ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM DƢƠNG THỊ DUNG DẠY HỌC THỐNG KÊ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƢỚNG PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG STEM CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN 2[.]
Trang 1ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
DƯƠNG THỊ DUNG
DẠY HỌC THỐNG KÊ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG STEM
CHO HỌC SINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
THÁI NGUYÊN - 2020
Trang 2ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
DƯƠNG THỊ DUNG
DẠY HỌC THỐNG KÊ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG STEM
CHO HỌC SINH
Ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán
Mã số: 8.14.01.11
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Danh Nam
THÁI NGUYÊN - 2020
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu “Dạy học thống kê ở trường trung học phổ thông theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh” dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Danh Nam là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố
Thái Nguyên, ngày 22 tháng 11 năm 2020
Tác giả luận văn
DƯƠNG THỊ DUNG
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành Luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực của bản thân là sự giúp đỡ của khoa, trường, các thầy cô bạn bè và gia đình Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người hướng dẫn khoa học - PGS.TS Nguyễn Danh Nam đã tận tình giúp
đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài
Tôi xin cảm ơn trường Đại học Sư phạm - Đại học Th i Nguyên và sự giúp đỡ của các thầy cô giáo khoa Toán
Tôi xin gửi tới bạn bè ở lớp Lí luận và phương ph p dạy học môn Toán K26, đồng nghiệp, các em học sinh và gia đình đã cổ vũ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài
Xin được trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 11 năm 2020
Tác giả
DƯƠNG THỊ DUNG
Trang 5MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT v
DANH MỤC BẢNG, HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ vi
MỞ ĐẦU 1
1 Lý do chọn đề tài 1
2 Mục đích nghiên cứu 5
3 Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5
4 Giả thuyết khoa học 5
5 Nhiệm vụ nghiên cứu 5
6 Phương ph p nghiên cứu 6
7 Đóng góp của luận văn 6
8 Cấu trúc của luận văn 6
Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 7
1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 7
1.1.1 Trên thế giới 7
1.1.2 Ở Việt Nam 9
1.2 Lý luận về dạy học tích hợp 11
1.3 Lý luận về c c kĩ năng STEM 13
1.3.1 Quan niệm về STEM 13
1.3.2 Quan niệm về gi o dục STEM 14
1.3.3 Đặc trưng gi o dục STEM 15
1.3.4 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM 16
1.3.5 Một số tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM 17
1.3.6 Phát triển kỹ năng STEM 19
1.4 Dạy học theo định hướng giáo dục STEM 19
1.4.1 Đặc trưng của bài học STEM 19
1.4.2 Quy trình thiết kế các chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM 21
Trang 61.4.3 Dạy học To n theo định hướng gi o dục STEM 22
1.4.4 Vai trò của dạy học theo định hướng gi o dục STEM đối với việc ph t triển năng lực cho HS THPT 25
1.5 Thực trạng của việc dạy học nội dung thống kê ở trường trung học phổ thông 26
1.5.1 Thực trạng dạy học thống kê 27
1.5.2 Thực trạng dạy học phát triển kỹ năng STEM cho học sinh 28
1.5 Tiểu kết chương 1 32
Chương 2: MỘT SỐ CHỦ ĐỀ PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG STEM CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC NỘI DUNG THỐNG KÊ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 34
2.1 Nội dung chủ đề thống kê trong chương trình gi o dục phổ thông hiện hành 34
2.2 Thiết kế một số chủ đề dạy học thống kê theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh 36
2.2.1 Chủ đề 1: Biểu diễn, phân tích số liệu thống kê 36
2.2.2 Chủ đề 2: Thiết kế giày đồng phục học sinh 43
2.2.3 Chủ đề 3: Thống kê gắn với xác suất 51
2.3 Tiểu kết chương 2 60
Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 61
3.1 Mục đích thực nghiệm 61
3.2 Nội dung thực nghiệm 61
3.4 Phương ph p thực nghiệm sư phạm 61
3.5 Thời gian nghiệm sư phạm 61
3.6 C c bước tiến hành 62
3.7 Đ nh gi về kết quả thực nghiệm 63
3.7.1 Đ nh gi định tính 63
3.7.2 Đ nh gi định lượng 64
3.8 Kết luận chương 3 66
KẾT LUẬN 67
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN 68
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 69
PHỤ LỤC
Trang 7DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT
DH : Dạy học
GV : Giáo viên
HS : Học sinh
PP
HĐ
: Phương ph p : Hoạt động PPDH : Phương ph p dạy học
Trang 8DANH MỤC BẢNG, BIỂU ĐỒ Bảng
Bảng 3.1 Bảng phân phối tần số điểm của bài kiểm tra 64 Bảng 3.2 Bảng phân phối tần suất điểm của bài kiểm tra 65
Biểu đồ
Biểu đồ 1.1 Thống kê sự hiểu biết về giáo dục STEM 29 Biểu đồ 1.2 Thống kê ý nghĩa của việc dạy học giáo dục STEM 29 Biểu đồ 1.3 Thống kê sự cần thiết dạy học môn To n theo định hướng giáo
dục STEM 30 Biểu đồ 1.4 Thống kê mức độ thường xuyên tổ chức dạy STEM 31 Biểu đồ 1.5 Thống kê mức độ thường xuyên đưa tình huống thực tiễn vào
dạy học 31 Biểu đồ 1.6 Thống kê sự tiếp cận của học sinh với STEM 32 Biểu đồ 3.1 Biểu đồ phân phối tần suất điểm 65
Trang 9MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
1.1 Hiện nay nước ta đang trong qu trình ph t triển và hội nhập Quá trình hội nhập quốc tế mang lại nhiều cơ hội cho sự phát triển của quốc gia nhưng cùng với nó
là những thách thức lớn đòi hỏi chúng ta phải vượt qua Để đ p ứng những yêu cầu trong qu trình vươn ra thế giới của Việt Nam, chúng ta cần đào tạo nguồn nhân lực của nước ta thành nguồn nhân lực chất lượng cao để có thể đ p ứng nhu cầu của nền kinh tri thức và bắt kịp với tốc độ phát triển nhanh chóng của thế giới Đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao là nhiệm vụ quan trọng, là thách thức của toàn Đảng, toàn dân nói chung và của ngành giáo dục nói riêng
Đảng và Nhà nước tin tưởng và kì vọng rất lớn vào nền giáo dục nước nhà Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04 th ng 11 năm 2013 của Hội nghị lần thứ 8 Ban
chấp hành Trung ương Đảng khóa XI [1] đã nêu: “Phát triển giáo dục và đào tạo là nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực người học Học đi đôi với hành; lí luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội”
Luật Giáo dục nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam năm 2019 đã x c
định [10]: “Giáo dục phổ thông nhằm phát triển toàn diện cho người học về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ, kỹ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo; hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa
và trách nhiệm công dân; chuẩn bị cho người học tiếp tục học chương trình giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp hoặc tham gia lao động, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc”
1.2 Để thực hiện các mục tiêu trên, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã chủ trương đổi mới giáo dục, nhấn mạnh vào đổi mới phương ph p dạy học trong toàn quốc Theo nghiên cứu của nhiều nhà toán học, giáo dục học, tâm lý học thì việc đổi mới phương pháp dạy học cần được thực hiện theo định hướng phát triển toàn diện người học cả
về phẩm chất, trí tuệ và kĩ năng
Thông tư số 32/2018/TT - BGDĐT ban hành ngày 26 th ng 12 năm 2018 [21] kèm theo Chương trình gi o dục phổ thông tổng thể và Chương trình môn To n đã
Trang 10chỉ rõ mục tiêu chương trình gi o dục phổ thông: “Chương trình giáo dục phổ thông
cụ thể hóa mục tiêu giáo dục phổ thông, giúp học sinh làm chủ kiến thức phổ thông, biết vận dụng hiệu quả kiến thức, kĩ năng đã vào đời sống và học tập suốt đời, có định hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp, biết xây dựng và phát triển hài hòa các mối quan hệ xã hội, có tính cá nhân, nhân cách và đời sống tâm hồn phong phú, nhờ
đó có được cuộc sống ý nghĩa và đóng góp tích cực vào sự phát triển của đất nước và nhân loại”
Chương trình môn To n được xây dựng trên quan điểm: “Chương trình môn Toán chú trọng tính ứng dụng, gắn kết với thực tiễn hay các môn học, hoạt động giáo dục khác, đặc biệt với các môn nhằm thực hiện giáo dục STEM, gắn với xu hướng phát triển hiện đại của kinh tế, khoa học, đời sống xã hội và những vấn đề cấp thiết
có tính toàn cầu (như biến đổi khí hậu, phát triển bền vững, giáo dục tài chính, ) Điều này còn được thể hiện qua các hoạt động thực hành và trải nghiệm trong giáo dục toán học với nhiều hình thức như: thực hiện những đề tài, dự án học tập về Toán, đặc biệt là những đề tài và dự án về ứng dụng toán học trong thực tiễn; tổ chức trò chơi học toán, câu lạc bộ toán học, diễn đàn, hội thảo, cuộc thi về Toán, tạo cơ hội giúp học sinh vận dụng kiến thức, kĩ năng và kinh nghiệm bản thân vào thực tiễn một cách sáng tạo”.[4]
1.3 Chương trình gi o dục của thế kỷ 20 chủ yếu tập trung vào Khoa học (Science) và Toán học (Maths) mà xem nhẹ vai trò của công nghệ và kỹ thuật Không chỉ cần Toán học và Khoa học, trong thế kỷ 21 học sinh còn cần công nghệ và kỹ thuật cũng như c c kỹ năng mềm cần thiết kh c như: kỹ năng tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, làm việc theo nhóm, và cộng t c (TS Đỗ Văn Tuấn, trích báo Tin học
và Nhà trường số 182) Một thống kê ở Mỹ cho thấy từ năm 2004 đến năm 2014, việc làm liên quan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26%, gấp hai lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành nghề kh c Trong khi đó, việc làm STEM có tốc độ tăng trưởng gấp 4 lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành khác nếu tính từ năm 1950 đến 2007
Các kỹ năng về kĩ thuật cho phép học sinh có thể tiếp cận những phương ph p, nền tảng để thiết kế và xây dựng các thiết bị từ đơn giản đến phức tạp mà xã hội cần -
Trang 11đã và đang sử dụng Học sinh được cung cấp các kiến thức về công nghệ sẽ có khả năng sử dụng công nghệ thành thạo để hỗ trợ để đem lại tính hiệu quả cao hơn, nhanh hơn, chính x c trong công việc Trong nền giáo dục không có Công nghệ (Technology) và Kỹ thuật (Engineering) thì học sinh chỉ được trang bị những kỹ năng trên lý thuyết mà không được trang bị kiến thức để áp dụng vào thực tiễn Vì vậy, việc kết hợp các kỹ năng STEM ngày càng trở nên quan trọng trong thế kỷ 21
STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kỹ năng cần thiết cho thế kỷ 21 đang và sẽ là mô hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của thế giới Phương pháp giáo dục STEM là phương ph p gi o dục mới và có phương ph p tiếp cận khác trong giảng dạy và học tập, nên cần được sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội Học STEM để đón đầu được xu hướng phát triển giáo dục tiên tiến, là bước đặt nền móng vững chắc cho sự phát triển đất nước trong tương lai Tuy nhiên trước hết chúng ta có thể nhận thấy ngay vai trò của c c kĩ năng STEM trong việc dạy và học ở trường phổ thông
Kĩ năng khoa học (Science): giúp học sinh liên kết các khái niệm, nguyên lý, định luật và c c cơ sở lý thuyết của các môn học để thực hành, vận dụng vào việc học các môn học khác và sử dụng kiến thức này để giải quyết các vấn đề trong thực tế
Kỹ năng công nghệ (Engineering): giúp học sinh biết cách sử dụng, khai thác công nghệ để phục vụ cho nhu cầu học tập và các nhu cầu khác của cuộc sống hàng ngày
Kỹ năng kỹ thuật (Technology): giúp học sinh hình thành và phát triển khả năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó Học sinh có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào cân bằng các yếu tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình Ngoài ra, học sinh còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật
Kỹ năng to n học (Mathematics): giúp học sinh có khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới Học sinh có kỹ năng to n học sẽ có khả năng thể hiện c c ý tưởng một cách chính xác, áp dụng các khái niệm và kĩ năng to n học vào cuộc sống hằng ngày
Trang 12Tại Việt Nam, phương ph p gi o dục STEM đã được vận dụng thí điểm tại một
số trường và cho thấy kết quả rất khả quan Các trung tâm giáo dục ngoại kho đã sớm áp dụng c c chương trình đào tạo STEM cho học sinh Từ năm 2015, Công ty DTT Educspec chính thức ra mắt chuỗi trung tâm Học viện STEM đ p ứng nhu cầu của các bạn học sinh đam mê STEM tại c c cơ sở trên toàn quốc với địa chỉ website
là hocvienstem.com Trường Tiểu học FPT cũng đã có kế hoạch triển khai giáo dục STEM vào chương trình chính khóa bắt buộc từ năm học 2017-2018, với sự kết hợp cùng Trung tâm American STEM Mạng xã hội stem.vn cũng đã được xây dựng vào đầu năm 2018 nhằm hỗ trợ các thành viên của cộng đồng STEM Việt Nam, những người quan tâm tới giáo dục STEM tại Việt Nam trao đổi, chia sẻ tài liệu, tăng cường các trải nghiệm, thông tin hoạt động về giáo dục STEM - một chủ đề mới phục vụ Cách mạng công nghiệp 4.0 Theo Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 về Tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư (còn gọi là cách mạng công nghiệp 4.0), để chủ động nắm bắt cơ hội, đưa ra c c giải pháp thiết thực tận dụng tối
đa c c lợi thế, đồng thời giảm thiểu những t c động tiêu cực của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đối với Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ đã chỉ đạo các bộ, ngành, địa phương triển khai đồng bộ nhiều giải pháp Thủ tướng Chính phủ cũng đã giao trách nhiệm cho Bộ GD&ĐT thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017-2018
Giáo dục STEM ở Việt Nam được học sinh hưởng ứng rất nhiệt tình Ngày 19/5/2019, Ngày hội STEM với chủ đề “Nguyên tố bí ẩn” do Đại học Khoa học tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội), Học viện Sáng tạo S3, Học viện STEM cùng nhiều đơn vị phối hợp tổ chức đã thu hơn 1000 học sinh và phụ huynh về tham gia và trải nghiệm Tuy nhiên việc triển khai phương ph p gi o dục STEM vẫn gặp nhiều khó khăn và cần được nhân rộng trên cả nước
1.4 Toán học (Mathematics) là một thành tố quan trọng không thể thiếu trong giáo dục STEM Toán học vừa là nền tảng vừa là công cụ để nghiên cứu, phát triển ba lĩnh vực còn lại là Khoa học, Công nghệ và Kĩ thuật Một trong những nội dung toán học có thể áp dụng phương ph p gi o dục STEM khi giảng dạy trên lớp là Thống kê
Trang 13Thống kê và trong những nội dung quan trọng được xây dựng xuyên suốt chương trình gi o dục phổ thông từ bậc Tiểu học đến Trung học Thống kê được gắn với Xác suất là một thành phần bắt buộc của giáo dục toán học trong nhà trường, góp phần tăng cường tính ứng dụng và giá trị thiết thực của giáo dục toán học Thống kê
và Xác suất tạo cho học sinh khả năng nhận thức và phân tích c c thông tin được thể hiện dưới nhiều hình thức khác nhau, hiểu bản chất xác suất của nhiều sự phụ thuộc trong thực tế, hình thành sự hiểu biết về vai trò của thống kê như là một nguồn thông tin quan trọng về mặt xã hội, biết áp dụng tư duy thống kê để phân tích dữ liệu Từ
đó, nâng cao sự hiểu biết và phương ph p nghiên cứu thế giới hiện đại cho học sinh
Với những lí do trên, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Dạy học thống kê ở trường
trung học phổ thông theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh”
2 Mục đích nghiên cứu
Trên cơ sở nghiên cứu về các biểu hiện của kĩ năng STEM đề xuất một số biện
ph p sư phạm nhằm phát triển c c kĩ năng STEM cho học sinh thông qua dạy học nội dung thống kê ở trường phổ thông
3 Khách thể, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1 Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học ở trường THPT
3.2 Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu c c kĩ năng STEM và việc dạy thống kê ở
trường phổ thông hiện nay
3.3 Phạm vi nghiên cứu: HS ở trường THPT
4 Giả thuyết khoa học
Nếu đề xuất được một số biện ph p sư phạm phù hợp trong dạy học thống kê ở
trường phổ thông thì sẽ phát triển kỹ năng STEM cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học môn Toán ở trường THPT
5 Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1 Nghiên cứu c c quan điểm mang tính lí luận về STEM
5.2 Đề xuất một số biện ph p sư phạm trong dạy học nội dung thống kê ở trường phổ thông nhằm phát triển c c kĩ năng STEM cho học sinh
5.3 Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng và đ nh gi tính khả thi của giả thuyết khoa học