ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC THÂN VĂN ĐẢM TÍCH HỢP TRI THỨC TOÁN HỌC VỚI SINH HỌC TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ HÀM SỐ MŨ VÀ HÀM SỐ LÔGARIT Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM TOÁN HÀ NỘI – 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC THÂN VĂN ĐẢM TÍCH HỢP TRI THỨC TOÁN HỌC VỚI SINH HỌC TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ HÀM SỐ MŨ VÀ HÀM SỐ LÔGARIT Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM TOÁN CHUYÊN NGÀNH LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MÔN TOÁN Mã số: 8 14 01 11 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Danh Nam HÀ NỘI – 2019 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, khoa sư phạm, Phòng Đào tạo trường Đại Học Giáo Dục - Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và và nghiên cứu. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo là giảng viên của Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã trực tiếp giảng dạy và giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Danh Nam, trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, bạn bè đồng nghiệp trường THPT Việt Yên số 1, tỉnh Bắc Giang đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu của mình. Hà Nội, tháng 8 năm 2019 Tác giả luận văn Thân Văn Đảm i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN Viết tắt Viết đầy đủ DH Dạy học DHTDA Dạy học theo dự án ĐC Đối chứng NXB Nhà xuất bản PPDH Phương pháp dạy học SGK Sách giáo khoa TN Thực nghiệm Tr. Trang THPT Trung học phổ thông ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. 1. So sánh các thành tố giữa DHTH và DH đơn môn ....................... 22 Bảng 1. 2. So sánh giữa DH truyền thống và DH theo chủ đề. ...................... 24 Bảng 2. 1. Số lượng bài toán có nội dung tích hợp liên môn trong sách giáo khoa môn Toán ở trường trung học phổ thông. ...................................... 32 Bảng 2. 2. Số lượng ví dụ gợi động cơ, củng cố có nội dung tích hợp liên môn trong sách giáo khoa môn Toán ở trường trung học phổ thông.............. 33 Bảng 2. 3. Ý nghĩa của dạy học tích hợp liên môn ......................................... 35 Bảng 2. 4. Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng DHTH của giáo viên Toán THPT ...................................................................................................... 39 Bảng 4. 1. Thống kê điểm khảo sát chất lượng............................................... 73 Bảng 4. 2. Thống kê điểm số........................................................................... 75 Bảng 4. 3. Phân bố tần suất ............................................................................. 75 Bảng 4. 4. Tổng hợp các tham số thống kê ..................................................... 75 Bảng 4. 5. Thống kê điểm số........................................................................... 77 Bảng 4. 6. Phân bố tần suất ............................................................................. 77 Bảng 4. 7. Tổng hợp các tham số thống kê ..................................................... 77 iii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 2. 1. Hoạt động bồi dưỡng về DHTH ở trường THPT ...................... 37 Biểu đồ 2. 2. Phương thức triển khai DHTH của giáo viên ở trường THPT .. 38 Biểu đồ 2. 3. Mức độ của DHTH ở trường THPT .......................................... 40 Biểu đồ 4. 1. Phân bố tần suất điểm số của học sinh ...................................... 76 Biểu đồ 4. 2. Phân bố tần suất điểm số của học sinh ...................................... 78 iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN .......................... ii DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... iii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ .......................................................................... iv MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1 2. Lịch sử nghiên cứu ........................................................................................ 5 3. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 9 4. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 9 5. Đối tượng, khách thể và phạm vi nghiên cứu ............................................... 9 5.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................. 9 5.2. Khách thể nghiên cứu................................................................................. 9 5.3. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 9 6. Mẫu khảo sát ................................................................................................. 9 7. Vấn đề nghiên cứu....................................................................................... 10 8. Giả thuyết khoa học .................................................................................... 10 9. Phương pháp nghiên cứu............................................................................. 10 10. Cấu trúc của luận văn ................................................................................ 11 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN ...................................................................... 12 1.1. Định hướng đổi mới chương trình môn Toán trung học phổ thông ........ 12 1.2. Lí luận về dạy học tích hợp ...................................................................... 15 1.2.1. Khái niệm tích hợp và dạy học tích hợp ............................................... 15 1.2.2. Mục tiêu của dạy học tích hợp .............................................................. 16 1.2.3. Các đặc trưng cơ bản của dạy học tích hợp .......................................... 17 1.2.4. Các nguyên tắc lựa chọn nội dung tích hợp .......................................... 18 v 1.2.5. Các mức độ trong dạy học tích hợp ...................................................... 20 1.3. Dạy học theo chủ đề ................................................................................. 23 1.3.1. Khái niệm về dạy học theo chủ đề ........................................................ 23 1.3.2. So sánh dạy học truyền thống và dạy học theo chủ đề ......................... 24 1.3.3. Những nét đặc trưng cơ bản của dạy học theo chủ đề .......................... 26 1.4. Phân tích mối liên hệ giữa toán học và sinh học...................................... 26 Kết luận chương 1 ........................................................................................... 28 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ THỰC TIỄN ................................................................ 29 2.1. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn .......................................................... 29 2.2. Phân tích tình hình dạy học tích hợp trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông ............................................................................. 31 2.2.1. Về chương trình, sách giáo khoa môn Toán trung học phổ thông........ 31 2.2.2. Về dạy học tích hợp trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông ......................................................................................................... 35 2.2.3. Về dạy học tích hợp tri thức toán học với sinh học .............................. 40 Kết luận chương 2 ........................................................................................... 44 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP TRI THỨC TOÁN HỌC VỚI SINH HỌC TRONG DẠY HỌC MÔN TOÁN Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG.................... 45 3.1. Định hướng thiết kế một số chủ đề tích hợp ............................................ 45 3.1.1. Định hướng 1: Thiết kế một số chủ đề có nội dung gắn với các vấn đề trong thực tiễn ...................................................................................... 45 3.1.2. Định hướng 2: Dạy học các chủ đề tích hợp theo định hướng phát triển năng lực học sinh .................................................................................... 46 3.1.3. Định hướng 3: Làm rõ các mô hình toán học trong sinh học ............... 46 3.2. Quy trình thiết kế chủ đề tích hợp............................................................ 47 3.3. Thiết kế một số chủ đề dạy học tích hợp ................................................. 49 3.3.1. Chủ đề 1. Hàm số mũ và đồ thị ............................................................. 49 vi 3.3.2. Chủ đề 2. Hàm số lôgarit và đồ thị ....................................................... 56 3.4. Một số biện pháp sư phạm trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông theo hướng tích hợp tri thức toán học với sinh học ............... 63 3.4.1. Biện pháp 1: Khai thác khả năng gợi động cơ từ các tình huống trong thực tiễn có tri thức sinh học để gây hứng thú cho học sinh ................. 63 3.4.2. Biện pháp 2: Hoạt động củng cố theo hướng khai thác các ứng dụng của môn Toán học vào môn Sinh học ............................................................. 65 3.4.3. Biện pháp 3: Tổ chức dạy học các chủ đề tích hợp trong các hoạt động ngoại khóa ....................................................................................................... 67 Kết luận chương 3 ........................................................................................... 70 CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................... 71 4.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ............................................................... 71 4.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm .............................................................. 71 4.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ......................................................... 71 4.4. Kế hoạch và nội dung thực nghiệm sư phạm ........................................... 72 4.4.1. Kế hoạch thực nghiệm .......................................................................... 72 4.4.2. Nội dung thực nghiệm ........................................................................... 72 4.4.3. Tiến hành thực nghiệm.......................................................................... 73 4.5. Phân tích kết quả thực nghiệm ................................................................. 74 4.5.1. Phân tích định tính ................................................................................ 74 4.5.2. Phân tích định lượng ............................................................................. 75 Kết luận chương 4 ........................................................................................... 79 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ................................................................. 80 1. Kết luận ....................................................................................................... 80 2. Khuyến nghị ................................................................................................ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 82 PHỤ LỤC vii MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong xu hướng giáo dục hiện nay và cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, việc đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đã và đang là mối quan tâm của toàn xã hội. Trong đó việc đổi mới phương pháp dạy học, đổi mới nội dung, đổi mới phương pháp kiểm tra, đánh giá nhằm nâng cao chất lượng giáo dục đã và đang được Đảng, Nhà nước ta rất quan tâm và chú trọng. Điều 28, Luật Giáo dục 2005 của nước ta đã ghi rõ: “…Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh…”[17]. Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 của Hội nghị lần thứ tám Ban Chấp hành Trung ương khóa XI đã nêu rõ:“…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…”[5]. Nghị quyết 88/2014/QH13 ngày 28 tháng 11 năm 2014 của Quốc hội về đổi mới chương trình, sách giáo khoa phổ thông cũng đã xác định mục tiêu đổi mới, đó là "…Đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông nhằm tạo chuyển biến căn bản, toàn diện về chất lượng và hiệu quả giáo dục phổ thông; kết hợp dạy chữ, dạy người và định hướng nghề nghiệp; góp phần chuyển nền giáo dục nặng về truyền thụ kiến thức sang nền giáo dục phát triển toàn diện cả về phẩm chất và năng lực, hài hòa đức, trí, thể, mỹ và phát huy tốt nhất tiềm năng của mỗi học sinh…" [7]. 1 Nghị quyết số 44/NQ-CP ngày 09 tháng 6 năm 2014 của Chính phủ ban hành Chương trình hành động của Chính phủ thực hiện Nghị quyết số 29NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 của Hội nghị lần thứ tám Ban Chấp hành Trung ương khóa XI đã nêu một trong các nguyên tắc xây dựng chương trình mới, sách giáo khoa mới: “…Chương trình mới, sách giáo khoa mới bảo đảm tính tiếp nối, liên thông giữa các cấp học, các lớp học, giữa các môn học, chuyên đề học tập và hoạt động trải nghiệm sáng tạo…”[6]. Định hướng đổi mới phương pháp dạy học và nhu cầu đổi mới phương pháp dạy học là: dạy học cần hướng vào việc tổ chức cho học sinh học tập bằng hoạt động và trong hoạt động. Học thông qua các hoạt động trải nghiệm là cách tốt, trong những hoạt động đó học sinh phải vận dụng kiến thức vào giải quyết những vấn đề liên quan, qua đó học sinh thấy được việc học có ý nghĩa, tạo động lực để các em khám phá, từ đó phát triển năng lực của học sinh. Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (26/12/2018), “Giáo dục toán học góp phần hình thành và phát triển cho học sinh các phẩm chất chủ yếu, năng lực chung và năng lực toán học – biểu hiện tập trung của năng lực tính toán với các thành phần sau: tư duy và lập luận toán học, mô hình hoá toán học, giải quyết vấn đề toán học, giao tiếp toán học, sử dụng các công cụ và phương tiện học toán; phát triển kiến thức, kĩ năng then chốt và tạo cơ hội để học sinh được trải nghiệm, vận dụng toán học vào thực tiễn. Giáo dục toán học tạo lập sự kết nối giữa các ý tưởng toán học, giữa Toán học với thực tiễn, giữa Toán học với các môn học và hoạt động giáo dục khác, đặc biệt với các môn Khoa học, Khoa học tự nhiên, Vật lí, Hoá học, Sinh học, Công nghệ, Tin học để thực hiện giáo dục STEM. Giáo dục toán học được thực hiện ở nhiều môn học, hoạt động giáo dục như Hóa học, Toán học, Sinh học, Tin học, Vật lí, Công nghệ, Hoạt động trải nghiệm, hướng nghiệp,... [4]. 2 Thực trạng hiện nay trong các trường phổ thông, phương pháp dạy học truyền thống vẫn là phổ biến, giáo viên là người thuyết trình, diễn giảng, học sinh là người nghe, ghi chép và suy nghĩ theo. Học sinh tiếp thu kiến thức một cách thụ động, không phát huy được khả năng chủ động, tích cực, sáng tạo. Phương pháp dạy học truyền thống không tạo ra môi trường cộng tác, gắn kết mà mỗi thành viên phải đảm nhận một công việc cụ thể, một vai trò nhất định để hướng đến một mục tiêu chung. Dạy học từng môn học riêng rẽ sẽ cung cấp kiến thức có hệ thống của từng lĩnh vực, khoa học logic, chặt chẽ và tạo điều kiện phân hóa theo định hướng nghề nghiệp của học sinh. Tuy nhiên, nó không phát huy hết các năng lực của học sinh. Dạy học tích hợp là một trong những phương pháp dạy học đang và được áp dụng của nhiều trường ở nhiều quốc gia trên thế giới như Mỹ, Anh, Nhật Bản… Ở nước ta hiện nay, dạy học tích hợp cũng đang là một hướng đi mới, Bộ Giáo dục và Đào tạo khá kì vọng về phương pháp dạy học này, nhằm thiết kế nội dung giáo dục phổ thông tăng số môn học tự chọn, giảm số môn học bắt buộc và rèn luyện kỹ năng cho học sinh. Các chủ đề tích hợp liên môn có tính thực tiễn, gần gũi với học sinh, hấp dẫn, sinh động, thu hút sự tò mò của học sinh, có ưu thế trong việc tạo ra động cơ, hứng thú học tập cho học sinh. Học các chủ đề tích hợp, liên môn, học sinh sẽ được phát huy hết khả năng sáng tạo, tư duy tổng hợp, tăng cường vận dụng kiến thức tổng hợp vào giải quyết các tình huống thực tiễn, ít phải ghi nhớ kiến thức một cách máy móc, thụ động. Nhờ đó học sinh hình thành các năng lực một cách tự nhiên [3]. Dạy học tích hợp là dạy học xung quanh một chủ đề đòi hỏi sử dụng phương pháp, kĩ năng, kiến thức của nhiều môn học trong tiến trình tìm tòi nghiên cứu. Vì thế, tổ chức dạy học tích hợp mở ra triển vọng cho việc thực hiện dạy học hướng đến sự phát triển năng lực học sinh. 3 Sách giáo khoa môn Toán học đã được tăng cường các nội dung có tính ứng dụng thực tiễn trong những lần thay sách giáo khoa gần đây, tuy nhiên các bài tập và ví dụ trong sách giáo khoa còn hạn chế, chưa thấy rõ được ý nghĩa và vai trò của môn Toán học trong thực tiễn cuộc sống hàng ngày. Các thầy, cô giáo hiện nay chủ yếu là đưa ra cho học sinh những phương pháp để học sinh học tập và rèn luyện những kỹ năng giải nhanh một bài toán nào đó, vẫn tăng cường học tập môn Toán nhưng mục tiêu chỉ để kiểm tra, thi lấy điểm, thi trung học phổ thông quốc gia. Trong chương trình trung học phổ thông, Toán học có mối quan hệ mật thiết với môn Sinh học. Nhiều tri thức toán học là công cụ rất hữu ích để giải quyết các vấn đề trong sinh học. Chẳng hạn như kiến thức cơ bản về xác suất và tổ hợp trong toán học được ứng dụng vào giải các bài tập di truyền trong sinh học, sự tăng trưởng (hay suy giảm) của hàm số mũ để ước tính dân số Việt Nam ... Nhưng trong thực tế hiện nay, các giáo viên không thường xuyên bồi dưỡng, rèn luyện cho học sinh thực hiện những ứng dụng của toán học vào sinh học và thực tiễn điều này đã cản trở quá trình tạo động cơ, hứng thú học tập, hạn chế việc phát triển được tối đa năng lực cho học sinh. Để thực hiện các định hướng và chủ trương ở trên cần đổi mới về cả nội dung và phương pháp dạy học, lấy người học làm trung tâm, thiết kế các chủ đề học tập mang tính tích hợp, liên quan đến nhiều lĩnh vực kiến thức khác nhau, thực tế và gần gũi giúp cho học sinh thấy được toán học là một công cụ đắc lực để các em giải quyết các vấn đề thực tiễn và các môn học khác, học tập tốt môn Toán sẽ tạo tiền đề cho học tập tốt các môn học khác, đặc biệt là môn sinh học, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy học chủ đề hàm số mũ và hàm số lôgarit ở trường trung học phổ thông”. 4 2. Lịch sử nghiên cứu Qua tìm hiểu tài liệu tôi nhận thấy có nhiều tài liệu nghiên cứu về việc dạy học tích hợp liên môn ở trường trung học phổ thông: Nguyên tắc của dạy học tích hợp liên môn là chúng ta xây dựng và lựa chọn các chủ đề dạy học để đưa người học vào hoạt động trải nghiệm, tìm tòi nghiên cứu nhằm giúp cho người học có được kiến thức bền vững, sâu sắc và có thể chuyển đổi được [20]. Trong giảng dạy Sinh học, thầy cô giáo định hướng cho học sinh tìm tòi, phân tích về mối quan hệ giữa Sinh học và Toán học, từ đó có thể xác định được các phép toán phù hợp nhất, có thể vận dụng để giải các bài tập Sinh học. Trong chương “Tính quy luật của hiện tượng di truyền” Sinh học 12, thì tỉ lệ kiểu hình, kiểu gen ở đời sau là do quy luật xác suất, tổ hợp chi phối nên việc sử dụng lý thuyết tổ hợp và xác suất trong chương trình đại số và giải tích lớp 11 là cần thiết và có thể giải nhanh và chính xác nhiều dạng bài tập [9]. Các chủ đề dạy học tích hợp tri thức toán học với vật lí trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông nhằm khai thác khả năng gợi động cơ từ các tình huống trong thực tiễn có tri thức vật lí để gây hứng thú cho học sinh, tăng cường hoạt động củng cố theo hướng khai thác các ứng dụng của môn Toán vào bộ môn Vật lí, tổ chức dạy các chủ đề tích hợp trong các hoạt động ngoại khóa [14]. Xây dựng hệ thống bài tập đánh giá năng lực toán học của học sinh lớp 10 theo định hướng của chương trình đánh giá học sinh quốc tế (PISA) nhằm tăng cường liên hệ toán học với thực tiễn trong quá trình dạy học môn Toán [19]. Tổ chức một số dự án học tập gắn với thực tiễn trong dạy học môn Toán ở trường Trung học phổ thông nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng 5 tạo của học sinh, hướng tới phát triển kỹ năng tư duy, rèn luyện khả năng giải quyết các vấn đề thực tiễn cho học sinh trung học phổ thông [18]. Trên thế giới tư tưởng dạy học tích hợp bắt đầu từ thập kỷ 60 của thế kỷ XX. Vào tháng 9 năm 1968 với sự bảo trợ của UNESCO, Hội đồng liên quốc gia về giảng dạy khoa học đã tổ chức “Hội nghị tích hợp về giảng dạy các khoa học” tại Varna (Bungari). Trong hội nghị đó có nhiều nhà nghiên cứu giáo dục về quan điểm dạy học tích hợp, có nhiều công trình nghiên cứu khoa học về DHTH, trong số các công trình nghiên cứu đó có công trình của Xavier Roegier “Khoa học sư phạm tích hợp hay cần làm như thế nào để phát triển năng lực ở các trường học”. Xavier Roegier đã nhấn mạnh rằng cần đặt toàn bộ quá trình học tập vào một tình huống có ý nghĩa đối với học sinh. Đồng thời việc phát triển mục tiêu đơn lẻ cần tích hợp các quá trình học tập này trong một tình huống có ý nghĩa với học sinh. Mục tiêu tích hợp là nhằm hình thành cho học sinh những năng lực thực tiễn – khả năng học sinh có thể đối phó với những tình huống cụ thể xảy ra trong cuộc sống [22]. Trên thế giới đã có nhiều nước áp dụng dạy học tích hợp vào trường học, trong đó có Australia. Chương trình dạy học tích hợp đã được nước này áp dụng từ những thập niên cuối thế kỷ XX và đầu thế kỷ XXI [23]. Mục tiêu của chương trình giáo dục tích hợp cho giáo dục phổ thông Australia được xác định rõ như sau: Chương trình giáo dục tích hợp là hệ thống giảng dạy tích hợp đa ngành, trong đó hệ thống đó tầm quan trọng của việc phát triển và ứng dụng kỹ năng được chú trọng, quá trình dạy học tích hợp này bao gồm việc dạy, học và kiểm tra đánh giá năng lực tiếp thu kiến thức cũng như ứng dụng của học sinh phổ thông. Ở Việt Nam cũng đã có nhiều nhà nghiên cứu giáo dục nghiên cứu cơ sở lý luận về tích hợp và các biện pháp nhằm vận dụng tích hợp vào quá trình giảng dạy: 6 Tác giả Đào Trọng Quang với bài “Biên soạn sách giáo khoa theo quan điểm tích hợp, cơ sở lý luận và một số kinh nghiệm”. Tác giả đã đề cập tới bản chất của quan điểm tích hợp, sư phạm tích hợp, một số nguyên tắc chủ đạo và một số kỹ thuật của tích hợp [16]. Vũ Xuân Thủy (2008), “Dùng phương pháp tiếp cận tích hợp để phát triển chương trình đào tạo nghề hàn từ trình độ trung cấp lên trình độ cao đẳng tại trung cấp nghề cơ điện và xây dựng ở Bắc Ninh”. Trong công trình “Vận dụng tích hợp giáo dục dân số qua dạy học giải phẫu sinh lý người ở lớp 9 trung học cơ sở”, tác giả Lê Trọng Sơn đã nhấn mạnh giáo dục dân số là vấn đề quan trọng, việc tích hợp giáo dục dân số vào môn Sinh học 9 là thích hợp với nội dung môn học cũng như độ tuổi của học sinh. Chủ đề lôgarit và mũ được khai thác, sử dụng trong các lĩnh vực và các môn học khác như Vật lí, Hóa học, Địa lí,… Độ pH trong hóa hoc: trong mỗi dung dịch, nồng độ ion hiđrô  H 3O  đặc trưng cho tính axit, nồng độ hiđrôxyn OH   đặc trưng cho tính bazơ (kiềm). Nước tinh khiết ở 250C có  H3O   OH    107 nếu nồng độ  H 3O  lớn hơn 107 thì dung dịch có tính axit, nồng độ  H 3O  nhỏ hơn 107 thì dung dịch đó có tính kiềm. pH   log  H3O  Ví dụ: Bia có  H 3O   0.00008 , do đó có độ pH<7; Rượu có  H 3O   0.0004 do đó có độ pH<7. Như vậy bia và rượu đều có tính axit, tính axit của rượu lớn hơn tính axit của bia Trong thực tế, ngành thổ nhưỡng rất quan tâm đến độ pH của một vùng đất để tìm ra biện pháp cải tạo đất và chọn giống cây trồng thích hợp. Độ chấn động trong địa vật lí: Độ chấn động M của một địa chấn có 7 biên độ I được đo trong thang độ Richte xác định bởi công thức M  ln I , I0 I0 là biên độ của dao động bé hơn 1 m trên máy đo địa chấn, đặt cách tâm địa chấn 100km, I0 được lấy làm chuẩn. Ở 3 độ Richte, địa chấn chỉ ảnh hưởng trong một vùng diện tích nhỏ; ở 4 đến 5 độ Richte, địa chấn gây một số thiệt hại nhỏ; ở 6 đến 8 độ Richte, địa chấn gây một số thiệt hai lớn; ở 9 độ Richte, thiệt hại cực kì lớn. Vì vậy, các nhà địa vật lí lắp đặt các hệ thống đo đạc để có thể dự đoán các thảm họa có thể xẩy ra. Chu kỳ bán rã của chất phóng xạ: Hàm số y  C.e kx (nếu k<0) mô tả sự suy giảm mũ. Giả sử có một lượng chất phóng xạ ban đầu là u0 , lượng chất phóng xạ còn lại thời điểm t là u (t )  u0 .ekt , trong đó k<0 là hệ số suy giảm; đặt u1  u(t1 ), u2  u(t2 ) và xét tỉ số u2  e k (t2 t1 ) kết quả đó chứng tỏ rằng tỉ số u1 giữa hai lượng phóng xạ còn lại tại hai thời điểm t2 và t1 chỉ phụ thuộc hiệu số t2  t1 mà thôi. Điều đó cho phép người ta có thể biết được thời gian mà lượng chất phóng xạ đó phân hủy còn lại một nửa. Khi nghiên cứu về sư phạm tích hợp đã có nhiều công trình được công bố, nhiều cuộc hội thảo được tổ chức. Từ năm 1960 đến năm 1974 đã có 208 chương trình trong tổng số 392 được điều tra và được coi là đã tích hợp ở nhiều mức độ khác nhau. Từ năm 1990 trở lại đây, vấn đề tích hợp càng được phổ biến rộng rãi ở các quốc gia và khu vực, với nhiều mức độ khác nhau. Chương trình SGK theo hướng tích hợp đã được xây dựng xuyên suốt từ cấp tiểu học đến THPT. Theo các tác giả biên soạn bộ SGK mới cũng khẳng định “ bên cạnh những hướng cải tiến chung của chương trình như giảm tải, tăng thực hành, gắn với cuộc sống, cải tiến nổi bật nhất của chương trình là hướng tích hợp”. 8 Như vậy trên thế giới và Việt Nam đã có những cuộc hội thảo, cũng như rất nhiều công trình nghiên cứu về quan điểm tích hợp và định hướng sử dụng tich hợp trong dạy học. Chưa có tài liệu nào nghiên cứu “Tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy học chủ đề hàm số mũ và hàm số lôgarit ở trường trung học phổ thông”. 3. Mục đích nghiên cứu Mục đích của luận văn là nghiên cứu và đề xuất biện pháp góp phần phát triển năng lực cho học sinh thông qua dạy học tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy học chủ đề hàm số mũ và lôgarit ở trường trung học phổ thông. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu hệ thống các quan điểm lí luận về dạy học tích hợp. - Nghiên cứu khả năng tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy học chủ đề hàm số mũ và hàm số lôgarit ở trường trung học phổ thông. - Đề xuất biện pháp tích hợp tri thức toán học với sinh học để giáo viên có thể sử dụng trong quá trình dạy học Toán ở trường trung học phổ thông. 5. Đối tượng, khách thể và phạm vi nghiên cứu 5.1. Đối tượng nghiên cứu: Quá trình dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông. 5.2. Khách thể nghiên cứu: Hoạt động học của học sinh và hoạt động dạy của giáo viên ở trường trung học phổ thông. 5.3. Phạm vi nghiên cứu: Chương trình môn Toán và môn Sinh học ở trường trung học phổ thông. 6. Mẫu khảo sát Học sinh lớp 12A1, 12A3,12A10, 12A11 trường trung học phổ thông Việt Yên số 1, Bắc Giang (160 học sinh). 9 7. Vấn đề nghiên cứu - Nghiên cứu chủ trương đổi mới giáo dục và đường lối giáo dục của Đảng và Nhà nước trong giai đoạn hiện nay. - Nghiên cứu lí luận về dạy học tích hợp. - Tìm hiểu thực trạng việc dạy học tích hợp của giáo viên dạy Toán ở trường trung học phổ thông. - Thiết kế chủ đề dạy học hàm số mũ và hàm số lôgarit theo định hướng tích hợp tri thức toán học với sinh học ở trường trung học phổ thông. 8. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế và áp dụng các chủ đề dạy học tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông thì sẽ góp phần phát triển năng lực vận dụng toán học vào sinh học của học sinh, nâng cao chất lượng dạy học môn Toán. 9. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu một số tài liệu, văn bản liên quan đến phương pháp dạy học, dạy học tích hợp; các tài liệu tâm lí học, giáo dục học, triết học và lí luận dạy học bộ môn Toán có liên quan đến đề tài. - Phương pháp điều tra, quan sát: Dự giờ, quan sát những biểu hiện của học sinh (về nhận thức, thái độ, hành vi) trong hoạt động học, trao đổi với đồng nghiệp trong tổ chuyên môn, học hỏi kinh nghiệm của các thầy cô đi trước về phương pháp dạy học tích hợp. Lập các phiếu điều tra và tiến hành điều tra về tình hình dạy - học của giáo viên, học sinh về dạy học tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông. - Thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm tại trường trung học phổ thông Việt Yên số 1 – Bắc Giang để kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của đề tài. 10 - Phương pháp thống kê toán học: Sau khi điều tra, thống kê bằng các bảng số liệu, biểu đồ, từ đó phân tích và xử lý các số liệu. 10. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần danh mục bảng, danh mục biểu đồ, mục lục, mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung luận văn được trình bày trong bốn chương: Chương 1: Cơ sở lí luận Chương 2: Cơ sở thực tiễn Chương 3: Thiết kế một số chủ đề tích hợp tri thức toán học với sinh trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông Chương 4: Thực nghiệm sư phạm 11 CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1. Định hướng đổi mới chương trình môn Toán trung học phổ thông Trung tâm của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư là Internet kết nối vạn vật và công nghệ thông tin (CNTT). Cuộc cách mạng này không chỉ giúp con người giao tiếp với con người, mà còn là con người giao tiếp đồ vật, con người giao tiếp với máy móc và đồ vật giao tiếp với nhau. Do đó, nó đòi hỏi các quốc gia phải có một nguồn nhân lực chất lượng cao, có khả năng ứng dụng những tiến bộ khoa học công nghệ hiện đại thì mới tiếp cận nhanh vào cuộc cách mạng công nghiệp này. Vì thế, ngay từ trên giảng đường đại học, nhà trường, các thầy cô giáo phải giúp cho sinh viên tích lũy tri thức về công nghệ thông tin, cập nhật kịp thời và ứng dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật mới nhất của thế giới vào cuộc sống, trang bị ngoại ngữ và các kỹ năng mềm thì các bạn sinh viên khi ra trường mới có cơ hội cạnh tranh việc làm, mở ra cánh cửa để bước vào sân chơi toàn cầu hóa. Giáo dục là một trong những lĩnh vực chịu sự tác động trực tiếp, chịu sự tác động của cuộc cách mạng công nghiệp nhanh hơn các lĩnh vực khác bởi chính giáo dục cũng sẽ tạo ra những phiên bản mới của các cuộc cách mạng công nghiệp tiếp theo. Công nghiệp 4.0 sẽ là những bước đột phá mới trong các hoạt động đào tạo, thay đổi mô hình đào tạo, mục tiêu đào tạo truyền thống bằng cách đào tạo và chuyển tải kiến thức hoàn toàn mới. Sự phát triển công nghệ thông tin, hệ thống mạng kết nối, công cụ kỹ thuật số và siêu dữ liệu sẽ là những công cụ và phương tiện tốt để thay đổi cách thức tổ chức và phương pháp giảng dạy. Các lớp học truyền thống với những nhược điểm như: không gian phục vụ hạn chế, chi phí tổ chức cao, mất nhiều nhân lực, không thuận lợi cho một số đối tượng… sẽ được thay thế bằng các lớp học ảo, lớp học trực tuyến. Chất lượng đào tạo trực tuyến dễ dàng kiểm soát hơn bằng các công cụ hỗ trợ hiện đại, phần mềm, như các cảm biến và kết nối không gian mạng. Không gian 12 học tập cũng sẽ đa dạng hơn, thay vì những phòng thí nghiệm hay phòng mô phỏng truyền thống, thì người học có thể tương tác trong điều kiện như thật, có thể trải nghiệm học tập bằng không gian ảo thông qua các phần mềm và hệ thống mạng. Dữ liệu lớn (Big data) sẽ là nguồn dữ liệu vô tận để thu thập thông tin, phân tích, nhận dạng xu hướng hay dự báo kinh doanh ở mức chính xác cao và cũng để học tập trải nghiệm. Tài nguyên học tập số trong điều kiện kết nối không gian ảo và thực sẽ vô cùng phong phú, không gian thư viện không còn là địa điểm cụ thể nữa, mà thư viện có thể khai thác ở mọi thời điểm, mọi nơi chỉ cần có một thiết bị số và một vài thao tác đơn giản. Chương trình học cũng được thiết kế cụ thể, gần gũi, thực tiễn, đa dạng hơn và đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người học. Theo định hướng về nội dung giáo dục [4], ở chương trình giáo dục phổ thông mới, môn Toán là môn học bắt buộc và được phân chia theo hai giai đoạn là giáo dục cơ bản và giáo dục định hướng nghề nghiệp. Giai đoạn giáo dục cơ bản: giúp học sinh nắm được một cách có hệ thống các nguyên lý, quy tắc, khái niệm toán học cần thiết nhất cho tất cả mọi người, có thể sử dụng trong cuộc sống hàng ngày hoặc làm nền tảng cho việc học tập ở các trình độ học tập tiếp theo. Giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp: giúp học sinh hiểu được vai trò và những ứng dụng của Toán học trong thực tiễn, có cái nhìn tương đối tổng quát về Toán học, có đủ năng lực tối thiểu để tự mình tìm hiểu những vấn đề có liên quan đến toán học trong suốt cuộc đời, có thể biết được những ngành nghề có liên quan đến toán học để học sinh có cơ sở định hướng nghề nghiệp sau này. Bên cạnh nội dung giáo dục cốt lõi, trong mỗi năm, học sinh còn được chọn học một số chuyên đề về khoa học tự nhiên, khoa học xã hội. Các chuyên đề này nhằm tăng cường kiến thức về các môn khoa học nói chung, về Toán học nói riêng, giúp cho học sinh có các kỹ năng vận dụng kiến thức 13 khoa học vào thực tiễn, đáp ứng nhu cầu, sở thích và định hướng nghề nghiệp của học sinh. Chương trình môn Toán được xây dựng trên quan điểm nội dung phải tinh giản, gần gũi với đời sống thực tế, chú trọng tính ứng dụng thiết thực, gắn kết với các môn học khác, đặc biệt với các môn học thuộc lĩnh vực giáo dục STEM, gắn với xu hướng phát triển hiện đại của đời sống xã hội, khoa học, kinh tế, khoa học và những vấn đề cấp thiết có tính toàn cầu (như giáo dục tài chính, phát triển bền vững, biến đổi khí hậu,...). Bảo đảm tính thống nhất, chỉnh thể và phát triển liên tục từ lớp 1 đến lớp 12. Có thể hình dung chương trình được thiết kế theo mô hình gồm hai nhánh song song liên kết chặt chẽ với nhau, một nhánh mô tả sự phát triển của năng lực, phẩm chất của học sinh và một nhánh mô tả sự phát triển của các mạch nội dung kiến thức cốt lõi [4]. Chương trình môn Toán sẽ được tích hợp xoay quanh ba mạch kiến thức: Hình học và Đo lường; Thống kê và Xác suất; Số và Đại số. Trong chương trình môn Toán có chứa đựng các chủ đề, nội dung liên quan hoặc các kiến thức toán học được sử dụng, khai thác trong các môn học khác như Hóa học, Vật lý, Địa lý, Sinh học, Công nghệ, Tin học, ... Hoạt động trải nghiệm trong môn Toán học sẽ tạo cơ hội cho học sinh biết vận dụng các kiến thức, kỹ năng, kinh nghiệm của bản thân vào thực tiễn cuộc sống, từ đó học sinh thấy được toán học gần gũi với đời sống thực. Chương trình môn Toán bảo đảm yêu cầu cụ thể, phân hoá được với tất cả các cấp học:Tăng cường dạy học theo định hướng cá thể hoá người học, đáp ứng yêu cầu cần đạt chung của chương trình, đồng thời cũng phải chú ý tới các đối tượng có nhu cầu đặc biệt (khuyết tật, năng khiếu...). Đối với cấp trung học phổ thông: Thiết kế hệ thống các chuyên đề học tập có các nội dung cơ bản, chuyên sâu, gần gũi, thực tế giúp học sinh tăng cường kiến thức, kỹ năng thực hành, vận dụng để giải quyết các vấn đề gắn với thực tiễn của địa phương mình đang sinh sống. 14 Nội dung chuyên đề lớp 10: Ứng dụng của toán học vào giải quyết các vấn đề liên môn và thực tiễn. Nội dung chuyên đề lớp 11: Ứng dụng của toán học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn, đặc biệt là các vấn đề liên quan đến đồ họa và vẽ kĩ thuật. Nội dung chuyên đề lớp 12: Ứng dụng của toán học vào giải quyết các vấn đề liên quan đến kinh tế và tài chính. Sự đổi mới trong nội dung chương trình môn Toán như vậy đã thể hiện rõ yêu cầu cần tăng cường ứng dụng của toán học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn và liên môn ở trường THPT. Vì thế, việc dạy học tích hợp trong dạy học môn Toán học là một hướng đi phù hợp với xã hội và cũng là hướng đi đúng đắn với quan điểm của Bộ Giáo dục và Đào tạo. 1.2. Lí luận về dạy học tích hợp 1.2.1. Khái niệm tích hợp và dạy học tích hợp Tích hợp là một vấn đề đã và đang có sức thu hút, sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhà giáo dục và nghiên cứu trong nước ta hiện nay. Tuy nhiên, khái niệm này đã được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm, sử dụng rộng rãi và khái niệm này cũng vốn có từ lâu. + Theo Từ điển Tiếng Việt [15]: “Tích hợp là sự kết hợp những hoạt động, chương trình hoặc các thành phần khác nhau thành một khối chức năng. Tích hợp có nghĩa là sự thống nhất, sự hòa hợp, sự kết hợp”. + Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam [11]: “Tích hợp hệ thống là phối hợp các thiết bị và công cụ khác nhau để cùng làm một việc với nhau trong một hệ thống – Một chương trình nhằm giải quyết những nhiệm vụ chung nào đó”. + Theo Từ điển Giáo dục học [10]: “Tích hợp là hành động liên kết các đối tượng nghiên cứu, giảng dạy, học tập của cùng một lĩnh vực hoặc vài lĩnh vực khác nhau trong cùng một kế hoạch dạy học”. 15 + Theo Xaviers Roegirs [22]: Khoa sư phạm tích hợp là một quan niệm về quá trình học tập trong đó toàn thể các quá trình học tập góp phần hình thành ở học sinh những năng lực rõ ràng, có dự tính trước những điều cần thiết cho học sinh nhằm hòa nhập học sinh vào cuộc sống lao động, phục vụ cho quá trình học tập trong tương lai. Dạy học tích hợp là một trong những định hướng dạy học trong đó giáo viên tổ chức, hướng dẫn để học sinh biết huy động tổng hợp kiến thức, kỹ năng,… thuộc nhiều lĩnh vực, nhiều môn học khác nhau nhằm giải quyết các nhiệm vụ học tập; thông qua những hoạt động đó sẽ hình thành những kiến thức, kỹ năng mới; phát triển được nhiều năng lực cần thiết cho học sinh, nhất là năng lực giải quyết vấn đề trong học tập và thực tiễn cuộc sống. Như vậy, DHTH là dạy cho học sinh cách sử dụng tổng hợp kiến thức và kỹ năng của mình để giải quyết các nhiệm vụ học tập và ứng dụng trong những tình huống cụ thể với mục đích phát triển năng lực người học. 1.2.2. Mục tiêu của dạy học tích hợp Theo Xavier Rogiers [22] “Nếu nhà trường chỉ quan tâm dạy cho học sinh các khái niệm một cách rời rạc, thì nguy cơ sẽ hình thành ở học sinh các suy luận theo kiểu khép kín, sẽ hình thành những con người “mù chức năng”, nghĩa là những người đã lĩnh hội kiến thức nhưng không có khả năng sử dụng các kiến thức đó hàng ngày”. DHTH có các mục tiêu cơ bản sau [1]: - Làm cho quá trình học tập có ý nghĩa và gần gũi với học sinh bằng cách hòa nhập thế giới học đường với thế giới cuộc sống, gắn học tập với các tình huống cụ thể mà học sinh sẽ gặp sau này, gắn học tập với thực tiễn cuộc sống hàng ngày. - Phân biệt cái ít quan trọng hơn với cái cốt yếu. Cái cốt yếu là những năng lực cơ bản cần cho học sinh, đặt cơ sở không thể thiếu cho quá trình học 16 tập tiếp theo, hoặc vận dụng vào xử lí những tình huống có ý nghĩa trong cuộc sống. - Dạy cho học sinh biết cách sử dụng kiến thức trong tình huống cụ thể, thực tế, có ích cho cuộc sống sau này. - Xác lập được mối liên hệ giữa các khái niệm đã học và thực tiễn. Thông tin càng phong phú, đa dạng thì tính hệ thống phải càng cao, có như vậy học sinh mới thực sự làm chủ được kiến thức đã được lĩnh hội và sẽ vận dụng được kiến thức đã học khi gặp một tình huống bất ngờ, chưa từng gặp trong cuộc sống hàng ngày hoặc là một tri thức mới. 1.2.3. Các đặc trưng cơ bản của dạy học tích hợp Mục đích của DHTH là để hình thành và phát triển năng lực học sinh, giúp học sinh vận dụng để giải quyết những vấn đề trong thực tiễn của cuộc sống. Bản chất của năng lực là khả năng của chủ thể kết hợp một cách linh hoạt, có tổ chức hợp lý các kiến thức, kỹ năng với thái độ, giá trị, động cơ, nhằm đáp ứng những yêu cầu phức hợp của một hoạt động, bảo đảm cho hoạt động đó đạt kết quả tốt đẹp trong một tình huống nhất định; phương pháp tạo ra năng lực đó chính là dạy học tích hợp. DHTH có những đặc điểm sau đây [1]: - Thiết lập các mối quan hệ theo một logic nhất định những kỹ năng, kiến thức khác nhau để thực hiện một hoạt động phức hợp. - Lựa chọn những thông tin, kiến thức, kỹ năng cần cho học sinh thực hiện được các hoạt động thiết thực trong đời sống hàng ngày, gắn vào trong các tình huống học tập, làm cho học sinh hòa nhập vào thế giới cuộc sống. - Làm cho quá trình học tập mang tính mục đích rõ rệt. - Giáo viên không đặt ưu tiên truyền đạt kiến thức, thông tin đơn lẻ, mà phải hình thành ở học sinh năng lực tìm kiếm, quản lý, tổ chức sử dụng kiến thức để giải quyết vấn đề trong tình huống có ý nghĩa. 17 - Khắc phục được thói quen truyền đạt và tiếp thu kiến thức, kỹ năng rời rạc làm cho con người trở nên “mù chữ chức năng”, nghĩa là có thể được nhồi nhét nhiều thông tin, nhưng không dùng được. Như vậy, DHTH là cải cách giảm tải kiến thức không thực sự có giá trị sử dụng, để có điều kiện tăng tải kiến thức có ích. Để lựa chọn nội dung kiến thức đưa vào chương trình các môn học trước hết phải trả lời kiến thức nào cần và có thể làm cho học sinh biết huy động vào các tình huống có ý nghĩa. 1.2.4. Các nguyên tắc lựa chọn nội dung tích hợp Lựa chọn nội dung tích hợp ở phổ thông cần theo các nguyên tắc sau [3]: - Nguyên tắc 1: Đảm bảo mục tiêu giáo dục hình thành và phát triển năng lực cần thiết cho người học. Nội dung DHTH được chọn phải bảo đảm đáp ứng được mục tiêu của DHTH, hướng tới việc phát triển những năng lực cần thiết cho người học. Có hai con đường logic để lựa chọn nội dung trong DHTH: + Con đường thứ nhất ứng với cách tiếp cận nội dung. Chương trình SGK hiện hành của chúng ta có nội dung đã được thiết kế sẵn không theo định hướng phát triển năng lực. Vì vậy, cần thay đổi các nội dung đó để soạn thảo theo mục tiêu phát triển các năng lực riêng lẻ đã đạt được ở một giai đoạn nhất định như kết thúc một năm học, cả cấp học. Sơ đồ logic con đường này như sau: Nội dung → các năng lực riêng lẻ ứng với mục tiêu cụ thể → năng lực ứng với mục tiêu kết thúc một giai đoạn. + Con đường thứ hai ứng với tiếp cận phát triển năng lực. Con đường này ngược chiều với con đường thứ nhất. Sơ đồ logic của con đường này như sau: Mục tiêu tích hợp → các năng lực riêng lẻ ứng với mục tiêu cụ thể → nội dung. Con đường thứ nhất chỉ là một giải pháp tình thế khi chúng ta chuyển từ chương trình tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực. Con đường thứ hai cho 18 phép lựa chọn những kiến thức có ý nghĩa thiết thực trong đời sống, tránh được sự quá tải chương trình hoặc sự rời xa thực tế. - Nguyên tắc 2: Đáp ứng yêu cầu phát triển của xã hội, mang tính thiết thực và có ý nghĩa với người học. Để đáp ứng yêu cầu này, nội dung chủ đề tích hợp cần lựa chọn những tri thức đơn giản, gắn bó thiết thực với đời sống, tinh giản triệt để kiến thức hàn lâm. Tuy nhiên, các nội dung tri thức cũng cần cung cấp kiến thức nền tảng cho người học thích ứng với xã hội đầy biến động và phải là cơ sở giáo dục phổ thông để người học có thể học tập suốt đời. - Nguyên tắc 3: Đảm bảo tính khoa học và tiếp cận những thành tựu của khoa học kĩ thuật nhưng vừa sức với học sinh. Để đáp ứng được yêu cầu này, nội dung của các chủ đề tích hợp cần tiếp cận với các thành tựu khoa học kĩ thuật nhưng ở mức độ phù hợp với khả năng của học sinh, tạo điều kiện cho học sinh được trải nghiệm và tự mình khám phá kiến thức. - Nguyên tắc 4: Đảm bảo tính giáo dục và giáo dục vì sự phát triển bền vững. Chúng ta đang sống trong thời đại toàn cầu hóa và yêu cầu phát triển bền vững được đặt ra cấp thiết với các quốc gia. Phát triển bền vững giúp cho các quốc gia tránh được những rủi ro trong quá trình phát triển. Vì vậy, ngoài việc giúp cho học sinh nhận thức được những nội dung của các chủ đề tích hợp; cần góp phần hình thành và bồi dưỡng cho học sinh thái độ, trách nhiệm với thế giới xung quanh; bồi dưỡng phẩm chất công dân. - Nguyên tắc 5: Tăng tính thực hành, thực tiễn, ứng dụng và quan tâm tới các vấn đề xã hội mang tính địa phương. Mọi khoa học đều là kết quả nhận thức của con người trong quá trình hoạt động thực tiễn. Vì vậy, nội dung các bài học (chủ đề) tích hợp cần tăng cường tính thực hành, thực tiễn và tính ứng dụng nhằm rèn cho học sinh kĩ năng vận dụng tri thức vào thực tế cuộc sống. Ngoài ra, nội dung DHTH cũng cần quan tâm tới các vấn đề mang tính thời 19 sự, xã hội của địa phương để giúp cho các em có hiểu biết nhất định về nơi mình sống, từ đó có thể hòa nhập và sẵn sàng tham gia vào các hoạt động kinh tế xã hội địa phương. - Nguyên tắc 6: Việc xây dựng các bài học/chủ đề tích hợp dựa trên chương trình hiện hành. Các bài học/chủ đề tích hợp được xác định dựa vào những nội dung giao nhau của các môn học hiện hành và những vấn đề giáo dục mang tính quốc tế, quốc gia và có ý nghĩa đối với cuộc sống của học sinh. Các bài học/chủ đề tích hợp không chỉ được thực hiện giữa các môn học, giữa các nội dung có những điểm tương đồng mà còn được thực hiện giữa các môn, giữa các nội dung khác nhau nhưng bổ trợ cho nhau. Như vậy, có thể thấy rằng nguyên tắc của DHTH là tất cả các chủ đề đều phải có mặt từ hai môn học trở lên mà trong đó có ít nhất một nội dung nào đó liên quan đến nhau, để giải quyết một vấn đề phức hợp mà nó không thể giải quyết bởi duy nhất một môn học. Nội dung của các chủ đề tích hợp cần tiếp cận với các thành tựu khoa học kĩ thuật nhưng ở mức độ phù hợp với người học, tinh giản tri thức khoa học hàn lâm, tăng cường tri thức thực tế, tính thực hành, ứng dụng vào giải quyết các tình huống trong thực tiễn. DHTH cần đảm bảo mục tiêu hướng đến sự phát triển năng lực cho người học. 1.2.5. Các mức độ trong dạy học tích hợp Các mức độ tích hợp trong DHTH [21]: + Lồng ghép / Liên hệ: Đó là đưa các yếu tố nội dung gắn với các môn học khác, gắn với thực tiễn, gắn với xã hội vào dòng chảy chủ đạo của nội dung bài học của một môn học. Ở mức độ này, các môn học vẫn dạy một cách độc lập, riêng rẽ. Tuy nhiên, giáo viên có thể tìm thấy mối quan hệ giữa kiến thức của môn học mình đảm nhận với nội dung của các môn học khác và thực hiện việc lồng ghép các kiến thức đó ở những thời điểm thích hợp. + Vận dụng kiến thức liên môn: Ở mức độ này, hoạt động học diễn ra xung quanh các chủ đề, ở đó người học cần đến các kiến thức của nhiều môn 20 học để giải quyết vấn đề đặt ra. Các chủ đề khi đó được gọi là các chủ đề hội tụ. Việc liên kết kiến thức các môn học để giải quyết tình huống cũng có nghĩa là các kiến thức được tích hợp ở mức độ liên môn học. Có hai cách thực hiện mức độ tích hợp này: Cách 1: Các môn học vẫn được dạy riêng rẽ nhưng đến cuối kì, cuối năm học hoặc cuối cấp học có một phần, một chương về những vấn đề chung và các thành tựu ứng dụng thực tiễn nhằm giúp học sinh tổng hợp, xác lập mối liên hệ giữa các kiến thức đã được lĩnh hội. Cách 2: Những ứng dụng chung cho các môn học khác nhau thực hiện ở những thời điểm đều đặn trong năm học. Nói cách khác, sẽ bố trí xen một số nội dung tích hợp liên môn vào thời điểm thích hợp nhằm làm cho học sinh quen dần với việc sử dụng kiến thức của những môn học gần gũi nhau. + Hòa trộn: Đây là mức độ cao nhất của DHTH. Ở mức độ này, tiến trình DH là tiến trình “không môn học”, có nghĩa, nội dung kiến thức trong bài học thuộc nhiều môn học khác nhau, không thuộc riêng về một môn học. Do đó, các nội dung chủ đề tích hợp sẽ không cần dạy ở các môn học riêng rẽ. Mức độ tích hợp này dẫn đến sự hợp nhất kiến thức của hai hay nhiều môn học. Trong các mức độ tích hợp nêu trên, hiện nay các giáo viên vận dụng phổ biến nhất là hình thức tích hợp liên môn. Đây là quan điểm tích hợp mở rộng kiến thức trong bài học với các kiến thức của các bộ môn khác và các kiến thức của đời sống hàng ngày mà học sinh tích lũy được, qua đó làm giúp cho học sinh phát triển nhân cách và một số năng lực được hình thành . DHTH liên môn thuộc về nội dung DH chứ không phải là phương pháp dạy học. Xét trên phương diện các thành tố của quá trình dạy học, sự khác biệt giữa DHTH liên môn và DH đơn môn truyền thống được thể hiện trong bảng dưới đây: 21 Bảng 1. 1. So sánh giữa dạy học tích hợp và dạy học đơn môn Hoạt động trong giờ học Phương pháp giảng dạy DH đơn môn DHTH Đặc thù Làm việc theo nhóm Nhiều phương pháp cải tiến giảng dạy thông qua phương tiện kĩ thuật Làm việc cá nhân Giảng dạy trực tiếp, ít dùng phương tiện kĩ thuật Phương pháp Nhiều phản hồi tích cực từ Ít phản hồi tích cực từ phản hồi giáo viên giáo viên Dựa theo sự lựa chọn của học Chỉ tập trung vào sự kết nối từ sinh kiến thức đã học Câu hỏi Vai trò của giáo viên Vai trò của học sinh Hoạt động theo nhóm, liên môn và cải thiện các hoạt động của học sinh Kết nối kiến thức mới với kiến thức trước đó Được lựa chọn, quyết định và Theo hướng dẫn của giáo học tập như là một thành viên viên, nhớ các kiến thức đã trong nhóm được học, làm việc một mình Từ Bảng 1.1 có thể thấy rằng ưu thế nổi bật của DHTH so với dạy học truyền thống (đơn môn). Wraga [24] nhấn mạnh rằng DHTH làm cho việc học có nhiều ý nghĩa hơn khi xét theo góc độ liên kết học sinh với học sinh, học sinh với giáo viên, liên kết các môn học, độ phức hợp và giải quyết vấn đề. Trên bình diện của học sinh, học sinh cảm thấy hứng thú hơn vì được thể hiện năng lực của mình. Nội dung DHTH có tính chất phức hợp, đa dạng, các vấn đề gắn với thực tiễn, vì thế việc sử dụng kiến thức của một môn học nhằm giải quyết các vấn đề đó rất hạn chế. Hơn nữa, các môn học đơn môn trong nhà trường phổ thông thường được dạy theo một khung phân phối chương trình định sẵn từ 22 nhiều năm, không có sự thay đổi nhiều. Do đó, trong chương trình giáo dục cần bổ sung thêm các chủ đề DHTH vừa đảm bảo được mục tiêu giáo dục mà không gây xáo trộn của việc dạy đơn môn. Vì vậy, việc DH theo chủ đề DHTH ở trường phổ thông vào một số thời điểm là thực sự cần thiết. 1.3. Dạy học theo chủ đề 1.3.1. Khái niệm về dạy học theo chủ đề Dạy học theo chủ đề là sự kết hợp giữa mô hình DH truyền thống và mô hình DH hiện đại, nó là một trong nhiều chiến lược DH cụ thể hoá của mô hình dạy-tự học và quan điểm “lấy người học làm trung tâm”. Giáo viên không DH chỉ bằng cách truyền thụ tri thức mà chủ yếu là hướng dẫn học sinh tự lực tìm kiếm thông tin, sử dụng kiến thức vào giải quyết các nhiệm vụ có ý nghĩa thực tiễn [8]. Dạy học theo chủ đề (Themes based learning) là hình thức tìm tòi những khái niệm, tư tưởng, đơn vị kiến thức, nội dung bài học, chủ đề,… có sự giao thoa, tương đồng lẫn nhau, dựa trên cơ sở các mối liên hệ về lí luận và thực tiễn được đề cập đến trong các môn học hoặc các hợp phần của môn học đó làm thành nội dung học trong một chủ đề có ý nghĩa hơn, thực tế hơn, nhờ đó học sinh có thể tự hoạt động nhiều hơn để tìm ra kiến thức và vận dụng vào thực tiễn [12]. Mô hình DH theo chủ đề có khả năng đáp ứng được mục tiêu giáo dục của thời kì đổi mới. Mô hình DH mới này chú trọng những nội dung học tập có tính chất tổng quát, liên quan đến nhiều lĩnh vực, lấy học sinh làm trung tâm và nội dung được tích hợp thành những chủ đề có tính thực tiễn, vì thế mô hình này đang dần thay thế cho mô hình DH truyền thống. DH theo chủ đề ở trường THPT là sự cố gắng tăng cường sự tích hợp kiến thức, làm cho kiến thức có mạng lưới đa chiều, là sự tích hợp những ứng dụng kỹ thuật và đời sống thông dụng vào nội dung DH theo chủ đề làm cho nội dung học có ý nghĩa hơn, hấp dẫn hơn. 23 1.3.2. So sánh dạy học truyền thống và dạy học theo chủ đề Bảng 1. 2. So sánh giữa dạy học truyền thống và dạy học theo chủ đề [8], [12]. Dạy học theo cách tiếp cận Dạy học theo chủ đề truyền thống hiện nay 1- Tiến trình giải quyết vấn đề tuân 1- Các nhiệm vụ học tập được giao, theo chiến lược giải quyết vấn đề học sinh quyết định chiến lược học trong khoa học: logic, chặt chẽ, khoa tập với sự chủ động hỗ trợ, hợp tác học.. do giáo viên (SGK) áp đặt (giáo của giáo viên (Học sinh là trung tâm). viên là trung tâm). 2- Nếu thành công có thể góp phần 2- Hướng tới các mục tiêu: chiếm lĩnh đạt tới mức nhiều mục tiêu của môn nội dung kiến thức khoa học, hiểu học hiện nay: chiếm lĩnh kiến thức biết tiến trình khoa học và rèn luyện mới thông qua hoạt động, bồi dưỡng các kĩ năng tiến trình khoa học như: các phương thức tư duy khoa học và quan sát, thu thập thông tin, dữ liệu; các phương pháp nhận thức khoa học: xử lý (so sánh, sắp xếp, phân loại, PP thực nghiệm, phương pháp tương liên hệ…thông tin); suy luận, áp dụng tự, phương pháp mô hình, suy luận thực tiễn. khoa học…) 3- Dạy theo từng bài riêng lẻ với một 3- Dạy theo một chủ đề thống nhất thời lượng cố định. được tổ chức lại theo hướng tích hợp từ một phần trong chương trình học. 4- Kiến thức thu được rời rạc, hoặc 4- Kiến thức thu được là các khái chỉ có mối liên hệ tuyến tính (một niệm trong một mối liên hệ mạng lưới chiều theo thiết kế chương trình học). với nhau. 5- Trình độ nhận thức sau quá trình 5- Trình độ nhận thức có thể đạt học tập thường theo trình tự và được ở mức độ cao: Phân tích, tổng thường dừng lại ở trình độ biết, hiểu hợp, đánh giá. 24 và vận dụng (giải bài tập). 6- Kết thúc một chương học, học sinh 6- Kết thúc một chủ đề học sinh có không có một tổng thể kiến thức mới một tổng thể kiến thức mới, tinh giản, mà có kiến thức từng phần riêng biệt chặt chẽ và khác với nội dung trong hoặc có hệ thống kiến thức liên hệ sách giáo khoa. tuyến tính theo trật tự các bài học. 7- Kiến thức còn xa rời thực tiễn mà 7- Kiến thức gần gũi với thực tiễn mà người học đang sống do sự chậm cập học sinh đang sống hơn do yêu cầu nhật của nội dung sách giáo khoa. cập nhật thông tin khi thực hiện chủ 8- Kiến thức thu được sau khi học đề. thường là hạn hẹp trong chương trình, 8- Hiểu biết có được sau khi kết thúc nội dung học. chủ đề thường vượt ra ngoài khuôn khổ nội dung cần học do quá trình tìm 9- Không thể hướng tới nhiều mục kiếm, xử lý thông tin ngoài nguồn tài tiêu nhân văn quan trọng như: rèn liệu chính thức của học sinh. luyện các kĩ năng sống và làm việc: 9- Có thể hướng tới, bồi dưỡng các kĩ giao tiếp, hợp tác, quản lý, điều hành, năng làm việc với thông tin, giao tiếp, ra quyết định… ngôn ngữ, hợp tác. Qua sự so sánh giữa DH theo chủ đề và DH truyền thống ta có thể thấy rằng việc DH theo chủ đề phát huy được tính chủ động, tích cực, sáng tạo của học sinh (học sinh là trung tâm của quá trình dạy học) phù hợp với xã hội hiện đại. Dạy học theo chủ đề được thực hiện rất linh hoạt, chủ động để phù hợp với trình độ của học sinh, cơ sở vật chất của nhà trường và đặc thù của từng địa phương. Khi thực hiện DH theo chủ đề học sinh lĩnh hội được kiến thức tổng hợp, đa chiều. Kiến thức trong DH theo chủ đề gần gũi với đời sống hàng ngày, thực tiễn giúp cho học sinh có hứng thú học tập hơn và cũng thấy được ý nghĩa của việc học. 25 1.3.3. Những nét đặc trưng cơ bản của dạy học theo chủ đề Các đặc trưng cơ bản của DH theo chủ đề [12] là: - Các kiến thức cần truyền đạt cho học sinh có thể liên quan đến một hay nhiều lĩnh vực, chuyên ngành khác nhau. - Tận dụng tối đa những kinh nghiệm của học sinh có liên quan đến kiến thức của chủ đề học tập. - Định hướng cho học sinh nhận thức những kiến thức trong chủ đề bằng hệ thống câu hỏi định hướng. Hệ thống kiến thức chặt chẽ, sát thực và thiết thực, quá trình học tập thoải mái, luôn tạo điều kiện, cơ hội cho học sinh đạt mục đích học tập và phát triển bản thân. - Nếu thành công, DH theo chủ đề sẽ giúp học sinh phát huy tính chủ động, tự tin, tự vận động, độc lập và tính độc đáo của cá nhân. - Tận dụng các phương tiện, công cụ học tập xung quanh học sinh. - Thích ứng với từng đối tượng học sinh. - Rèn luyện được khả năng làm việc nhóm, tính hợp tác của học sinh. 1.4. Phân tích mối liên hệ giữa toán học và sinh học Theo Nguyễn Bá Kim [13, tr.35-37], Toán học là môn học có tính trừu tượng cao độ. Nhưng toán học có nguồn gốc thực tiễn nên tính trừu tượng cao độ chỉ che lấp chứ không hề làm mất đi tính thực tiễn của toán học. Tính trừu tượng cao độ làm cho toán học có tính thực tiễn phổ dụng, có thể ứng dụng được trong nhiều lĩnh vực rất khác nhau của đời sống như vật lí, hóa học, địa lí, thiên văn học… và đặc biệt là môn khoa học có tính thực tiễn cao như sinh học. Do tính trừu tượng cao độ mà toán học có tính thực tiễn phổ dụng, có thể ứng dụng vào rất nhiều ngành khoa học: Chẳng hạn những tri thức về tương quan tỉ lệ S/V có thể được ứng dụng vào hình học, vật lí, sinh học…vì mối tương quan này phản ánh những mối liên hệ trên các lĩnh vực đó, ví dụ: tương 26 quan tỉ lệ diện tích (S)/thể tích (V) của cơ thể sinh vật phản ánh mức độ trao đổi chất, sinh trưởng, sinh sản của sinh vật. Sinh học là môn khoa học tự nhiên, Sinh học trong trường phổ thông là học tập lí thuyết gắn liền với thực tiễn. Thông qua các hiện tượng trong thực tế giúp học sinh hiểu biết các quy luật sinh trưởng, phát triển của sinh vật; từ đó giải quyết vấn đề trong thực tiễn. Toán học cung cấp nhiều công cụ đắc lực để nghiên cứu và phát triển Sinh học. Mendel là người đầu tiên trên thế giới ứng dụng thành công nhất nguyên lí toán học vào sinh học. Ngày nay di truyền học được áp dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất, dựa trên các nguyên lí xác suất người ta có thể dự đoán khả năng biểu hiện của một số tình trạng hay bệnh ở thế hệ sau. Dựa vào toán học, giúp học sinh giải quyết được các bài tập trong sinh học như: Số lượng gen tạo ra sau k lần tự sao: 2 k; Số lượng nucleotit môi trường cung cấp cho quá trình tự sao: N(2k - 1); Số lượng nucleotit môi trường cung cấp hoàn toàn mới trong các ADN con tạo ra qua quá trình tự sao: N (2k - 2). Hay từ 1 tế bào ban đầu: số tế bào con tạo thành qua x lần phân bào A = 2x; Sau n lần phân chia từ N0 tế bào ban đầu trong thời gian t sẽ tạo ra số tế bào là: Nt = N0 x 2n Với một gen có hai alen(A, a) thì thành phần kiểu của quần thể ở trạng thái cân bằng di truyền là: P2AA + 2pqAa + q2aa =1 Chiều cao cây do 3 cặp gen phân li độc lập, tác động cộng gộp quy định. Sự có mặt mỗi gen alen trội trong tổ hợp gen làm tăng chiều cao cây lên 5cm. Cây thấp có chiều cao là 150cm. Cho cây có 3 cặp gen dị hợp tự thụ. Khi đó, ta có các kết quả sau: C61 6 3  - Tần số xuất hiện tổ hợp gen có 1 alen trội là 3  4 64 32 27 C64 15 - Tần số xuất hiện tổ hợp gen có 4 alen trội là 3  4 64 - Khả năng có được một cây cao 165cm là C63 20 5    31,25% 43 64 16 Dân số Việt Nam năm 2009 ước tính là 85846997 người. Tăng trưởng dân số hàng năm là 1,7%. Hỏi đến năm 2030 dân số của Việt Nam là khoảng bao nhiêu người? Theo công thức S  A.eni Ta có S  85846997.e21.0,017  122692728 (người) Qua một số ví dụ trên chúng ta thấy, rõ ràng Toán học có mối quan hệ mật thiết với môn Sinh học, nó là công cụ để giải quyết các bài toán trong sinh học. Vì thế, việc dạy học toán không thể dạy một cách độc lập tách rời các môn học khác mà cần tăng cường tích hợp liên môn toán học với các môn học khác trong dạy học môn Toán ở trường THPT để học sinh thấy được ứng dụng của việc học và tạo cơ hội để học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực giải quyết các tình huống thực tiễn. Kết luận chương 1 Trong chương này chúng tôi đã tập trung làm rõ các vấn đề lí luận DH theo chủ đề, lí luận về DHTH. Chúng tôi đã phân tích định hướng đổi mới chương trình môn Toán THPT của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo, phân tích mối liên hệ giữa toán học và sinh học. Những kết quả nghiên cứu về mặt lí luận trên đây cho thấy việc tích hợp tri thức toán học với sinh học theo định hướng DH theo chủ đề, DHTH trong môn Toán ở trường THPT là thực sự cần thiết, phù hợp với xu thế DH trên thế giới hiện nay. 28 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ THỰC TIỄN 2.1. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Để tiến hành nghiên cứu về thực trạng việc DHTH 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 30 giáo viên dạy toán và 160 học sinh ở các trường: trường THPT Việt Yên số 1, THPT Việt Yên số 2, THPT Lý Thường Kiệt tỉnh Bắc Giang; với mục đích: Thu thập thông tin, phân tích thuận lợi, khó khăn của thực trạng DHTH trong DH môn Toán ở trường THPT. - Phương pháp phân loại, hệ thống hóa: Thống kê và phân tích số liệu thống kê các nội dung tích hợp trong DH môn Toán ở SGK môn Toán cấp THPT hiện hành. - Phương pháp điều tra, khảo sát: Dự giờ 5 thầy cô giáo dạy toán lớp 12 tại trường THPT Việt Yên số 1 – Tỉnh Bắc Giang; ghi chép đầy đủ nội dung tri thức, các hoạt động của người dạy và hoạt động của người học, tự nhận xét, trao đổi với giáo viên trực tiếp giảng dạy và giáo viên cùng bộ môn về những mặt ưu điểm cần phát huy, những mặt nhược điểm cần khắc phục. Quan sát những biểu hiện của giáo viên và học sinh trong hoạt động dạy và học; sử dụng thiết bị ghi âm và ghi hình, ghi lại toàn bộ các hoạt động trong lớp học. Xây dựng mẫu phiếu khảo sát và điều tra; có hai loại là phiếu dành cho giáo viên dạy toán và phiếu dành cho học sinh lớp 12. Phiếu dành cho giáo viên gồm ba phần: phần 1 điều tra thực trạng về bồi dưỡng, triển khai DHTH của giáo viên ở trường THPT, những khó khăn khi thực hiện DHTH; Phần 2 điều tra tính cấp thiết của việc DHTH tri thức toán học với sinh học trong DH môn toán ở trường THPT; phần 3 là những câu hỏi mở để giáo viên có thể thỏa mãn đưa ra những quan điểm, nguyện vọng về DHTH trong DH môn Toán. Phiếu dành cho học sinh lớp 12 gồm hai phần: phần 1 điều tra thực trạng việc ghi nhớ các công cụ của tri thức toán để giải quyết các vấn đề của 29 môn sinh học của học sinh lớp 12; phần 2 là những câu hỏi mở để học sinh đưa ra những suy nghĩ, khó khăn khi sử dụng tri thức toán học vào giải quyết các vấn đề của sinh học. Sau khi khảo sát, điều tra, thu thập thông tin xong thì bắt đầu phân tích các số liệu; số liệu được thống kê theo dạng các bảng, biểu đồ để từ đó có thể nhìn rõ hơn thực trạng dạy - học của giáo viên và học sinh về DHTH tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán ở một số trường THPT trên địa bàn huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang. Mục đích khảo sát nhằm đánh giá khách quan, đúng mức, thực chất việc DHTH trong DH môn Toán ở trường THPT. Nội dung khảo sát, điều tra chủ yếu tập trung tìm hiểu thực trạng giáo viên đã biết, triển khai và những khó khăn khi DHTH, tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán ở trường THPT; tìm hiểu thực trạng học sinh ghi nhớ các tri thức toán học vào giải quyết các vấn đề trong sinh học. Đối tượng khảo sát là 30 giáo viên dạy môn Toán và 160 học sinh ở trường THPT. Địa điểm khảo sát là trường THPT Việt Yên số 1, THPT Việt Yên số 2, THPT Lý Thường Kiệt - tỉnh Bắc Giang. Thời gian khảo sát Tháng 2, 3 năm 2019. - Phương pháp phỏng vấn: Trao đổi với 10 giáo viên dạy bộ môn Toán ở một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Bắc Giang về tình hình DHTH tri thức toán học với sinh học. Chúng tôi sử dụng máy ghi âm để ghi lại toàn bộ nội dung các cuộc phỏng vấn; phỏng vấn riêng rẽ từng giáo viên vào các thời điểm khác nhau; số lượng câu hỏi để phỏng vấn là 5 câu hỏi, nội dung của các câu hỏi chủ yếu tập trung vào: sự hiểu biết của giáo viên về DHTH, những căn cứ để giáo viên DHTH, phương pháp DH khi DHTH, những khó khăn mà giáo viên thường gặp khi tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy môn Toán ở trường THPT. Mục đích phỏng vấn là để lắm bắt được thực trạng giáo viên sử dụng những 30 phương pháp dạy học nào khi DHTH, ở các trường THPT đã triển khai DHTH ở mức độ nào, tìm hiểu những khó khăn của giáo viên trong quá trình DHTH để từ đó đưa ra các cách khắc phục những khó khăn đó. Hỏi trực tiếp 50 học sinh ở một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Bắc Giang về việc ứng dụng tri thức toán học vào giải bài tập sinh học. Chúng tôi đã sử dụng máy ghi âm và ghi hình trong quá trình phỏng vấn; phỏng vấn vào 5 thời điểm khác nhau, mỗi thời điểm phỏng vấn 10 học sinh riêng rẽ; hỏi từng học sinh với 3 câu hỏi; Nội dung câu hỏi chủ yếu tập trung vào sự hiểu biết của học sinh về mối quan hệ giữa toán học và sinh học, sự hứng thú của học sinh với bài giảng có tích hợp tri thức toán học với sinh học. Mục tiêu của các cuộc phỏng vấn là: để xem sự hiểu biết của học sinh về mối quan hệ giữa toán học và sinh học, biết được học sinh có hứng thú với các chủ đề DHTH để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống không, những khó khăn của học sinh khi giải các bài toán có tri thức sinh học. 2.2. Phân tích tình hình dạy học tích hợp trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông 2.2.1. Về chương trình, sách giáo khoa môn Toán trung học phổ thông Khi nghiên cứu chương trình môn toán ở trường trung học phổ thông, trong sách giáo khoa hiện hành ta có thể thấy: - Các bài tập, ví dụ chia làm hai loại là bài toán có nội dung tích hợp liên môn và bài toán không có nội dung tích hợp liên môn. Ví dụ bài toán có nội dung tích hợp liên môn (giữa môn toán học và môn sinh học) “Sự tăng trưởng của một loại vi khuẩn tuân theo công thức S  A.ert , trong đó A là số lượng vi khuẩn ban đầu, r là tỉ lệ tăng trưởng (r  0) , t là thời gian tăng trưởng. Biết rằng số lượng vi khuẩn ban đầu là 100 con và sau 5 giờ có 300 con. Hỏi sau 10 giờ có bao nhiêu con vi khuẩn? Sau bao lâu số lượng vi khuẩn ban đầu sẽ tăng gấp đôi?” 31 - Số lượng các ví dụ, bài toán có nội dung tích hợp liên môn trong sách giáo khoa chiếm tỉ lệ thấp. Số lượng các ví dụ, bài toán có nội dung tích hợp liên môn giữa toán học và sinh học trong sách giáo khoa chiếm tỉ lệ rất thấp: chủ đề hàm số mũ và hàm số lôgarit trong sách giáo khoa giải tích lớp 12 (chương trình chuẩn) chỉ đưa ra một ví dụ đó là ví dụ 3, trang 71 trong tổng số 96 ví dụ có trong SGK chiếm tỉ lệ 1,04%, vẫn chủ đề đó thì sách giáo khoa giải tích lớp 12 (chương trình nâng cao) đưa ra hai ví dụ và một bài tập đó là ví dụ 2, ví dụ 3 trang 96 trong tổng số 114 ví dụ trong SGK chiếm tỉ lệ 1,75% và có 1 bài tập 45, trang 97 trong số 369 bài tập trong SGK chiếm tỉ lệ 0,27%, còn lại là các bài đọc thêm. Như vậy, có thể thấy rằng các chủ đề tích hợp liên môn trong chương trình sách giáo khoa hiện hành được đề cập rất ít. Điều đó được thể hiện trong bảng sau đây. Bảng 2. 1. Số lượng bài tập có nội dung tích hợp liên môn trong sách giáo khoa (theo chương trình chuẩn) môn Toán ở trường trung học phổ thông. Tổng số Lớp Bài tập Bài tập có nội dung tích hợp liên môn trong SGK Tổng cộng Tỷ lệ % Hình học 10 208 4 1,9 Hình học 11 145 1 0,69 Hình học 12 150 2 1,3 Đại số 10 206 10 4.85 Đại số và Giải tích 11 210 6 2.86 Giải tích 12 166 2 1,2 Tổng cộng 1085 25 2,3 32 Bảng 2. 2. Số lượng ví dụ gợi động cơ, hoạt động thực hành có nội dung tích hợp liên môn trong sách giáo khoa (theo chương trình chuẩn) môn Toán ở trường trung học phổ thông. Tổng số Ví dụ có chứa nội dung tích hợp liên môn Gợi động cơ vào vấn đề mới Hoạt động thực hành Hình học 10 5 3 Hình học 11 6 3 Hình học 12 1 1 Đại số 10 6 9 Đại số và Giải tích 11 4 3 Giải tích 12 3 1 Tổng cộng 25 20 Lớp Từ Bảng 2.1 ta thấy số lượng bài tập có nội dung tích hợp liên môn trong sách giáo khoa hiện hành chỉ chiếm 2,3% trong tổng số các bài tập. Từ bảng 2.2 ta thấy số lượng ví dụ gợi động cơ vào bài mới, hoạt động thực hành có nội dung tích hợp liên môn trong sách giáo khoa môn Toán ở trường trung học phổ thông cũng chỉ có 45 ví dụ. Các bài tập, ví dụ, hoạt động thực hành có nội dung tích hợp ở mức độ giới thiệu, áp dụng để thực hành; chưa có bài tập ở mức độ vận dụng và vận dụng cao để phát huy hết khả năng tổng hợp tri thức các môn học của học sinh nhằm giải quyết một vấn đề nào đó trong thực tiễn. Như vậy, qua tổng hợp số liệu ở trên có thể thấy rằng với các chủ đề đã xác định trong chương trình giáo dục phổ thông môn Toán ở trường trung học phổ thông, các bài toán có nội dung tích hợp liên môn chưa được chú trọng đúng mức. Tuy nhiên, hai năm gần đây trong đề thi THPT quốc gia môn Toán đã xuất hiện những bài toán có nội dung tích hợp liên môn. 33 Ví dụ 1. Đề thi môn toán trong kỳ thi THPT quốc gia năm 2017 (Câu 35 - Mã đề thi 104). Một người chạy trong thời gian 1 giờ, vận tốc v(km/h) phụ thuộc thời gian t(h) có đồ thị là một phần của đường parabol với 1  đỉnh I  ;8  và trục đối xứng song song với trục tung như hình 2  bên. Tính quãng đường 𝑡 người đó chạy được trong khoảng thời gian 45 phút, kể từ khi bắt đầu chạy. A. s  4,0(km) B. s  2,3(km) C. s  4,5km) D. s  5,3(km) Ví dụ 2. Đề thi môn toán trong kỳ thi THPT quốc gia năm 2018 (Câu 32 - Mã đề thi 101). Một chất điểm A xuất phát từ O, chuyển động thẳng với vận tốc biến thiên theo thời gian bởi quy luật v(t )  1 2 11 t  t ( m / s) , trong đó t 180 18 (giây) là thời gian tính từ lúc A bắt đầu chuyển động. Từ trạng thái nghỉ, một chất điểm B cũng xuất phát từ O, chuyển động thẳng cùng hướng với A nhưng chậm hơn 5 giây so với A và có gia tốc bằng a(m / s 2 ) (a là hằng số). Sau khi B xuất phát được 10 giây thì đuổi kịp A. Vận tốc của B tại thời điểm đuổi kịp A bằng A. 22(m / s) B. 15(m / s) C. 10(m / s) D. 7(m / s) Hai bài toán trên được tích hợp tri thức toán học với vật lí. Muốn giải được hai bài toán trên thì học sinh cần phải nắm rõ kiến thức của cả toán học và vật lí. Như vậy, hai bài toán trên nếu chỉ dùng kiến thức của một trong hai môn Toán hoặc Vật lí thôi thì không thể giải quyết được mà tích hợp kiến thức của cả hai môn này thì mới giải quyết được hai bài toán đó. 34 2.2.2. Về dạy học tích hợp trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông Điều tra và phỏng vấn 30 giáo viên dạy Toán tại trường THPT Việt Yên số 1, THPT Việt Yên số 2, THPT Lý Thường Kiệt - tỉnh Bắc Giang thông qua các câu hỏi về các vấn đề có liên quan đến DHTH liên môn ta có kết quả sau: Đối với câu hỏi khảo sát “Theo thầy (hoặc cô) quan điểm DHTH liên môn có ý nghĩa như thế nào? ”, kết quả khảo sát được trình bày ở bảng 2.3. Bảng 2. 3. Ý nghĩa của dạy học tích hợp liên môn Ý kiến trả lời STT Nội dung khảo sát của giáo viên Đồng ý 1 Là phương pháp dạy học cốt lõi tạo ra năng lực cho học sinh Tỉ lệ (%) 17 56 27 90 24 80 22 73 21 70 Nâng cao năng lực giáo viên, đáp ứng chuẩn nghề 2 nghiệp giáo viên THPT trong bối cảnh đổi mới nền giáo dục theo hướng hiện đại 3 Tăng hứng thú học tập cho học sinh thông qua các bài giảng tích hợp, nâng cao chất lượng dạy học Là công cụ đánh giá năng lực học tập của học sinh 4 thông qua bài tập giải quyết tình huống liên quan thực tiễn, vận dụng vào các tình huống có ý nghĩa hay không Là một tiêu chí lựa chọn và bồi dưỡng học sinh 5 giỏi, học sinh năng khiếu tham gia các kì thi olympic quốc gia và quốc tế thông qua các bài tập thực tiễn như thí nghiệm, bài tập định tính và định 35 lượng Là phương tiện để tạo tình huống có vấn đề trên 6 lớp bằng các câu hỏi tích hợp. Tăng cường hoạt 28 93 25 83 28 93 động tích cực của học sinh 7 Giáo viên giúp cho học sinh cảm thấy việc học có ý nghĩa hơn Kiến thức liên môn tốt sẽ giúp cho giáo viên có 8 nền tảng, cơ sở để nghiên cứu tốt hơn các ngành khoa học khác Kết quả cho thấy phần lớn giáo viên đều đánh giá cao vai trò của DHTH liên môn (tất cả lựa chọn đều đạt tỉ lệ trên 50%). Theo các giáo viên, các tác dụng nổi bật (tỉ lệ chọn 93%) của DHTH liên môn là: Là phương tiện để tạo tình huống có vấn đề trên lớp bằng các câu hỏi tích hợp, tăng cường hoạt động tích cực của học sinh; Kiến thức liên môn tốt sẽ giúp cho giáo viên có nền tảng, cơ sở để nghiên cứu tốt hơn các ngành khoa học khác. Đây cũng như sự khẳng định lại ý nghĩa của quan điểm dạy học này. Đối với câu hỏi khảo sát “Theo thầy (hoặc cô) hoạt động bồi dưỡng về DHTH liên môn ở trường THPT hiện nay diễn ra như thế nào? ”, kết quả khảo sát được trình bày ở biểu đồ 2.1. 36 Biểu đồ 2. 1. Hoạt động bồi dưỡng về dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Thao giảng (dự giờ) Tập huấn Báo cáo seminar Không bao giờ Hội thảo, Thảo luận Các cuộc thi Viết báo trao đổi kinh tổ, nhóm để dành cho đăng tạp chí biên soạn nghiệm giáo viên giáo án Thỉnh thoảng Thường xuyên Từ biểu đồ 2.1, chúng tôi nhận thấy các hình thức mà giáo viên tham gia để nâng cao kiến thức, chuyên môn nghiệp vụ về DHTH liên môn khá đa dạng, song có sự khác biệt rõ rệt. Các giáo viên thường xuyên chọn hình thức thảo luận tổ, nhóm để biên soạn giáo án DHTH liên môn hoặc là thao giảng hoặc dự giờ lẫn nhau (50%). Đa phần giáo viên ít quan tâm đến báo cáo seminar và ít tham gia vào các hội thảo, nghĩa là còn hạn chế về nghiên cứu khoa học. Nguyên nhân này là do trường THPT chủ yếu tập trung vào hoạt động giảng dạy, trong khi nghiên cứu khoa học là đặc thù của các bậc học cao hơn. Đối với câu hỏi khảo sát “Theo thầy (hoặc cô) tình hình triển khai DHTH của giáo viên Toán hiện nay như thế nào?”, kết quả khảo sát được trình bày ở biểu đồ 2.2. 37 Biểu đồ 2. 2. Phương thức triển khai dạy học tích hợp của giáo viên ở trường trung học phổ thông Dạy học hòa trộn (mức cao) là tiến trình dạy “không môn học” nghĩa là kiến thức trong bài học không thuộc riêng một môn học nào mà thuộc về nhiều môn học khác nhau Dạy học vận dụng kiến thức liên môn (mức vừa) tức là các môn học được dạy học riêng rẽ, cuối năm sẽ có ứng dụng vào thực tiễn nhằm giúp học sinh xác … Dạy học lồng ghép/liên hệ (mức thấp) Dạy học tích hợp thông qua tiết bài tập Dạy học tích hợp thông qua tiết bài học 0 Thường xuyên Thỉnh thoảng 5 10 15 20 25 Không bao giờ Từ kết quả nói trên, chúng tôi rút ra hai nhận xét: - Về hình thức DHTH liên môn: giáo viên thường xuyên dạy tích hợp liên môn thông qua dạy học lồng ghép, liên hệ; dạy học thông qua các tiết bài tập và vào các tiết học cuối năm. - Về mức độ DHTH liên môn: giáo viên thường xuyên áp dụng mức độ thấp nhất (lồng ghép, liên hệ); dạy học ở mức cao và mức vừa chưa được vận dụng thường xuyên, có tỉ lệ thấp hơn nhiều; trong khi đó muốn phát triển kĩ năng sống và rèn luyện tư duy bậc cao (phân tích, so sánh, tổng hợp) cho người học thì mức độ hòa trộn và liên môn có ưu điểm hơn mức độ còn lại. Đối với câu hỏi khảo sát “Theo thầy (hoặc cô) những yếu tố nào ảnh hưởng đến chất lượng DHTH của giáo viên Toán ở trường THPT ”, kết quả khảo sát được trình bày ở bảng 2.4. 38 Bảng 2. 4. Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng dạy học tích hợp của giáo viên Toán trung học phổ thông Ý kiến trả lời STT Nội dung của giáo viên Đúng Tỉ lệ (%) 1 Không có nhiều kiến thức liên môn, liên ngành 26 87 2 Học sinh không hứng thú vào các bài giảng liên môn 12 40 3 Phân phối chương trình không đủ thời gian 26 87 4 Không có kinh nghiệm 23 77 27 90 24 80 9 30 5 6 7 Chưa được bồi dưỡng về phương pháp này ở bậc đại học Chưa tiếp cận được nguồn tài liệu hướng dẫn dạy tích hợp Trường THPT nơi thầy, cô đang công tác ít quan tâm đến vấn đề này Trong các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng DHTH vừa nêu, có đến 90% giáo viên cho rằng việc họ chưa được bồi dưỡng về PPDH này ở bậc đại học là nguyên nhân chính ảnh hưởng đến chất lượng DHTH liên môn khi ra trường. Các yếu tố tiếp theo là không có nhiều kiến thức liên môn, liên ngành (87%) và phân phối chương trình không đủ thời gian (87%). Ngoài yếu tố khách quan do phân phối chương trình thì 2 yếu tố còn lại là chủ quan từ phía giáo viên. Các lựa chọn phủ định ở mức cao bao gồm: Trường THPT nơi Thầy, Cô đang công tác ít quan tâm đến vấn đề này (chỉ có 30% chọn đúng), học sinh không hứng thú vào các bài giảng liên môn (chỉ có 40% chọn đúng). Điều này có nghĩa là các trường THPT có chú trọng đến DHTH liên môn và học sinh thích được học theo hình thức này. 39 Qua phỏng vấn có 90% giáo viên không thường xuyên thiết kế các chủ đề DHTH liên môn mặc dù biết được ưu điểm của nó mang lại cho học sinh. Giáo viên thường xuyên lồng ghép các nội dung tích hợp vào các bài giảng trên lớp nhưng cũng chỉ ở mức độ thấp; thỉnh thoảng có đưa nội dung tích hợp vào các bài cuối chương hoặc cuối học kì; thường xuyên trao đổi qua các tiết dự giờ, thảo luận nhóm chuyên môn; tuy nhiên rất ít khi trao đổi chuyên môn giữa các môn học. 2.2.3. Về dạy học tích hợp tri thức toán học với sinh học Điều tra và phỏng vấn 30 giáo viên dạy Toán tại một số trường THPT ở Bắc Giang về DHTH tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán ở trường THPT thông qua 5 câu hỏi. Nội dung của phiếu điều tra (xem PL. 1 mẫu 01). Nội dung tổng hợp từ các phiếu điều tra được thể hiện trong biểu đồ 2.3 sau: Biểu đồ 2. 3. Mức độ của dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Câu hỏi 1 Câu hỏi 2 Rất cần thiết Cần thiết Câu hỏi 3 Không cần thiết Câu hỏi 4 Câu hỏi 5 Rất không cần thiết Từ biểu đồ 2.3 ta thấy đa số giáo viên đánh giá việc thường xuyên sưu tầm các ví dụ, bài toán, thiết kế và tổ chức DH các chủ đề tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán ở trường THPT để phát triển hứng thú học tập và phát triển năng lực học sinh là cần thiết và rất cần thiết. 40 Trong đó 63,3% giáo viên có ý kiến rằng việc thường xuyên sưu tầm các ví dụ, bài toán có nội dung tích hợp tri thức toán học với sinh học là rất cần thiết, 60% giáo viên cho rằng việc phát triển hứng thú và năng lực vận dụng kiến thức của học sinh khi giải các bài toán có nội dung tích hợp tri thức toán học với sinh học là rất cần thiết, 50% giáo viên cho rằng việc thiết kế và tổ chức DH các chủ đề tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy môn Toán ở trường THPT là rất cần thiết. Khi được hỏi có 60% các giáo viên cho biết trong quá trình giảng dạy trên lớp đôi khi có tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán của mình ở trường THPT. Giáo viên thỉnh thoảng có tự thiết kế, sưu tầm các ví dụ, bài toán sinh học khi DH nhằm cho học sinh thấy được ứng dụng của toán học vào sinh học, thấy được toán học gần gũi với thực tế đời sống và tăng cường hứng thú học tập cho học sinh, phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Qua khảo sát này, một số khó khăn của giáo viên Toán khi tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy môn Toán ở trường THPT cũng được nêu ra đó là: + Giáo viên phải tìm hiểu sâu hơn những kiến thức môn sinh học nhất là tìm hiểu về những ứng dụng của kiến thức môn Toán vào giải quyết các bài toán sinh học, vấn đề tâm lí chủ yếu vẫn quen dạy theo chủ đề đơn môn hoặc tích hợp trong nội bộ môn Toán học, giáo viên cần phải trang bị thêm những kiến thức về thiết kế các chủ đề tích hợp liên môn,… Trong đó, khó khăn chủ yếu đó là việc tìm ra các tình huống liên quan đến sinh học và thực tiễn để minh hoạ cho bài giảng đòi hỏi giáo viên phải có sự tìm tòi, suy nghĩ tích cực và mất nhiều thời gian, vì sách tham khảo viết về các chủ đề tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy môn Toán ở trường THPT này chưa có. + Phương pháp giảng dạy chủ yếu vẫn là phương pháp truyền thống, thầy giảng trò nghe và ghi chép. Với mỗi một bài học, giáo viên sẽ cố gắng 41 truyền tải hết lượng kiến thức theo chuẩn kiến thức kỹ năng đã được quy định. Mục đích chính vẫn là giải các bài tập trong SGK, sách bài tập và giải đề thi tuyển sinh đối với học sinh lớp 12. Việc giảng dạy tích hợp đòi hỏi giáo viên cần phải trang bị thêm mặt kiến thức về những chủ đề tích hợp, liên môn, nhất là tìm hiểu về những ứng dụng của kiến thức liên môn vào giải quyết các tình huống thực tiễn. Tâm lý ngại đổi mới, sáng tạo vẫn còn tồn tại trong suy nghĩ của một số giáo viên. + Đối với giáo viên, thiết kế các chủ đề dạy học tích hợp còn hạn chế. Sự trao đổi chuyên môn giữa các tổ với nhau không nhiều. + Khi đề cập đến dạy học tích hợp, chương trình SGK chưa thật sự tạo ra nhiều thuận lợi cho mục tiêu đó. Theo PGS.TS Nguyễn Xuân Thành thì trong chương trình hiện nay, những kiến thức được đề cập đến ở hai hay nhiều môn học được điều chỉnh theo hai hướng chỉ dạy kiến thức đó trong một môn học và bổ sung thêm những kiến thức liên quan đến các môn học còn lại đối với những kiến thức liên môn nhưng có một môn học chiếm ưu thế, không dạy lại ở các môn khác; tách những kiến thức có liên quan ra khỏi môn học, xây dựng thành các chủ đề liên môn để tổ chức dạy học riêng vào một thời điểm phù hợp, song song với quá trình dạy học bộ môn liên quan. + Học lực của học sinh không đồng đều, nhiều học sinh còn yếu cũng dẫn đến làm giảm hiệu quả của dạy học tích hợp, liên môn. Nhiều học sinh còn học theo hình thức đối phó, đi học không có tinh thần tích cực tham gia học tập. + Việc kiểm tra đánh giá cũng chỉ dừng lại ở mức độ ghi nhớ và tái hiện kiến thức. Học sinh chỉ cần học thuộc những gì thầy cô truyền thụ và áp dụng vào làm bài, mức độ sáng tạo ở mức thấp. Nội dung kiến thức mang tính hàn lâm, tính thực tiễn không cao, không có câu hỏi liên hệ giữa kiến thức đã học với thực tế đời sống. Nội dung kiến thức tích hợp chỉ là phụ không cần phải kiểm tra đánh giá. 42 Qua việc điều tra và phỏng vấn 160 em học sinh lớp 12 tại một số trường THPT ở tỉnh Bắc giang chúng tôi thu được kết quả cụ thể là: Chúng tôi phát phiếu điều tra 160 em học sinh khối 12 theo mẫu 02 trong đó có 20 câu hỏi trắc nghiệm để khảo sát nhận thức của học sinh về mối liên hệ giữa toán học và sinh học. Nội dung của phiếu điều tra (xem PL. 2). Tổng hợp từ các phiếu điều tra thu được kết quả như sau: - Với chủ đề Hoán vị, chỉnh hợp, tổ hợp, nhị thức niu-tơn (ở chương trình lớp 11) có 4 câu hỏi thì số lượt học sinh trả lời đúng chiếm tỉ lệ 68%, số lượt học sinh trả lời sai chiếm tỉ lệ 32%. - Với chủ đề diện tích hình tròn và thể tích khối cầu có 2 câu hỏi thì số lượt học sinh trả lời đúng chiếm tỉ lệ 75%, số lượt học sinh trả lời sai chiếm tỉ lệ 25%. - Với chủ đề Hàm số mũ và hàm số lôgarit có 13 câu hỏi thì số lượt học sinh trả lời đúng chiếm tỉ lệ 72%, số lượt học sinh trả lời sai chiếm tỉ lệ 29%. Như vậy tính trung bình có 71,3 % số lượt câu hỏi học sinh trả lời đúng, còn 28,7% số lượt câu hỏi học sinh trả lời sai. Qua việc tổng hợp từ các phiếu điều tra 160 học sinh chúng tôi nhận thấy còn nhiều em học sinh chưa nhớ hoặc nhớ chưa hết mối quan hệ giữa toán học và sinh học. Mối liên hệ này chưa được khắc sâu nên các em còn trả lời sai các câu hỏi. Điều đó chứng tỏ còn nhiều em học sinh chưa biết ứng dụng các tri thức toán học để vào giải bài toán sinh học. Khi được hỏi về việc sử dụng công thức toán học vào để làm bài tập sinh học nhiều em trả lời do ghi nhớ một cách thụ động, máy móc chứ không biết chứng minh công thức đó là phải áp dụng kiến thức toán học nào. Khi được hỏi về mối quan hệ giữa toán học và sinh học thì đa số các em cho rằng chúng có mối quan hệ mật thiết, toán học là công cụ để giải quyết các bài toán sinh học. Các em cảm thấy rất hứng thú khi giải các bài toán có tri thức sinh học. Tuy nhiên trong các giờ học toán thì ít được rèn luyện với các dạng bài tập này mà chủ yếu là học hai 43 môn Toán và sinh học một cách riêng rẽ nên các em chưa có thói quen làm các bài tập như vậy và công thức chưa được khắc sâu, hay quên công thức. Tóm lại, có thể thấy rằng còn nhiều em học sinh học tập theo kiểu thụ động và ghi nhớ công thức sinh học một cách máy móc, thụ động. Học sinh chưa biết kết nối tri thức giữa hai môn học Toán và Sinh học. Học sinh có hứng thú với các tình huống tích hợp tri thức toán học với sinh học nhưng trong quá trình học tập thì chưa được rèn luyện thường xuyên, nên các em thường gặp khó khăn khi giải quyết tình huống đó. Điều này cho thấy các giáo viên dạy toán cần tích cực trong việc tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán để giúp các em phát triển các năng lực giải quyết tình huống trong sinh học cũng như trong thực tiễn. Kết luận chương 2 Trong chương 2, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu, phân tích cơ sở thực tiễn. Qua đó chúng tôi thấy rằng chương trình, SGK môn Toán THPT hiện hành có số lượng bài toán ứng dụng và tích hợp còn rất ít. Tuy giáo viên đã thấy được tầm quan trọng của việc tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán ở trường THPT nhưng hầu hết giáo viên còn lúng túng trong việc thiết kế các chủ đề tích hợp liên môn giữa toán và sinh học, đặc biệt nhiều giáo viên chưa có các kỹ năng cần thiết để khai thác mối liên hệ giữa toán học và sinh học trong quá trình DH cũng như thiếu các tài liệu hướng dẫn để tìm hiểu, mở rộng hiểu biết về các chủ đề tích hợp liên môn giữa toán và sinh học. Qua nghiên cứu về thực trạng ở trên, có thể thấy việc thiết kế các chủ đề tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán ở trường THPT nhằm phát triển năng lực cho học sinh là rất cần thiết. Từ những kết quả trên, tôi lấy làm cơ sở để thiết kế một số chủ đề tích hợp tri thức toán học với sinh trong DH môn Toán ở chương 3. 44 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP TRI THỨC TOÁN HỌC VỚI SINH HỌC TRONG DẠY HỌC MÔN TOÁN Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 3.1. Định hướng thiết kế một số chủ đề tích hợp 3.1.1. Định hướng 1: Thiết kế một số chủ đề có nội dung gắn với các vấn đề trong thực tiễn Chương trình sách giáo khoa hiện nay khá ngắn gọn vì được giảm tải nhiều, chủ yếu trình bày những khái niệm, những định lí, quy tắc cơ bản. Đối với phần bài tập trong sách giáo khoa chỉ đòi hỏi học sinh ở mức nhận biết, thông hiểu và vận dụng ở mức độ thấp. Tuy nhiên có nhiều kiến thức có thể khai thác để ứng dụng vào các vấn đề thực tiễn, vào giải các bài toán có tri thức sinh học. Do vậy, sau mỗi phần kiến thức giáo viên cần thường xuyên tìm tòi, sưu tầm, mở rộng liên hệ với các vấn đề trong thực tiễn cuộc sống mà có thể sử dụng nội dung kiến thức được học. Từ đó, xây dựng hệ thống các bài tập có nội dung gắn với thực tiễn để dạy cho học sinh theo định hướng những tình huống thực tiễn phải gần gũi, quen thuộc, đơn giản với học sinh, hoặc những ứng dụng của toán học vào những môn học khác; không đòi hỏi quá nhiều tri thức bổ sung và cần đảm bảo tính chân thực. Khi liên hệ với thực tiễn cần phải lựa chọn những tình huống phù hợp với trình độ nhận thức chung của học sinh và bám sát chương trình SGK. Cần lưu ý là hệ thống các bài tập liên hệ với thực tiễn trong một giờ dạy phải được lựa chọn số lượng phù hợp và mức độ vừa phải. Nếu số lượng các bài tập liên hệ với thực tiễn quá đơn giản và quá ít sẽ không đạt được mục đích là tạo niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh và hình thành ý thức toán học hóa các tình huống thực tiễn. Nhưng ngược lại, nếu số lượng các bài tập liên hệ với thực tiễn quá khó, quá nhiều và quá xa lạ với học sinh sẽ ảnh 45 hưởng tới thời gian tiết dạy và sẽ làm cho học sinh cảm thấy chán nản, không hứng thú học tập. Vì vậy, giáo viên cần chuẩn bị cẩn thận, chu đáo và sắp xếp theo thứ tự từ dễ đến khó khi thiết kế chủ đề tích hợp có nội dung gắn với các vấn đề trong thực tiễn. Từ đó sẽ tăng thêm niềm vui, hứng thú học tập, giúp học sinh có thể cảm thụ được tốt nội dung bài học, tạo ra một bức tranh sinh động về bài học và tạo tiền đề cho các các hoạt động học tập tiếp theo. 3.1.2. Định hướng 2: Dạy học các chủ đề tích hợp theo định hướng phát triển năng lực học sinh Trong các chủ đề tích hợp cần chứa đựng các tình huống gắn với thực tiễn cuộc sống, gần gũi và hấp dẫn người học, kích thích động cơ học tập của học sinh. Khi DH các chủ đề tích hợp đòi hỏi học sinh phải phân tích, giải thích, lập luận, tổng hợp, so sánh, đánh giá, hoặc phải trải nghiệm,… giáo viên dạy chủ đề tích hợp cần sử dụng các phương pháp DH tích cực để lôi cuốn tất cả các học sinh của lớp đều tích cực tham gia. Từ đó, tạo điều kiện để học sinh phát triển năng lực tự học, năng lực tính toán, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực ngôn ngữ và hợp tác,… Trong DH các chủ đề tích hợp khi đánh giá học sinh không chỉ đánh giá kiến thức đã lĩnh hội được mà cái chính là phải đánh giá xem học sinh có năng lực vận dụng kiến thức để giải quyết các tình huống có vấn đề, các tình huống trong thực tiễn, các tình huống tích hợp liên môn. 3.1.3. Định hướng 3: Làm rõ các mô hình toán học trong sinh học Trong DH môn Toán, giáo viên cần làm rõ các công thức toán học được áp dụng trong sinh học, làm sáng tỏ các vấn đề trong sinh học giúp học sinh thông hiểu các khái niệm, các định lí, công thức sinh học. Việc làm rõ các mô hình toán học trong sinh học làm cho học sinh không phải ghi nhớ công thức một cách máy móc, học sinh có thể sử dụng tính chất của toán học để khai thác nhiều tính chất trong sinh học, giúp học sinh nhận thức kiến thức một cách sâu sắc hơn, học sinh biết ứng dụng tri thức toán học vào giải quyết tình 46 huống sinh học một cách linh hoạt. Để thực hiện tốt định hướng này giáo viên có thể sử dụng các phần mềm toán học để thiết kế các mô hình toán học sau đó dẫn dắt giúp học sinh tìm ra ứng dụng của nó trong sinh học. 3.2. Quy trình thiết kế chủ đề tích hợp Trong Tài liệu tập huấn “DHTH ở trường phổ thông” của Bộ Giáo dục và Đào tạo đã đề xuất quy trình xây dựng chủ đề DHTH gồm các bước sau [3]: Bước 1: Rà soát chương trình, SGK để tìm ra các nội dung dạy học gần giống nhau có liên quan chặt chẽ với trong các môn học của chương trình, SGK; những nội dung liên quan đến vấn đề thời sự. Bước 2: Xác định bài học tích hợp và các địa chỉ tích hợp, bao gồm: - Tên bài học. - Đóng góp của các môn vào bài học. Bước 3: Dự kiến thời gian (bao nhiêu tiết) cho chủ đề tích hợp. Bước 4: Xác định mục tiêu của bài học tích hợp, bao gồm: - Kiến thức. - Kĩ năng. - Thái độ. - Định hướng năng lực hình thành. Bước 5: Xây dựng nội dung của bài học tích hợp. Căn cứ vào thời gian dự kiến, mục tiêu, thậm chí cả đặc điểm tâm sinh lí và yếu tố vùng miền để xây dựng nội dung cho phù hợp. Bước 6: Thiết kế tiến trình hoạt động dạy học chủ đề tích hợp (chú ý tới các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực thường được sử dụng trong dạy học các môn khoa học tự nhiên nhằm phát huy tính tích cực của người học). Dựa vào nghiên cứu lí luận về DHTH, nghiên cứu chương trình môn Toán, tôi đề xuất quy trình để thiết kế chủ đề tích hợp trong DH môn Toán gồm 5 bước như sau: 47 Bước 1: Lựa chọn chủ đề Để xác định chủ đề, giáo viên rà soát chương trình, sách giáo khoa các môn học thông qua khung chương trình hiện có và chuẩn kiến thức kĩ năng; giáo viên cần phân tích nội dung, nhu cầu học tập của học sinh; vấn đề liên hệ thực tế, lí do tại sao phải tích hợp, nội dung tích hợp thuộc về môn học nào, từ đó lựa chọn chủ đề cho phù hợp. Bước 2: Xác định mục tiêu chủ đề tích hợp Để xác định mục tiêu chủ đề tích hợp ta cần rà soát xem kiến thức cần đạt được, kĩ năng cần rèn luyện, thái độ, năng lực nào được hình thành thông qua chủ đề tích hợp. Bước 3: Xác định nội dung chính của chủ đề Để xác định nội dung kiến thức của chủ đề, giáo viên cần nghiên cứu kĩ chuẩn kiến thức, sách giáo khoa môn Toán và chuẩn kiến thức, sách giáo khoa các môn học tích hợp trong dạy học môn Toán, để tìm ra các nội dung dạy học gần nhau, có liên quan chặt chẽ với nhau. Từ đó, giáo viên xác định nội dung của chủ đề bao gồm các kiến thức thuộc về các môn học cụ thể. Bước 4: Xây dựng kế hoạch dạy học Đây là bước đưa ra kế hoạch dạy học một cách tổng thể, Căn cứ vào thời gian dự kiến, mục tiêu, thậm chí cả đặc điểm tâm sinh lí và yếu tố vùng miền để xây dựng nội dung cho phù hợp, từ đó giáo viên sẽ thiết kế thành các giáo án để lên lớp dạy học. Bước 5: Kiểm tra đánh giá Kiểm tra đánh giá được diễn ra thường xuyên trong suốt quá trình tổ chức dạy học chủ đề, nội dung đánh giá đa dạng. Đánh giá tập trung vào 2 nội dung chính là đánh giá năng lực của học sinh thông qua các sản phẩm cụ thể; đánh giá khả năng lĩnh hội kiến thức khoa học của học sinh thông qua các câu hỏi và bài kiểm tra. 48 3.3. Thiết kế một số chủ đề dạy học tích hợp 3.3.1. Chủ đề 1. Hàm số mũ và đồ thị Bước 1: Lựa chọn chủ đề Tên chủ đề Hàm số mũ và đồ thị Chủ đề này đề cập đến kiến thức hàm số y  a x ,(a  0, a  1) và đồ thị của nó. Bước 2: Xác định mục tiêu chủ đề tích hợp Biết xét chiều biến thiên và vẽ đồ thị hàm số y  a x ,(a  0, a  1) Ứng dụng của hàm số mũ vào giải các bài tập sinh học Bước 3: Xác định nội dung chính của chủ đề Các tri thức môn toán học Các tri thức môn sinh học Hàm số mũ y  a x ,(a  0, a  1) 1. Tập xác định + Số phân tử ADN con tạo ra sau khi . Tập giá trị là khoảng (0; ) nhân đôi k lần liên tiếp là 2 k + Số nucleotit do môi trường nội bào cung cấp cho quá trình nhân đôi là 2. Chiều biến thiên NMT  N .(2k  1) Nếu a  1 thì hàm số đồng biến trên + Số NST do môi trường nội bào cung cấp khi một tế bào 2n qua x đợt Nếu 0  a  1 thì hàm số nghịch biến nguyên phân là 2n(2 x  1) trên + Số kiểu giao tử được tạo ra từ cơ 3. Đồ thị thể bố (hoặc mẹ) mang n cặp gen dị Đồ thị hàm số là một đường cong hợp là 2 n luôn đi qua điểm có tọa độ (0;1) ; nằm ở phía trên trục hoành; nhận trục hoành làm tiệm cận ngang. 49 Bước 4: Xây dựng kế hoạch dạy học Phương pháp Hoạt động dạy học Tiết và sản phẩm Hoạt động 1 Ôn lại định nghĩa, - Phương pháp DH hợp tác. tập xác định, tập giá trị, sự biến - Phương pháp gợi mở, vấn đáp. 1 thiên và đồ thị hàm số - Sản phẩm của nhóm học sinh là: Sơ đồ hoặc bảng tóm tắt kiến thức y  a x ,(a  0, a  1) . Hoạt động 2 Chia nhóm, phân phần hàm số mũ và đồ thị, ví dụ công nhiệm vụ cho từng nhóm minh họa. - Phương pháp DH dự án, DH hợp để thực hiện dự án. Tên dự án “Ứng dụng của hàm tác. số mũ và đồ thị trong sinh học - Sản phẩm của nhóm học sinh là: Kế hoạch thực hiện dự án của các và thực tiễn”. Giáo viên hướng dẫn chuẩn bị, nhóm. giao nhiệm vụ thực hiện dự án; tìm hiểu nhu cầu, khó khăn của học sinh liên quan đến việc thực hiện dự án. Giáo viên chia lớp học sinh thành 4 nhóm và giao nhiệm vụ, nội dung của dự án cho từng nhóm. Nhiệm vụ chung: Yêu cầu mỗi Lời giải bài tập 1 nhóm tìm và đọc các kiến thức Theo nguyên tắc bổ sung ta có về hàm số mũ và đồ thị, trả lời 2A + 2G = 3000 (1) câu hỏi lí thuyết: hàm số mũ và A  2  3 A  2G  0(2) G 3 đồ thị có ứng dụng gì trong sinh 50 Từ (1) và (2) ta được học và thực tiễn? + Nhiệm vụ cụ thể: Nhóm 1 thực A  T  600; G  X  900 hiện bài tập thực hành số 1; a. Số phân tử AND con được tạo Nhóm 2 thực hiện bài tập thực thành là 24  16 hành số 2; Nhóm 3 thực hiện bài b. Số Nucleotit từng loại do môi tập thực hành số 3; Nhóm 4 thực trường cung cấp là hiện bài tập thực hành số 4. A  T  (2n  1) N A Bài tập 1  (2  1)600  9000( Nu ) Một phân tử ADN có 3000 G  X  (2n  1) NG nucleotit, có tỉ lệ A/G = 2/3 thực  (24  1)900  13500( Nu ) 4 hiện nhân đôi 4 lần liên tiếp. Lời giải bài tập 2 a.Tính số phân tử ADN con được tạo thành. b. Tính số nucleotit từng loại do a. số gen tạo ra là 128  2k  128  k  log2 128  7 môi trường nội bào cung cấp cho vậy số lần tự sao là 7 quá trình nhân đôi trên. b. Áp dụng công thức ta có: Bài tập 2 Tổng số gen được sinh ra trong quá trình tự sao liên tiếp từ gen B là 128. Tổng số nucleotit trong các gen mới được tạo ra hoàn (2k  1) N  378000  N  3000( Nu ) Số liên kết hóa trị D  P  N  2  3000  2  2998 c. Áp dụng công thức ta có: k toàn từ môi trường nội bào là 2 .A  76800  A  T  600; G  X  900 378000. Tổng số A trong các Số Nucleotit loại môi trường cung gen mới được tạo ra trong đợt cấp là nguyên phân cuối cùng nói trên là 76800. a. Xác định số lần tự sao của gen 51 A(mt )  T (mt )  (2k  1) A  76200( Nu ) trên. b. Xác định số liên kết hóa trị k D- P ( liên kết phốt pho đi este) G (mt )  X (mt )  (2  1)G  114300( Nu ) trong gen B. c. Môi trường nội bào đã cung Lời giải bài tập 3 cấp bao nhiêu nucleotit từng loại a. Xác định bộ NST của loài cho quá trình tự sao của gen B Gọi x là số tế bào sinh dưỡng ban nói trên. đầu, y là số tế bào sinh dục ở vùng Bài tập 3 chín, k là số lần nguyên phân của Ở một cơ thể đực của 1 loài gia mỗi tế bào sinh dưỡng( x, y, k súc, theo dõi sự phân chia của 2 nguyên dương) nhóm tế bào: Nhóm 1 gồm các tế Theo bài ra ta có : bào sinh dưỡng, nhóm 2 gồm x  y  16  y  16  x(1) k các tế bào sinh dục ở vùng chín x.2  4 y  104(2) 1 k của tuyến sinh dục. Tổng số tế x.2n.(2  1)  y.2n(2  1)  4560(3) bào của 2 nhóm tế bào là Thay (1) vào (2) ta được k 16.Cùng với sự giảm phân tạo x.2  4(16  x)  104 k 2 tinh trùng của các tế bào sinh  x(2  1)  10 dục, các tế bào của nhóm 1 Vì x, k là số nguyên dương nên ta nguyên phân một số đợt bằng xét các khả năng sau : nhau. Khi kết thúc phân bào của x(2k 2  1)  10  5.2 2 nhóm thì tổng số tế bào con x  5 x  2    k 0  k  2  log 2 6 của 2 nhóm là 104 tế bào và môi trường nội bào cung cấp nguyên Không thỏa mãn liệu tương đương với 4560 x(2k 2  1)  10  10.1 nhiễm sắc thể đơn cho sự phân chia của 2 nhóm tế bào này. 52  x  10  x  1    k 3  k  2  log 2 11 a. Xác định bộ nhiễm sắc thể của  x  10 thỏa mãn  k 3  loài?  b. Ở kì sau trong lần nguyên phân cuối cùng của nhóm tế bào Thay vào (1) ta được y = 6 sinh dưỡng nói trên, môi trường Thay x, y, k vào (3) ta được 2n = 60 nội bào cung cấp tương đương bao nhiêu nhiễm thể đơn? b. Số NST đơn ở kì sau trong các tế bào con của nhóm tế bào sinh dưỡng Bài tập 4 đang thực hiện lại lần nguyên phân Một cơ thể có kiểu gen thứ 3 là 10.60.2.231  4800( NST ) AaBbccDdEeHh giảm phân có thể cho tối đa bao nhiêu loại giao Lời giải bài tập 4 tử? Cơ thể trên có 5 cặp gen dị hợp, nên + Giáo viên giới thiệu các tài liệu tham khảo, định hướng các vấn đề thực hành cụ thể để học sinh giải quyết. Đồng thời giáo viên và học sinh thống nhất tiêu chí đánh giá các sản phẩm. + Giáo viên và học sinh thảo luận và quyết định thời gian hoàn thành dự án là 1 tuần. Sản phẩm của nhóm là báo cáo khoảng 2 trang A1 và thuyết trình trong thời gian 8 phút. + Nhóm trưởng của các nhóm phân công công việc cho từng thành viên trong nhóm. 53 số loại giao tử tối đa tạo ra là 25=32 Hoạt động 1 Các nhóm trình bày - Phương pháp DH dự án, DH hợp sản phẩm. 2 tác. Hoạt động 2 Giáo viên chốt lại - Phương pháp kiểm tra đánh giá. các kiến thức trong dự án. - Sản phẩm của nhóm học sinh là Hoạt động 3 Đánh giá dự án. bài báo cáo của các nhóm. - Phương pháp kiểm tra viết. 3 Hoạt động kiểm tra viết 45 phút. - Sản phẩm của học sinh là: Bài kiểm tra. Bước 5: Kiểm tra đánh giá Kiểm tra để đánh giá chất lượng lĩnh hội kiến thức và đánh giá năng lực của học sinh thông qua bài kiểm tra 45 phút. Bài 1 Một gen cấu trúc trong quá trình dịch mã đã được môi trường cung 4 cấp 299 axit amin, gen này có nuclêôtit loại A  G . 5 Khi gen này tự sao 4 đợt liên tiếp thì số lượng nuclêôtit từng loại do môi trường cung cấp là bao nhiêu? Lời giải Số nucleotit của gen trên là: (299+1).3.2=1800(Nu) 4 Theo nguyên tắc bổ sung ta có: 2A +2G=1800. Mà A  G ; A=T=400 (Nu); 5 G=X= 500 (Nu). Khi gen tự sao 4 lần thì số Nu từng loại do môi trường cung cấp là: A=T= (24-1).400= 6000(Nu); G=X= (24-1).500=7500 (Nu) Bài 2 Ở đậu Hà Lan 2n = 14, cho rằng giảm phân tạo thành các giao tử không xảy ra trao đổi đoạn. a. Cho biết số loại giao tử hình thành với các tổ hợp NST khác nhau về nguồn gốc cha mẹ? tỉ lệ mỗi loại giao tử? b. Trong số các loại giao tử nói trên cho biết: 54 - Bao nhiêu loại giao tử chứa 2 NST có nguồn gốc từ bố? Tỉ lệ các loại giao tử này? -Bao nhiêu loại giao tử chứa 3NST có nguồn gốc từ mẹ ? Tỉ lệ các loại giao tử này? Lời giải a. Số loại giao tử: 2n  27  128 (loại) tỉ lệ mỗi loại 1 1 1  7  7,8125.103 n 2 2 128 b. Số loại giao tử có nguồn gốc từ bố Cnk  C72  21 (giao tử) tỉ lệ giao tử 21  0,1641 128 Số giao tử có nguồn gốc từ mẹ Cnk  C73  35 ; tỉ lệ giao tử 35  0,2734 128 Bài 3 Ba hợp tử của một loài, lúc chưa nhân đôi số lượng NST đơn trong mỗi tế bào bằng 20. Hợp tử 1 có số đợt nguyên phân bằng 1/4 số lần nguyên phân của hợp tử 2. Hợp tử 2 có số đợt nguyên phân liên tiếp bằng 50% số đợt nguyên phân của hợp tử 3. Số lượng NST đơn lúc chưa nhân đôi trong tất cả các tế bào con sinh ra từ 3 hợp tử bằng 5480. a. Tính số đợt nguyên phân liên tiếp của mỗi hợp tử ? b. Số lượng NST đơn được tạo ra từ nguyên liệu môi trường tế bào đã cung cấp cho mỗi hợp tử để nguyên phân là bao nhiêu Lời giải a. Số lần nguyên phân của mỗi hợp tử: Gọi số lần nguyên phân của hợp tử 1 là n thì số lần nguyên phân của hợp tử 2 là 4n, hợp tử 3 là 8n Số TB con được tạo ra do 3 hợp tử sẽ là: 5480  274 nên ta có 20 2n  24n  28n  274  n  1 Vậy số lần nguyên phân hợp tử 1và hợp tử 2 là 4, hợp tử 3 là 8. 55 b. Số NST đơn do môi trường cung cấp: hợp tử 1 là (21  1).20  20 hợp tử 2 là (24  1).20  300 hợp tử 3 là (28  1).20  5100 3.3.2. Chủ đề 2. Hàm số lôgarit và đồ thị Bước 1: Lựa chọn chủ đề Tên chủ đề Hàm số lôgarit và đồ thị Chủ đề này đề cập đến kiến thức hàm số y  log a x, (a  0, a  1) và đồ thị của nó. Bước 2: Xác định mục tiêu chủ đề tích hợp Biết xét chiều biến thiên và vẽ đồ thị hàm số y  log a x, (a  0, a  1) Ứng dụng của hàm số lôgarit và đồ thị vào giải các bài tập sinh học Bước 3: Xác định nội dung chính của chủ đề Các tri thức môn toán học Các tri thức môn sinh học Hàm số lôgarit Số lần phân chia tế bào (số thế hệ) là y  log a x, (a  0, a  1) n 1. Tập xác định (0; ) . Tập giá trị là 2. Chiều biến thiên Nếu a  1 thì hàm số đồng biến trên (0; ) Nếu 0  a  1 thì hàm số nghịch biến trên (0; ) 3. Đồ thị Đồ thị hàm số là một đường cong 56 lg Nt  lg N o lg 2 luôn đi qua điểm có tọa độ (1;0) ; nằm ở bên phải trục tung; nhận trục tung làm tiệm cận đứng. Bước 4: Xây dựng kế hoạch dạy học Phương pháp Hoạt động dạy học Tiết và sản phẩm Hoạt động 1 Ôn lại định nghĩa, - Phương pháp DH hợp tác tập xác định, tập giá trị, sự biến - Phương pháp gợi mở, vấn đáp 1 thiên và đồ thị hàm số - Sản phẩm của nhóm học sinh là: Sơ đồ hoặc bảng tóm tắt kiến thức phần y  log a x, (a  0, a  1) Hoạt động 2 Chia nhóm, phân hàm số lôgarit và đồ thị, ví dụ minh công nhiệm vụ cho từng nhóm họa. - Phương pháp DH dự án, DH hợp để thực hiện dự án. Tên dự án “Ứng dụng của hàm tác. số lôgarit và đồ thị trong sinh - Sản phẩm của nhóm học sinh là: Kế hoạch thực hiện dự án của các nhóm. học và thực tiễn”. Giáo viên hướng dẫn chuẩn bị, giao nhiệm vụ thực hiện dự án; tìm hiểu nhu cầu, khó khăn của học sinh liên quan đến việc thực hiện dự án. Giáo viên chia lớp học sinh thành 4 nhóm và giao nhiệm vụ, nội dung của dự án cho từng nhóm. Nhiệm vụ chung: Yêu cầu mỗi nhóm tìm và đọc các kiến thức 57 về hàm số lôgarit và đồ thị, trả lời câu hỏi lí thuyết: hàm số lôgarit và đồ thị có ứng dụng gì trong sinh học và thực tiễn? + Nhiệm vụ cụ thể: Nhóm 1 thực hiện bài tập thực hành số 1; Nhóm 2 thực hiện bài tập thực hành số 2; Nhóm 3 thực hiện bài Lời giải bài tập 1 tập thực hành số 3; Nhóm 4 thực Áp dụng công thức hiện bài tập thực hành số 4. 2n  Bài tập 1 Nt N  lg 2n  lg t No No Người ta cấy vào môi trường  n lg 2  lg N t  lg N o lg N t  lg N o  6,5 nuôi cấy 4.105 tế bào vi khuẩn  n  lg 2 phát triển không qua pha tiềm Đổi 6(giờ) = 360(phút) phát (lag). Sau 6 giờ số lượng tế Áp dụng công thức bào đạt 3,68.107. Xác định thời t 360 t  n.g  g    55,4 gian thế hệ của vi khuẩn n 6,5 Thời gian thế hệ là 55,4 phút/lần phân chia Bài tập 2 Vi khuẩn ban đầu No = 10 vi 2 Lời giải bài tập 2 Nt Nt n n 2 lg 2 lg    khuẩn trong 1ml, sau thời gian No No nuôi cấy pha cân bằng đạt được  n lg 2  lg N t  lg N o sau 6h, vào lúc này môi trường chứa N = 106 vi khuẩn/ml. trong n lg N t  lg N o  13,3 lg 2 điều kiện nuôi cấy này độ dài Đổi 6(giờ) = 360(phút) thế hệ là 26 phút. Pha tiềm phát Thời gian của pha lũy thừa là 58 (pha lag) có tồn tại không và t  n.g  13,3.26  346 (phút) nếu có thì kéo dài bao lâu? Vậy tế bào có trải qua tiềm phát với Bài tập 3 thời gian 360  346  14 (phút) Một vi khuẩn hình cầu có khối Lời giải bài tập 3 lượng khoảng 5.10-13g, cứ 20 Tỉ số khối lượng trái đất và tế bào là phút nhân đôi 1 lần. Giả sử nó được nuôi trong các điều kiện 6.1027  1,2.104 23 5.10 sinh trưởng hoàn toàn tối ưu. Áp dụng công thức Hãy tính xem khoảng thời gian là bao lâu khối lượng do tế bào vi khuẩn này sinh ra sẽ đạt tới khối lượng của trái đất là 6. n lg Nt  lg No  133 lg 2 Thời gian cần thiết 133  44,3 (giờ) 3 1027gram ( lấy log2 = 0,3). Bài tập 4 Người ta cấy trực khuẩn Gram Lời giải bài tập 4 âm phân giải prôtêin mạnh Số lần phân chia của vi khuẩn là 8 2 Proteus vulgaris trên các môi n  lg Nt  lg N o  lg10  lg10  20 lg 2 lg 2 trường dịch thể có thành phần như sau: NH4Cl 1(ml); K2HPO4 Thời gian pha lũy thừa là H2O t  20.25  500 (phút) 0,2(lít); CaCl2 0,01(ml); H2O Đổi 9(giờ) bằng 540(phút); thời gian 1(lít); các nguyên tố vi lượng pha tiềm phát là 540 - 500 = 40 1(ml); MgSO4 7(ml); Mn, Mo, Cu, Co, Zn, mỗi loại (phút). Như vậy, vi khuẩn trên có trải 2.10-6 – 2.10-5 (ml); Glucoz qua pha tiềm phát với thời gian 5(ml); Axit nicotinic 10-4 (ml); 40(phút). Vào thời điểm nuôi cấy môi trường chứa No = 102 vi 59 khuẩn/ml, pha cân bằng đạt được sau 9 giờ và vào lúc ấy môi trường chứa N = 108 vi khuẩn/ml. Trong điều kiện nuôi cấy này độ dài thế hệ của vi khuẩn là 25 phút. Hỏi Proteus vulgaris có phải trải qua pha tiềm phát không? Nếu có thì kéo dài bao lâu? + Giáo viên giới thiệu các tài liệu tham khảo, định hướng các vấn đề thực hành cụ thể để học sinh giải quyết. Đồng thời giáo viên và học sinh thống nhất tiêu chí đánh giá các sản phẩm. + Giáo viên và học sinh thảo luận và quyết định thời gian hoàn thành dự án là 1 tuần. Sản phẩm của nhóm là báo cáo khoảng 2 trang A1 và thuyết trình trong thời gian 8 phút. + Nhóm trưởng của các nhóm phân công công việc cho từng thành viên trong nhóm. Hoạt động 1 Các nhóm trình - Phương pháp DH dự án, DH hợp bày sản phẩm. 2 tác. Hoạt động 2 Giáo viên chốt lại - Phương pháp kiểm tra đánh giá. 60 các kiến thức trong dự án. - Sản phẩm của nhóm học sinh là bài Hoạt động 3 Đánh giá dự án. báo cáo của các nhóm. - Phương pháp kiểm tra viết. 3 Hoạt động kiểm tra viết 45 phút. - Sản phẩm của học sinh là: Bài kiểm tra. Bước 5: Kiểm tra đánh giá Kiểm tra để đánh giá năng lực và đánh giá khả năng lĩnh hội kiến thức của học sinh thông qua bài kiểm tra 45 phút. Bài 1. Cho bảng sau Thời gian (phút) Số lần phân chia 2n Số tế bào của quần thể 0 0 1 1 30 1 2 2 60 2 4 4 90 3 8 8 a. Hãy cho biết thời gian thế hệ (g) và tốc độ sinh trưởng riêng của loài sinh vật trên? b. Giả sử, cấy một lượng khoảng 200 tế bào vi sinh vật trên vào môi trưởng dinh dưỡng C, nhận thấy pha cân bằng đạt được sau 7 giờ với tổng số tế bào là 1638400 tb/ml. Liệu vi khuẩn có qua pha tiềm phát không? Lời giải a. Thời gian thế hệ là 30 phút; đổi 90(phút) = 1,5(giờ). Tốc độ sinh trưởng của loài sinh vật trên là u  n 3  2 t 1,5 b. Số lần phân chia của vi khuẩn n lg Nt  lg No lg1638400  lg 200   13 lg 2 lg 2 thời gian pha lũy thừa t  n.g  30.13  390 (phút); đổi 7h = 420(phút) thời gian pha tiềm phát 420 – 390 = 30(phút) 61 Vậy vi khuẩn trên có trải qua pha tiềm phát với thời gian là 30(phút) Bài 2. Trong điều kiện nuôi ủ vi khuẩn Salmonella typhimurium ở 370C người ta đếm được sau 6 giờ có 6,31.10 6 tế bào/1cm3; sau 8 giờ có 8,47.107 tế bào/1cm3. Hãy tính hằng số tốc độ sinh trưởng (u) và thời gian 1 lứa (g) của chủng vi khuẩn này? Lời giải Số lần phân chia của vi khuẩn lg Nt  lg N o lg8,48.107  lg 6,31.106 n   3,75 lg 2 lg 2 Hằng số tốc độ sinh trưởng u  Thời gian thế hệ g  n 3,75   1,875 t  t0 8  6 1 1 8   (h)  32 (phút) u 1,875 15 Bài 3 a. Tính tốc độ sinh trưởng trung bình và thời gian thế hệ của một chủng tăng trưởng từ 5.102 lên 1.108 tế bào trong 12 giờ. b. Nếu thời gian thế hệ là 90 phút và quần thể ban đầu chứa 103 tế bào, sẽ có bao nhiêu tế bào sau 8 giờ sinh trưởng cấp số mũ ? Lời giải a. Tốc độ sinh trưởng trung bình và thời guan thế hệ của một chủng tăng n log108  log5.102  1,47  g  40,8 (phút) trưởng là u   12.log 2 t b. g  90 (phút)  3  h 2 2 log N  log103 2 2   log N  .8.log 2  log103  4,6 vậy u   3 8.log 2 3 3 16 8.60 16 3 n n   N  No .2  10 .2 3 90 3 62 3.4. Một số biện pháp sư phạm trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông theo hướng tích hợp tri thức toán học với sinh học 3.4.1. Biện pháp 1: Khai thác khả năng gợi động cơ từ các tình huống trong thực tiễn có tri thức sinh học để gây hứng thú cho học sinh a) Cơ sở của biện pháp Hứng thú là một thuộc tính tâm lí - nhân cách quan trọng của con người. Hứng thú có vai trò rất quan trọng trong học tập và làm việc, không có việc gì người ta không làm được dưới ảnh hưởng của hứng thú. M. Gorki từng nói “Thiên tài nảy nở từ tình yêu đối với công việc”. Cùng với tự giác, hứng thú làm nên tính tích cực nhận thức, giúp học sinh học tập đạt kết quả cao, có khả năng khơi dậy mạch nguồn của sự sáng tạo. Những biện pháp tạo hứng thú xuất phát từ 3 luận điểm cơ bản: Một là “Hiệu quả thực sự của việc dạy học là học sinh biết tự học; tự hoàn thiện kiến thức và tự rèn luyện kỹ năng”, hai là “Nhiệm vụ khó khăn và quan trọng nhất của giáo viên là làm sao cho học sinh thích học”, ba là: “Dạy học là phải làm cho học sinh cảm thấy biết thêm kiến thức của mỗi bài học ở mỗi môn học là có thêm những điều bổ ích, lý thú từ một góc nhìn cuộc sống”. Toán học là môn học cung cấp công cụ cho nhiều môn học khác, đặc biệt hơn là bộ môn sinh học như đã phân tích ở những phần trên. Vì vậy, giáo viên có thể khai thác các ứng dụng của môn toán học vào bộ môn sinh học trong các hoạt động củng cố kiến thức cho học sinh. Hoạt động này vừa giúp cho học sinh nắm vững kiến thức không chỉ của môn Toán học mà các em còn được củng cố thêm kiến thức của môn Sinh học. Học sinh thấy được ý nghĩa của Toán học đối với môn Sinh học, thấy được việc học toán là thực sự cần thiết, từ đó giúp cho học sinh có thêm động lực để học tập môn Toán và tạo hứng thú học tập cho học sinh được tốt hơn. 63 b) Quy trình thực hiện biện pháp Bước 1: Tìm hiểu kĩ tri thức toán học và những tình huống trong thực tiễn có liên quan đến tri thức sinh học. Bước 2: Tìm tòi, nghiên cứu một số tình huống trong thực tiễn có liên quan đến tri thức sinh học. Bước 3: Nghiên cứu và lựa chọn tình huống. Khi lựa chọn tình huống cần đảm bảo tính chân thực, tình huống đó phải gần gũi với học sinh, không đòi hỏi quá nhiều tri thức chuyên sâu, giải quyết vấn đề không quá phức tạp. Bước 4: Đưa ra tình huống gợi động cơ (động cơ mở đầu, gợi động cơ trung gian, gợi động cơ kết thúc tùy vào từng nội dung dạy học). c) Ví dụ minh họa (gợi động cơ vào khái niệm hàm số mũ) Bước 1: Tìm hiểu kĩ khái niệm hàm số mũ trong toán học và những tình huống trong thực tiễn có liên quan đến tri thức sinh học. Bước 2: Tìm một số bài toán có liên qua đến hàm số mũ và ứng dụng của nó để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn và các bài toán của môn sinh học. Chẳng hạn như: Bài toán về sự sinh trưởng của vi khuẩn trong sinh học, bài toán về sự tăng dân số, bài toán về sự phân rã của các chất phóng xạ. Bước 3: Nghiên cứu các bài toán trên thì có hai bài toán: sự sinh trưởng của vi khuẩn trong sinh học, sự phân rã của các chất phóng xạ trong vật lí là phù hợp nhất để học sinh khái quát hóa dẫn đến định nghĩa hàm số mũ; trong hai bài toán trên ta chọn bài toán về sự sinh trưởng của vi khuẩn trong sinh học làm ví dụ gợi động cơ vào khái niệm hàm số mũ; còn bài toán sự phân rã của các chất phóng xạ giáo viên sẽ giới thiệu để gợi động cơ vào khái niệm hàm số mũ. Bước 4: Đưa ra tình huống gợi động cơ mở đầu Đưa ra bài toán: Sự tăng trưởng của một loại vi khuẩn tuân theo công thức S  A.ert , Trong đó A là số lượng vi khuẩn ban đầu, r là tỉ lệ tăng trưởng 64 (r>0), t là thời gian tăng trưởng. Biết rằng số lượng vi khuẩn ban đầu là 1000 con, tỉ lệ tăng trưởng là 1,7%/h. Hỏi sau 5 giờ có bao nhiêu con vi khuẩn? Học sinh có thể làm được ngay S  1000.e5.0,17   2340  (con) Giáo viên giới thiệu đến học sinh: Trong Vật lí, sự phân rã của các chất phóng xạ được tính bằng công thức: t  1 T m(t )  m0 .  (giải thích các đại lượng). 2 Giáo viên tổng quát hóa những bài toán trên đưa đến việc xét hàm số có dạng y  a x . Từ đó dẫn đến bài học hàm số mũ. Trong ví dụ trên giáo viên đã gợi động cơ vào bài mới thông qua ví dụ thực tiễn và có liên quan đến sinh học, vật lí. Từ đó, tạo được hứng thú học tập cho học sinh, giúp học sinh thấy được toán học gần gũi, có ứng dụng trong thực tiễn và có mối liên hệ với các môn học khác, là công cụ để giải quyết một số vấn đề của môn học khác. 3.4.2. Biện pháp 2: Hoạt động củng cố theo hướng khai thác các ứng dụng của môn Toán học vào môn Sinh học a) Cơ sở của biện pháp Khâu củng cố giúp học sinh nắm vững được hệ thống kiến thức theo mục tiêu dạy học. Không những thế đây còn là bước quan trọng để giáo viên cũng như học sinh kiểm tra và đánh giá kết quả dạy học của mình. Trong khâu này, giáo viên có thể đưa ra các bài toán thực tế liên quan đến kiến thức toán học vừa xây dựng để học sinh nhớ lâu và hiểu sâu kiến thức. Cũng qua đó mà học sinh thấy được toán học thật gần gũi với cuộc sống, giúp các em hứng thú hơn trong học tập, ghi nhớ kiến thức một cách có chủ đích. Toán học là môn học cung cấp công cụ cho môn Sinh học như đã phân tích ở những phần trên. Vì vậy, giáo viên có thể khai thác các ứng dụng của môn Toán học vào môn Sinh học trong hoạt động củng cố kiến thức cho học 65 sinh. Hoạt động này giúp cho học sinh không chỉ nắm vững kiến thức của môn Toán học mà các em còn được củng cố thêm kiến thức của môn Sinh học. Từ đó học sinh thấy được vai trò của Toán học đối với các môn học khác, đặc biệt là môn Sinh học, thấy được việc học toán là thực sự cần thiết, từ đó giúp cho học sinh có thêm động lực để học tập môn Toán học. b) Quy trình thực hiện biện pháp Bước 1: Tìm hiểu kĩ nội dung lí thuyết của môn Toán học sẽ hình thành cho học sinh và những ứng dụng của kiến thức đó vào bộ môn Sinh học. Bước 2: Tìm hiểu và phân tích một số ứng dụng của môn Toán học vào bộ môn Sinh học. Bước 3: Phân tích và lựa chọn các ứng dụng của môn Toán học. Khi nghiên cứu và lựa chọn ứng dụng của kiến thức đó vào bộ môn Sinh học cần đảm bảo các tri thức của môn Sinh học chỉ ở mức độ phù hợp với học sinh, giải quyết vấn đề cơ bản của môn Sinh học. Bước 4: Đưa ra hoạt động củng cố theo hướng khai thác các ứng dụng của môn Toán vào bộ môn Sinh học. Giáo viên thực hiện bước này bằng các hoạt động cụ thể như: Nhận dạng bài tập và thể hiện khái niệm hoặc định lí toán học theo mối quan hệ ràng buộc; Hoạt động ngôn ngữ; Khái quát hóa, đặc biệt hóa và hệ thống hóa những khái niệm hoặc định lí đã học. c) Ví dụ minh họa (hoạt động củng cố khái niệm lôgarit tự nhiên) Bước 1: Tìm hiểu kĩ nội dung về số e và lôgarit tự nhiên. Tìm ứng dụng của nó trong sinh học và trong thực tiễn. Bước 2: Tìm hiểu ứng dụng của số e và lôgarit tự nhiên trong thực tiễn và một số môn học. Chẳng hạn: Sự tăng trưởng và suy giảm dân số, sự phân hủy của chất phóng xạ, đo độ chấn động trong địa vật lí, độ to nhỏ của âm thanh. Bước 3: Phân tích các ứng dụng trên thì ta thấy ứng dụng để tính sự tăng trưởng và suy giảm dân số là có mức độ phù hợp với học sinh, để giải quyết 66 các vấn đề trong thực tiễn và môn sinh học. Đây cũng là bài toán rất điển hình để khắc sâu khái niệm về số e và lôgarit tự nhiên cho học sinh; cũng là bài toán rất gần gũi với đời sống thực tế hàng ngày của học sinh. Bước 4: Đưa ra hoạt động củng cố Đưa ra bài toán: Dân số Mỹ đầu năm 2019 ước tính là 328140420 người. Tăng trưởng hàng năm là 0,71%. Hỏi cứ tăng dân số với tỉ lệ như vậy thì đến năm nào dân số Mỹ ở mức 400000000 người? Học sinh có thể sử dụng công thức S  A.e N .r (trong đó A là dân số của năm lấy làm mốc, S là dân số sau N năm, r là tỉ lệ tăng dân số hàng năm)  400000000  328140420.e N .0,0071 lấy lôgarit tự nhiên hai vế ta được ln 400000000  ln  328140420.e N .0,0071   N  ln 400000000  ln 328140420  27,9 0,0071 Vậy sau khoảng 28 năm, tức là đến năm 2047 nước Mỹ có dân số ở mức 400000000 (người). Trong ví dụ trên giáo viên đã củng cố khái niệm số e và lôgarit tự nhiên bằng một bài toán thực tế về sự tăng trưởng dân số. Từ đó, giúp học sinh ghi nhớ tri thức toán học và sử dụng tri thức toán học để giải quyết các bài tập thực tiễn trong cuộc sống hàng ngày. 3.4.3. Biện pháp 3: Tổ chức dạy học các chủ đề tích hợp trong các hoạt động ngoại khóa a) Cơ sở của biện pháp Cùng với hoạt động nội khóa, để nâng cao chất lượng học tập, giáo viên cần quan tâm tổ chức các hoạt động ngoại khóa. Hoạt động ngoại khóa nhằm hỗ trợ nhiều mặt cho dạy học nội khóa, theo các mục đích khác nhau được đặt ra như: gây hứng thú cho quá trình học tập môn Toán; bổ sung, đào sâu và mở rộng kiến thức nội khóa; tạo điều kiện gắn liền nhà trường với đời sống, lí 67 luận liên hệ với thực tiễn, học đi đôi với hành; rèn cách thức làm việc tập thể; tạo điều kiện phát triển và bồi dưỡng năng khiếu. Nội dung các buổi ngoại khóa thực hiện dưới nhiều hình thức khác nhau như nói chuyện (về lịch sử toán, các phát minh toán học, ứng dụng toán học); tham quan (tính diện tích các hình phức tạp, tìm hiểu một số bài toán đang đặt ra trong kinh tế, trong các nhà máy, công trường, xí nghiệp); tổ chức các cuộc thi “Toán học vui”, thi sáng tác thơ về toán học, ... Một trong những đặc điểm của nổi bật của hoạt động ngoại khóa dễ tạo hứng thú cho học sinh là không quá gò bó về thời gian, cũng như chuẩn nội dung, kiến thức nên ta có thể đưa vào các câu hỏi với hình thức đa dạng (câu hỏi tự luận, câu hỏi trắc nghiệm, câu hỏi mở ...) giúp tạo hứng thú, phát triển tư duy, nâng cao hiểu biết cho học sinh. Qua các buổi ngoại khóa, học sinh thấy môn Toán thú vị hơn, gần gũi hơn và toán học luôn gắn liền với cuộc sống hằng ngày. b) Quy trình thực hiện biện pháp Hoạt động ngoại khóa toán học ở trường phổ thông có nhiều dạng khác nhau, tuy nhiên, nhìn chung các hoạt động ngoại khóa toán học có thể thực hiện theo quy trình sau: Bước 1: Xây dựng kế hoạch tổ chức ngoại khóa. Bước 2: Thông qua kế hoạch và triển khai thực hiện nội dung buổi ngoại khóa. Bước 3: Tổ chức buổi ngoại khóa theo kế hoạch đã đề ra. Bước 4: Rút kinh nghiệm. c) Ví dụ minh họa (hoạt động ngoại khóa) Bước 1: Xây dựng kế hoạch cho ngoại khóa Mục đích: Tạo sân chơi lành mạnh cho học sinh; gắn kết toán học với các môn học khác và với thực tiễn trong cuộc sống mà học sinh thường gặp; rèn kỹ năng giao tiếp; phát triển một số năng lực cần thiết cho học sinh. 68 Hình thức tổ chức: Tổ chức chơi như chương trình “Rung chuông vàng”; tổ chức cho học sinh lớp 12; mỗi lớp chọn ra 9 học sinh, tổng số học sinh tham gia là 108, còn lại là cổ động viên (giáo viên dạy toán các lớp có trách nhiệm chọn học sinh và thông báo thời gian, địa điểm và những dụng cụ cần thiết khi tham gia ngoại khóa). Nội dung: gồm 4 phần Phần 1 phần khởi động: gồm có 10 câu hỏi thực tiễn, gần gũi với học sinh. Ví dụ như: Hà đốt 6 ngọn nến trong phòng, một cơn gió thổi qua làm tắt 2 ngọn nến. Hỏi cuối cùng trong phòng còn bao nhiêu ngọn nến? Phần 2 phần dành cho khán giả: phần này gồm 3 câu hỏi liên quan đến các sự kiện toán học. Ví dụ như: Ai là người Việt Nam được Đại hội toán học thế giới ICM2010 trao giải Field tại Ấn Độ? Phần 3 phần cứu trợ, phần này học sinh các lớp có học sinh bị loại tham gia vào một trò chơi. Phần 4 Phần về đích: gồm 10 câu hỏi có tri thức của một số môn học gắn với thực tiễn, giải quyết một vấn đề trong thực tiễn. Ví dụ như: Có 8 đồng xu bề ngoài giống nhau, trong đó có 7 đồng xu trọng lượng bằng nhau và một đồng xu nặng hơn. Hỏi phải dùng cân hai đĩa ít nhất mấy lần để lấy ra đồng xu nặng hơn đó? Hoặc là bài toán “Một nam học sinh muốn làm quen với một bạn nữ (khác lớp, rất xinh) và nhận được một bài toán từ bạn đó như sau: Có 4 hộp kẹo giống nhau. Tổng số kẹo trong 4 hộp kẹo bằng tuổi của cô gái. Hộp kẹo sau hơn hộp kẹo trước 1 cái, hộp kẹo cuối gấp đôi hộp kẹo đầu. Hỏi tuổi của bạn nữ là bao nhiêu” Thời gian, địa điểm: Thời gian 14h30 ngày thứ 5; địa điểm nhà đa năng. Người thực hiện: một thầy giáo và một cô giáo biên tập nội dung và dẫn chương trình; toàn bộ giáo viên trong tổ Toán - Tin tham gia chuẩn bị và phụ trách các nhiệm vụ cho buổi ngoại khóa. 69 Kinh phí tổ chức, giải thưởng: kinh phí do trường hỗ trợ; giải thưởng có 3 giải là nhất, nhì, ba (chuẩn bị những phần quà cho khán giả và có thể phát sinh). Bước 2: Thông qua kế hoạch và triển khai nội dung ngoại khóa: thầy cô giáo được giao nhiệm vụ biên tập nội dung và dẫn chương trình sẽ thông qua toàn bộ hoạt động và nội dung của ngoại khóa trước tổ Toán – Tin; những khó khăn cần sự hỗ trợ từ thành viên khác; đề xuất những phương án tổ chức; đồng thời đưa ra phương án phân công nhiệm vụ cho các thầy cô giáo. Bước 3: Tổ chức buổi ngoại khóa theo kế hoạch đã xây dựng. Bước 4: Rút kinh nghiệm: sau khi tổ chức xong buổi ngoại khóa, toàn bộ các thầy cô giáo trong tổ Toán – Tin trao đổi và rút kinh nghiệm; đánh giá những mặt ưu điểm nên phát huy, những mặt nhược điểm cần khắc phục cho những buổi ngoại khóa tiếp theo.. Kết luận chương 3 Trong chương 3, tôi đã làm rõ định hướng thiết kế một số chủ đề tích hợp, quy trình thiết kế chủ đề tích hợp. Đồng thời tôi cũng đã thiết kế một số chủ đề tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán và đã đưa ra một số biện pháp sư phạm trong DH môn Toán ở trường THPT theo hướng tích hợp tri thức toán học với sinh học. Nội dung chương này được thiết kế nhằm định hướng cho quá trình thực nghiệm sư phạm ở chương 4. 70 CHƯƠNG 4 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 4.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm Đánh giá tính khả thi, phù hợp và hiệu quả của một số chủ đề đã thiết kế cũng như các biện pháp sư phạm đã đề xuất. Đồng thời đánh giá sự hứng thú trong học tập và khả năng phát triển năng lực của học sinh. 4.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm - Biên soạn tài liệu theo hướng tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy học chủ đề hàm số mũ và hàm số lôgarit với từng tiết học cụ thể. Tài liệu được trình bày dưới dạng kế hoạch bài dạy và một số đề kiểm tra. - Chọn lớp dạy thực nghiệm và lớp đối chứng; tiến hành dạy thực nghiệm một số tiết. - Đánh giá kết quả thực nghiệm theo góc độ: chất lượng, hiệu quả và khả thi của việc xây dựng phương pháp dạy học tích hợp liên môn theo chủ đề hàm số mũ và hàm số lôgarit. - Phân tích và xử lý kết quả của thực nghiệm. 4.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Để có kết quả thực nghiệm sư phạm, chúng tôi đã tiến hành thu thập dữ liệu thông qua: - Quan sát hoạt động và trao đổi với học sinh, quan sát trực tiếp thông qua quá trình học sinh thực hiện dự án, ghi chép, quá trình học sinh hoàn thành sản phẩm dự án, báo cáo sản phẩm dự án. - Quan sát bài trình diễn đa phương tiện, kế hoạch thực hiện dự án, sổ theo dõi dự án. - Kết quả của bài kiểm tra sau khi đã thực hiện xong dự án. Dựa trên những dữ liệu đã thu thập được, chúng tôi tiến hành phân tích kết quả thực nghiệm, đánh giá tính khả thi của các dự án. Qua việc phân tích 71 dữ liệu thực nghiệm và đối chiếu với cơ sở lý thuyết của chương 1 là cơ sở kiểm tra giả thuyết của đề tài đã nêu ra. Đối với lớp thực nghiệm, giáo viên tổ chức dạy học theo phương pháp DHTH ở phòng học trong các buổi: triển khai dự án học tập đến học sinh, lấy ý kiến, định hướng hoạt động và kiểm tra tiến độ thực hiện dự án, sau cùng là buổi báo cáo và thuyết trình sản phẩm. Các hoạt động còn lại các nhóm học sinh có thể tiến hành ngoài nhà trường. Đối với lớp đối chứng, giáo viên sử dụng PPDH truyền thống có sử dụng lồng ghép các phương pháp đàm thoại, nêu vấn đề, cho phép sử dụng tối đa các công cụ hỗ trợ nếu có thể. 4.4. Kế hoạch và nội dung thực nghiệm sư phạm 4.4.1. Kế hoạch thực nghiệm - Biên soạn giáo án thực nghiệm. - Tổ chức dạy thực nghiệm. - Đánh giá kết quả thực nghiệm. - Thời gian thực hiện: Tháng 4/2019 đến hết tháng 5/2019. - Địa điểm thực nghiệm: Trường THPT Việt Yên số 1, tỉnh Bắc Giang. 4.4.2. Nội dung thực nghiệm Do thời gian và điều kiện hạn chế nên chúng tôi chỉ tiến hành tổ chức thực nghiệm hai chủ đề đó là chủ đề “Hàm số mũ và đồ thị” và chủ đề “Hàm số lôgarit và đồ thị”. - Chủ đề “Hàm số mũ và đồ thị” được thiết kế thành 3 giáo án và dạy tại lớp 12A1, trường THPT Việt Yên số 1. - Chủ đề “Hàm số lôgarit và đồ thị” được thiết kế thành 3 giáo án và dạy tại lớp 12A3, trường THPT Việt Yên số 1. 72 4.4.3. Tiến hành thực nghiệm Trước khi dạy thực nghiệm, tôi tiến hành kiểm tra chất lượng bằng bài kiểm tra viết (nội dung giống nhau) đối với bốn lớp thực nghiệm và có kết quả sau: Bảng 4. 1. Thống kê điểm khảo sát chất lượng. Lớp Số bài KT 12A1 Điểm số 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 40 0 0 2 3 6 8 11 8 2 0 12A3 40 0 0 2 4 5 9 10 9 1 0 12A10 40 0 0 2 4 6 8 10 8 2 0 12A11 40 0 0 3 3 4 10 10 8 2 0 Từ bảng 4.1 ta thấy chất lượng của 4 lớp thực nghiệm là tương đương nhau. Tôi dạy thực nghiệm sư phạm vào các giờ chính khóa theo đúng giáo án và mục tiêu đã đề ra, cụ thể như sau: Nội dung Lớp Thời gian Giáo án 1 12A1 Tiết 2 thứ 6 ngày 12/4/2019 Giáo án 2 12A1 Tiết 4 thứ 7 ngày 27/4/2019 Giáo án 3 (kiểm tra 45 phút) 12A1 Tiết 4 thứ 7 ngày 4/5/2019 Giáo án 4 12A3 Tiết 3 thứ 6 ngày 12/4/2019 Giáo án 5 12A3 Tiết 1 thứ 5 ngày 25/4/2019 Giáo án 6 (kiểm tra 45 phút) 12A3 Tiết 1 thứ 5 ngày 2/5/2019 Đối với lớp đối chứng vẫn dạy học theo kế hoạch của giáo viên được phân công chuyên môn giảng dạy lớp đó. Lớp 12A10 kiểm tra vào tiết 1 thứ 6 ngày 3/5/2019 Lớp 12A11 kiểm tra vào tiết 2 thứ 7 ngày 4/5/2019 73 4.5. Phân tích kết quả thực nghiệm 4.5.1. Phân tích định tính Bằng quan sát trên lớp, phỏng vấn và chấm bài kiểm tra, chúng tôi thấy: Ở lớp thực nghiệm học sinh học tập tích cực, học sinh tích cực tham gia phát biểu đóng góp ý kiến, hỗ trợ nhau hoàn thành công việc được giao, tinh thần hợp tác cao, khả năng trình bày báo cáo, thuyết trình trước đám đông của học sinh ngày càng tiến bộ, học sinh tự tin trong việc giải quyết các tình huống trong sinh học và trong thực tiễn tốt hơn học sinh với lớp đối chứng. Cả hai lớp các em đều nắm vững kiến thức cơ bản. Tuy nhiên cách trình bày lời giải của học sinh ở lớp thực nghiệm mạch lạc, ngắn gọn, lập luận chặt chẽ hơn, ít mắc sai lầm hơn học sinh ở lớp đối chứng. Việc tổ chức dạy học tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán ở trên đem lại hứng thú học tập, kích thích phát triển một số năng lực cho học sinh như năng lực hợp tác, năng lực giao tiếp, năng lực tự học, năng lực tự quản lí, năng lực tư duy, năng lực tính toán, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sử dụng ngôn ngữ Toán học và ngôn ngữ Sinh học. Như vậy, qua đánh giá định tính cho thấy việc thực hiện tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán có hiệu quả và tính khả thi cao. DHTH làm cho học sinh thấy được ý nghĩa của việc học Toán, học sinh thấy được sự gần gũi của toán học với sinh học và thực tiễn kích thích hứng thú học tập cho học sinh, có trách nhiệm, tự giác với việc học hơn. Đồng thời giúp họ có trách nhiệm với các bạn cùng nhóm, tinh thần thái độ hợp tác cao hơn. Qua thực nghiệm cũng thấy được rằng, học sinh của các lớp đối chứng do học tập hai môn Toán và Sinh học một cách riêng rẽ nên khi gặp các bài toán vận dụng kiến thức toán học để giải quyết các tình huống sinh học họ thường lúng túng, không biết giải quyết tình huống. Đồng thời tính tự lực trong học tập không cao, nhiều học sinh vẫn cho rằng môn Toán là môn học xa rời với thực tiễn nên ít hứng thú với môn học này. 74 4.5.2. Phân tích định lượng Qua thực nghiệm chúng tôi thu được kết quả như sau: Chủ đề “hàm số mũ và đồ thị” Bảng 4. 2. Thống kê điểm số Lớp Số bài KT 12A1 12A10 Điểm số 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 40 0 0 1 1 5 8 12 9 3 1 40 0 1 3 4 6 11 9 5 1 0 Bảng 4. 3. Phân bố tần suất Lớp Sĩ số 12A1 12A10 Phần trăm (%) học sinh đạt điểm Xi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 40 0 0 2,5 2,5 12,5 20 30 22,5 7,5 2,5 40 0 2,5 7,5 10 15 27,5 22,5 12,5 2,5 0 Bảng 4. 4. Tổng hợp các tham số thống kê Lớp Các tham số thống kê Sĩ số X S2 S 12A1 40 6,83 2,04 1,43 12A10 40 5,88 2,56 1,60 75 Biểu đồ 4. 1. Phân bố tần suất điểm số của học sinh (lớp TN 12A1, lớp ĐC 12A10) 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 12A1 6 7 8 9 10 12A10 Dựa vào bảng tổng hợp các tham số (bảng 4.4) 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. Để kiểm định giả thuyết khoa học của luận văn chúng tôi dùng phương pháp kiểm định sự khác nhau của hai trung bình cộng (kiểm định Student) để kiểm định về sự khác nhau giữa hai điểm trung bình của học sinh ở hai nhóm thực nghiệm và đối chứng. Giả thiết Ho: Sự khác nhau giữa điểm trung bình của nhóm đối chứng ( X ĐC ) và điểm trung bình của nhóm thực nghiệm ( X TN ) là không thực chất, do ngẫu nhiên mà có. Giả thiết H1: Điểm trung bình X TN > X ĐC là thực chất, do tác động của việc DHTH mà có, chứ không phải do ngẫu nhiên. Để kiểm định giả thiết, chúng tôi tiến hành xác định đại lượng kiểm định t theo công thức: t  X TN  X ĐC  . X TN . X ĐC X TN  X ĐC 76 2 2 ( NTN  1) STN  ( N ĐC  1) S ĐC với   NTN  N ĐC  2 Sau khi tính toán cho ta:   1,52 và t  2,8 . Tra trong bảng Student với mức ý nghĩa   0,05 , với bậc tự do F1 = NTN + NĐC – 2 = 78 ta có t  1,662 nghĩa là t  t . Như vậy, qua tính toán kết quả thực nghiệm ta thấy t  t , nghĩa là giả thiết Ho bị bác bỏ và giả thiết H1 được chấp nhận. Điều này chứng tỏ X TN > X ĐC là thực chất, không phải do ngẫu nhiên. Chủ đề “hàm số lôgarit và đồ thị” Bảng 4. 5. Thống kê điểm số Lớp Số bài KT 12A3 12A11 Điểm số 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 40 0 0 1 2 4 9 11 10 2 1 40 0 1 4 4 5 12 9 4 1 0 Bảng 4. 6. Phân bố tần suất Lớp Sĩ số 12A3 12A11 Phần trăm (%) học sinh đạt điểm Xi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 40 0 0 2,5 5 10 22,5 27,5 25 5 2,5 40 0 2,5 10 10 12,5 30 22,5 10 2,5 0 Bảng 4. 7. Tổng hợp các tham số thống kê Lớp Các tham số thống kê Sĩ số X S2 S 12A3 40 6,75 2,07 1,44 12A11 40 5,78 2,62 1,62 77 Biểu đồ 4. 2. Phân bố tần suất điểm số của học sinh (lớp TN 12A3, lớp ĐC 12A11) 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 12A3 6 7 8 9 10 12A11 Dựa vào bảng tổng hợp các tham số (bảng 4.6) 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 . Tra trong bảng t – student với bậc tự do F = 80 và với mức ý nghĩa   0,05 ta được t  1,664 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 các học sinh các lớp đối chứng, đây là kết quả thực chất, không phải là do ngẫu nhiên. Việc tổ chức dạy học theo các chủ đề tích hợp đã thiết kế đã đem lại hiệu quả trong việc nâng cao chất lượng học tập cho học sinh. 78 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 và thực tiễn của học sinh lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng. Kết luận chương 4 Trong chương 4 của luận văn đã trình bày quá trình thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng tính khả thi và tính hiệu quả của việc tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy học môn Toán. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng: Việc sử dụng các biện pháp sư phạm đã nêu trong quá trình DHTH sẽ phát triển được năng lực giải quyết các tình huống trong sinh học và thực tiễn của học sinh tốt hơn. Như vậy mục đích thực nghiệm sư phạm đã hoàn thành và giả thuyết khoa học đã được kiểm nghiệm. 79 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 1. Kết luận Luận văn đã thu được những kết quả chính sau: 1. Hệ thống hóa các lí thuyết về DHTH và DH chủ đề. 2. Đánh giá thực trạng của việc DHTH trong quá trình dạy học môn Toán ở trường THPT. 3. Đưa ra quy trình thiết kế chủ đề tích hợp trong DH môn Toán. 4. Thiết kế 02 chủ đề tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy học môn Toán ở trường THPT: Hàm số mũ và đồ thị, hàm số lôgarit và đồ thị. 5. Đưa ra 03 biện pháp sư phạm trong DH môn Toán ở trường THPT theo hướng tích hợp tri thức toán học với sinh học đó là: Khai thác khả năng gợi động cơ từ các tình huống trong thực tiễn có tri thức sinh học để gây hứng thú cho học sinh, tăng cường hoạt động củng cố theo hướng khai thác các ứng dụng của môn Toán vào bộ môn Sinh học, tổ chức DH các chủ đề tích hợp trong các hoạt động ngoại khóa. 6. Kết quả thực nghiệm sư phạm cho phép rút ra được kết luận bước đầu về tính khả thi và tính hiệu quả của luận văn. Như vậy có thể khẳng định rằng mục đích nghiên cứu đã được thực hiện, nhiệm vụ nghiên cứu đã được hoàn thành và giả thuyết khoa học là chấp nhận được. 2. Khuyến nghị Từ các kết quả trên, chúng tôi đưa ra một số kiến nghị và đề xuất sau: - Đổi mới nội dung chương trình SGK theo hướng tăng cường ứng dụng của môn Toán vào bộ môn Sinh học; tăng cường bài tập có nội dung liên môn nhằm rèn luyện các kỹ năng, phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong thực tế cho học sinh. - Đổi mới phương pháp dạy học: giáo viên cần tăng cường sử dụng PPDH tích cực (dạy học dự án, dạy học hợp tác,…) để phát huy tính tích cực, 80 chủ động của học sinh, tăng hứng thú học tập cho học sinh và nâng cao năng lực tự học, tự nghiên cứu, năng lực giải quyết các tình huống trong thực tiễn. - Đổi mới phương pháp đánh giá: Các phương pháp đánh giá không chỉ dừng lại ở việc đánh giá các kiến thức môn học, các kết quả học thông qua các bài kiểm tra mà còn cần kết hợp đánh giá quá trình học tập của học sinh để đánh giá việc phát triển năng lực của học sinh. - Khuyến khích, tạo điều kiện cho các tổ, nhóm giáo viên xây dựng và tổ chức các hoạt động ngoại khóa chuyên môn để tạo sân chơi lành mạnh, bổ ích cho các em học sinh. - Điều kiện cơ sở vật chất của nhà trường (máy tính, máy chiếu, máy tính, phòng học, thư viện,…) THPT cần hoàn thiện hơn nữa để tạo điều kiện thuận lợi cho việc tổ chức hoạt động học tập của học sinh theo PPDH tích cực. - Cần tập huấn cho giáo viên về DHTH và bồi dưỡng nâng cao nhận thức về vai trò của toán học trong thực tế và trình độ sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông cho giáo viên và học sinh. Mặc dù tác giả đã rất cố gắng trong nghiên cứu đề tài, tuy nhiên do điều kiện nghiên cứu và thời gian có hạn nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, Tôi rất mong các thầy cô giáo và đồng nghiệp góp ý kiến cho đề tài của Tôi được hoàn thiện hơn. 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO A. Tiếng Việt [1] Đinh Quang Báo, Hà Thị Lan Hương (2014), Dạy học tích hợp – Phương thức phát triển năng lực học sinh, Kỷ yếu hội thảo khoa học: Nâng cao năng lực đào tạo giáo viên dạy tích hợp môn Khoa học tự nhiên, tr.23-28, Hà Nội. [2] Nguyễn Văn Biên (2015), Quy trình xây dựng chủ đề tích hợp về khoa học tự nhiên, Tạp chí Khoa học số 2, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. [3] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2015), Tập huấn về dạy học tích hợp ở trường phổ thông. [4] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2018), Chương trình giáo dục phổ thông chương trình tổng thể. [5] Chính phủ (2013), Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương khóa XI (Nghị quyết số 29-NQ/TW) về đổi mới căn bản, toàn diện về giáo dục và đào tạo. [6] Chính phủ (2014), Nghị quyết số 44/NQ-CP ngày 09 tháng 6 năm 2014 của Chính phủ ban hành Chương trình hành động của Chính phủ thực hiện Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 Hội nghị lần thứ tám Ban Chấp hành Trung ương khóa XI đã nêu một trong các nguyên tắc xây dựng chương trình mới, sách giáo khoa mới. [7] Chính phủ (2014), Nghị quyết số 88/2014/QH13 ngày 28 tháng 11 năm 2014 của Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông. [8] Nguyễn Ngọc Thùy Dung (2008), Vận dụng dạy học chủ đề trong dạy học chương “Chất khí” lớp 10 trung học phổ thông Ban Cơ bản, Luận văn Thạc sĩ giáo dục học, Trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh. 82 [9] Nguyễn Thị Hà (2016), Tích hợp Toán học trong việc hướng dẫn học sinh giải bài tập Di truyền (Sinh học 12), Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Nghiên cứu Giáo dục, Tập 32, (1) Tr.68-72. [10] Bùi Hiền (chủ biên), Nguyễn Văn Giao, Nguyễn Hữu Quỳnh, Vũ Văn Tảo (2015), Từ điển giáo dục học, NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. [11] Hội đồng Quốc gia chỉ đạo biên soạn Từ điển bách khoa Việt Nam (2003), Từ điển bách khoa Việt Nam, NXB Từ điển Bách khoa. [12] Trần Văn Hữu (2005), Dạy học theo chủ đề và sự vận dụng nó vào giảng dạy phần kiến thức “Các định luật bảo toàn” vật lí 10 trung học phổ thông với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, Luận văn thạc sĩ giáo dục học, Trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh. [13] Nguyễn Bá Kim (2011), phương pháp dạy học môn Toán, NXB Đại học sư phạm Hà Nội [14] Đào Thị Mỹ (2018), Tích hợp tri thức toán với vật lí trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông, Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục, Trường Đại học sư phạm, Đại học Thái Nguyên. [15] Hoàng Phê (2018), Từ điển tiếng Việt, NXB Hồng Đức. [16] Đào Trọng Quang (1997), Biên soạn sách giáo khoa theo quan điểm tích hợp – Cơ sở lý luận và một số kinh nghiệm, Tạp chí nghiên cứu giáo dục, số 11, tr.24 [17] Quốc hội (2005), Luật Giáo dục, NXB Giáo dục, Hà Nội. [18] Trần Thị Thái (2017), Tổ chức một số dự án học tập gắn với thực tiễn trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông, Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục, Trường Đại học sư phạm, Đại học Thái Nguyên. [19] Nguyễn Đức Thành (2015), Xây dựng hệ thống bài tập đánh giá năng lực toán học của học sinh lớp 10 theo định hướng chương trình đánh giá học sinh quốc tế (PISA), Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục, Trường Đại học sư phạm, Đại học Thái Nguyên. 83 [20] Đỗ Hương Trà (2015), Nghiên cứu dạy học tích hợp liên môn: những yêu cầu đặt ra trong việc xây dựng, lựa chọn nội dung và tổ chức dạy học, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Nghiên cứu Giáo dục, Tập 31, (1) Tr.44-51. [21] Đỗ Hương Trà (chủ biên), Nguyễn Văn Biên, Trần Khánh Ngọc, Trần Trung Ninh, Trần Thi Thanh Thúy, Nguyễn Công Khanh, Nguyễn Vũ Bích Hiền (2015), Dạy học tích hợp phát triển năng lực học sinh – quyển 1 – Khoa học Tự nhiên, NXB Đại Học Sư Phạm Hà Nội. [22] Xavier Roegirs (1996), Khoa Sư phạm tích hợp hay làm thế nào để phát triển các năng lực ở nhà trường, NXB giáo dục, (biên dịch: Đào Ngọc Quang, Nguyễn Ngọc Nhị). B. Tiếng Anh [23] Grant, P. Paige, K (2007), curriculum integration A trial, Australian journal of teacher education, Vol. 32, Issue 4. [24] Wraga, W.G (2009), Toward a connected core curriculum, Educational Horizon. 84 PHỤ LỤC Phụ lục 1 Phiếu khảo sát thực trạng tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán ở trường THPT (Dành cho giáo viên) Thầy (hoặc cô) vui lòng cho ý kiến về các vấn đề sau: (Thầy (hoặc cô) hãy đánh dấu X vào một phương án mà thầy (hoặc cô) cho là hợp lí nhất trong phần A và B) A. Điều tra thực trạng việc DHTH liên môn ở trường THPT Câu hỏi 1. Theo thầy (hoặc cô) quan điểm DHTH liên môn có ý nghĩa như thế nào? Nội dung Là phương pháp dạy học cốt lõi tạo ra năng lực cho học sinh Nâng cao năng lực giáo viên, đáp ứng chuẩn nghề nghiệp giáo viên THPT trong bối cảnh đổi mới nền giáo dục theo hướng hiện đại Tăng hứng thú học tập cho học sinh thông qua các bài giảng tích hợp, nâng cao chất lượng dạy học Là công cụ đánh giá năng lực học tập của học sinh thông qua bài tập giải quyết tình huống liên quan thực tiễn, vận dụng vào các tình huống có ý nghĩa hay không Là một tiêu chí lựa chọn và bồi dưỡng học sinh giỏi, học sinh năng khiếu tham gia các kì thi olympic quốc gia và quốc tế thông qua các bài tập thực tiễn như thí nghiệm, bài tập định tính và định lượng Là phương tiện để tạo tình huống có vấn đề trên lớp bằng Đồng ý Không đồng ý các câu hỏi tích hợp. Tăng cường hoạt động tích cực của học sinh Giáo viên giúp cho học sinh cảm thấy việc học có ý nghĩa hơn Kiến thức liên môn tốt sẽ giúp cho giáo viên có nền tảng, cơ sở để nghiên cứu tốt hơn các ngành khoa học khác Câu hỏi 2. Theo thầy (hoặc cô) hoạt động bồi dưỡng về DHTH liên môn ở trường THPT hiện nay diễn ra như thế nào? Nội dung Không Thỉnh Thường bao giờ thoảng xuyên Thao giảng (dự giờ) Tập huấn Báo cáo seminar Hội thảo, trao đổi kinh nghiệm Thảo luận tổ, nhóm để biên soạn giáo án Các cuộc thi dành cho giáo viên Viết báo đăng tạp chí Câu hỏi 3. Theo thầy (hoặc cô) tình hình triển khai DHTH của giáo viên Toán hiện nay như thế nào? Nội dung Dạy học tích hợp thông qua tiết bài học Dạy học tích hợp thông qua tiết bài tập Dạy học lồng ghép/liên hệ (mức thấp) Dạy học vận dụng kiến thức liên môn (mức vừa) tức là các môn học được dạy học riêng rẽ, cuối năm sẽ có ứng dụng vào thực tiễn nhằm Không Thỉnh Thường bao giờ thoảng xuyên giúp học sinh xác lập các mối liên hệ đã được lĩnh hội Dạy học hòa trộn (mức cao) là tiến trình dạy “không môn học” nghĩa là kiến thức trong bài học không thuộc riêng một môn học nào mà thuộc về nhiều môn học khác nhau Câu hỏi 4. Theo thầy (hoặc cô) những yếu tố nào ảnh hưởng đến chất lượng DHTH của giáo viên Toán ở trường THPT? Đúng Nội dung sai Không có nhiều kiến thức liên môn, liên ngành Học sinh không hứng thú vào các bài giảng liên môn Phân phối chương trình không đủ thời gian Không có kinh nghiệm Chưa được bồi dưỡng về phương pháp này ở bậc đại học Chưa tiếp cận được nguồn tài liệu hướng dẫn dạy tích hợp Trường THPT nơi thầy, cô đang công tác ít quan tâm đến vấn đề này B. Khảo sát thực trạng việc DHTH tri thức toán học với sinh học trong DH môn toán ở trường THPT Câu hỏi 1. Thầy (hoặc cô) hãy đánh giá việc tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán ở trường THPT ? Rất cần thiết. Cần thiết. Không cần thiết. Rất không cần thiết. Câu hỏi 2.Thầy (hoặc cô) hãy đánh giá việc tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán ở trường THPT để phát triển năng lực học sinh? Rất cần thiết. Cần thiết. Không cần thiết. Rất không cần thiết. Câu hỏi 3. Thầy (hoặc cô) hãy đánh giá việc thường xuyên sưu tầm các ví dụ, bài toán có nội dung tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán ở trường THPT? Rất cần thiết. Cần thiết. Không cần thiết. Rất không cần thiết. Câu hỏi 4. Thầy (hoặc cô) hãy đánh giá việc phát triển hứng thú học tập của học sinh khi giải các bài toán có nội dung tích hợp tri thức toán học với sinh học ? Rất cần thiết. Cần thiết. Không cần thiết. Rất không cần thiết. Câu hỏi 5. Thầy (hoặc cô) hãy đánh giá việc thiết kế các chủ đề DHTH tri thức toán học với sinh học trong dạy môn Toán ở trường THPT? Rất cần thiết. Cần thiết. Không cần thiết. Rất không cần thiết. C. Ý kiến của thầy (hoặc cô) về các vấn đề sau: Câu hỏi 1. Theo thầy (hoặc cô) mục đích DHTH trong DH Toán ở trường THPT hiện nay là gì ? ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………..………………..…… ……………..………………………………………………………………..… Câu hỏi 2. Những căn cứ để thầy (hoặc cô) DHTH trong DH Toán ở trường THPT là gì ? ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………..…………………..… ……………..………………………………………………………………….. Câu hỏi 3. Thầy (hoặc cô) sử dụng phương pháp DH nào khi DHTH trong DH mônToán ở trường THPT ? ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………..………………….…. ……………..………………………………………………………………….. Câu hỏi 4. Thầy (hoặc cô) tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán ở trường THPT như thế nào? ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………..…………………….. ……………..………………………………………………………………….. Câu hỏi 5. Thầy (hoặc cô) gặp những khó khăn nào khi tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy môn Toán ở trường THPT? ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………..………………..…… ……………..………………………………………………………………….. Xin thầy (cô) vui lòng cho biết một số thông tin cá nhân: Họ và tên (Có thể không ghi): ……………………………………………… Trường: …………………………………………………………..………… Số năm kinh nghiệm đứng lớp …….… Thầy (cô) đã tham gia lớp tập huấn/bồi dưỡng về DHTH: Chưa. Đã tham gia. Xin trân trọng cảm ơn! Phụ lục 2 Phiếu điều tra thực trạng tích hợp tri thức toán học với sinh học trong DH môn Toán ở trường THPT (Dành cho học sinh lớp 12) Các em vui lòng cho ý kiến về các vấn đề sau: (Em hãy đánh dấu X vào một phương án mà em cho là hợp lí nhất) Câu hỏi 1. Theo em, để tính số phân tử ADN con tạo ra sau k lần nhân đôi liên tiếp có liên quan đến khái niệm nào? Hàm số mũ Hàm số lôgarit Hàm số lũy thừa Hàm số lượng giác Câu hỏi 2. Theo em, công thức tính số phân tử ADN con được tạo ra hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường có liên quan đến khái niệm nào? Tích phân Hàm số mũ Nguyên hàm Hàm số lôgarit Câu hỏi 3. Theo em, công thức tính số nucleotit do môi trường nội bào cung cấp cho quá trình nhân đôi có liên quan đến khái niệm nào? Số phức Hàm số mũ Hàm số lôgarit Tích phân Câu hỏi 4. Theo em, công thức tính số lượng tế bào vi khuẩn tạo ra sau quá trình nuôi cấy có liên quan đến khái niệm nào? Hàm số mũ Hàm số lôgarit Hàm số lượng giác Hàm số bậc hai Câu hỏi 5. Theo em, công thức tính số lần phân chia tế bào (số thế hệ) có liên quan đến khái niệm nào? Tích phân Nguyên hàm Hàm số mũ Hàm số lôgarit Câu hỏi 6. Theo em, công thức tính diện tích tế bào có liên quan đến khái niệm nào? Diện tích hình cầu Diện tích hình vuông Diện tích hình chữ nhật Diện tích hình tròn Câu hỏi 7. Theo em, công thức tính thể tích tế bào có liên quan đến khái niệm nào? Thể tích khối cầu Thể tích khối lập phương Thể tích khối chóp Thể tích khối lăng trụ Câu hỏi 8. Theo em, công thức tính số liên kết cộng hóa trị được hình thành khi phân tử ADN nhân đôi k lần liên tiếp có liên quan đến khái niệm nào? Hàm số lôgarit Hàm số mũ Tổ hợp Chỉnh hợp Câu hỏi 9. Theo em, công thức tính tổng số NST trong tất cả các tế bào con được tạo thành sau quá trình nguyên phân có liên quan đến khái niệm nào? Hàm số mũ Hàm số lượng giác Hàm số lôgarit Hàm số bậc nhất Câu hỏi 10. Theo em, bài toán tính số NST do môi trường nội bào cung cấp khi một tế bào 2n qua x đợt nguyên phân có liên quan đến khái niệm nào? Tổ hợp Chỉnh hợp Hàm số mũ Hàm số lôgarit Câu hỏi 11. Theo em, công thức tính số liên kết hiđro được hình thành khi phân tử ADN nhân đôi k lần liên tiếp có liên quan đến khái niệm nào? Hàm số lũy thừa Hàm số mũ Hàm số lôgarit Hàm số lượng giác Câu hỏi 12. Theo em, công thức tính số loại giao tử trong trường hợp có i cặp NST mà mỗi cặp trao đổi tại một điểm trong n cặp ( i< n) có liên quan đến khái niệm nào? Tích phân Nguyên hàm hàm số mũ Hàm số lôgarit Câu hỏi 13. Theo em, công thức tính số kiểu giao tử được tạo ra từ cơ thể bố (hoặc mẹ) mang n cặp gen dị hợp có liên quan đến khái niệm nào? Tổ hợp Nguyên hàm Tích phân Hàm số mũ Câu hỏi 14. Theo em, tỉ lệ giao tử của bố (hoặc mẹ) mang k trong số n NST của ông nội (hoặc bà nội) có liên quan đến khái niệm nào? Tổ hợp Chỉnh hợp Tích phân Nguyên hàm Câu hỏi 15. Theo em, bài toán tính xác suất xuất hiện các tổ hợp gen khác nhau về nguồn gốc có liên quan đến khái niệm nào? Hàm số lượng giác Hàm số liên tục Tổ hợp Số phức Câu hỏi 16. Theo em, bài toán xác định số kiểu tổ hợp giao tử có liên quan đến khái niệm nào? Hàm số mũ Hàm số lôgarit Hàm số lượng giác Hàm số bậc hai Câu hỏi 17. Theo em, bài toán đột biến NST, số dạng lệch bội đơn và lệch bội kép có liên quan đến khái niệm nào? Chỉnh hợp Tổ hợp Hoán vị Thống kê Câu hỏi 18. Theo em, công thức tính tỉ lệ một loại giao tử nào đó trong một cơ thể có n cặp gen dị hợp có liên quan đến khái niệm nào? Hàm số mũ Hàm số lôgarit Hoán vị Chỉnh hợp Câu hỏi 19. Theo em, bài toán tính số loại kiểu gen và kiểu hình khi lai hai cơ thể dị hợp n cặp gen có liên quan đến khái niệm nào? Hàm số lượng giác Hàm số lũy thừa Hàm số mũ Hàm số lôgarit Câu hỏi 20. Theo em, bài toán xác định tỉ lệ kiểu gen mang a alen trội và b alen lặn trong tương tác cộng gộp có liên quan đến khái niệm nào? Nhị thức newton Xác suất số phức Tích phân Câu hỏi 21. Em có nhận xét gì về mối quan hệ giữa toán học và sinh học? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………..………………………….……. ………………………………………………………………………..……….. Câu hỏi 22. Em cảm thấy như thế nào khi giải các bài toán có tri thức sinh học? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………..…..…………… ……………..……………………………………………………………..…… ………………………………………………………………………….……… Câu hỏi 23. Em gặp những khó khăn nào khi em giải quyết các bài toán có tri thức sinh học? ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………..……….……………. ……………..………………………………………………………………..… …………………………………………………………………………….…… Xin em vui lòng cho biết một số thông tin cá nhân: Họ và tên (Có thể không ghi): ………………………………………………… Trường: ……………………………………………………………………… Học sinh lớp …….… Xin trân trọng cảm ơn!