỏi Vấn đề cần tập trung Bối cảnh thực tế Trong chủ đề này, HS vận dụng kiến thức về thống kê để thu thập thông tin phục vụ cho việc thiết kế giày cho HS. Tìm hiểu và vận dụng các kiến thức về thiết kế thời trang để vẽ được mẫu giày cho HS phù hợp nhất. Cần thiết kế một mẫu giày đồng phục cho HS toàn trường dựa trên nhu cầu, sở thích của các em.  Vẽ mỹ thuật Liên kết với các môn học Các nội dung kiến thức liên quan đến bài toán trong chương trình THPT  Thiết kế thời trang  Tin học Kiến thức chương thống kê. III. Tiến trình dạy học 1. Hoạt động 1: Xác định vấn đề hoặc nhu cầu thực tiễn a. Mục đích của hoạt động - HS phát hiện ra vấn đề cần giải quyết trong thực tiễn là: Cần thiết kế một mẫu giày phù hợp nhất với tất cả các HS trong trường. - HS có hứng thú tìm cách giải quyết vấn đề trên. b. Nội dung hoạt động - GV đưa ra vấn đề. c. Dự kiến sản phẩm - HS chuyển bài toán thực tiễn trên thành một bài tập Toán học (mô hình hóa thành bài tập Toán học). - Liệt kê các yếu tố cần thống kê. d. Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: Các nhóm HS thảo luận để chuyển yêu cầu thực tiễn thành yêu cầu của một bài tập toán học. HĐ 2: GV sẽ chính xác hóa bài tập toán học và yêu cầu cần thực hiện trong bài toán. 21 2. Hoạt động 2: Nghiên cứu lí thuyết nền (học kiến thức mới) a. Mục đích của hoạt động - HS nghiên cứu các tài liệu về thiết kế thời trang. - HS ôn tập các kiến thức chương thống kê phục vụ cho việc giải quyết bài toán. - HS xác định được sự liên kết của các kiến thức đã học trong việc giải quyết vấn đề đặt ra. b. Nội dung hoạt động - Để giải quyết vấn đề này học sinh cần có kiến thức về: + Mẫu số liệu. + Các loại biểu đồ. + Số trung bình, trung vị. + Phương sai, độ lệch chuẩn + Kiến thức về về vẽ thiết kễ mĩ thuật. HS có thể ôn tập các kiến thức trên qua bài tập định hướng do giáo viên cung cấp. Bài tập. Trong các mẫu số liệu dưới đây: i) Cho biết dấu hiệu và đơn vị điều tra là gì? Kích thước mẫu là bao nhiêu? ii) Lập bảng phân bố tần số, tần suất ghép lớp. Nhận xét. iii) Vẽ biểu đồ tần số, tần suất. iv) Tính số trung bình, số trung vị, mốt. v) Tính phương sai và độ lệch chuẩn. Nhận xét. 1) Khối lượng của 30 củ khoai tây thu hoạch được ở nông trường T (đơn vị: g). 90 73 88 99 100 102 101 96 79 93 81 94 96 93 95 82 90 106 103 116 109 108 112 87 74 91 84 97 85 92 Với các lớp: [70; 80), [80; 90), [90; 100), [100; 110), [110; 120]. 2) Chiều cao của 35 cây bạch đàn (đơn vị: m). 6,6 7,5 8,2 8,2 7,8 7,9 9,0 8,9 8,2 7,2 7,5 8,3 7,4 8,7 7,7 7,0 9,4 8,7 8,0 7,7 7,8 8,3 8,6 8,1 8,1 9,5 6,9 8,0 7,6 7,9 7,3 8,5 8,4 8,0 8,8 Với các lớp: [6,5; 7,0), [7,0; 7,5), [7,5; 8,0), [8,0; 8,5), [8,5; 9,0), [9,0; 9,5]. 22 3) Số phiếu dự đo n đúng của 25 trận bóng đ học sinh. 54 75 121 142 154 159 171 189 203 211 225 247 251 259 264 278 290 305 315 322 355 367 388 450 490 Với các lớp: [ 0; 124], [12 ; 199], … (độ dài mỗi đoạn là 74). 4) Doanh thu của 50 cửa hàng của một công ti trong một tháng (đơn vị: triệu đồng). 102 121 129 114 95 88 109 147 118 148 128 71 93 67 62 57 103 135 97 166 83 114 66 156 88 64 49 101 79 120 75 113 155 48 104 112 79 87 88 141 55 123 152 60 83 84 95 27 144 90 Với các lớp: [26, ; 48, ), [48, ; 70, ), … (độ dài mỗi khoảng là 22). - Một vài mẫu thiết kế giày tham khảo 23 c. Dự kiến sản phẩm - HS liệt kê được các kiến thức cần dùng để giải quyết bài toán. - HS trình bày được lời giải của các bài toán. d. Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: HS thảo luận nhóm liệt kê các kiến thức liên quan cần sử dụng HĐ 2: HS nghiên cứu tài liệu về vẽ thiết kế giày HĐ 3: HS tự trình bày lời giải các bài toán trên HĐ 4: GV chốt lại kiến thức cho HS. 3. Hoạt động 3: Đề xuất các giải pháp a. Mục đích của hoạt động HS đưa ra được giải pháp giải quyết bài toán. b. Nội dung hoạt động - HS thảo luận đưa ra giải pháp. Giải pháp gợi ý Để thiết kế được một mẫu giày phù hợp nhất với các bạn HS trong trường cần quan tâm tới. + Giới tính + Giá sản phẩm + Màu sắc + Kiểu dáng + Kích cỡ (dựa vào số liệu chiều dài bàn chân điều tra được, tính số trung bình, trung vị và mốt) Để có được thông tin về các tiêu chí trên, cần tiến hành khảo sát HS trong trường (mỗi khối chọn 3 lớp để điều tra) 24 PHIẾU THĂM DÒ Chúng tôi chuẩn bị thiết kế một mẫu giày đồng phục cho các bạn. Để mẫu giày phù hợp với mong muốn của các bạn nhất chúng tôi tiến hành khảo sát một vài thông tin dưới đây, mong các bạn hỗ trợ! 1. Bạn muốn một đôi giày trong khoảng bao nhiêu tiền? 1 0.000đ - 200.000đ 200.000đ - 2 0.000đ 2 0.000đ - 300.000đ 2. Bạn thích giày màu gì? Đen Trắng Xanh lam Kh c…….. 3. Bạn thích kiểu dáng nào? Thể thao Giày lười Kh c:………… 4. Chiều dài bàn chân của bạn là bao nhiêu? …………………… 5. Bạn là nam hay nữ? Nam Nữ - Sau khi khảo s t và thu được số liệu thống kê ban đầu, ta lập bảng phân bố tần số, tần suất, biểu diễn số liệu dưới dạng biểu đồ đường, biểu đồ phần trăm, tính to n số trung bình, trung vị, phương sai, độ lệch chuẩn,… và rút ra c c suy luận cần thiết 25 phục vụ cho việc thiết kế. (đối với các câu trả lời về chiều dài bàn chân, cần lập bảng phân bố tần số tần suất ghép lớp để phân loại cỡ giày). c. Dự kiến sản phẩm của HS - Trình bày được cơ sở của việc thiết kế các giải ph p trên cơ sở vận dụng kiến thức liên môn thuộc lĩnh vực STEM - HS đề xuất được các giải pháp cho việc thiết kế mẫu giày đồng phục. d. Cách thức tổ chức hoạt động - HĐ 1: HS thảo luận nhóm về lời giải của bài to n ban đầu - HĐ 2: C c nhóm HS đề xuất giải pháp thiết kế. - HĐ 3: C c nhóm HS đề xuất các giải pháp khác cho tình huống thực tiễn ban đầu của bài toán - HĐ 4: GV x c nhận cách thức giải quyết bài to n và c c đề xuất giải pháp của HS 4. Hoạt động 4: Chọn giải pháp tốt nhất a. Mục đích của hoạt động HS lựa chọn được giải pháp tốt nhất theo c c tiêu chí (do GV đề nghị hoặc bản thân người học tự đề nghị). b. Nội dung hoạt động HS sẽ thảo luận và thống nhất c c tiêu chí đ nh gi giải ph p sau đó mỗi nhóm sẽ lựa chọn giải pháp phù hợp cho nhóm mình. c. Dự kiến sản phẩm - HS có bản phân tích về ưu nhược điểm của giải ph p đã đề xuất - HS đưa ra mẫu thiết kế tốt nhất cho tình huống thực tiễn ban đầu d. Cách thức tổ chức hoạt động - HĐ 1: C c nhóm thảo luận về ưu nhược điểm của các giải ph p đã được đề xuất theo tiêu chí của GV hoặc do nhóm tự đề xuất - HĐ 2: C c nhóm cử đại diện thuyết minh về một phương n tối ưu nhất do nhóm lựa chọn - HĐ 3: GV x c nhận các phần thảo luận của HS và động viên các em triển khai các giải pháp 5. Hoạt động 5: Chế tạo mô hình hoặc mẫu thử nghiệm 26 a) Mục đích của hoạt động HS trải nghiệm hoạt động thiết kế giày b) Nội dung hoạt động Các nhóm thực hiện kế hoạch thiết kế sản phẩm của nhóm theo giải ph p đã lựa chọn c) Dự kiến sản phẩm Các sản phẩm mẫu vẽ giày đồng phục. d) Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: HS thảo luận nhóm để dự kiến và phân chia nhiệm vụ cho các thành viên HĐ 2: HS thực hiện các nhiệm vụ được giao HĐ 3: C c nhóm HS thiết kế hoàn chỉnh mẫu vẽ giày đồng phục. HĐ 4: GV quan s t hỗ trợ và tư vấn cho HS cách thức thiết kế thành công sản phẩm 6. Hoạt động 6: Thử nghiệm và đánh giá a) Mục đích của hoạt động HS tiến hành kiểm tra khả năng sử dụng vào thực tiễn của sản phẩm vừa thiết kế. b) Nội dung hoạt động Kiểm tra tính thực tiễn của sản phẩm thiết kế. (điều tra thống kê lại số học sinh trong trường thích hoặc không thích sản phẩm của nhóm) c) Dự kiến sản phẩm - X c định mức độ đạt được c c tiêu chí đã đặt ra từ ban đầu đối với sản phẩm. - Đưa ra được c c ưu điểm, nhược điểm của sản phẩm. d) Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: C c nhóm tự kiểm tra mức độ đạt được tiêu chí của sản phẩm của nhóm HĐ 2: C c nhóm thảo luận c c ưu điểm và nhược điểm của sản phẩm HĐ 3: GV hỗ trợ việc đ nh gi sản phẩm của các nhóm 7. Hoạt động 7: Chia sẻ và thảo luận a) Mục đích của hoạt động - HS bổ trợ kiến thức và kinh nghiệm cho nhau để cùng nhau hoàn thiện sản phẩm, góp phần hoàn thiện vốn kiến thức của mỗi cá nhân HS - Tạo ra được sự gắn kết giữa các thành viên trong lớp, cùng nhau học tập và cùng nhau tiến bộ. 27 b) Nội dung hoạt động HS chia sẻ các kiến thức và kinh nghiệm để các nhóm hoàn thiện sản phẩm c) Dự kiến sản phẩm C c góp ý để hoàn thiện sản phẩm của các nhóm d) Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: C c nhóm thuyết minh sản phẩm của nhóm mình HĐ 2: Cả lớp thảo luận về mức độ đạt được tiêu chí của các nhóm, về ưu điểm, nhược điểm của các sản phẩm HĐ 3: Cả lớp thảo luận về cách khắc phục c c nhược điểm của các sản phẩm HĐ 4: GV x c nhận các góp ý thảo luận của HS 8. Hoạt động 8: Điều chỉnh thiết kế a) Mục đích của hoạt động Các nhóm khắc phục c c nhược điểm của nhóm để hoàn thiện sản phẩm b) Nội dung hoạt động Các nhóm hoàn thiện sản phẩm của nhóm c) Dự kiến sản phẩm Sản phẩm hoàn chỉnh của các nhóm d) Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: C c nhóm HS dựa trên các góp ý của các bạn và GV để đưa ra kế hoạch hoàn thiện sản phẩm của nhóm mình HĐ 2: C c nhóm thực hiện kế hoạch hoàn thiện sản phẩm 2.2.3. Chủ đề 3: Thống kê gắn với xác suất I. Mục tiêu dạy học 1. Kiến thức - Vận dụng các quy tắc tính xác suất để giải quyết bài toán thực tiễn. - Biết cách chuyển bài toán thực tế thành bài toán toán học. 2. Kĩ năng - Thành thạo chuyển bài toán thực tế về bài toán toán học. - Thuyết trình được giải pháp của nhóm. - Cùng làm việc nhóm, hoàn thành được các nhiệm vụ học tập. 3. Tư duy, thái độ 28 - Tuân thủ c c quy định khi điều tra khảo sát thông tin. - Tích cực tham gia các hoạt động học tập. 4. Năng lực - Khoa học (S): Vận dụng các kiến thức của ngành thời trang để thiết kế mẫu giày đồng phục. - Công nghệ (T): Là khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết và truy cập được công nghệ. - Kỹ thuật (E): Đọc được các tài liệu hướng dẫn thiết kế thời trang (thiết kế giày). - Toán học (M): Vận dụng kiến thức về xác suất để tính toán. II. Giới thiệu chủ đề Lứa tuổi HS Lớp 11, lứa tuổi 16 - 17 tuổi Mức độ tiếp thu Khá - Giỏi Vấn đề cần tập trung Trong chủ đề này, HS vận dụng kiến thức xác suất thống kê để giải quyết bài toán. Bài toán 1. Một số người rất ham mê chơi lô đề và cho rằng đây là mối đầu tư sinh lời dễ dàng và rất nhanh. Vậy có nên hy vọng làm giàu nhờ nghề chơi đề hay không? Bối cảnh thực tế Bài toán 2. Trong các buổi hội chợ, quảng cáo sản phẩm người ta thường tổ chức c c trò chơi đặt cọc quay thưởng để khách hàng vừa giải trí vừa có thưởng. Một số người đặt cược rất nhiều với hy vọng đạt giải thưởng cao. Nên hay không ném tiền vào những trò chơi này? Liên kết với các môn học Tin học Các nội dung kiến thức liên quan đến bài toán trong Các công thức tính xác suất. chương trình THPT III. Tiến trình dạy học 1. Hoạt động 1: Xác định vấn đề hoặc nhu cầu thực tiễn a. Mục đích của hoạt động - HS phát hiện ra vấn đề cần giải quyết trong thực tiễn là: 29 + Nhiều người rất ham mê lô đề và coi đây là việc đầu tư sinh lời nhanh và dễ dàng. Họ đầu tư rất nhiều tiền vào các con số và dù bị thua họ vẫn tiếp tục chơi và mong gỡ lại. Có nên chơi đề hay không? + Trong các buổi hội chợ, các buổi quảng cáo sản phẩm người ta thường có các trò chơi đặt cọc quay thưởng. Ngoài việc chơi để giải trí, người chơi có nên đặt cọc nhiều tiền để mong trúng giải thưởng cao hay không? - HS có hứng thú tìm cách giải quyết vấn đề trên. b. Nội dung hoạt động - GV đưa ra vấn đề thực tiễn, HS phát hiện vấn đề cần giải quyết. - HS chuyển bài toán thực tiễn thành bài toán toán học. c. Dự kiến sản phẩm - HS chuyển bài toán thực tiễn trên thành một bài tập Toán học (mô hình hóa thành bài tập Toán học): Bài toán 1. Lấy ví dụ về một trò quay thưởng: Người kinh doanh có 3 bánh xe giống hệt nhau, mỗi bánh đều được chia làm 6 phần bằng bằng nhau và được đ nh số từ 1 đến 6. Người chơi sẽ đặt cược số tiền vào một ô nào đó. Nếu i bánh xe trong 3 bánh xe quay trúng ô mà bạn đã chọn thì bạn sẽ được số tiền lớn gấp i lần số tiền bạn đã đặt cược + tiền vốn. Ngược lại bạn sẽ mất tiền. Ví dụ: bạn đặt cược 10 ngàn vào ô số 6, nếu có 2 trong 3 bánh xe quay trúng ô số 6, thì bạn sẽ nhận lại 20 ngàn + 10 ngàn vốn = 30 ngàn. Còn nếu không có bánh xe nào quay trúng ô số 6, bạn sẽ mất 10 ngàn. Có nên đặt nhiều tiền vào trò chơi này để lấy thưởng cao hay không? Bài toán 2. Luật chơi đề như sau: Bạn đặt một số tiền, nói đơn giản là X (đồng) vào một số từ 00 đến 99. Mục đích của người chơi đề là làm sao số này trùng vào 2 chữ số cuối cùng của giải xổ số đặc biệt do Nhà nước phát hành trong ngày đó. Nếu số của bạn trùng, bạn sẽ được 70x (đồng) (tức 70 lần số tiền đầu tư). Nếu không trúng, bạn sẽ mất x (đồng) đặt cược lúc đầu. Có nên đầu tư tiền để chơi đề hay không? d. Cách thức tổ chức hoạt động 30 HĐ 1: Các nhóm HS thảo luận để chuyển yêu cầu thực tiễn thành yêu cầu của một bài tập toán học. HĐ 2: GV sẽ chính xác hóa bài tập toán học và yêu cầu cần thực hiện trong bài toán. 2. Hoạt động 2: Nghiên cứu lí thuyết nền (học kiến thức mới) a. Mục đích của hoạt động - HS chuẩn bị các kiến thức cần thiết cho việc giải quyết vấn đề. - HS xác định được sự liên kết của các kiến thức đã học trong việc giải quyết vấn đề đặt ra. b. Nội dung hoạt động - Để giải quyết bài toán này HS cần có kiến thức về: + Quy tắc cộng, quy tắc nhân + Công thức tính xác suất cổ điển + Công thức tính xác suất phần bù - HS có thể ôn lại các kiến thức thông qua hệ thống bài tập định hướng sau: 1. Từ các chữ số 1, 2, 3, 4, 5, 6 có thể lập được bao nhiêu số tự nhiên chẵn có sáu chữ số và thỏa mãn điều kiện: sáu chữ số của mỗi số là khác nhau và chữ số hàng nghìn lớn hơn 2 ? A. 720 số. B. 360 số. C. 288 số. D. 240 số. Lời giải Chọn D Gọi số có sáu chữ số cần tìm là n  abcdef từng đôi một, c  2 và f là số chẵn. Trường hợp 1: Nếu f  2  n  abcde2 Có 4 cách chọn c , nên có 4.4!  96 số. Trường hợp 2: Nếu f  4  n  abcde 4 Có 3 cách chọn c , nên có 3.4!  72 số. Trường hợp 3: Nếu f  6  n  abcde6 Có 3 cách chọn c , nên có 3.4!  72 số. Vậy số các số cần tìm là 96  72  72  240 số. 31 , trong đó s u chữ số khác nhau 2. Lập các số tự nhiên có 7 chữ số từ các chữ số 1 ; 2 ; 3 ; 4 . Tính xác suất để số lập được thỏa mãn: các chữ số 1 ; 2 ; 3 có mặt hai lần, chữ số 4 có mặt 1 lần đồng thời các chữ số lẻ đều nằm ở các vị trí lẻ (tính từ trái qua phải). A. 9 . 8192 B. 3 . 4096 C. 3 . 2048 D. 9 . 4096 Lời giải Chọn A Ta có: n     47 +) Chọn 2 trong 4 vị trí lẻ cho số 1 có C42 cách, 2 vị trí còn lại cho số 3 : +) Chọn 1 trong 3 vị trí chẵn cho số 4 có 3 cách. +) 2 vị trí còn lại cho số 2 . Vậy P  C42 .3 9 .  7 4 8192 3. Một lớp có 100 Sinh viên, trong đó có 0 SV giỏi Anh Văn, 4 SV giỏi Ph p Văn, 10 SV giỏi cả hai ngoại ngữ. Chọn ngẫu nhiên một sinh viên trong lớp. Tính xác suất: a) Sinh viên này giỏi ít nhất một ngoại ngữ. b) Sinh viên này không giỏi ngoại ngữ nào hết. c) Sinh viên này chỉ giỏi đúng một ngoại ngữ. d) Sinh viên này chỉ giỏi duy nhất môn Anh Văn. Giải a) Gọi A là biến cố Sinh viên giỏi Anh Văn. Gọi B là biến cố Sinh viên giỏi Ph p Văn. Gọi C là biến cố Sinh viên giỏi ít nhất một ngoại ngữ. P(C)  P(A  B)  P(A)  P(B)  P(AB)  50 45 10    0,85 100 100 100 b) Gọi D là biến cố Sinh viên này không giỏi ngoại ngữ nào hết. P(D)  1  P(C)  1  0,85  0,15 c) P(AB  AB)  P(A)  P(B)  2P(AB)  32 50 45 10   2.  0,75 100 100 100 d) P(AB)  P(A)  P(AB)  50 10   0,4 100 100 - HS tìm hiểu luật chơi đề và c c trò quay thưởng ở hội chợ. 3. Hoạt động 3: Đề xuất các giải pháp a) Mục đích của hoạt động HS đưa ra được giải pháp giải quyết bài toán. b) Nội dung hoạt động Giải pháp bài toán 1. Lời giải: Gọi 3 số mà 3 b nh xe quay ra được là (a,b,c). Ta biết mỗi bánh xe sẽ có 6 trường hợp (số 1 đến số 6) nên có tất cả là 6.6.6 = 216 trường hợp của bộ 3 (a,b,c). Có c c trường hợp xảy ra như sau: - TH1: (a,b,c) kh c nhau đôi một. Số trường hợp xảy ra của a là 6, nên của b là 5 và của c là 4. Do đó có tất cả 6. .4 = 120 trường hợp. Nếu ta đặt x (đồng) và ô nào đó, thì số trường hợp trúng chỉ là 1 lần quay trúng, và 2 lần còn lại quay trật. Nên số trường hợp quay trúng là 1.4. .3 = 60 trường hợp. (có thể trúng lần đầu, lần hai hoặc lần cuối). - TH2: (a,b,c) đều bằng nhau. Số trường hợp xảy ra trong trường hợp này chỉ là 6. Tương tự, nếu quay trúng thì số trường hợp là 1. - TH3: (a,b,c) có 2 trong 3 số giống nhau. Có tất cả là 216 trường hợp, mà trường hợp 1 là 120 và trường hợp 2 là 6 do đó trường hợp 3 là 216 - 120 - 6 = 90 trường hợp. Trúng tiền gấp đôi có 1 trường hợp. Trúng tiền gấp ba có 1 trường hợp. Tóm lại nếu đặt x đồng thì lợi nhuận trung bình của chủ tiệm sẽ như sau: Các trường hợp 1 Số kết quả Số tiền nhận lại thuận lợi x 2x 3x 120 60 - - Thu được 60x - 60x 33 Lợi nhuận Trung bình 0 2 6 - - 1 5x - 3x 2x 3 90 15 15 - 60x - 15x -15x.2 15x Tổng 216 17x 17x/216 Từ bảng tính toán ta thấy, nếu đặt x đồng thì trung bình người chủ trò chơi sẽ thu được lợi nhận là 17x/210 đồng. Để cho dễ hình dung, nếu trong 1 ngày tổng số tiền đặt cược là 500 nghìn, thì số tiền trên sẽ là 17.500/210 = 40,5 nghìn và trung bình tháng sẽ là 1,215 triệu. Kết luận: Tất cả trò chơi mang tính may rủi này đều đã được các chủ tiệm trò chơi tính to n trước, và chắc chắn rằng họ sẽ có lời, chưa kể họ có chiêu trò trong đó nữa. Lời khuyên: Các bạn sẽ nghĩ rằng: trò này quá dễ ăn, vì nó có tới 3 lần quay b nh xe. B nh xe này không trúng thì b nh kh c trúng. Nhưng đó chỉ là bạn điều bạn suy nghĩ còn thực tế thì bạn phải tính toán cẩn thận mới có kết quả chính x c được. Kết quả đã có ở trên. Như vậy lời khuyên cho bạn là nếu chơi để giải trí thì không sao, nhưng nếu có máu cờ bạc thì chắc chắn là các bạn sẽ lỗ. Giải pháp bài toán 2. Lời giải: Vì có 1 số trúng trong 100 số nên xác suất trúng là: 1/100= 1%. Do đó x c suất bị thua là 1 - 1% = 99%. Tỉ lệ thắng thua và lãi lỗ khi bạn bỏ 100.000 đồng vào một con số bất kì có trong bảng sau: THẮNG THUA XÁC SUẤT 1% 99% LỜI 6.900.000 -100.000 TRUNG BÌNH 69.000 -99.000 -30.000 Kết luận: Mỗi lần chơi 100.000 đồng, trung bình bạn sẽ lỗ khoản 30 ngàn đồng. Lời khuyên: Nếu bạn coi chơi lô đề là một nghề thì đó chính là nghề làm giàu cho các ông chủ lô đề. c) Dự kiến sản phẩm của HS - Trình bày được cơ sở của việc thiết kế các giải ph p trên cơ sở vận dụng kiến thức liên môn thuộc lĩnh vực STEM - HS đề xuất được các giải pháp cho việc giải quyết bài toán. d) Cách thức tổ chức hoạt động 34 - HĐ 1: HS thảo luận nhóm về lời giải của bài to n ban đầu - HĐ 2: C c nhóm HS đề xuất giải pháp thiết kế hình chóp trên cơ sở lời giải bài toán - HĐ 3: C c nhóm HS đề xuất các giải pháp khác cho tình huống thực tiễn ban đầu của bài toán - HĐ 4: GV x c nhận cách thức giải quyết bài to n và c c đề xuất giải pháp của HS 4. Hoạt động 4: Chọn giải pháp tốt nhất a) Mục đích của hoạt động HS lựa chọn được giải pháp tốt nhất theo c c tiêu chí (do GV đề nghị hoặc bản thân người học tự đề nghị) về mẫu thiết kế hình chóp. b) Nội dung hoạt động HS sẽ thảo luận và thống nhất c c tiêu chí đ nh gi giải ph p sau đó mỗi nhóm sẽ lựa chọn giải pháp phù hợp cho nhóm mình. c) Dự kiến sản phẩm - HS có bản phân tích về ưu nhược điểm của các giải ph p đã đề xuất. - HS đưa ra mẫu giải pháp tốt nhất cho tình huống thực tiễn ban đầu. d) Cách thức tổ chức hoạt động - HĐ 1: C c nhóm thảo luận về ưu nhược điểm của các giải pháp đã được đề xuất theo tiêu chí của GV hoặc do nhóm tự đề xuất. - HĐ 2: C c nhóm cử đại diện thuyết minh về một phương n tối ưu nhất do nhóm lựa chọn. - HĐ 3: GV x c nhận các phần thảo luận của HS và động viên các em triển khai các giải pháp. 5. Hoạt động 5: Chế tạo mô hình hoặc mẫu thử nghiệm a) Mục đích của hoạt động HS tiến hành giải quyết vấn đề b) Nội dung hoạt động Các nhóm thực hiện kế hoạch giải quyết vấn đề theo giải ph p đã lựa chọn c) Dự kiến sản phẩm HS đưa ra kết luận. 35 d) Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: HS thảo luận phân chia nhiệm vụ cho các thành viên HĐ 2: HS thực hiện các nhiệm vụ được giao HĐ 3: C c nhóm HS hoàn thiện lời giải HĐ 4: GV quan s t hỗ trợ và tư vấn cho HS cách thức thiết kế thành công sản phẩm 6. Hoạt động 6: Thử nghiệm và đánh giá a) Mục đích của hoạt động HS tiến hành kiểm tra khả năng sử dụng vào thực tiễn của bài toán. b) Nội dung hoạt động Kiểm tra tính thực tiễn của sản giải pháp. c) Dự kiến sản phẩm - X c định mức độ đạt được c c tiêu chí đã đặt ra từ ban đầu đối với sản phẩm mô hình kim tự tháp. - Đưa ra được c c ưu điểm, nhược điểm của sản phẩm. d) Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: C c nhóm tự kiểm tra mức độ đạt được tiêu chí của sản phẩm của nhóm HĐ 2: C c nhóm thảo luận c c ưu điểm và nhược điểm của sản phẩm HĐ 3: GV hỗ trợ việc đ nh gi sản phẩm của các nhóm 7. Hoạt động 7: Chia sẻ và thảo luận a) Mục đích của hoạt động - HS bổ trợ kiến thức và kinh nghiệm cho nhau để cùng nhau hoàn thiện sản phẩm, góp phần hoàn thiện vốn kiến thức của mỗi cá nhân HS - Tạo ra được sự gắn kết giữa các thành viên trong lớp, cùng nhau học tập và cùng nhau tiến bộ. b) Nội dung hoạt động HS chia sẻ các kiến thức và kinh nghiệm để các nhóm hoàn thiện sản phẩm c) Dự kiến sản phẩm C c góp ý để hoàn thiện sản phẩm của các nhóm d) Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: C c nhóm thuyết minh sản phẩm của nhóm mình 36 HĐ 2: Cả lớp thảo luận về mức độ đạt được tiêu chí của các nhóm, về ưu điểm, nhược điểm của các sản phẩm HĐ 3: Cả lớp thảo luận về cách khắc phục c c nhược điểm của các sản phẩm HĐ 4: GV x c nhận các góp ý thảo luận của HS 8. Hoạt động 8: Điều chỉnh thiết kế a) Mục đích của hoạt động Các nhóm khắc phục c c nhược điểm của nhóm để hoàn thiện sản phẩm b) Nội dung hoạt động Các nhóm hoàn thiện sản phẩm của nhóm c) Dự kiến sản phẩm Sản phẩm hoàn chỉnh của các nhóm d) Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: C c nhóm HS dựa trên các góp ý của các bạn và cô gi o để đưa ra kế hoạch hoàn thiện sản phẩm của nhóm mình HĐ 2: C c nhóm thực hiện kế hoạch hoàn thiện sản phẩm HĐ 3: GV động viên và hỗ trợ các nhóm hoàn thiện sản phẩm 2.3. Tiểu kết chương 2 Nghiên cứu nội dung Thống kê trong chương trình to n 10, chúng tôi thấy rằng nội dung này gắn liền với thực tiễn, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của xã hội, hoàn toàn phù hợp với mục tiêu của giáo dục STEM, giúp học sinh phát triển c c kĩ năng STEM đặc biệt là kĩ năng to n học. Chúng tôi cũng đã thiết kế được ba chủ đề nhằm giúp học sinh phát triển c c kĩ năng STEM thông qua dạy học nội dung Thống kê. 37 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích thực nghiệm Nghiên cứu tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm mục đích: Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đã đề ra trong luận văn. Đ nh gi tính khả thi và hiệu quả của c c đề xuất về dạy môn To n 10 theo định hướng giáo dục STEM. Dạy học môn To n 10 theo định hướng giáo dục STEM góp phần hình thành và phát triển c c năng lực hợp tác, giải quyết vấn đề, sáng tạo cho HS và nâng cao hứng thú học tập của HS trên cơ sở phân tích khách quan, khoa học kết quả định tính và định lượng. 3.2. Nội dung thực nghiệm - TN sự phù hợp về quy trình dạy học nội dung thống kê theo định hướng giáo dục STEM. - TN đ nh gi tính hiệu quả và khả thi của chủ đề STEM trong dạy học học nội dung thống kê. 3.3. Đối tượng thực nghiệm Đợt thực nghiệm sư phạm này đã được tiến hành tại trường THPT Trại Cau, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên. Lớp thực nghiệm: 10A2, gồm 44 HS. Lớp đối chứng: 10A5, gồm 42 HS. Các lớp đối chứng và thực nghiệm được chọn có kết quả học kì 1 là tương đương nhau thuận lợi cho việc đ nh gi kết quả thực nghiệm. 3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Chúng tôi vận dụng một số phương ph p dạy học theo hướng ph t huy tính tích cực của HS. Theo hướng này thì GV đóng vai trò là người tổ chức và điều khiển HS thực hiện nội dung thực nghiệm. - Thiết kế giáo án, thiết kế đề kiểm tra. - Tổ chức dạy thực nghiệm theo hướng STEM. - Thu thập số liệu để xử lý và rút ra các nhận xét. 3.5. Thời gian nghiệm sư phạm Thời gian tiến hành thực nghiệm: th ng 1 năm 2020. 38 3.6. Các bước tiến hành Được sự đồng ý của ban lãnh đạo nhà trường, tổ Toán và các GV dạy Toán ở các lớp trên chúng tôi tiến hành dạy thực nghiệm và đối chứng song song theo lịch công tác của nhà trường. GV dạy lớp thực nghiệm: Phạm Hải Yến. Tại lớp thực nghiệm: 10A2 - GV thực hiện theo tiến trình dạy học cho HS theo định hướng STEM - Quan sát hoạt động học tập của HS, đ nh gi trên hai mặt định tính và định lượng để nhận định kết quả về việc tiếp thu tri thức phương ph p của HS. GV dạy lớp đối chứng: Phạm Hải Yến Tại lớp đối chứng: 10A5 - GV vẫn dạy bình thường, không tiến hành như đối với lớp thực nghiệm và quan s t điều tra kết quả học tập của HS ở lớp đối chứng. Chúng tôi chú trọng các vấn đề sau trong thực nghiệm: - Tổ chức cho HS hoạt động chiếm lĩnh c c kiến thức cơ bản. - Định hướng cho HS tự rút ra các thuật giải, c c phương ph p cho những dạng to n cơ bản. - Rèn luyện cho HS c c thao t c tư duy trong việc hình thành khái niệm, chứng minh định lý, giải bài tập toán. Để theo dõi tiến trình thực nghiệm, chúng tôi sử dụng các công cụ sau: - Kiểm tra tự luận: Nhằm đ nh gi mức độ lĩnh hội bài học của HS qua các tiết học. Kiểm tra kiến thức của từng cá nhân của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng thông qua bài kiểm tra tự luận. Nội dung kiểm tra bám sát yêu cầu về chương trình Toán lớp12. Tất cả các bài kiểm tra được một người chấm thống nhất theo thang điểm từ 1 đến 10. - Phiếu khảo s t dành cho HS: Để đ nh gi mức độ nhận thức, nắm bắt và thể hiện việc sử dụng các biện pháp dạy học tri thức phương ph p cho HS, chúng tôi sử dụng phiếu hỏi. Sử dụng phiếu khảo sát dành cho HS với các câu hỏi kiểm tra sự hiểu biết của HS về nội dung bài học, về các tri thức phương ph p mà HS thu nhận được sau mỗi bài học, chủ đề. 39 - Quan sát trong lớp học: Được sử dụng nhằm mục đích tiếp nhận thông tin phản hồi của HS về việc tiếp thu các tri thức phương ph p trong học tập. Chúng tôi kiểm tra vở ghi, vở bài tập, …để có cái nhìn bao quát về cách HS học tập cũng như hiệu quả của các biện ph p sư phạm đưa ra. - Phỏng vấn: Để có những thông tin về t c động của việc sử dụng các biện pháp dạy học tri thức phương ph p cho HS, chúng tôi sử dụng phương ph p phỏng vấn nhằm làm sáng tỏ những thông tin về những vấn đề khó x c định được qua quan sát và phiếu hỏi như khả năng p dụng vào thực tế của các biện pháp, những khó khăn khi sử dụng các biện ph p sư phạm vào dạy học tri thức phương ph p,…Những phỏng vấn này được tiến hành theo cách trò chuyện hoặc hỏi qua phiếu với những câu hỏi định hướng, kết hợp quan sát những biểu hiện bên ngoài của đối tượng. Kết quả phỏng vấn được xử lí và được phân tích định tính. - Thống kê Toán học: Sau khi chấm bài kiểm tra của HS, chúng ta có thể tính được các thông số thống kê sau: Sử dụng phương ph p thống kê Toán học để có cơ sở khoa học nhằm khẳng định chất lượng của lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng. Sau khi hoàn thành dạy thực nghiệm và dạy đối chứng chúng tôi cho cả hai lớp thực nghiệm và đối chứng cùng làm một bài kiểm tra tổng hợp trong thời gian 45 phút. Nội dung của bài kiểm tra như sau: 3.7. Đánh giá về kết quả thực nghiệm 3.7.1. Đánh giá định tính Tiến hành quan sát tất cả các tiết học thực nghiệm sư phạm của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng. Thông qua quan sát, ghi chép các hoạt động của GV và HS, trao đổi với GV sau mỗi tiết dạy để rút kinh nghiệm và trao đổi với HS để kiểm tra sự hứng thú, khả năng tiếp thu bài của HS với các bài giảng được thực hiện theo các biện ph p đã đề xuất trong luận văn. Qua qu trình thực nghiệm chúng tôi nhận thấy các tiến trình dạy học được soạn thảo tương đối phù hợp với thực tế dạy học. Trong giờ học, các em rất hứng thú với việc rèn luyện các tri thức phương ph p và học tập rất hăng say. Tỷ lệ HS chăm chú học tập tăng cao. Sau c c buổi học tinh thần các em phấn chấn hẳn và tỏ ra yêu thích học tập môn To n hơn. Mặt khác, có sự chuyển biến rõ rệt trong hoạt động học tập của HS, đặc biệt là khả năng tích lũy kiến thức, phương 40 pháp, khả năng thuật toán hóa các dạng toán, khả năng phân tích, tổng hợp, phát hiện và giải quyết vấn đề. Chúng tôi thấy lớp thực nghiệm có những dấu hiệu tích cực hơn so với lớp đối chứng, thể hiện ở một số nét chính sau đây: - Khả năng thực hiện các thuật toán chính xác và thành thạo hơn. - Khả năng phân tích một hoạt động thành các hoạt động thành phần linh hoạt và chính xác. - Khả năng phân tích, tổng hợp, kh i qu t hóa, đặc biệt hóa, tương tự hóa được cải thiện đ ng kể. - Khả năng trình bày lời giải chặt chẽ, logic, ít sai lầm do HS thường xuyên được nhắc nhở và sửa chữa sai lầm. - Năng lực tự học được cải thiện, HS hứng thú hơn trong giờ học. - Các em lớp thực nghiệm ít nhầm các phép toán, quy tắc toán học hơn lớp đối chứng. - Trong các bài kiểm tra, các em HS của lớp thực nghiệm định hướng giải khá tốt. - Học sinh thấy được ý nghĩa của toán học trong cuộc sống, cảm thấy môn toán trở nên bớt khô khan hơn. - Học sinh biết liên kết các kiến thức liên quan từ các môn học kh c nhau để giải quyết một vấn đề. - Học sinh biết tự tìm hiểu và làm chủ được công nghệ thông tin để áp dụng vào điều tra khảo s t cũng như tính to n. - Học sinh rèn luyện kĩ năng tự tìm hiểu kiến thức thông qua các trang thông tin điện tử và dưới sự hướng dẫn của giáo viên. - Học sinh lớp thực nghiệm biết c ch đề xuất c c quy trình để giải quyết một vấn đề. 3.7.2. Đánh giá định lượng Sau khi kiểm tra, chúng tôi đã thống kê kết quả bài làm của HS, thu được các số liệu như sau: Bảng 3.1. Bảng phân phối tần số điểm của bài kiểm tra Lớp Số bài kiểm tra đạt điểm tương ứng số HS 10A2 44 10A5 42 1 2 1 Điểm 3 4 5 6 7 8 9 10 TB 1 1 9 8 11 7 3 4 6,8 2 3 9 10 8 5 2 2 6,2 41 Bảng 3.2. Bảng phân phối tần suất điểm của bài kiểm tra Số % bài kiểm tra đạt điểm tương ứng số Lớp HS 10A2 44 10A5 42 1 2 2,4 3 4 5 6 7 8 9 10 2,3 2,3 20,5 18,2 25,0 15,9 6,8 9,0 4,8 7,1 21,4 23,8 19,0 11,9 4,8 4,8 Bảng 3.3. Tổng hợp các tham số thống kê Các tham số thống kê Sĩ số Lớp X S2 S 10A2 44 6,8 2,78 1,67 10A5 42 6,2 3,14 1,77 30 25 20 Lớp thực nghiệm 15 Lớp đối chứng 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Biểu đồ 3.1. Biểu đồ phân phối tần suất điểm Dựa vào bảng tổng hợp các tham số (bảng 3.3) cho thấy điểm trung bình bài kiểm tra của nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng, độ lệch chuẩn STN  S ĐC nên mức độ phân tán của điểm số ở nhóm thực nghiệm nhỏ hơn mức độ phân tán của điểm số ở nhóm đối chứng. Sử dụng phép thử t – student để xem xét, kiểm tra tính khả thi của việc thực nghiệm sư phạm, ta có kết quả:   1,53 và t  2,84 . 42 Tra trong bảng t – Student với bậc tự do F = 80 và với mức ý nghĩa   0,05 ta được t  1,566 nghĩa là t  t . Như vậy thực nghiệm có kết quả rõ rệt. Điều này chứng tỏ rằng học sinh các lớp thực nghiệm nắm vững kiến thức liên môn hơn c c học sinh các lớp đối chứng, đây là kết quả thực chất, không phải là do ngẫu nhiên. Việc tổ chức dạy học theo STEM đã thiết kế đã đem lại hiệu quả trong việc nâng cao chất lượng học tập cho học sinh. Kết quả này phù hợp với phân tích định tính. Điều đó chứng tỏ rằng, số học sinh có khả năng vận dụng tri thức toán học vào giải các bài toán sinh học, vật lý và thực tiễn của học sinh lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng. Vì số tiết thực nghiệm chưa nhiều nên chủ yếu chúng tôi đ nh gi về mặt định tính, những đ nh gi về mặt định lượng chỉ mang tính chất tham khảo. Tuy nhiên, kết quả đ nh gi định tính cũng phản nh được sự tiến bộ của HS (mặc dù chưa đ ng kể). Kết luận rút ra từ thực nghiệm: Mặc dù số tiết thực nghiệm chưa nhiều và thực nghiệm mới chỉ tiến hành trên một lớp, tuy nhiên bước đầu cũng đã thấy được hiệu quả và khả thi của các biện ph p sư phạm đã đề xuất. Về mặt phân tích định tính, chúng tôi thấy rằng học sinh đã có hứng thú hơn với môn học, kể cả những học sinh trước đây rất ghét môn Toán. Học sinh được rèn luyện kĩ năng nhuần nhuyễn hơn, các thao tác toán học và thực hành thành thạo hơn. C c kĩ năng STEM được hình thành và phát triển. Về mặt phân tích định lượng, kết quả bài kiểm tra ở lớp thực nghiệm cao so với lớp đối chứng, điểm lớp thực nghiệm có độ phân tán thấp hơn. 3.8. Kết luận chương 3 Kết quả thu được qua đợt thực nghiệm sư phạm bước đầu cho phép kết luận rằng: các chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM đã thiết kế ở chương 2 là hiệu quả và tính khả thi. Qua thực nghiệm chúng tôi cũng nhận thấy GV và HS rất hào hứng với các tiết dạy To n theo định hướng giáo dục STEM. Năng lực tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM của GV cũng được nâng lên qua các tiết dạy. GV đã hiểu rõ hơn c ch thiết kế và tổ chức dạy học theo định hướng này. Năng lực giải quyết vấn đề, hợp tác, ứng dụng Toán học của HS đã được cải thiện qua các giờ học. Như vậy, dạy học môn To n theo định hướng giáo dục STEM là hoàn toàn có thể thực hiện và có ý nghĩa lớn trong việc phát triển năng lực cho học sinh. 43 KẾT LUẬN Luận văn đạt được một số kết quả sau: - Hệ thống hóa cơ sở lý luận về giáo dục STEM. - Đ nh gi thực trạng về việc dạy và học môn Toán lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM. - Đề xuất quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học môn Toán nhằm phát triển kỹ năng STEM cho học sinh. - Thiết kế hai chủ đề giáo dục STEM thông qua dạy học nội dung thống kê lớp 10, một chủ đề thống kê gắn với xác suất lớp 11. - Đề xuất ba biện ph p sư phạm nhằm phát triển kỹ năng To n học. - Thực nghiệm sư phạm để kiểm định giả thuyết của đề tài. Kết quả của luận văn cho thấy  Giáo dục STEM là cần thiết và phù hợp với bối cảnh giáo dục Việt Nam nói chung và việc dạy học môn Toán ở trường phổ thông.  Việc dạy học môn To n theo định hướng giáo dục STEM là cần thiết, có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề, hợp t c, tư suy cho HS.  Môn Toán có vai trò quan trọng trong việc thực hiện giáo dục theo định hướng STEM và có nhiều tiềm năng để thực hiện dạy học môn To n theo định hướng giáo dục STEM.  Quy trình và cấu trúc mà tác giả sử dụng là phù hợp và khả thi.  Tác giả đã tổ chức thực nghiệm sư phạm để kiểm nghiệm để kiểm nghiệm tính khả thi của một số chủ đề dạy học thống kê Toán lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM và thực nghiệm cho thấy các chủ đề đã thiết kế là hiệu quả và khả thi.  Như vậy có thể khẳng định rằng mục đích nghiên cứu đã được thực hiện, nhiệm vụ nghiên cứu đã hoàn thành và giả thuyết khoa học chấp nhận được. 44 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN 1. Nguyễn Danh Nam, Dương Thị Dung (2020), “Ph t triển kĩ năng STEM thông qua dạy học môn Toán ở trường phổ thông”, Tạp chí Thiết bị giáo dục số 221, tr. 16 - 18 45 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO A. TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT 1. Ban Chấp hành Trung ương (2013), Nghị quyết số 29 – NQ/TW ngày 04/11/2013 về đổi mới căn bản, toàn diện về giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế. 2. Bộ gi o dục và Đào tạo (2014), Đề án đổi mới chương trình và sách giáo khoa sau 2015 (Bản dự thảo). (lí luận về dạy học tích hợp). 3. Bộ gi o dục và đào tạo (2014), Tài liệu tập huấn Dạy học tích hợp ở trường THCS, THPT, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội. 4. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2018), Chương trình giáo dục phổ thông môn Toán. 5. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2018), Định hướng Giáo dục STEM ở trường phổ thông, Tài liệu tập huấn. 6. Đỗ Mạnh Cường (2011), Năng lực thực hiện và dạy học tích hợp trong đào tạo nghề, Viện Nghiên cứu Phát triển Giáo dục Chuyên nghiệp. 7. E.H.Lim (2014), “Gi o dục ICT và giáo dục STEM qua kinh nghiệm của Malaysi”, Hội thảo giáo dục STEM trong chương trình gi o dục phổ thông của một số nước và vận dụng vào điều kiện của Việt Nam, Bộ Giáo dục và Đào tạo. 8. Trần Văn Hạo, Vũ Tuấn, Doãn Minh Cường, Đỗ Mạnh Hùng, Nguyễn Tiến Tài (2007), Đại số 10, NXB Giáo dục, Hà Nội. 9. Nguyễn Bá Kim (2009), Phương pháp dạy học môn Toán, Nxb Đại học sư phạm. 10. Luật Giáo dục (2019), Nxb Giáo dục, Hà Nội. 11. Hoàng Lê Minh (2006), "Dạy học môn Toán theo hình thức học tập hợp tác". Tạp chí khoa học trường ĐHSP Hà Nội (6), tr 58 - 61. 12. Nguyễn Thanh Nga (chủ biên, 2017) - Phùng Việt Hải - Nguyễn Quang Linh Hoàng Phước Muội, Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông. NXB Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh. 13. Bùi Văn Nghị (2009), Vận dụng lí luận vào thực tiễn dạy học môn Toán ở trường phổ thông, Nxb Đại học sư phạm. 14. Bùi Văn Nghị (2014), “Gi o dục Toán học hướng vào năng lực người học”, Kỷ yếu Hội thảo khoa học Quốc gia: Nghiên cứu giáo dục Toán học theo hướng phát triển năng lực người học, giai đoạn 2014 - 2020. Hải Phòng. 46 15. Hoàng Phê (2018), Từ điển tiếng Việt, NXB Hồng Đức. 16. Lê Xuân Quang (2017), Dạy học môn công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM, Luận án tiến sỹ Khoa học giáo dục, Trường Đại học sư phạm Hà Nội. 17. Chu Cẩm Thơ (2016), “Bài học từ thay đổi đào tạo/bồi dưỡng GV từ ngày hội STEM và ngày to n học mở ở Việt Nam”, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội, 61(10), tr. 195- 201. 18. Thơ, C.C., BÀI HỌC VỀ THAY ĐỔI ĐÀO TẠO/ BỒI DƯỠNG GIÁO VIÊN TỪ NGÀY HỘI STEM VÀ NGÀY TOÁN HỌC MỞ Ở VIỆT NAM. JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE, 2016: p. 195 - 201. 19. Đỗ Ngọc Thống - Phó Vụ trưởng Vụ Trung học - Bộ Gi o dục và Đào tạo (2014), Chương trình phổ thông Việt Nam - Nhìn từ góc độ STEM. 20. Thông tư số 32/2018/TT - BGDĐT ban hành ngày 26 th ng 12 năm 2018. 21. Nguyễn Văn Tuấn (2010), Tài liệu tập huấn về phương pháp dạy học theo hướng tích hợp, Trường Đại học Sư Phạm Kĩ thuật thành phố Hồ Chí Minh. B. TÀI LIỆU TIẾNG ANH 22. Boe J. A. (2010), Strategies for science, technonogy, engineering and math in technology education, North Dakota State University. 23. Brown J. (2012), “The curent status of STEM education research”, Journal of STEM Education: Innovations and Research, 13(5), pp. 7-11. 24. Bybee, R. W., Taylor, J. A., Gardner, A., Van Scotter, P., Powell, J. C., Westbrook, A., & Landes, N. (2006). The BSCS 5E instructional model: Origins and effectiveness, Colorado Springs, Co: BSCS, 5, 88-98. [46] 25. Capraro R. M., Capraro M.M., and Morgan J. R. (2013), STEM project-based learning: An intergrated science, technology, engineering, and mathematics (STEM) approach, Springer Science & Business Media. 26. Education Council (2015), National STEM school education strategy. 47 27. Hideyuki Kanematsu và Dana M. Barry, STEM and ICT education in intelligent environments. 28. Richard E. And Terkanian D. (2013), “Occupational employment projections to 2022”, Monthly Lab. Rev., 136, pp. 1-43. 29. Sanders M. (2009), "STEM, STEM Education, TEMmania", Technology Teacher, 68(4), pp. 20-26. 30. Tsupros, N., R. Kohler, & Hallinen, J. (2009). STEM education: A project to identify the missing components. Intermediate Unit 1: Center for STEM Education and Leonard Gelfand Center for Sevice Learning and Outreach, Carnegie Mellon University, Pennsylvania. 31. University of Arkansas (2013), “A collection of elementary STEM design challenges based children’s literature”, A Continual Work In Progress. [84]. C. TRANG WEB 32. http://www.stemedthailand.org/wp-content/uploads/2015/08/Problem-SolvingApproaches-in-STEM.pdf 33. https://www.ice.gov/doclib/sevis/pdf/stem-list.pdf 48 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1 PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN GV Kính thưa quý thầy/cô, hiện nay chúng tôi đang thực hiện đề tài nghiên cứu “Dạy học nội dung thống kê theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh ở trường trung học phổ thông”. Nhằm khảo sát và tham khảo ý kiến có nội dung liên quan đến đề tài, mọi ý kiến, nhận xét của quý Thầy/Cô sẽ là nguồn tư liệu vô cùng quan trọng giúp chúng tôi thiết kế và dạy học một số chủ đề theo định hướng giáo dục STEM có hiệu quả, từ đó nâng cao được chất lượng giảng dạy và góp phần vào sự thành công của đề tài. Rất mong quý thầy/cô giúp đỡ. I.THÔNG TIN CÁ NHÂN Họ và tên: (Có thể ghi hoặc không) ………………………………………………….. Giới tính: Nam Nữ Trình độ đào tạo: Cao đẳng Đại học Thạc sỹ Tiến sỹ Nơi công t c:……………………………… Số năm giảng dạy:………… Địa điểm: Thành phố Loại hình trường: Chuyên Nông thôn Công lập Vùng sâu Dân lập II. CÁC VẤN ĐỀ THAM KHẢO Ý KIẾN Quý thầy cô đ nh dấu chéo (x) vào ô tương ứng với lựa chọn của mình 1. Thầy cô hiểu gì về khái niệm giáo dục STEM? 1. Giáo dục STEM là dạy học tích hợp liên môn các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán. 2. Giáo dục STEM là định hướng giáo dục: bên cạnh định hướng giáo dục toàn diện là thúc đẩy giáo dục bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán với mục tiêu định hướng và chuẩn bị nguồn nhân lực đ p ứng nhu cầu ngày càng tăngcủa các ngành nghề liên quan, nhờ đó nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế. 3. Giáo dục STEM là phương ph p tiếp cận liên môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán trong dạy học với mục tiêu nâng cao hứng thú học tập, vận dụng kiến thức liên môn giải quyết các vấn đề thực tiễn, kết nối trường học với cộng đồng, hình thành và phát triển năng lực , phẩm chất người học. 4. Ý kiến khác 2. Theo thầy cô vai trò của dạy học giáo dục STEM là gì? - Đảm bảo giáo dục toàn diện - Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS - Kết nối trường học với cộng đồng - Hướng nghiệp, phân luồng 3. Theo thầy cô môn To n có vai trò như thế nào trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM? - Hình thành và phát triển những năng lực chung cốt lõi cho người học (NL tự chủ và tự học, NL giao tiếp và hợp tác, NL giải quyết vấn đề và sáng tạo) và NL toán học (NL tư duy và lập luận toán học; NL mô hình hoá toán học; NL giải quyết vấn đề toán học; NL giao tiếp toán học; NL sử dụng công cụ, phương tiện học Toán). - Giúp HS có những kiến thức, kỹ năng to n học phổ thông, cơ bản, thiết yếu; phát triển khả năng giải quyết vấn đề có tính tích hợp liên môn giữa môn Toán và các môn học khác như Vật lý, Hoá học, Sinh học, Địa lý, Tin học, Công nghệ,...; tạo cơ hội để HS được trải nghiệm, áp dụng toán học vào đời sống thực tế. - Hình thành và phát triển những phẩm chất chung cho HS (yêu nước, nhân i, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm) và những phẩm chất mà giáo dục toán học đem lại (tính kỷ luật, kiên trì, độc lập, sáng tạo, hợp tác; thói quen tự học, hứng thú và niềm tin trong học Toán). 4. Theo thầy cô có cần thiết dạy học môn To n theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh không? Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết Rất không cần thiết 5. Theo thầy cô những yếu tố nào ảnh hưởng đến việc giáo dục STEM? - Sự quan tâm đầy đủ và toàn diện của nhà trường tới c c lĩnh vực: khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học, tin học. - Cần có sự hiểu biết đầy đủ, toàn diện và thống nhất về nhận thức về giáo dục STEM. - Quan tâm bồi dưỡng đội ngũ GV. - Tăng cường đầu tư cơ sở vật chất phục vụ hoạt động giáo dục STEM. - Kết nối với cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp,các trung tâm nghiên cứu, c c cơ sở sản xuất. 6. Theo thầy cô, trong các chủ đề của chương trình môn To n 10 dưới đây, chủ đề nào có thể thiết kế dạy học theo định hướng giáo dục STEM? 1. Mệnh đề, tập hợp 2. Hàm số bậc nhất, hàm số bậc hai 3. Phương trình, hệ phương trình 4. Bất đẳng thức, bất phương trình 5. Thống kê 6. Góc lượng giác, công thức lượng giác 7. Véc tơ 8. Tích vô hướng của hai véc tơ 9. Phương ph p tọa độ trong mặt phẳng 7. Theo thầy cô người học có hứng thú với giáo dục STEM không? Rất hứng thú Hứng thú Không hứng thú Rất không hứng thú 8. Thầy cô có thường xuyên tổ chức dạy học môn to n theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh không? Rất thường xuyên Thường xuyên Không thường xuyên Rất không thường xuyên 9. Thầy cô có thường xuyên đưa tình huống thực tiễn vào dạy học môn toán không? Rất thường xuyên Thường xuyên Không thường xuyên Rất không thường xuyên 10. Những khó khăn mà thầy cô gặp phải khi tổ chức dạy học theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh là gì? ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. 11. Cảm nhận của thầy cô khi tổ chức các tiết học, chuyên đề STEM (hoặc các tiết học có nhiều nội dung gắn với thực tiễn) cho học sinh là như thế nào? ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. 12. Thầy cô thường tổ chức dạy học nội dung Thống kê trong chương trình To n 10 như thế nào? ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. Trân trọng cảm ơn quý Thầy /Cô! PHỤ LỤC 2 PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN HỌC SINH Các em HS thân mến! - STEM là cách viết tắt lấy chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh của các từ: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật), Maths (Toán học). - Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Giáo dục STEM kết nối giữa kiến thức học đường với thế giới thực, giải quyết các vấn đề thực tiễn, tạo hứng thú cho HS, hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS. - Trong thời đại Cách mạng công nghiệp 4.0 hiện nay, tốc độ phát triển của khoa học - công nghệ ngày một tăng, lượng tri thức khoa học được sản sinh với tốc độ ngày càng cao, cơ cấu nghề nghiệp trong xã hội thay đổi nhanh chóng… đòi hỏi con người có đủ năng lực để thích ứng. Vì vậy việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Phiếu điều tra này thực hiện nhằm đ nh gi mức độ cần thiết của việc dạy học một số chủ đề môn To n theo định hướng giáo dục STEM. Sự đóng góp ý kiến nghiêm túc của c c em là căn cứ thiết thực giúp nội dung đề tài nghiên cứu của tác giả mang tính kh ch quan và có ý nghĩa thực tế. Mong các em HS vui lòng cho biết ý kiến, quan điểm của mình về một số vấn đề dưới đây bằng c ch điền dấu (X) vào ô lựa chọn (Câu lựa chọn của các em chỉ sử dụng vào mục đích nghiên cứu). I. THÔNG TIN CÁ NHÂN 1. Trường: ……………………………………… Lớp:……………………….. 2. Giới tính: 3. Học lực: Giỏi Nam Khá Nữ Trung bình Yếu Kém II. CÁC VẤN ĐỀ THAM KHẢO Ý KIẾN 1. Trước khi nhận được phiếu khảo s t này, em đã từng nghe hay đọc về c c kĩ năng STEM chưa? Đã từng nghe Nghe rất nhiều Chưa nghe nói bao giờ 2. Em có thường xuyên được tham gia các tiết học hoặc chuyên đề dạy học tích hợp chưa? Rất thường xuyên Thường xuyên Không thường xuyên Rất không thường xuyên 3. Thầy (Cô) em có dạy học theo định hướng phát triển c c kĩ năng STEM cho HS không? Rất thường xuyên Thường xuyên Không thường xuyên Rất không thường xuyên 4. Nếu em chưa được học theo hướng phát triển c c kĩ năng STEM, em có muốn được học không ? Vì sao? Rất muốn Muốn Không muốn Rất không muốn Vì: ........................................................................................................................ ............................................................................................................................. 5. Nếu thầy cô em đã thực hiện dạy học theo theo hướng phát triển c c kĩ năng STEM thì em thấy dạy học theo hướng phát triển c c kĩ năng STEM có ý nghĩa như thế nào? - Đảm bảo giáo dục toàn diện - Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS - Kết nối trường học với cộng đồng - Hướng nghiệp, phân luồng 6. Nếu em đã được học chủ đề (bài dạy) theo theo hướng phát triển c c kĩ năng STEM, em có hứng thú như thế nào? Rất hứng thú Hứng thú Không hứng thú 7. Em đã được học môn To n theo theo hướng phát triển c c kĩ năng STEM chưa? Thường xuyên Thỉnh thoảng Mới một lần Chưa bao giờ 8. Nếu em đã được học môn To n theo định hướng giáo dục STEM, em thấy có khó khăn gì? - Không có thời gian để hoạt động trải nghiệm - Không có nhiều nguồn tư liệu tham khảo - Vận dụng kiến thức đề giải quyết vấn đề quá khó - Trình độ nhận thức của bản thân hạn chế - Ảnh hưởng đến kết quả học tập, thi cử Chân thành cảm ơn các em! PHỤ LỤC 3 ĐỀ KIỂM TRA Câu hỏi 1: Bất động sản Theo dõi gi cả Bất động sản của một số khu đất dãn dân tỉnh Hà Tây (cũ), kết quả được ghi lại trong bảng tần số ghép lớp sau: Lớp Tần số [79,5; 84,5) 5 [84,5; 89,5) 10 [89,5; 94,5) 15 [94,5; 99,5) 26 [99,5; 99,5) 13 [104,5; 109,5) 7 [109,5; 114,5) 4 Tần suất (?1): Điền c c tần suất tương ứng vào cột tần suất. (?2): Vẽ biểu đồ tần số hình cột. Câu hỏi 2: Với mỗi tỉnh, người ta ghi lại số phần trăm những trẻ em mới sinh có trọng lượng dưới 2 00 gam. Khảo s t 43 tỉnh (đơn vị %): chia thành từng lớp. Dưới đây là biểu đồ tần số hình cột thống kê được: (?1): Dựa vào biểu đồ trên lập bảng phân bố tần số - tần suất ghép lớp. (?2): Vẽ biểu đồ tần suất hình quạt. Câu hỏi 3: Nghiên cứu mức tiêu thụ xăng của một loại ô tô, một công ty chế tạo ô tô ở Mỹ muốn x c định xem với 1 ga-lông xăng (4, 46 lít) một xe chạy được bao nhiêu dặm (1,609 km). Họ cho chạy thử 3 xe và thu được kết quả: Lớp Tần số [20 ; 24] 2 [25 ; 29] 7 [30 ; 34] 15 [35 ; 39] 8 [40 ; 44] 3 (?1): Tính số trung bình. Hướng dẫn: Sử dụng CT tính trung bình mẫu (KQ: ≈ 32,43 ). (?2): Tìm độ lệch chuẩn. Hướng dẫn: Sử dụng CT tính phương sai mẫu và độ lệch mẫu (KQ: ≈ 4,98). Câu hỏi 4: Điều tra trọng lượng của một nhóm người tham gia câu lạc bộ sức khỏe ở thành phố London, biết khối lượng (đơn vị: pound; 1 pound = 0,4 4 kg) của nhóm người này như sau: 135 172 190 180 140 154 177 192 225 148 174 189 165 206 183 148 166 175 120 196 158 174 166 156 147 128 (?1): Tính số trung bình. Hướng dẫn: Sử dụng CT tính trung bình mẫu (KQ: ≈167,8 pound). (?2): Số trung vị. Đáp số: 169 pound (?3) Tìm mod? Đáp số: 148 pound, 166 pound, 174 pound. Câu hỏi 5: Cây xạ đen Cây xạ đen còn được gọi là cây cùm cụm răng, dây gối Ấn Độ hoặc dây gối bắc, quả nâu, dân tộc Mường gọi là cây ung thư. Cây xạ đen được phân bố ở nhiều nước như: Trung Quốc, Việt Nam, Myanmar, Th i Lan... Còn ở nước ta, xạ đen phân bố chủ yếu tại c c tỉnh Hà Nam, Quảng Ninh, Ninh Bình, Hòa Bình, Vườn Quốc gia Cúc Phương, Vườn Quốc gia Ba Vì... mọc tự nhiên trong rừng và rất dễ trồng. Theo Đông y: cây xạ đen có vị đắng ch t, tính hàn, có t c dụng hữu hiệu trong điều trị mụn nhọt, ung thũng, tiêu viêm, giải độc, giảm tiết dịch trong xơ gan cổ chướng và đặc biệt trong chữa trị ung thư. Một vườn thuốc ở Ba Vì trồng thử cây xạ đen theo phương ph p mới, sau 3 th ng thấy chiều cao (đơn vị: m) của 120 cây được phân bố như trong bảng sau: Lớp Tần số [1,7 ; 1,9) 4 [1,9 ; 2,1) 11 [2,1 ; 2,3) 26 [2,3 ; 2,5) 21 [2,5 ; 2,7) 17 [2,7 ; 2,9) 11 [2,9 ; 3,1) 7 [3,1 ; 3,3) 6 [3,3 ; 3,5) 7 [3,5 ; 3,7) 3 [3,7 ; 3,9) 5 [3,9 ; 4,1) 2 N=120 (?1): Vẽ biểu đồ tần số hình cột và đường gấp khúc tần số. (?2): Dựa vào hai biểu đồ này có nhận xét gì về xu thế phân bố chiều cao của cây? Phần lớp số cây nằm trong khoảng nào? Câu hỏi 6: Hai công ty sản xuất bút bi hàng đầu Việt Nam là Thiên Long và Bến Nghé. Người ta chọn một số bút của hai công ty này và thử xem sử dụng một bút sau bao nhiêu giờ thì hết mực. Thu được kết quả như sau: Loại bút Thiên Long: 23 25 27 30 35 Loại bút Bến Nghé: 16 22 28 33 46 (?1): Tính số trung bình thời gian sử dụng của mỗi loại? Hướng dẫn: Dựa vào công thức tính số trung bình tổng quát (KQ: loại bút Thiên Long 28 giờ; loại bút Bến Nghé 29 giờ). (?2): Tính độ lệch chuẩn về thời gian sử dụng của mỗi loại bút? Hướng dẫn: Dựa vào công thức tính phương sai và độ lệch chuẩn tổng quát (KQ: loại bút Thiên Long 3,83 giờ; loại bút Bến Nghé 10,24 giờ). (?3): Giả sử hai loại bút trên có cùng một gi . Dựa vào c c số liệu khảo s t và tính to n ở trên, ta nên quyết định mua loại bút nào? Hướng dẫn: Dựa vào kết quả trung bình và phương sai đã tính (KQ: “Loại bút Bến Nghé có thời gian sử dụng trung bình lâu hơn. Nhưng do độ lệch chuẩn lớn hơn nên chất lượng bút Bến Nghé không đồng đều”). Câu hỏi 7: Trong một nghiên cứu về mức tiêu dùng và c c loại chi phí của sinh viên, kết quả về số tiền mua s ch trong một năm của 40 sinh viên Đại học FPT như sau (đơn vị: nghìn đồng) 203 37 141 43 87 127 55 303 252 758 321 123 427 27 72 404 215 358 521 863 284 279 608 302 703 68 149 327 125 489 234 498 968 350 57 75 503 712 440 185 (?1): Hãy lập bảng phân bố tần số - tần suất ghép lớp gồm 10 lớp. Lớp đầu tiên là đoạn [0 ; 99], lớp thứ hai là đoạn [100 ; 199], . . . (độ dài mỗi đoạn là 99)? (?2): Hỏi có bao nhiêu phần trăm số sinh viên mua s ch từ 00 ngàn đồng trở lên? Hướng dẫn: Dựa vào bảng tần suất (KQ: 20%). (?3): Xét tốp 30% số sinh viên dùng nhiều tiền để mua s ch nhất. Người mua ít nhất trong nhóm này mua hết bao nhiêu? Hướng dẫn: Dựa vào bảng tần số và chia lớp tương ứng (KQ: 42 nghìn đồng) PHỤ LỤC 4 MẪU GIÁO ÁN THỰC NGHIỆM Ngày soạn: 10/1/2020 Ngày dạy: 15/1/2020 Tiết dạy: 1 TỰ CHỌN (Chủ đề: Biểu diễn, phân tích số liệu thống kê) I.MỤC TIÊU BÀI HỌC 1. Kiến thức - Biết các loại biểu đồ thường dùng biểu diễn số liệu, các khái niệm của thống kê như số trung bình, trung vị, mốt, phương sai, độ lệch chuẩn. - Biết cách lựa chọn c c tiêu chí để thu thập số liệu liên quan đến vấn đề cần thống kê. 2. Kĩ năng - Tìm hiểu các công cụ kh c nhau để thu thập số liệu. - Dựa vào bảng số liệu đã thu thập được mô hình hóa thành các biểu đồ. - Đọc số liệu từ bảng số liệu. - Tính toán, xử lí số liệu đã thu thập và rút ra nhận xét. 3.Tư duy, thái độ Tích cực, chủ động tham gia các hoạt động học tập. 4. Năng lực - Toán học: mô hình hóa toán học chuyển bài toán thực tiễn thành bài toán toán học, vận dụng kiến thức đã học (thống kê) đê giải quyết bài toán. - Công nghệ: sử dụng intenet tra cứu tài liệu liên quan đến vấn đề cần giải quyết. II. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH 1. Giáo viên: Giáo án, máy chiếu, bảng phụ, phấn, … 2. Học sinh: SGK, vở ghi. Ôn tập các kiến thức đã học trong chương thống kê. III. PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC - Phương ph p gợi mở, vấn đ p. - Phát hiện và giải quyết vấn đề - Phương ph p DH dự án, DH hợp tác. IV. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định tổ chức: Kiểm tra sĩ số lớp. (1’) 2. Kiểm tra bài cũ: Lồng vào bài học 3. Bài mới: (40’) Hoạt động 1: Ôn tập kiến thức chương thống kê (15’) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - GV chia lớp thành các nhóm từ 4 - 5 - HS nhận nhiệm vụ. học sinh, giao bài tập định hướng. (phiếu - HS thảo luận nhóm, thực hiện nhiệm học tập 1) và yêu cầu các nhóm làm bài vụ. tập trong thời gian 10 phút. - Yêu cầu các nhóm trình bày kết quả - Các nhóm trình bày lời giải của nhóm thảo luận của nhóm mình. (đại diện nhóm mình. lên bảng trình bày) - Yêu cầu các nhóm nhận xét bài của - Các nhóm nhận xét bài làm của nhóm nhóm khác. bạn. - Giáo viên kiểm tra lại và kết luận. - HS chữa lại bài tập (nếu có sai sót) và ghi chép. Hoạt động 2: Nghiên cứu bài toán (25’) Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - GV đưa ra 4 bài to n: - Đọc đề bài, nghiên cứu bài to n dưới sự Bài toán 1. Học sinh lớp 12A1 có hướng dẫn của giáo viên. nhiều lựa chọn sau khi tốt nghiệp. Em hãy điều tra và thống kê xu hướng lựa chọn của các HS lớp 12A1 và đưa ra nhận xét. Bài toán 2. Trong mùa Covid, chi tiêu của nhiều gia đình thay đổi. Em hãy thống kê chi tiêu của gia đình em trong 6 tháng gần đây và đưa ra nhận xét. Bài toán 3. Các bạn học sinh trong lớp thường viết hai loại bút bi là bút bi Thiên Long và bút nến. Hai loại bút này Hoạt động của giáo viên đều có gi 3000 đồng 1 chiếc. Em hãy kiểm định chất lượng của hai loại bút này bằng cách thống kê thời gian sử dụng của 2 loại bút và đưa ra lời khuyên cho các bạn nên viết bút nào? Bài toán 4. Trên địa bàn có hai trường mầm non là Mầm non Tân Lợi và Mầm non Trại Cau. Người ta muốn kiểm tra chất lượng dinh dưỡng trong các bữa ăn của trẻ thông qua sự tăng trưởng chiều cao cân nặng của trẻ 3 tuổi hàng tháng. Em hãy thống kê sự tăng trưởng chiều cao và cân nặng của trẻ lớp 3 tuổi ở hai trường và đưa ra nhận xét. - GV chia lớp thành các nhóm từ 7 - 10 em. - GV yêu cầu c c nhóm đọc đề bài, mỗi nhóm chọn ra 2 trong 4 bài toán trên (bài toán 1 và bài toán 3 hoặc bài toán 2 và bài to n 4) để giải. - Yêu cầu các nhóm thảo luận trong vòng 10 phút để chuyển bài toán thực tiễn thành bài toán toán học và tìm ra hướng giải. - Yêu cầu các nhóm trình bày giải pháp của nhóm mình. Hoạt động của học sinh - Chia nhóm hoạt động. - Chọn bài toán phù hợp với nhóm mình. - Thảo luận nhóm. - Thuyết trình giải pháp của nhóm. Giải pháp gợi ý: Giải pháp bài toán 1 và bài toán 2. - Thiết kế phiếu hỏi để điều tra về nguyện vọng của học sinh lớp 12. - Sau khi thu thập dữ liệu, biểu diễn số liệu dưới dạng các biểu đồ và đưa ra nhận xét từ biểu đồ. Giải pháp bài toán 3. - Chọn ngẫu nhiên 10 bút mỗi loại và chia cho các thành viên dùng thử sau đó ghi lại thời gian sử dụng của từng bút. - Lập bảng số liệu thống kê ban đầu. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Tìm số trung bình, phương sai. - Đưa ra kết luận: loại bút nào có thời gian sử dụng trung bình lâu hơn thì sử dụng được dài hơn, loại bút nào có phương sai lớn hơn thì chất lượng ít đồng đều hơn. Giải pháp bài toán 4. - Chọn 2 lớp 3 tuổi ở hai trường mầm non. - Đo chiều cao của học sinh đầu tháng và cuối tháng (có thể xin số liệu từ giáo viên phụ trách lớp). - Lập bảng số liệu về sự tăng chiều cao trong một tháng của HS lớp 3 tuổi. - Tính số trung bình, phương sai (hoặc độ lệch chuẩn) và đưa ra nhận xét. - Nhận xét giải pháp của nhóm bạn. - Yêu cầu c c nhóm trao đổi, nhận xét - Lắng nghe và ghi chép. giải pháp của nhóm bạn. - GV nhận xét và kết luận. 4. Củng cố (2’) - Nhắc lại các kiến thức liên quan đến bài học. - Nhấn mạnh giải ph p c c nhóm đã tìm ra. 5. Dặn dò (2’) Các em về nhà xem lại bài và thực hiện các giải ph p đã đề xuất, nộp lại sản phẩm sau 2 tuần. V. RÚT KINH NGHIỆM, BỔ SUNG