Sử dụng một số phần mềm trong dạy học thống kê lớp 10 trường trung học phổ thông

Mô tả tài liệu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC CHU HỒNG VINH SỬ DỤNG MỘT SỐ PHẦN MỀM TRONG DẠY HỌC THỐNG KÊ LỚP 10 TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM TOÁN HỌC HÀ NỘI – 2023 1 / 15 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC CHU HỒNG VINH SỬ DỤNG MỘT SỐ PHẦN MỀM TRONG DẠY HỌC THỐNG KÊ LỚP 10 TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM TOÁN HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG P HÁP DẠY HỌC BỘ MÔN TOÁN Mã số: 8140209.01 Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Xuân Quang HÀ NỘI – 2023 2 / 15 i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu và các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giảng dạy, chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình học Thạc sĩ tại trường. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn sâu sắc nhất tới TS. Trần Xuân Quang, người trực tiếp hướng dẫn tôi trong quá trình hoàn thành luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, các thầy cô giáo trong bộ môn Toán và các em học sinh lớp 10C1 trường Trung học Phổ thông Đào Duy Từ, Thành phố Thanh Hoá đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi được thực nghiệm sư phạm để hoàn thành luận văn của mình. Tuy đã có nhiều cố gắng song không tránh khỏi những mặt còn hạn chế trong luận văn này. Kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn học viên. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 30 tháng 06 năm 2023 Học viên Chu Hồng Vinh 3 / 15 ii DANH MỤC VIẾT TẮT Viết đầy đủ Viết tắt Công nghệ thông tin CNTT Giáo viên GV Học sinh HS Phương pháp dạy học PPDH Sách giáo khoa SGK Trung học Phổ thông THPT Ví dụ VD Xác suất - Thống kê XSTK 4 / 15 iii DANH MỤC KÍ HIỆU Kí hiệu Ý nghĩa x s Độ lệch chuẩn 0 M Mốt 2 x s Phương sai x Số trung bình e M Số trung vị  Suy ra 0 n k  Tổng xích ma của n phần tử k, với k chạy từ 0 đến n  Tương đương 5 / 15 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Một số ưu nhược điểm của phần mềm R, Excel so với các phần mềm khác.....34 Bảng 1.2. Bảng thống kê số lượng bài tập trong SGK lớp 10 – Chân trời sáng tạo...........38 Bảng 1.3. Bảng tổng hợp kiến thức số trung bình, số trung vị, mốt..................................42 Bảng 1.4. Bảng tổng hợp kiến thức phương sai, độ lệch chuẩn........................................44 Bảng 1.5. Mô tả mẫu khảo sát bằng bảng hỏi..................................................................48 Bảng 1.6. Mức độ ứng dụng CNTT trong dạy học Toán tại trường THPT Đào Duy Từ..50 Bảng 1.7. Một số khó khăn của GV khi � HỌC THỐNG KÊ LỚP 10 TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM TOÁN HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG P HÁP DẠY HỌC BỘ MÔN TOÁN Mã số: 8140209.01 Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Xuân Quang HÀ NỘI – 2023 2 / 15 i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu và các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giảng dạy, chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình học Thạc sĩ tại trường. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn sâu sắc nhất tới TS. Trần Xuân Quang, người trực tiếp hướng dẫn tôi trong quá trình hoàn thành luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, các thầy cô giáo trong bộ môn Toán và các em học sinh lớp 10C1 trường Trung học Phổ thông Đào Duy Từ, Thành phố Thanh Hoá đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi được thực nghiệm sư phạm để hoàn thành luận văn của mình. Tuy đã có nhiều cố gắng song không tránh khỏi những mặt còn hạn chế trong luận văn này. Kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn học viên. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 30 tháng 06 năm 2023 Học viên Chu Hồng Vinh 3 / 15 ii DANH MỤC VIẾT TẮT Viết đầy đủ Viết tắt Công nghệ thông tin CNTT Giáo viên GV Học sinh HS Phương pháp dạy học PPDH Sách giáo khoa SGK Trung học Phổ thông THPT Ví dụ VD Xác suất - Thống kê XSTK 4 / 15 iii DANH MỤC KÍ HIỆU Kí hiệu Ý nghĩa x s Độ lệch chuẩn 0 M Mốt 2 x s Phương sai x Số trung bình e M Số trung vị  Suy ra 0 n k  Tổng xích ma của n phần tử k, với k chạy từ 0 đến n  Tương đương 5 / 15 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Một số ưu nhược điểm của phần mềm R, Excel so với các phần mềm khác.....34 Bảng 1.2. Bảng thống kê số lượng bài tập trong SGK lớp 10 – Chân trời sáng tạo...........38 Bảng 1.3. Bảng tổng hợp kiến thức số trung bình, số trung vị, mốt..................................42 Bảng 1.4. Bảng tổng hợp kiến thức phương sai, độ lệch chuẩn........................................44 Bảng 1.5. Mô tả mẫu khảo sát bằng bảng hỏi..................................................................48 Bảng 1.6. Mức độ ứng dụng CNTT trong dạy học Toán tại trường THPT Đào Duy Từ..50 Bảng 1.7. Một số khó khăn của GV khi ứng dụng CNTT trong dạy học Toán.................51 Bảng 1.8. Lợi ích của việc ứng dụng CNTT trong dạy học Toán.....................................52 Bảng 3.1. Thống kê sự hứng thú của học sinh sau khi thực nghiệm.................................89 Bảng 3.2. Thống kê kết quả đầu vào................................................................................91 Bảng 3.3. Đánh giá kết quả đầu vào................................................................................92 Bảng 3.4. Kết quả bài kiểm tra của hai lớp thực nghiệm 10A và đối chứng 10B sau thực nghiệm............................................................................................................................93 6 / 15 v DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỔ Biểu đồ 1.1. Mức độ gặp khó khăn của HS khi học nội dung TK lớp 10..........................53 Biểu đồ 1.2. Mức độ gặp khó khăn của HS đối với các vấn đề trong nội dung TK lớp 10....................................................................................................................................54 Biểu đồ 1.3. Mức độ gặp khó khăn của HS đối với việc học lý thuyết trong nội dung TK lớp 10..............................................................................................................................55 Biểu đồ 1.4. Mức độ gặp khó khăn của HS đối với việc áp dụng lý thuyết trong nội dung TK lớp 10........................................................................................................................56 Biểu đồ 1.5. Mức độ GV thường xuyên sử dụng ví dụ thực tế trong dạy học nội dung TK lớp 10..............................................................................................................................57 Biểu đồ 1.6. Mức độ HS không hiểu được ý nghĩa của việc học nội dung TK lớp 10.......58 Biểu đồ 2.1. Điểm toán lớp 10C1....................................................................................80 Biểu đồ 2.2. Số lượng học sinh nam và học sinh nữ của lớp 10C1...................................81 Biểu đồ 2.3. Thời gian học môn toán lớp 10C1...............................................................81 Biểu đồ 3.1. Kết quả lấy ý kiến HS sau thực nghiệm sư phạm.........................................90 Biểu đồ 3.2. Phân bố tần số điểm của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng.........................95 DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1. Các bước tiếp cận trong dạy học định lí của hai con đường có khâu suy đoán và suy diễn......................................................................................................................15 7 / 15 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Logo phần mềm Excel…………………………………………………… .....23 Hình 1.2. Logo phần mềm R………………………………………………………… ...31 Hình 2.1. Câu lệnh cài thư viện và nhập liệu…………………………………………... 77 Hình 2.2. Màn hình kết quả nhập dữ liệu……………………………………………… 77 Hình 2.3. Câu lệnh tìm số đặc trưng điểm toán………………………………………… 78 Hình 2.4. Màn hình kết quả số đặc trưng điểm toán…………………………………… 78 Hình 2.5. Câu lệnh tìm số đặc trưng thời gian học toán trong một tuần………………… 78 Hình 2.6. Màn hình kết quả số đặc trưng thời gian học toán trong một tuần…………… 79 Hình 2.7. Câu lệnh tính điểm toán trung bình và độ lệch chuẩn học sinh nam và học sinh nữ………………… ……………………………………....…………………………… 79 Hình 2.8. Màn hình kết quả điểm toán trung bình và độ lệch chuẩn theo giới tính……79 Hình 2.9. Câu lệnh vẽ biểu đồ cột điểm toán…………………………………………... 80 Hình 2.10. Câu lệnh vẽ biểu đồ tròn theo giới tính…………………………………….. 80 Hình 2.11. Câu lệnh vẽ biểu đồ hộp thời gian học môn toán trong một tuần…………… 81 Hình 2.12. Câu lệnh tìm tứ phân vị và khoảng tứ phân vị thời gian học môn toán trong một tuần…………………………………… ………………………………………….. 82 Hình 2.13. Màn hình kết quả tứ phân vị và khoảng tứ phân vị thời gian học môn toán trong một tuần…………………………………………………………………………. 82 Hình 2.14. Câu lệnh tính Tmin, Tmax…………………………………………… ……82 Hình 2.15. Câu lệnh xác định các giá trị ngoại lệ của cột dữ liệu thời gian học môn toán………… ……………………………………………....…………………………. 82 Hình 2.16. Màn hình kết quả các giá trị ngoại lệ của cột dữ liệu thời gian học môn toán………………………………………………………....………………….……… 82 Hình 2.17. Bảng số liệu ví dụ tổng hợp………………………………………………...84 Hình 3.1. Phân tích kết quả đầu vào……………………… ……………………………91 Hình 3.2. Phân tích bài kiểm tra sau thực nghiệm của hai lớp thực nghiệm và đối chứng93 Hình 3.3. Phân tích kiểm định giả thiết cho lớp thực nghiệm và lớp đối chứng………...94 8 / 15 vii MỤC LỤC MỞ ĐẦU..........................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài...........................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu.....................................................................................................2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu....................................................................................................2 4. Đối tượng và khách thể nghiên cứu...............................................................................2 5. Phạm vi nghiên cứu.......................................................................................................3 6. Giả thiết nghiên cứu......................................................................................................3 7. Phương pháp nghiên cứu...............................................................................................3 8. Cấu trức luận văn..........................................................................................................4 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN.......................................................5 1.1. Tổng quan nghiên cứu................................................................................................5 1.2. Một số vấn đề về ứng dụng CNTT trong dạy học.....................................................10 1.2.1 Vai trò của CNTT trong dạy học............................................................................10 1.2.2. Các mức độ ứng dụng CNTT trong dạy học..........................................................11 1.2.3. Tiêu chí lựa chọn phần mềm dạy học....................................................................11 1.2.4. Ứng dụng CNTT trong dạy học Toán ở trường THPT...........................................12 1.3. Dạy học một số tình huống điển hình của Toán học với sự hỗ trợ của CNTT............13 1.3.1. Một số tình huống dạy học điển hình.....................................................................13 1.3.2. Một số phương pháp dạy học hiện đại...................................................................19 1.4. Phần mềm Excel......................................................................................................23 1.4.1. Giới thiệu phần mềm Excel...................................................................................23 1.4.2. Một số tính năng nổi trội của phần mềm Excel......................................................23 1.4.3. Giới thiệu một số câu lệnh và thao tác cần thiết trong Excel..................................23 1.5. Phần mềm R.............................................................................................................30 1.5.1. Giới thiệu phần mềm R.........................................................................................30 1.5.2. Một số tính năng nổi trội của phần mềm R............................................................31 9 / 15 viii 1.5.3. Giới thiệu một số gói lệnh cần thiết trong R...........................................................32 1.6. So sánh phần mềm Excel, R với các phần mềm thống kê..........................................33 1.6.1. Giới thiệu một số phần mềm Thống kê..................................................................33 1.6.2. So sánh phần mềm Excel, R với một số phần mềm thống kê.................................34 1.7. Dạy học nội dung Thống kê lớp 10 trường THPT.....................................................37 1.7.1. Nội dung Thống kê lớp 10 trong chương trình năm 2018......................................37 1.7.2. Ứng dụng phần mềm Excel và R vào dạy học thống kê lớp 10 trường THPT........38 1.8. Thực trạng việc dạy học nội dung Thống kê trường THPT Đào Duy Từ..................47 1.8.1. Tổ chức – phương pháp nghiên cứu.......................................................................47 1.8.2. Kết quả nghiên cứu thực trạng ứng dụng CNTT trong dạy học toán tại trường THPT Đào Duy Từ.........................................................................................................49 1.8.3. Kết quả điều tra một số khó khăn của HS THPT khi học nội dung Thống kê.........53 Kết luận chương 1...........................................................................................................59 CHƯƠNG 2. SỬ DỤNG MỘT SỐ PHẦN MỀM TRONG DẠY HỌC M ỘT SỐ TÌNH HUỐNG ĐIỂN HÌNH CỦA THỐNG KÊ LỚP 10 ..........................................60 2.1. Dạy học khái niệm toán học với sự hỗ trợ của CNTT...............................................60 2.1.1. Mục đích dạy học khái niệm toán học....................................................................60 2.1.2. Tác động của CNTT trong dạy học khái niệm toán học.........................................60 2.1.3. Tiến trình dạy học.................................................................................................61 2.1.4. Một số tình huống minh họa..................................................................................62 2.2. Dạy học giải bài tập toán học với sự hỗ trợ của CNTT..............................................73 2.2.1. Mục đích của dạy học giải bài tập toán học............................................................73 2.2.2. Tác động của CNTT trong dạy học giải bài tập toán học.......................................73 2.2.3. Tiến trình dạy học.................................................................................................74 2.2.4. Tình huống minh họa: “Dạy học ôn tập cuối chương VI: Thống kê, lớp 10”.........74 Kết luận chương 2...........................................................................................................86 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................................87 3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm...........................................................87 10 / 15 ix 3.1.1. Mục đích...............................................................................................................87 3.1.2. Nhiệm vụ..............................................................................................................87 3.2. Đối tượng, nội dung, kế hoạch thực nghiệm sư phạm...............................................87 3.2.1. Đối tượng thực nghiệm.........................................................................................87 3.2.2. Nội dung thực nghiệm...........................................................................................87 3.2.3. Kế hoạch thực nghiệm...........................................................................................88 3.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm..................................................................................88 3.3.1. Phân tích kết quả định tính....................................................................................88 3.3.2. Phân tích kết quả định lượng.................................................................................91 Kết luận chương 3...........................................................................................................97 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ...............................................................................98 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................99 11 / 15 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đứng trước thời đại 4.0 với sự phát triển mạnh mẽ vượt bậc từng ngày từng giờ của ngành khoa học công nghệ đã đặt ra cho nền giáo dục Việt Nam yêu cầu đổi mới phương pháp giáo dục, thay thế những PPDH lạc hậu, thiếu tích cực. Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện nền giáo dục và đào tạo cũng đã nêu rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng hiện đại... Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. Đẩy mạnh ứng dụng CNTT và truyền thông trong dạy học”. Trong dạy học phổ thông, môn Toán được coi là một trong những môn học hàng đầu giúp phát triển trí tuệ và tư duy logic cho HS. Hoạt động giải toán là cơ hội tốt để HS được vận dụng, bộc lộ và phát triển khả năng sáng tạo của mình qua quá trình đem những tri thức Toán học đã được trang bị vào giải các bài toán cũng như giải quyết các vấn đề cuộc sống thực tiễn liên quan tới Toán học. Một trong những mạch kiến thức chủ đạo của bộ môn Toán học được đưa vào giảng dạy xuyên suốt từ lớp 2 tới lớp 12 là XSTK. Trong đó thống kê giúp ta phân tích các số liệu một cách khách quan và rút ra các tri thức, thông tin chứa đựng bên trong các số liệu đó. Thống kê có vai trò rất quan trọng trong quá trình nghiên cứu để có thể đưa ra những con số có ý nghĩa phân tích giúp cho các nhà phân tích có được những kết quả xác thực nhất để cải thiện các vấn đề liên quan đến đời sống xã hội. Đầu thế kỉ XX, nhà triết học người Anh Well đã dự đoán: “Trong một tương lai không xa, kiến thức thống kê và tư duy thống kê sẽ trở thành một yếu tố không thể thiếu được trong học vấn phổ thông của mỗi công dân giống như khả năng biết đọc và biết viết”. Trong chương trình giáo dục trung học phổ thông thống kê là một nội dung không dễ đối với phần lớn HS với hoàn toàn là lý thuyết hàn lâm, trìu tượng, những con số, công thức khô cứng. Do đó, chúng ta chỉ có thể hiển thị nó một cách trực quan thông qua các việc diễn giải thông tin trừu tượng thành các đặc tính vật lý của thị giác (độ dài, vị trí, kích thước, hình dạng, 12 / 15 2 màu sắc...) sử dụng quá trình tiếp nhận trực quan và nhận thức. Như vậy việc đưa các phần mềm hỗ trợ vào giảng dạy thống kê cho học sinh là vô cùng cần thiết và hữu ích. Chính vì vậy tôi xin lựa chọn đề tài nghiên cứu là “Sử dụng một số phần mềm trong dạy học thống kê lớp 10 trường trung học phổ thông”. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu một số phần mềm và nội dung thống kê toán học trong chương trình THPT để luận giải sự phù hợp khi ứng dụng phần mềm trong dạy học thống kê lớp 10 trường THPT. Từ đó, đề xuất một số phần mềm hỗ trợ trong dạy học một số tình huống điển hình của thống kê lớp 10 nhằm nâng cao hiệu quả dạy học. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Luận văn tập trung giải quyết các nhiệm vụ: - Tổng quan cơ sở lý luận về ứng dụng CNTT trong dạy học và giới thiệu phần mềm Excel, R. - Đối sánh và luận giải sự phù hợp của việc ứng dụng phần mềm Excel và R trong dạy học thống kê lớp 10 trường THPT. - Phân tích chương trình SGK Toán 10 Tập 1 Chân trời sáng tạo – Chương VI: Thống kê. - Phân tích chương trình THPT năm 2018 về nội dung Xác suất Thống kê. - Tìm hiểu thực trạng ứng dụng CNTT trong dạy học tại trường THPT và một số khó khăn của HS trong khi học nội dung Xác suất Thống kê. - Đề xuất biện pháp sử dụng phần mềm Excel và R trong dạy học thống kê lớp 10 trường THPT. - Thực nghiệm sư phạm xác định hiệu quả và tiến hành khảo sát ý kiến HS của việc sử dụng phần mềm Excel và R để tổ chức các hoạt động dạy học thống kê lớp 10 trường THPT. 4. Đối tượng và khách thể nghiên cứu 4.1. Khách thể nghiên cứu: Nội dung chủ đề Thống kê trong chương trình THPT hiện hành. 13 / 15 3 4.2. Đối tượng nghiên cứu: Một số thao tác, câu lệnh, gói lệnh của phần mềm Excel và R; Dạy học thống kê lớp 10 trường THPT. 5. Phạm vi nghiên cứu - Nội dung nghiên cứu: Tìm hiểu về việc ứng dụng phần mềm trong dạy học dữ liệu thống kê lớp 10 trường THPT. - Không gian nghiên cứu: Lớp 10C1 Trường THPT Đào Duy Từ - Thời gian: 04/11/2022 – 25/05/2023 6. Giả thuyết nghiên cứu Trước sự phát triển nhanh chóng của ngành khoa học công nghệ trong thời đại 4.0, nền giáo dục Việt Nam cần đổi mới phương pháp giảng dạy. Trong đó thống kê là một nội dung quan trọng trong giáo dục phổ thông, giúp rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề và tư duy sáng tạo cho học sinh. Tuy nhiên, việc học thống kê trở nên khó khăn với lý thuyết trừu tượng và phức tạp. Sử dụng các phần mềm như Excel và R trong việc dạy thống kê cho học sinh lớp 10 có thể giúp học sinh tiếp cận môn học một cách dễ dàng, hiệu quả và chính xác. Điều này giúp khai thác tiềm năng tích cực, sáng tạo của học sinh và nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập ở trường phổ thông. 7. Phương pháp nghiên cứu 7.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến ứng dụng CNTT trong dạy học, đặc biệt là các tài liệu về một số phần mềm cụ thể là Excel và R cùng các tài liệu liên quan đến dạy học thống kê lớp 10 trường THPT. Từ đó phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa, khái quát hóa tài liệu nhằm xác định các khái niệm cơ bản và nội dung cở bản của đề tài nghiên cứu. 7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Phương pháp quan sát: Tiến hành dự giờ quan sát lớp học thu thập biểu hiện khách quan về thái độ, hứng thú và mức độ tham gia hoạt động của HS trong giờ học. 14 / 15 4 - Phương pháp điều tra bằng phiếu hỏi: Thu thập thông tin về thực trạng ứng dụng CNTT trong dạy học môn toán; những khó khăn HS gặp phải trong quá trình học nội dung Thống kê lớp 10. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực nghiệm giảng dạy một giáo án theo hướng đề tài nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của đề tài. 8. Cấu trúc luận văn Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn Chương 2: Sử dụng một số phần mềm trong dạy học một số tình huống điển hình của thống kê lớp 10 Chương 3: Thực nghiệm sư phạm Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 15 / 15