Tài liệu Tích hợp tri thức toán học với sinh học trong dạy học chủ đề hàm số mũ và hàm số lôgarít ở trường trung học phổ thông

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