Luận án Rèn luyện cho sinh viên đại học sư phạm ngành toán kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học ở trường phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI LÊ MINH CƢỜNG RÌN LUYÖN CHO SINH VI£N §¹I HäC S¦ PH¹M NGµNH TO¸N KÜ N¡NG øNG DôNG C¤NG NGHÖ TH¤NG TIN TRONG D¹Y HäC ë TR¦êNG PHæ TH¤NG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI LÊ MINH CƢỜNG RÌN LUYÖN CHO SINH VI£N §¹I HäC S¦ PH¹M NGµNH TO¸N KÜ N¡NG øNG DôNG C¤NG NGHÖ TH¤NG TIN TRONG D¹Y HäC ë TR¦êNG PHæ TH¤NG Chuyên ngành: Lí luận và Phƣơng pháp dạy học bộ môn Toán Mã số: 62 14 01 11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. TRỊNH THANH HẢI 2. PGS.TS. TRẦN TRUNG HÀ NỘI - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS. Trịnh Thanh Hải và PGS.TS. Trần Trung. Các kết quả trình bày trong luận án là trung thực, có nguồn trích dẫn. Các kết quả công bố chung đều đƣợc đồng nghiệp cho phép sử dụng đƣa vào luận án. Tác giả luận án Lê Minh Cƣờng ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trịnh Thanh Hải và PGS.TS. Trần Trung, hai ngƣời Thầy đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Em xin trân trọng cảm ơn các Thầy, Cô giáo trong tổ bộ môn Phƣơng pháp dạy học - Khoa Toán-Tin, Phòng Đào tạo Sau đại học, Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội đã tạo mọi điều kiện cho em học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô lãnh đạo Trƣờng Đại học Đồng Tháp; quý Thầy, Cô Khoa Sƣ phạm Toán-Tin, các em sinh viên ngành Sƣ phạm Toán học, Trƣờng Đại học Đồng Tháp đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành luận án. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp, các em sinh viên ở một số trƣờng Đại học và các Thầy, Cô giáo ở một số trƣờng Trung học phổ thông đã nhiệt tình giúp đỡ cho tôi tiến hành điều tra và thực nghiệm luận án. Lời cuối, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã quan tâm, động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2017 Tác giả luận án Lê Minh Cƣờng iii MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài ...................................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................... 5 3. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu ........................................................................ 5 4. Giả thuyết khoa học ................................................................................................ 5 5. Nhiệm vụ nghiên cứu .............................................................................................. 6 6. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................................. 6 7. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................... 6 8. Những luận điểm đƣa ra bảo vệ .............................................................................. 7 9. Những đóng góp của luận án .................................................................................. 7 10. Cấu trúc của luận án .............................................................................................. 8 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ......................................................... 9 1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu vấn đề .................................................................. 9 1.1.1. Những kết quả nghiên cứu trên thế giới ........................................................ 9 1.1.2. Những kết quả nghiên cứu ở Việt Nam ....................................................... 16 1.2. Kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học ....................................... 23 1.2.1. Kĩ năng dạy học .......................................................................................... 23 1.2.2. Phân loại kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học ................ 27 1.3. Kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học Toán của giáo viên Toán ở trƣờng Trung học phổ thông .................................................................................. 32 1.3.1. Quan niệm về kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học Toán 32 1.3.2. Một số kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học của giáo viên Toán ở trường Trung học phổ thông ..................................................................... 33 1.3.2.1. Kĩ năng 1: Kĩ năng sử dụng phần mềm Toán học để tính toán ........... 34 1.3.2.2. Kĩ năng 2: Kĩ năng sử dụng phần mềm Toán học để mô tả bài toán .. 36 1.3.2.3. Kĩ năng 3: Kĩ năng tương tác với mô hình bài toán trên máy tính ...... 39 iv 1.3.2.4. Kĩ năng 4: Kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin để hỗ trợ việc vận dụng lí luận dạy học vào dạy học Toán ............................................................ 44 1.3.2.5. Kĩ năng 5: Kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin để đánh giá kết quả học tập môn Toán của học sinh ........................................................................ 48 1.4. Rèn luyện kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học cho sinh viên Đại học Sƣ phạm ngành Toán ................................................................................... 50 1.4.1. Quá trình rèn luyện kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học cho sinh viên Đại học Sư phạm ngành Toán ........................................................ 50 1.4.2. Đánh giá kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học cho sinh viên Đại học Sư phạm ngành Toán ....................................................................... 52 1.5. Thực trạng rèn luyện kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học cho sinh viên Đại học Sƣ phạm ngành Toán ở trƣờng Đại học ....................................... 54 1.5.1. Triển khai khảo sát ...................................................................................... 54 1.5.1.1. Mục đích khảo sát ................................................................................ 54 1.5.1.2. Đối tượng và thời gian khảo sát........................................................... 54 1.5.1.3. Nội dung khảo sát................................................................................. 56 1.5.1.4. Phương pháp khảo sát ......................................................................... 56 1.5.2. Kết quả khảo sát .......................................................................................... 57 1.5.2.1. Thực trạng kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học của giáo viên Toán ở trường Trung học phổ thông ................................................. 57 1.5.2.2. Kết quả khảo sát ý kiến giảng viên ở trường Đại học ......................... 64 1.5.2.3. Kết quả khảo sát kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học của sinh viên Đại học Sư phạm ngành Toán .................................................... 66 1.6. Tiểu kết chƣơng 1 .............................................................................................. 68 Chƣơng 2. MỘT SỐ BIỆN PHÁP RÈN LUYỆN KĨ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRONG DẠY HỌC Ở TRƢỜNG PHỔ THÔNG CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGÀNH TOÁN ......................................................... 70 2.1. Định hƣớng đề xuất các biện pháp rèn luyện kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học ở trƣờng phổ thông cho sinh viên Đại học Sƣ phạm ngành Toán 70 v 2.2. Các biện pháp rèn luyện kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học ở trƣờng phổ thông cho sinh viên Đại học Sƣ phạm ngành Toán ................................ 71 2.2.1. Biện pháp 1: Xây dựng và trang bị cho sinh viên các kiến thức về sử dụng một số phần mềm nhằm hỗ trợ dạy học Toán ....................................................... 71 2.2.1.1. Mục đích của biện pháp ....................................................................... 71 2.2.1.2. Nội dung và tổ chức thực hiện biện pháp ............................................ 71 2.2.2. Biện pháp 2: Rèn luyện kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học cho sinh viên thông qua quá trình dạy học lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Toán .......................................................................................................... 87 2.2.2.1. Mục đích của biện pháp ....................................................................... 87 2.2.2.2. Nội dung và tổ chức thực hiện biện pháp ............................................ 88 2.2.3. Biện pháp 3: Tập dượt cho sinh viên ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học những nội dung, bài học cụ thể .................................................................... 108 2.2.3.1. Mục đích của biện pháp ..................................................................... 108 2.2.3.2. Nội dung và tổ chức thực hiện biện pháp .......................................... 109 2.2.4. Biện pháp 4: Tổ chức rèn luyện kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học Toán cho sinh viên trong môi trường phổ thông ......................... 123 2.2.4.1. Mục đích của biện pháp ..................................................................... 123 2.2.4.2. Nội dung và tổ chức thực hiện biện pháp .......................................... 124 2.3. Tiểu kết chƣơng 2 ............................................................................................ 129 Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ................................................................ 131 3.1. Khái quát về quá trình thực nghiệm sƣ phạm .................................................. 131 3.1.1. Mục đích, thời gian, địa điểm và đối tượng thực nghiệm sư phạm .......... 131 3.1.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm ................................................................ 131 3.1.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ......................................................... 133 3.2. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm.......................................................................... 135 3.2.1. Kết quả thực nghiệm sư phạm đối với nhóm thực nghiệm sư phạm 1 ...... 135 3.2.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm đối với nhóm thực nghiệm sư phạm 2 ...... 137 3.2.3. Kết quả thực nghiệm sư phạm đối với nhóm thực nghiệm sư phạm 3 ...... 139 vi 3.2.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm đối với nhóm thực nghiệm sư phạm 4 ...... 146 3.3. Phân tích kết quả kiểm chứng các biện pháp đã đề xuất về rèn luyện kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học của sinh viên Đại học Sƣ phạm ngành Toán ......................................................................................................................... 148 3.4. Tiểu kết chƣơng 3 ............................................................................................ 149 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 150 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ....................................................... 152 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 154 PHỤ LỤC .............................................................................................................. PL 1 Phụ lục 1 ................................................................................................................ PL 1 Phụ lục 2 ................................................................................................................ PL 2 Phụ lục 3 ................................................................................................................ PL 3 Phụ lục 4 ................................................................................................................ PL 4 Phụ lục 5 ................................................................................................................ PL 6 Phụ lục 6 ................................................................................................................ PL 9 Phụ lục 7 .............................................................................................................. PL 10 Phụ lục 8 .............................................................................................................. PL 11 Phụ lục 9 .............................................................................................................. PL 12 Phụ lục 10 ............................................................................................................ PL 13 Phụ lục 11 ............................................................................................................ PL 14 Phụ lục 12 ............................................................................................................ PL 16 Phụ lục 13 ............................................................................................................ PL 22 Phụ lục 14 ............................................................................................................ PL 23 Phụ lục 15 ............................................................................................................ PL 24 Phụ lục 16 ............................................................................................................ PL 25 Phụ lục 17 ............................................................................................................ PL 27 Phụ lục 18 ............................................................................................................ PL 31 Phụ lục 19 ............................................................................................................ PL 32 vii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ BP Biện pháp CNTT Công nghệ thông tin CNTT&TT Công nghệ thông tin và truyền thông ĐHSP Đại học Sƣ phạm GD&ĐT Giáo dục và Đào tạo GQVĐ Giải quyết vấn đề GV Giáo viên HĐ Hoạt động HS Học sinh KN Kĩ năng MVT Máy vi tính NVSP Nghiệp vụ sƣ phạm NXB Nhà xuất bản PMDH Phần mềm dạy học PPDH Phƣơng pháp dạy học SGK Sách giáo khoa SV Sinh viên THPT Trung học phổ thông TNSP Thực nghiệm sƣ phạm tr. Trang TT Thứ tự TTSP Thực tập sƣ phạm viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thang phân loại về lĩnh vực công nghệ của Tomei.................................. 14 Bảng 1.2. Các trường hợp xác định dấu của f(x) ...................................................... 40 Bảng 1.3. Kết quả xác định các trường hợp dấu của f(x) ......................................... 40 Bảng 1.4: Danh sách một số trường THPT có thăm dò ý kiến GV Toán ................. 55 Bảng 1.5: Danh sách một số trường Đại học có thăm dò ý kiến giảng viên thuộc bộ môn PPDH Toán ............................................................................................ 55 Bảng 1.6: Danh sách một số trường Đại học có thăm dò ý kiến SV ngành Sư phạm Toán học ......................................................................................................... 55 Bảng 1.7: Kết quả dò ý kiến GV Toán ở trường THPT về sử dụng PMDH ............. 57 Bảng 1.8: Kết quả thăm dò ý kiến GV ở trường THPT về các hình thức sử dụng PMDH ............................................................................................................ 58 Bảng 1.9: Kết quả thăm dò ý kiến GV Toán ở trường THPT về “Ứng dụng CNTT vào dạy học Toán” ......................................................................................... 59 Bảng 1.10: Kết quả thăm dò ý kiến GV Toán ở trường THPT về mức độ cần thiết của các KN ứng dụng CNTT trong dạy học ................................................... 60 Bảng 1.11: Kết quả thăm dò ý kiến GV Toán ở trường THPT về các cấp độ và biểu hiện của từng KN ứng dụng CNTT trong dạy học ......................................... 62 Bảng 1.12: Kết quả thăm dò ý kiến GV Toán ở trường THPT về các tiêu chí đánh giá giờ dạy có ứng dụng CNTT ...................................................................... 63 Bảng 1.13: Kết quả thăm dò ý kiến giảng viên về học phần “Ứng dụng CNTT trong dạy học Toán” trong chương trình đào tạo ngành Sư phạm Toán học ......... 64 Bảng 1.14: Kết quả thăm dò ý kiến giảng viên về mức độ cần thiết của một số BP rèn luyện KN ứng dụng CNTT trong dạy học ở trường phổ thông cho SV ĐHSP ngành Toán ......................................................................................... 65 Bảng 1.15: Kết quả thăm dò ý kiến SV ĐHSP ngành Toán về sử dụng phần mềm .. 66 Bảng 1.16: Kết quả thăm dò ý kiến SV ĐHSP ngành Toán về hình thức tiếp cận với PMDH ............................................................................................................ 67 ix Bảng 1.17: Kết quả thăm dò ý kiến SV ĐHSP ngành Toán tự đánh giá về cấp độ đạt được với từng KN ứng dụng CNTT trong dạy học ......................................... 68 Bảng 2.1: Bảng so sánh kết quả bài làm của hai lớp ............................................. 120 Bảng 2.2: Bảng phân phối tần số và tần suất của bài kiểm tra trắc nghiệm .......... 121 Bảng 2.3: Tốc độ (km/h) của 30 chiếc ô tô trên con đường A ................................ 127 Bảng 2.4: Tốc độ (km/h) của 30 chiếc ô tô trên con đường B ................................ 127 Bảng 3.1: Kết quả đánh giá cấp độ KN ứng dụng CNTT trong dạy học đối với nhóm TNSP 1 .......................................................................................................... 136 Bảng 3.2: Kết quả đánh giá cấp độ KN ứng dụng CNTT trong dạy học đối với nhóm TNSP 2 .......................................................................................................... 138 Bảng 3.3: Kết quả đánh giá cấp độ KN ứng dụng CNTT trong dạy học đối với nhóm TNSP 3 .......................................................................................................... 140 Bảng 3.4: Thông tin của 3 SV trong nghiên cứu trường hợp ..................................... 141 Bảng 3.5: Kết quả điều tra SV về rèn luyện KN ứng dụng CNTT trong dạy học .... 144 Bảng 3.6: Kết quả theo dõi đối với SV Nguyễn Vĩnh Lộc ........................................ 145 Bảng 3.7: Kết quả theo dõi đối với SV Đỗ Thanh Duy ............................................ 145 Bảng 3.8: Kết quả theo dõi đối với SV Đoàn Thị Kiều Ngân .................................. 146 Bảng 3.9: Kết quả đánh giá cấp độ KN ứng dụng CNTT trong dạy học đối với nhóm TNSP 4 .......................................................................................................... 147 Bảng 3.10: Ý kiến của giảng viên về nội dung các BP đã đề xuất trong chương 2 của luận án .......................................................................................................... 148 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài 1.1. Ngày nay công nghệ thông tin (CNTT) đã trở thành một yếu tố then chốt làm thay đổi các hoạt động (HĐ) kinh tế và xã hội, trong đó có giáo dục. Việc khai thác các phần mềm và truyền thông đa phƣơng tiện đang đƣợc ứng dụng rộng rãi trong quá trình dạy học ở nhiều nƣớc trên thế giới. Tăng cƣờng ứng dụng CNTT trong giáo dục sẽ tạo một bƣớc chuyển cơ bản trong quá trình cập nhật kịp thời và thƣờng xuyên các tiến bộ khoa học công nghệ vào nội dung chƣơng trình đào tạo, đổi mới phƣơng pháp giảng dạy để phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh (HS), góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học. Trong xu thế hội nhập quốc tế, một trong những đặc điểm nổi bật của xu hƣớng giáo dục hiện đại ở nƣớc ta hiện nay là sự thay đổi trong mô hình giáo dục với quan điểm lấy HS làm trung tâm, dạy học theo hƣớng tiếp cận năng lực, và nhƣ vậy mọi tài nguyên, nguồn