Sử dụng phần mềm cabri 3d trong dạy học khám phá hình học không gian lớp 12 ban cơ bản, toán trung học phổ thông

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MỘT SỐ TÌNH HUỐNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM CABRI 3D TRONG DẠY HỌC KHÁM PHÁ HÌNH HỌC KHÔNG GIAN LỚP 12, BAN CƠ BẢN .... Là một giáo viên trung học phổ thông, với niềm say mê ngh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

-*** -

ĐẶNG THỊ BÍCH NGỌC

SỬ DỤNG PHẦN MỀM CABRI 3D TRONG DẠY HỌC KHÁM PHÁ HÌNH HỌC KHÔNG GIAN LỚP 12 BAN CƠ BẢN, TOÁN

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM TOÁN Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán

Mã số: 60.14.01.11

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Chí Thành

HÀ NỘI - 2015

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Lịch sử nghiên cứu 3

3 Mục đích nghiên cứu 4

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

5 Phạm vi nghiên cứu 4

6 Mẫu khảo sát 5

7 Câu hỏi nghiên cứu 5

8 Giả thuyết khoa học 5

9 Phương pháp nghiên cứu 5

9.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận 5

9.2 Phương pháp thực nghiệm 5

9.3 Phương pháp thống kê Toán học 6

10 Những đóng góp của Luận văn 6

11 Cấu trúc Luận văn 6 CHƯƠNG I.CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ

TÀI Error! Bookmark not defined

I Cơ sở lý luận Error! Bookmark not defined 1.1 Định hướng đổi mới phương pháp dạy học Error! Bookmark not defined 1.2 Dạy học khám phá Error! Bookmark not defined 1.2.1 Khái niệm dạy học khám phá: Error! Bookmark not defined 1.2.2 Đặc trưng của dạy học khám phá : Error! Bookmark not defined 1.2.3 Tình huống dạy học khám phá Error! Bookmark not defined 1.2.4 Một số tình huống trong dạy học khám phá Error! Bookmark not defined 1.2.5 Thuận lợi và thách thức của dạy học khám pháError! Bookmark not defined 1.3 Dạy học theo quan điểm tích hợp công nghệ thông tinError! Bookmark not defined 1.3.1 Dạy học khám phá tích hợp công nghệ thông tinError! Bookmark not defined

1.3.2 Giớí thiệu phần mềm Cabri 3D Error! Bookmark not defined

II Cơ sở thực tiễn Error! Bookmark not defined

2.1 Phân tích chương trình sách giáo khoa hình học 12 (Ban cơ bản)Error! Bookmark not defined

2.1.1 Chương I: Khối đa diện: Error! Bookmark not defined

2.2 Thuận lợi và khó khăn trong dạy - học nội dung khối đa diện và mặt tròn xoay:Error! Bookmark not defined

2.3 Khảo sát một phần thực trạng dạy học hình học không gian lớp 12 tại trường

THPT Hồng Quang Error! Bookmark not defined

2.4 Khảo sát thực trạng sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học chương Error! Bookmark not defined Kết luận chương I Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MỘT SỐ TÌNH HUỐNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM

CABRI 3D TRONG DẠY HỌC KHÁM PHÁ HÌNH HỌC KHÔNG GIAN LỚP

12, BAN CƠ BẢN Error! Bookmark not defined

2.1 Nguyên tắc thiết kế tình huống dạy học khám pháError! Bookmark not defined

2.2 Một số nguyên tắc sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học khám pháError! Bookmark not defined

2.3 Một số cách thức thiết kế tình huống dạy học khám phá bằng phần mềm Cabri

3D… Error! Bookmark not defined

2.4 Quy trình của dạy học khám phá Error! Bookmark not defined

2.5 Một số tình huống sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học khám phá Hình

học 12, Ban cơ bản Error! Bookmark not defined

2.5.1 Tình huống dạy học khám phá dẫn dắt với nội dung “Khái niệm về hình đa

diện” Error! Bookmark not defined

2.5.2 Tình huống dạy học khám phá có hướng dẫn khái niệm mặt tròn xoayError! Bookmark not defined

2.5.3 Dạy học khám phá dẫn dắt khái niệm khối đa diện đều:Error! Bookmark not defined

2.5.4 Dạy học khám phá phân chia và lắp ghép các khối đa diệnError! Bookmark not defined

2.5.5 Dạy học khám phá vị trí tương đối giữa mặt phẳng và mặt cầu:Error! Bookmark not defined

2.5.6 Dạy học khám phá vị trí tương đối giữa đường thẳng và mặt cầu:Error! Bookmark not defined

2.5.7 Dạy học khám phá giải toán tính thể tích khối đa diệnError! Bookmark not defined

2.5.8 Tình huống sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học khám phá bài toán

quỹ tích Error! Bookmark not defined

Kết luận Chương 2 Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ

PHẠM Error! Bookmark not defined

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạmError! Bookmark not defined

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm Error! Bookmark not defined

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm Error! Bookmark not defined

3.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm Error! Bookmark not defined

3.2.1 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm Error! Bookmark not defined

3.2.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm Error! Bookmark not defined

3.2.3 Tiến hành thực nghiệm sư phạm Error! Bookmark not defined

3.3.1 Cơ sở để đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạmError! Bookmark not defined

3.3.2 Kết quả thực nghiệm sư phạm Error! Bookmark not defined

Kết luận chương 3 Error! Bookmark not defined

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined

1 Kết luận Error! Bookmark not defined

2 Khuyến nghị Error! Bookmark not defined

TÀI LIỆU THAM KHẢO 7

PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined

PHỤ LỤC 1 CÔNG CỤ VÀ CÁC NGUYÊN LÝ CHÍNH CỦA CABRI 3DError! Bookmark not defined

PHỤ LỤC 2 PHIẾU ĐIỀU TRA THỰC TRẠNG DẠY HỌC CHƯƠNG I VÀ

CHƯƠNG II, HÌNH HỌC 12, BAN CƠ BẢN Error! Bookmark not defined

1

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong các môn học ở nhà trường phổ thông, môn Toán có một vị trí rất quan trọng vì Toán học là công cụ ở nhiều môn học khác Môn Toán có khả năng to lớn giúp học sinh phát triển năng lực và phẩm chất trí tuệ, rèn luyện cho học sinh óc tư duy trừu tượng, tư duy chính xác, và tư duy lôgic Qua đó có tác dụng lớn trong việc rèn luyện cho học sinh tính sáng tạo Trong những năm gần đây, đổi mới giáo dục là một đề tài được cả xã hội quan tâm và theo dõi sự chuyển biến của nó, Đảng

và Nhà nước đã đề ra nhiều chủ trương, chính sách nhằm phát triển giáo dục với mục tiêu là đào tạo con người Việt Nam phát triển toàn diện, có tri thức, phẩm chất tốt, có trình độ thẩm mĩ và lòng yêu nghề nghiệp, đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc trong thời kỳ mới

Với mục tiêu đó thì đổi mới phương pháp dạy và học giáo dục diễn ra sâu rộng ở tất cả các bậc học và cấp học Chúng ta cần vận dụng một cách sáng tạo các phương pháp dạy học hiện đại theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức, tính chủ động, sáng tạo của học sinh, tăng cường tự học, tự nghiên cứu, từng bước áp dụng những thành tựu của công nghệ thông tin vào hoạt động dạy và học

Trước những yêu cầu về đổi mới phương pháp giáo dục mà hiện nay xuất hiện rất nhiều các PPDH tích cực và một số cách tiếp cận được áp dụng trong các trường phổ thông như: Dạy học khám phá, dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề, PPDH hợp tác, PPDH dự án, PPDH theo thuyết kiến tạo,…Trong đó, dạy học khám phá là hướng tiếp cận mới đã bắt đầu nhận được sự quan tâm của một số giáo viên

Dạy học khám phá phát huy được nội lực của học sinh, giúp cho học sinh có

tư duy tích cực, đô ̣c lâ ̣p và sáng t ạo trong quá trình h ọc tập Đồng thời, thông qua dạy học khám phá HS được hợp tác với ba ̣n trong quá trình ho ̣c tâ ̣p , từ đó tự đánh giá, tự điều chỉnh vốn tri thức của bản thân , là cơ sở để hình thành phương pháp t ự học Đó chính là đô ̣ng lực thúc đẩy sự phát triển bền vững của mỗi cá nhân tro ng cuô ̣c sống [25] Hơn nữa, với phương pháp này nếu có sự hỗ trợ của công nghệ thông tin thì sẽ mang lại hiệu quả rất cao trong quá trình dạy học Tuy nhiên, việc khai thác ứng dụng những lý luận này vào thực tế giảng dạy môn Toán ở trường phổ thông nước ta còn nhiều hạn chế vì hầu hết các giáo viên chưa thấy hết được tác dụng to lớn của phương pháp này Ngoài ra, giáo viên cũng chưa có kinh nghiệm và

2

thiếu những cơ sở lý luận để xây dựng các hoạt động tương thích với nội dung, chưa được đào tạo một cách có hệ thống

Bên cạnh đó, khoa học máy tính và công nghệ thông tin đã thâm nhập vào mọi lĩnh vực hoạt động của con người Riêng đối với ngành toán đã có những phần mềm tương đối hữu dụng và nhiều chương trình chuyên dụng cho từng bộ môn của toán học như: Cabri, PowerPoint, Đồ thị, Violet, Maple Những phần mềm này giúp ích rất nhiều cho việc giảng dạy Toán

Qua quá trình nghiên cứu các phần mềm dạy học khác nhau tôi nhận thấy Cabri 3D là một phần mềm có những tính năng vượt trội trong lĩnh vực dạy học hình học không gian Ưu điểm nổi bật của phần mềm này là đã thiết kế sẵn các mô hình cụ thể và làm cho các đối tượng chuyển động, có thể dựng nên các mô hình không gian mang tính trực quan hơn rất nhiều so với hình vẽ phẳng thông thường Hơn thế nữa, với tính năng động của nó, ta còn có thể xoay chuyển các mô hình dựng được theo nhiều góc độ khác nhau làm tăng tính trực quan cho các mô hình

Mặt khác, kiến thức hình học, đặc biệt là hình học không gian, có tính trừu tượng cao.Việc nhận thức những kiến thức trừu tượng này đòi hỏi học sinh phải có năng lực tưởng tượng không gian phát triển Diện học sinh đại trà thường những năng lực này chưa đủ đáp ứng yêu cầu học tập kiến thức hình học không gian Để giúp học sinh vượt qua những khó khăn nói trên thường người ta giải quyết bằng cách sử dụng các đồ dùng trực quan Tuy nhiên trong thực tế dạy học ở trường phổ thông của chúng ta hiện nay đồ dùng trực quan vừa thiếu vừa kém chất lượng Đa số giáo viên chưa được chuẩn bị năng lực thiết kế, chế tạo hay đề xuất ý tưởng về tạo

ra đồ dùng trực quan phục vụ dạy học Vì vậy hầu như giáo viên chỉ quen dạy học hình học không gian với các hình vẽ, tức là hình biểu diễn của các hình không gian lên mặt phẳng Giải pháp này có hỗ trợ ít nhiều cho học sinh trong tiếp thu bài nhưng hiệu quả không hoàn toàn được như ý muốn cả giáo viên lẫn học sinh

Liên hệ với các khó khăn đã nêu trong việc dạy học hình học không gian tôi nhận thấy việc sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học khám phá có thể sẽ giúp cho giáo viên trình bày các minh hoạ với chất lượng cao, giảm bớt thời gian làm những công việc vụn vặt, thủ công, dễ nhầm lẫn Nhờ đó, giáo viên có điều kiện để

đi sâu vào các vấn đề bản chất của bài giảng và học sinh có môi trường để khám

3

phá kiến thức mới Điều này sẽ góp phần nâng cao hiệu quả của quá trình dạy học lên một cách rõ nét

Là một giáo viên trung học phổ thông, với niềm say mê nghề nghiệp và lại rất tâm đắc với phương pháp dạy học khám phá, mong muốn được khai thác các phần mềm dạy học một cách hiệu quả nên tôi lựa chọn đề tài cho luận văn của mình

là: “Sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học khám phá Hình học không gian lớp

12 Ban cơ bản, Toán THPT”

2 Lịch sử nghiên cứu

Tổng quan về các công trình nghiên cứu liên quan tới vấn đề nghiên cứu:

 Liên quan đến vấn đề dạy học khám phá, qua việc nghiên cứu tài liệu [4], [15], [16], [22], [23] chúng tôi thấy với các công trình nghiên cứu trên, các tác giả

đã nêu rõ được cơ sở lí luận của dạy học khám phá, xây dựng các tình huống trong chủ đề nghiên cứu theo hướng khám phá Tuy nhiên, các tác giả chưa liên hệ được giữa dạy học khám phá và một số các PPDH tích cực khác để thấy rõ được các điểm mạnh và những thách thức khi vận dụng DHKP vào trong giảng dạy, hoặc chưa khai thác việc ứng dụng các phần mềm tạo môi trường cho học sinh khám phá

kiến thức mới

 Liên quan đến việc nghiên cứu sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học, qua việc nghiên cứu các tài liệu [5], [11], [14], [17], [25] chúng tôi thấy với các công trình nghiên cứu trên, các tác giả đã làm rõ cơ sở lý luận và một phần thực

trạng của việc ứng dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học Từ việc phân tích cơ sở

lí luận, thực tiễn dạy học toán ở các trường phổ thông hiện nay các tác giả đã khẳng định sự cần thiết của việc sử dụng các phương tiện trực quan trong quá trình dạy học toán Các tác giả cũng đã thiết kế một số hoạt động dạy học bằng phần mềm Cabri 3D qua đó học sinh thấy được các mô hình trực quan về các quan hệ song song, vuông góc, về bài toán xác định thiết diện, bài toán dựng hình trong không gian lớp 11, từ đó giúp học sinh tự khám phá kiến thức mới

Tuy nhiên, chưa có tác giả nào nghiên cứu việc sử dụng phần mềm Cabri 3D

để tạo môi trường cho học sinh khám phá kiến thức mới trong nội dung hình học không gian lớp 12

 Liên quan đến tri thức khối đa diện, khối tròn xoay chúng tôi tìm được một

số công trình nghiên cứu qua các tài liệu [6], [9], [10] Trong các nghiên cứu này

4

các tác giả đã làm rõ cơ sở lý luận và một phần thực trạng của việc dạy học nội dung thể tích khối đa diện và mặt tròn xoay, đã đề xuất một số giải pháp để dạy học nội dung này một cách hiệu quả, tuy nhiên các tác giả đều chưa nghiên cứu biện pháp sử dụng phần mềm dạy học để tạo môi trường thuận lợi cho học sinh tự khám phá tri thức về khối đa diện và mặt tròn xoay

3 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu việc sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học chủ đề Hình học không gian lớp 12 theo hướng dạy học khám phá để nâng cao chất lượng dạy học

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận về các phương pháp dạy học tích cực, đặc biệt là phương pháp dạy học khám phá

- Nghiên cứu chương trình, mục đích yêu cầu trong việc dạy học Chương 1: Khối

đa diện và Chương 2: Mặt nón, mặt trụ, mặt cầu Hình học không gian lớp 12, Ban cơ bản

- Nghiên cứu các chức năng của phần mềm Cabri 3D từ đó làm bật lên ưu thế của

nó trong việc dạy học toán nói chung và dạy học hình học không gian nói riêng

- Khảo sát thực trạng dạy và học về chương Khối đa diện và chương mặt nón, mặt trụ, mặt cầu ở các lớp 12 THPT Hồng Quang- TP Hải Dương

- Đề xuất một số biện pháp sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học khám phá nội dung hình học không gian lớp 12, Ban cơ bản

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của việc sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học khám phá chủ đề hình học không gian lớp 12, Ban cơ bản

5 Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi về thời gian: Trong khoảng thời gian từ tháng 9/2014 đến nay, cùng với

14 năm kinh nghiệm giảng dạy tại trường THPT Hồng Quang – Thành phố Hải Dương – Tỉnh Hải Dương

- Phạm vi về nội dung: Nghiên cứu những kỹ năng sử dụng phần mềm Cabri 3D

trong dạy học khám phá Chương 1: Khối đa diện và Chương 2: Mặt nón, mặt trụ, mặt cầu trong chương trình sách giáo khoa hình học lớp 12, Ban cơ bản

5

6 Mẫu khảo sát

Giáo viên tổ Toán, các em học sinh lớp 12A,12B và 12E,12H trường THPT Hồng Quang, tỉnh Hải Dương năm học 2014 - 2015

7 Câu hỏi nghiên cứu

Có thể tích hợp phần mềm Cabri 3D trong tình huống dạy học khám phá chủ

đề hình học không gian trong chương trình sách giáo khoa hình học lớp 12, Ban cơ bản được không?

8 Giả thuyết khoa học

Nếu khai thác và vận dụng tiếp cận dạy học khám phá kết hợp với việc sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học chủ đề hình học không gian lớp 12, thì học sinh sẽ tích cực, chủ động hơn trong học tập, nắm vững được hơn các kiến thức về khối đa diện, và các mặt tròn xoay, góp phần đổi mới và nâng cao hiệu quả trong dạy học chủ đề hình học không gian lớp 12, Ban cơ bản

9 Phương pháp nghiên cứu

9.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

+ Nghiên cứu cơ sở lý luận về những tác động của việc sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học khám phá hình học khong gian lớp 12 Trung học phổ thông

+ Nghiên cứu các tài liệu về lý luận dạy học môn Toán, dạy học khám phá, tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm Cabri 3D, SGK hình học lớp 12, Sách tham khảo, sách báo,tạp chí phục vụ cho đề tài

+ Các công trình nghiên cứu như: Luận văn thạc sĩ, tiến sĩ có liên quan đến

đề tài

9.2 Phương pháp thực nghiệm

+ Điều tra về tình hình dạy học chủ đề hình học không gian của các lớp khối

12 trong thực tiễn tại trường THPT Hồng Quang để nắm bắt được những khó khăn trong việc dạy và học về khối đa diện và các mặt tròn xoay

+ Quan sát, dự giờ, trao đổi với đồng nghiệp trong tổ chuyên môn, học hỏi kinh nghiệm của lớp thầy cô đi trước về phương pháp dạy học môn học; phân tích kết quả học tập của học sinh nhằm tìm hiểu thực trạng về dạy chủ đề hình học không gian cho học sinh trong quá trình giảng dạy của các giáo viên Ngoài ra còn trao đổi trực tiếp với học sinh để nắm được trình độ khả năng tiếp thu và khả năng vận dụng các phương pháp mới

6

9.3 Phương pháp thống kê Toán học

+ Thống kê các kết quả thực nghiệm từ đó phân tích, kiểm tra chất lượng, hiệu quả và tính khả thi của đề tài

10 Những đóng góp của Luận văn

- Tổng quan một phần lý luận của phương pháp dạy học khám phá, khai thác ứng

dụng của phần mềm Cabri 3D trong dạy học khám phá hình học không gian, minh họa cho lý luận bởi một số ví dụ trong dạy học hình học không gian lớp 12, Ban cơ bản

- Đề xuất một số biện pháp sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học khám phá chủ đề hình học không gian lớp 12, được thể hiện qua các tình huống dạy học và một số giáo án cụ thể

- Các giáo án và tình huống dạy học được kiểm nghiệm qua thực nghiệm sư phạm, chứng tỏ tính khả thi của đề tài

11 Cấu trúc Luận văn

Theo [1] ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn được trình bày theo 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2: Thiết kế một số tình huống sử dụng phần mềm Cabri 3D trong dạy học khám phá chủ đề hình học không gian lớp 12, Ban cơ bản

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm