Phân loại khái niệm bài toán trong dạy học Toán phổ thông
TÓM TẮT
Từ “bài toán” có nhiều nghĩa và là một khái niệm mang tính tương đối. Có bài toán
chỉ đơn thuần một bài tập áp dụng các kiến thức vừa học, nhưng có bài toán lại đặt người
học trong một tình huống phức tạp đòi hỏi người học tìm tòi nghiên cứu phương pháp giải
riêng biệt hay đưa người học đến việc khám phá kiến thức mới.
Việc phân loại khái niệm bài toán có thể dựa trên quan điểm thực hành hay quan điểm
didactic Toán và được giải thích theo ba quan niệm lớn về dạy học là Thuyết truyền thụ,
Thuyết hành vi và Thuyết kiến tạo.
cảnh khác. Trong hoạt động giải bài tập áp dụng và bài tập củng cố, người thầy xem học sinh có sử dụng khái niệm mong muốn để giải quyết bài tập đó hay không mà không quan tâm hay không mong muốn thực hiện bất cứ hoạt động tìm tòi nghiên cứu nào. Đặc trưng của bài tập áp dụng và củng cố: 1/ Bài toán đặt ra luôn có một lời giải. 2/ Áp dụng các kiến thức đã học. 3/ Đề bài chứa tất cả dữ liệu cần thiết cho lời giải. 4/ Kết quả thường được trình bày dưới dạng hình thức hay số. Ví dụ 1: Cho một số 384,25. Chữ số hàng chục là gì? Chữ số hàng phần chục? Chữ số hàng đơn vị? Bài tập trong Ví dụ 1 là bài tập áp dụng nhằm mục đích mong muốn học sinh áp dụng định nghĩa số thập phân mà học sinh vừa học xong để giải quyết bài toán. Ví dụ 2: Cho hai bài tập sau: Bài 1. Cho tam giác đều ABC cạnh a có đường cao AH. Tính: a/ .AB AC ; b/ .AH AC . Bài 2. Cho tam giác ABC có I là trung điểm cạnh BC. Chứng minh rằng: 2 2 2 2 2 2 BC AB AC AI . Bài tập 1 trong Ví dụ 2 là bài tập áp dụng tri thức học sinh vừa học là định nghĩa tích vô hướng của hai vectơ và điều kiện cần và đủ để hai vectơ khác 0 vuông góc với nhau. Bài tập 2 là bài tập củng cố các tri thức liên quan đến bình phương vô hướng của một vectơ, quy tắc trung điểm của một đoạn thẳng, bình phương vô hướng của một tổng, của một hiệu hai vectơ. + Bài toán phức hợp: là những bài toán có đề bài chứa một số lượng thông tin rất lớn được mô tả trong một đoạn văn, có thể bao gồm một đồ thị hay một sơ đồĐể giải loại bài toán này, học sinh phải đi qua các giai đoạn trung gian. Các giai đoạn trung gian này không được nêu rõ trong đề bài dù chỉ là một chuỗi câu hỏi liên tiếp để dẫn dắt. Vì vậy học sinh phải chia bài toán thành những bài toán nhỏ hơn gọi là bài toán con tương ứng với từng giai đoạn và sử dụng nhiều khái niệm khác nhau để giải quyết các bài toán con đó. Dĩ nhiên các khái niệm được huy động cũng như kiểu lời giải của từng giai đoạn đã được học sinh biết đến. 99 Ví dụ 3: Một công ty xuất ba lô hàng mỗi lô nặng 300kg để trang bị cho một trường học. Lô thứ nhất gồm 15 cái bàn và 30 cái ghế. Lô thứ hai gồm 25 cái bàn. Lô thứ ba gồm 10 cái bàn, 20 cái ghế và 5 cái tủ. Hỏi mỗi cái bàn, mỗi cái ghế, mỗi cái tủ nặng bao nhiêu kg? Để giải bài toán trên, học sinh phải thiết lập được một hệ gồm ba phương trình bậc nhất có ba ẩn x, y, z lần lượt là khối lượng của một cái bàn, một cái ghế và một cái tủ và mỗi phương trình tương ứng với một lô hàng. Để giải hệ phương trình thiết lập được, học sinh có thể sử dụng phương pháp thế hay phương pháp cộng (nếu máy tính bỏ túi không được phép). + Bài toán nghiên cứu (bài toán mở): là bài toán tập trung phát triển khả năng hoạt động nghiên cứu của người học, đề xuất với người học các tình huống mới và đặt họ vào tình huống nghiên cứu, sáng tạo ra một phương pháp, một quy trình để giải bài toán đó. Bài toán mở luôn có thể giải quyết được bằng nhiều cách khác nhau hay bằng nhiều trình tự khác nhau. Hoạt động nghiên cứu được học sinh thiết kế là chính yếu. Người giáo viên quan tâm đến quy trình được học sinh chọn lựa, sáng tạo ra nhiều hơn là quan tâm đến nghiệm của bài toán tìm được. Bài toán mở có thể tập trung vào một hay nhiều lĩnh vực khác nhau của Toán học như số học, hình học, logic, đo đạc Hoạt động giải bài toán mở diễn ra qua nhiều pha. Học sinh sắp xếp thời gian cho hoạt động nghiên cứu cá nhân rồi sau đó cho hoạt động nghiên cứu của nhóm. Những trao đổi bên trong nhóm cho phép học sinh tiến lên trong hoạt động tìm kiến một trình tự cho phép giải được bài toán. Với một bài toán mở, học sinh có thể gọi là đi vào con đường thực nghiệm (thử, dự đoán), cho phép một sự vận hành qua lại giữa lý thuyết và thực hành. Con đường thực nghiệm này có thể góp phần trả lại nghĩa của các nội dung toán học. Nhóm nghiên cứu của Viện nghiên cứu giảng dạy Toán ở Lyon, Pháp đưa ra định nghĩa sau: “Bài toán mở là bài toán có các đặc tính sau: - Đề bài ngắn. - Đề bài không quy kết phương pháp giải cũng như lời giải (không có các câu hỏi trung gian cũng như câu hỏi dạng “chứng minh rằng”). Không có trường hợp nào lời giải quy về việc sử dụng hay áp dụng ngay các kết quả vừa được dạy. - Bài toán nằm trong trường quan niệm mà học sinh khá quen thuộc. Vì thế, học sinh có thể dễ dàng “làm chủ” tình huống và tham gia vào các phép thử, dự đoán, dự án giải quyết, phản ví dụ.” [1, tr. 20] Ví dụ 4: Bài toán xây tháp Sử dụng các lá bài xây tháp như ba hình dưới đây. Hỏi cần bao nhiêu lá bài để xây tháp 5 tầng, 12 tầng, 100 tầng và n tầng? 100 Bài toán trong Ví dụ 4 nhằm mục đích đưa học sinh vào hoạt động nghiên cứu, tìm tòi công thức tổng quát cho phép tính số lượng lá bài cần sử dụng theo số tầng n của tháp. Hoạt động này trãi qua các pha: pha tìm tòi nghiên cứu cá nhân và của nhóm nhóm, pha đánh giá hoạt động của từng nhóm, pha thể chế hóa quy trình và kết quả tìm được của từng nhóm. Bài toán này được thiết kế cho học sinh lớp 11 sau khi các em học khái niệm dãy số. Sau nhiều phép thử, dự đoán, làm việc cá nhân rồi theo nhóm, học sinh có thể tìm thấy hệ thức liên hệ giữa số bài cần sử dụng cho n và n+1 tầng như sau: 1 3 2n nu u n , trong đó nu chỉ số lá bài cần sử dụng để xây n tầng. Từ đó, học sinh đi đến công thức tính số lá bài cần sử dụng như sau: 2 3 2 n n n u , trong đó nu chỉ số lượng lá bài cần sử dụng và n chỉ số tầng của tháp. + Bài toán giúp xây dựng kiến thức mới (bài toán tình huống): là bài toán nhắm đến việc xây dựng một kiến thức mới. Trong bài toán tình huống, học sinh sẽ trải qua các pha nghiên cứu như trong bài toán mở, nhưng mục tiêu của người thầy ở đây là xây dựng một khái niệm mới, một quy tắc mới, một định lý mớiBài toán tình huống cho phép học sinh nhận thức rằng các kiến thức hiện tại của họ sai lầm hay không đầy đủ và bằng phản ứng đẩy họ đến việc tự xây dựng các khái niệm cho chính mình để giải quyết bài toán đặt ra. Bài toán tình huống là một tình huống học sinh đối mặt với một vấn đề mà học sinh thử giải quyết bằng các biểu tượng ban đầu của mình. Các biểu tượng ban đầu này là một chướng ngại cho việc học tập một tri thức mới do người thầy nhắm đến. Sự sai lầm không còn phù hợp hay không đầy đủ của các biểu tượng đó sẽ đẩy học sinh đến việc tìm tòi, sáng tạo ra một quy tắc mới, một trình tự mới để giải quyết bài toán. Lưu ý rằng một bài toán tình huống có thể được cho trong tất cả các lĩnh vực toán học: đại số, hình học, đồ thị, số học Ví dụ 5: Cho hai bài toán sau: Bài toán 1: Một người bán hoa có 45 hoa hồng và 30 hoa tulip để làm thành các bó hoa sao cho mỗi bó có số hoa hồng như nhau và số hoa tulip như nhau. 1/ Hỏi người bán hoa có bao nhiêu cách thực hiện để sử dụng hết số hoa đó. 2/ Trong tất cả cách thực hiện nói trên, cách nào cho phép nhận được nhiều bó hoa nhất? 101 Bài toán 2: Hai tập đoàn kiến lên đường đánh nhau với kẻ thù chung là mối. Tập đoàn kiến đỏ gửi 378 chiến binh và tập đoàn kiến đen gửi 630 chiến binh để tổ chức thành các nhóm có đội hình đồng nhất (trong mỗi nhóm có cùng số kiến đỏ và có cùng số kiến đen). Hỏi tổ chức nhóm như thế nào để thành lập được nhiều đại đội nhất? Hai bài toán tình huống trong Ví dụ 5 nhằm mục đích giúp học sinh khám phá ra kiến thức mới: tìm ước chung lớn nhất của hai số nguyên. Bài toán được đặt ra trong bối cảnh học sinh chỉ biết tìm ước của một số nguyên nhỏ hơn 500. Đối với bài toán 1, học sinh có thể tìm ra lời giải nhanh chóng bằng cách thực hiện việc nghiên cứu tính toán bằng tay các ước chung của hai số như sau: Người bán hoa có thể làm 1 bó hoa gồm 45 hồng và 30 tulip Người bán hoa có thể làm 3 bó hoa gồm 15 hồng và 10 tulip Người bán hoa có thể làm 5 bó hoa gồm 9 hồng và 6 tulip Người bán hoa có thể làm 15 bó hoa gồm 3 hồng và 2 tulip. Đối với bài toán 2, cách giải quyết như trên sẽ ít hiệu quả và mất thời gian. Từ đó giáo viên đưa vào khái niệm ước số chung lớn nhất của hai số nguyên và algorit tìm ước chung lớn nhất đó như sau: (630;378) (378;252)UCLN UCLN (252;126)UCLN (126;126)UCLN 126 . Vậy có thể tổ chức thành 126 nhóm chiến binh trong đó mỗi nhóm gồm 3 chú kiến đỏ và 5 chú kiến đen. 6. KẾT LUẬN Phương pháp dạy học tích cực môn Toán theo phương châm lấy người học làm trung tâm đòi hỏi người giáo viên phải thiết kế được kịch bản phù hợp để đạt được các mục tiêu đặt ra của tiết dạy-học. Do đó việc thiết kế và lựa chọn đúng loại bài toán cho kịch bản là một trong những yếu tố quyết định sự thành công của tiết dạy-học. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. ARSAC G., MANTE M. (2007), Les pratiques du problème ouvert, Lyon : Scéren CRDP de Lyon, 2. BRUNER J. (1986), Actual Minds, Possible Worlds, Cambridge, MA: Harvard University Press. 3. BRUN J. (1990), La résolution de problèmes arithmétiques : bilan et perspectives, Maths – écoles, no 141. 4. CHARNAY R. (1992), Problème ouvert – problème pour cherher, Grand N, no 51. 5. Gérard de Vecchi, Nicole Carmona – Magnaldi (2002), Faire vivre de véritables situations – problèmes, Hachette éducation. 6. GOOD T. L., BROPHY J. E. (1990), Educational Psychology: A Realistic Approach, 4th ed., White Plains, New York: Longman. 102 7. NEWELL A., SIMON H. A. (1972), Humain problem solving, Englewood Cliffs, N. J., Erlbaum. 8. WATSON J. B. (1913), Psychology as the behaviorist views it, Psychological Review, n 0 20. WEBSITES 9. BOUKHSSIMI D. (2003), Le problème en mathématiques : utilité de classement, 10. Raphael Gracia (2013), Béhaviorisme, Edu Tech Wiki fr, 11. Gabriel Labédie, Guy Amossé (2006), Contructivisme ou socio – constructivisme ?, * Ngày nhận bài : 20/6/2014. Biên tập xong: 30/7/2014. Duyệt đăng: 05/8/2014
File đính kèm:
- phan_loai_khai_niem_bai_toan_trong_day_hoc_toan_pho_thong.pdf