Nghiên cứu sai lầm của học sinh trong giải quyết bài toán dựa trên hợp đồng Didactic
TÓM TẮT
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng khái niệm “hợp đồng didactic”, được giới thiệu bởi
Guy Brousseau vào năm 1980, như một trong những mô hình cho phép tìm hiểu nguồn gốc sai lầm
của học sinh. Để minh họa cho cách tiếp cận này, chúng tôi xét việc giải bài toán: “ Trong mặt
phẳng, cho ba điểm A, B, C. Tìm tọa độ điểm D để ABCD là hình bình hành” được đề cập trong sách
giáo khoa Hình học 10 ban Cơ bản của Việt Nam. Giả thuyết được hình thành từ phân tích thể chế:
“Tồn tại một quy tắc của hợp đồng didactic: Khi giải quyết bài toán, học sinh không kiểm tra tính
thẳng hàng của A, B, C. Do đó, các em sẽ mắc sai lầm trong trường hợp A, B, C thẳng hàng”. Kết quả
nghiên cứu cho thấy nhiều học sinh mắc lỗi này trong giải quyết bài toán bởi hợp đồng didactic
trên.
au, 1983, tr.7). 2.3. Vấn đề nghiên cứu và giả thuyết nghiên cứu Ở nội dung hình học phẳng trong sách giáo khoa Hình học 10 ban Cơ bản, học sinh được tìm hiểu cách giải nhiều dạng toán liên quan đến tìm tọa độ một điểm. Trong nghiên cứu này, chúng tôi quan tâm đến yêu cầu bài toán sau: “Trong mặt phẳng tọa độ ܱݔݕ, cho ba điểm ܣ,ܤ,ܥ. Tìm tọa độ điểm ܦ để ܣܤܥܦ là hình bình hành.”(chúng tôi gọi bài toán này là E). TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Tập 14, Số 7 (2017): 116-124 118 Trong sách giáo khoa và sách bài tập thì ba điểm ܣ,ܤ,ܥ trong bài toán không thẳng hàng. Với (ܧ) học sinh có thể dùng các chiến lược giải sau: * Chiến lược (ܵ1): gọi (ݔ ,ݕ) là toạ độ điểm D cần tìm Bước 1. Tìm tọa độ ܣܤሬሬሬሬሬ⃗ và ܦܥሬሬሬሬሬ⃗ (hoặc ܣܦሬሬሬሬሬ⃗ và ܤܥሬሬሬሬሬ⃗ ) Bước 2. Sử dụng tính chất hai vectơ bằng nhau ܣܤሬሬሬሬሬ⃗ = ܦܥሬሬሬሬሬ⃗ (hoặc ܣܦሬሬሬሬሬ⃗ = ܤܥሬሬሬሬሬ⃗ ) để tìm (ݔ,ݕ) Bước 3. Kết luận tọa độ điểm ܦ. * Chiến lược (ܵ2): gọi (ݔ ,ݕ) là toạ độ điểm D cần tìm Bước 1. Tìm tọa độ ܣܤሬሬሬሬሬ⃗ ,ܣܦሬሬሬሬሬ⃗ ,ܣܥሬሬሬሬሬ⃗ Bước 2. Sử dụng quy tắc hình bình hành và tính chất hai vectơ bằng nhau ܣܤሬሬሬሬሬ⃗ + ܣܦሬሬሬሬሬ⃗ = ܣܥሬሬሬሬሬ⃗ để tìm (ݔ,ݕ) Bước 3. Kết luận tọa độ điểm ܦ. * Chiến lược (ܵ3): gọi (ݔ ,ݕ) là toạ độ điểm D cần tìm Bước 1. Tìm tọa độ ܣܤሬሬሬሬሬ⃗ , ܦܥሬሬሬሬሬ⃗ , ܣܦሬሬሬሬሬ⃗ , ܤܥሬሬሬሬሬ⃗ Bước 2. Sử dụng tính chất hình bình hành và tính chất cùng phương: ൜ ܣܤ ݏ݊݃ ݏ݊݃ ܥܦ ܣܦ ݏ݊݃ ݏ݊݃ ܤܥ ⟺ ቐ ௫ಲಳሬሬሬሬሬሬ⃗ ௫ವሬሬሬሬሬሬ⃗ = ௬ಲಳሬሬሬሬሬሬ⃗ ௬ವሬሬሬሬሬሬ⃗ ௫ಲವሬሬሬሬሬሬ⃗ ௫ಳሬሬሬሬሬሬ⃗ = ௬ಲವሬሬሬሬሬሬ⃗ ௬ಳሬሬሬሬሬሬ⃗ để tìm (ݔ,ݕ) Bước 3. Kết luận tọa độ điểm ܦ. * Chiến lược (ܵ4): gọi (ݔ ,ݕ) là toạ độ điểm D cần tìm Bước 1. Tìm tọa độ ܣܤሬሬሬሬሬ⃗ , ܦܥሬሬሬሬሬ⃗ , ܣܦሬሬሬሬሬ⃗ , ܤܥሬሬሬሬሬ⃗ Bước 2. Sử dụng tính chất hình bình hành : ቄܣܤ = ܥܦ ܣܦ = ܤܥ và công thức tính độ dài vectơ để tìm(ݔ ,ݕ) Bước 3. Kết luận tọa độ điểm ܦ. * Chiến lược (ܵ5): gọi (ݔ ,ݕ) là toạ độ điểm D cần tìm Bước 1. Tìm tọa độ ܣܤሬሬሬሬሬ⃗ , ܥܦሬሬሬሬሬ⃗ Bước 2. Sử dụng tính chất hình bình hành ቊ ܣܤ ݏ݊݃ ݏ݊݃ ܥܦ หܣܤሬሬሬሬሬ⃗ ห = หܥܦሬሬሬሬሬ⃗ ห , viết phương trình tổng quát của CD và công thức tính độ dài vectơ để tìm ܦ Bước 3. Kết luận tọa độ điểm ܦ. * Chiến lược (ܵ6): gọi (ݔ ,ݕ) là toạ độ điểm D cần tìm Bước 1. Viết phương trình tổng quát ܣܦ và ܥܦ Bước 2. Tìm (ݔ ,ݕ)là giao điểm của ܣܦ và ܥܦ Bước 3. Kết luận tọa độ điểm ܦ. * Chiến lược (ܵ7): gọi (ݔ ,ݕ) là toạ độ điểm D cần tìm TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Nguyễn Minh Hậu và tgk 119 Bước 1. Sử dụng tính chất trung điểm của hình bình hành ቄ ݔ + ݔ = ݔ + ݔ ݕ + ݕ = ݕ + ݕ hoặc tìm tọa độ trung điểm của ܣܥ. Bước 2. Tìm (ݔ ,ݕ) Bước 3. Kết luận tọa độ điểm ܦ. * Chiến lược (ܵ8): sử dụng hình vẽ để tìm tọa độ điểm ܦ. Các chiến lược trên là kết qủa phân tích thể chế. Từ phân tích này, chúng tôi đưa ra giả thuyết ܪ như sau: “Để giải quyết (ܧ), có thể tồn tại một quy tắc của hợp đồng didactic: Học sinh không kiểm tra xem ܣ,ܤ,ܥ có thẳng hàng hay không. Do vậy, học sinh sẽ mắc sai lầm nếu ܣ,ܤ,ܥ thẳng hàng.” 3. Phương pháp Để kiểm tra giả thuyết trên, chúng tôi yêu cầu học sinh giải quyết các bài toán sau: (ܧ1) Bài 1: Trong mặt phẳng tọa độ ܱݔݕ cho ba điểm ܣ(2;−1),ܤ(1; 2),ܥ(2;−4). Tìm tọa độ điểm ܦ để ܣܤܥܦ là hình bình hành. (ܧ2) Bài 2: Trong mặt phẳng tọa độ ܱݔݕ cho ba điểm ܣ(0; 2),ܤ(2; 4)và điểm ܥ là giao điểm của đường thẳng (݀):ݕ = 1 và parabol (ܲ):ݕ = ݔଶ. Tìm tọa độ điểm ܦ để ܣܤܥܦ là hình bình hành. 4. Đối tượng khảo sát 4.1. Đối tượng: 140 học sinh khối 10 (4 lớp: 10ܣ4, 10ܣ6, 10ܣ7, 10ܣ9 năm học 2016 - 2017) của Trường THPT Lưu Hữu Phước, Ô Môn, Cần Thơ. 4.2. Thu thập và phân tích dữ liệu: Những đối tượng khảo sát được giao bài toán (ܧ1), (ܧ2). Sau khi học sinh hoàn thành việc giải các bài toán trên, chúng tôi tiến hành phân tích các lời giải trên cơ sở của khái niệm “hợp đồng didactic”. 5. Kết quả và bình luận Tổng số học sinh khảo sát: 140. Phần lớn học sinh giải theo chiến lược ܵ1 (“Bài 1” có 123 học sinh (chiếm 87,86% ), “Bài 2” có 130 học sinh (chiếm 92,86% )). Chiến lược sử dụng để giải quyết bài toán (ܧ1), (ܧ2) của học sinh được trình bày trong Bảng 1, Bảng 2. Bảng 1. Chiến lược giải bài toán (ܧ1) của học sinh Bài toán Chiến lược Số học sinh % ࡱ ܵ1(Đúng (tìm đúng tọa độ điểm ܦ)) 105 75,00 ܵ1 (Sai) 18 12,86 Chiến lược khác (Đúng) 10 7,14 Chiến lược khác (Sai) 6 4,29 Không có đáp án 1 0,71 Tổng N=140 100 TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Tập 14, Số 7 (2017): 116-124 120 Bảng 2. Chiến lược giải bài toán (ܧ2) của học sinh Bài toán Chiến lược Số học sinh % ࡱ ܵ1(Đúng (có kiểm tra tính thẳng hàng của ܣ,ܤ,ܥ và tìm đúng tọa độ điểmܦ)) 5 3,57 ܵ1(Sai (xem bảng 3)) 125 89,29 Chiến lược khác (Đúng) 0 0,00 Chiến lược khác (Sai) 9 6,43 Không có đáp án 1 0,71 Tổng N=140 100 Ở các chiến lược, tỉ lệ từng nội dung sai khi giải bài toán ܧ2 được trình bày trong Bảng 3. Bảng 3. Tỉ lệ các nội dung sai khi giải bài toán ܧ2 Chiến lược giải ۳ Nội dung Số học sinh % ࡿ Tìm ܥ sai 23 18,40 Tìm ܦ sai 12 9,60 Không kiểm tra tính thẳng hàng sau khi tìm đúng tọa độ ܦ 90 72,00 Tổng cộng N=125 100 Chiến lược khác Tìm ܥ sai 1 11,11 Tìm ܦ sai 3 33,33 Không kiểm tra tính thẳng hàng sau khi tìm đúng tọa độ ܦ 5 55,56 Tổng N=9 100 Thống kê chi tiết từng lớp được trình bày trong Bảng 4 Bảng 4. Thống kê chi tiết từng lớp Lớp 10A4 Chiến lược S1 Khác Không đáp án Đúng Sai Đúng Sai Bài 1 40 1 0 0 0 Bài 2 0 0 2 38 0 0 1 Lớp 10A6 Chiến lược S1 Khác Không đáp án Đúng Sai Đúng Sai Bài 1 18 8 3 5 1 Bài 2 3 0 0 24 0 0 3 5 0 Lớp 10A7 TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Nguyễn Minh Hậu và tgk 121 Chiến lược S1 Khác Không đáp án Đúng Sai Đúng Sai Bài 1 22 6 2 1 0 Bài 2 0 23 7 0 0 1 0 0 0 Lớp 10A9 Chiến lược S1 Khác Không đáp án Đúng Sai Đúng Sai Bài 1 25 3 5 0 0 Bài 2 2 0 3 28 0 0 0 0 0 Đối với “Bài 1”: Ba điểm ܣ,ܤ,ܥ không thẳng hàng. Có 139 học sinh (chiếm 99,29%) áp dụng các chiến lược để giải (trong đó 50 học sinh có vẽ hình bình hành nhưng không có ghi tọa độ các điểm ܣ,ܤ,ܥ,ܦ trong giấy nháp hoặc giấy làm bài, điều này có thể cho thấy học sinh vẽ hình để sử dụng trong chiến lược giải bài toán chứ không phải để kiểm tra tính thẳng hàng), 1 học sinh để trống (chiếm 0,71%), 1 học sinh (HS112) có kiểm tra ܣܤሬሬሬሬሬ⃗ và ܣܦሬሬሬሬሬ⃗ không song song hay trùng nhau, 115 học sinh (chiếm 82,14%) trả lời đúng. Hình 1. Lời giải bài 1 của học sinh (HS112) có kiểm tra trước khi kết luận ܦ Đối với “Bài 2”: Có chứa trường hợp ba điểm ܣ,ܤ,ܥ thẳng hàng. Có 139 học sinh (chiếm 99,29%) áp dụng các chiến lược để giải (trong đó 1 học sinh vẽ hình bình hành có ghi tọa độ các điểm ܣ,ܤ,ܥ,ܦ trong giấy làm bài nhưng chỉ vẽ cho trường hợp điểm ܥ(1; 1)), đối với bài này học sinh (HS112) không kiểm tra tính thẳng hàng của ܣ,ܤ,ܥ. TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Tập 14, Số 7 (2017): 116-124 122 Hình 2. Lời giải Bài 2 của học sinh (HS112) sai khi không kiểm tra tính thẳng hàng của ܣ,ܤ,ܥ Có 135 học sinh (chiếm 96,43%) không kiểm tra tính thẳng hàng (trong đó 1 học sinh để bài làm trống, 15 học sinh sai ở bước 1 của chiến lược giải, 115 học sinh tìm đúng tọa độ điểm ܥ, 95 học sinh tìm đúng tọa độ điểm ܦ). Chỉ có 5 học sinh (chiếm 3,57%) có kiểm tra tính thẳng hàng trong đó có 4 học sinh tìm và chọn đúng tọa độ điểm ܦ và 1 học sinh (HS124) có kiểm tra tính thẳng hàng của ܣ,ܤ,ܥ nhưng chưa chính xác và kết luận ܦ sai. TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Nguyễn Minh Hậu và tgk 123 Hình 3. Lời giải Bài 2 của học sinh (HS124) có kiểm tra tính thẳng hàng của ܣ,ܤ,ܥ nhưng chưa chính xác và kết luận ܦ sai Trong quá trình giảng dạy giáo viên có thể hạn chế sai lầm của học sinh khi giải dạng toán (ܧ) bằng cách điều chỉnh chiến lược ܵ1 như sau: Bước 1. Kiểm tra tính thẳng hàng của ܣ,ܤ,ܥ - Trường hợp ܣ,ܤ,ܥ thẳng hàng: Kết luận không tồn tại điểm ܦ để ܣܤܥܦ là hình bình hành. (Về mặt toán học: khi A, B, C thẳng hàng ta vẫn có 1 hình bình hành, gọi là hình bình hành suy biến nhưng ở phổ thông người ta không nghiên cứu các hình bình hành suy biến.) - Trường hợp ܣ,ܤ,ܥ không thẳng hàng. Bước 2. Tìm tọa độ ܣܤሬሬሬሬሬ⃗ và ܦܥሬሬሬሬሬ⃗ (hoặc ܣܦሬሬሬሬሬ⃗ và ܤܥሬሬሬሬሬ⃗ ) Bước 3. Sử dụng tính chất hai vectơ bằng nhau ܣܤሬሬሬሬሬ⃗ = ܦܥሬሬሬሬሬ⃗ (hoặc ܣܦሬሬሬሬሬ⃗ = ܤܥሬሬሬሬሬ⃗ ) để tìm ܦ TẠP CHÍ KHOA HỌC - Trường ĐHSP TPHCM Tập 14, Số 7 (2017): 116-124 124 Bước 4. Kết luận tọa độ điểm ܦ. Đối với các chiến lược khác giáo viên nên điều chỉnh “Bước 1” của các chiến lược là thêm vào kiểm tra tính thẳng hàng của ba điểm để xét sự tồn tại hình bình hành. 6. Kết luận Hợp đồng didactic là một công cụ hiệu quả để nghiên cứu những sai lầm của học sinh có nguồn gốc là những quan hệ ngầm ẩn trong mối tương tác giữa các thành phần trong hệ thống dạy học. Nó cho thấy rằng học sinh có thói quen giải quyết bài toán theo quy trình mà giáo viên giới thiệu trước đó, nhưng khi các quy tắc ngầm ẩn của hợp đồng didactic không còn được đảm bảo, học sinh sẽ mắc phải sai lầm. Từ đó, giáo viên có thể điều chỉnh hoạt động dạy học để giúp học sinh hạn chế sai lầm trong giải toán. TÀI LIỆU THAM KHẢO Annie Bessot, Claude Comiti, Lê Thị Hoài Châu, Lê Văn Tiến. (2009). Những yếu tố cơ bản của Didactic Toán. TP Hồ Chí Minh: NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh. Guy Brousseau. (2006). Theory of didactical situations in mathematics: Didactique des mathématiques, 1970–1990 (Vol. 19). Springer Science & Business Media. Văn Như Cương (Chủ biên). (2009). Bài tập Hình học 10 Nâng cao. NXB Giáo dục. Trần Văn Hạo (Tổng chủ biên). (2010). Hình học 10. NXB Giáo dục. Nguyễn Mộng Hy (Tổng chủ biên). (2011). Sách bài tập Hình học 10. NXB Giáo dục. Nguyễn Phú Lộc, Bùi Phương Uyên. (2016).“Didactical Contract” As a Tool for Finding out Student’ Errors in Solving Problem: An Illustration in Analytic Geometry, Scholar Bulletin, Vol-2, Iss-4(Apr,2016):182-184. Đoàn Quỳnh (Tổng chủ biên). (2010). Hình học 10 Nâng cao. NXB Giáo dục.
File đính kèm:
- nghien_cuu_sai_lam_cua_hoc_sinh_trong_giai_quyet_bai_toan_du.pdf