Thuyết minh Giải pháp Ứng dụng trí tuệ nhân tạo thiết kế học liệu điện tử trong giảng dạy chủ đề Địa lí – Hướng nghiệp

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
THUYẾT MINH MÔ TẢ GIẢI PHÁP
VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN SÁNG KIẾN
Tên sáng kiến: “Ứng dụng trí tuệ nhân tạo thiết kế học liệu điện tử trong giảng dạy chủ đề Địa lí – Hướng nghiệp (nội dung giáo dục địa phương lớp 11) nhằm phát triển năng lực số cho học sinh trung học phổ thông”.
Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu hoặc áp dụng thử: tháng 9/2023.
Các thông tin cần bảo mật (nếu có): Không.
Mô tả các giải pháp cũ thường làm
Tổ chức dạy học môn Địa lí 11 được giáo viên thực hiện soạn theo định hướng Chương trình giáo dục phổ thông 2006, mục tiêu bài học viết theo chuẩn kiến thức, kỹ năng, thái độ và giảng dạy theo từng bài trong sách giáo khoa bằng nhiều phương pháp khác nhau nhưng chủ yếu là thuyết trình, giảng giải chưa chú ý đến sự hình thành năng lực của học sinh, trong đó có năng lực số.
Việc học tập của học sinh phần lớn là tiếp nhận thông tin một chiều từ giáo viên; chưa có sự nghiên cứu bài học, tìm tòi nâng cao kiến thức, chưa có cơ hội phát triển năng lực cá nhân.
Việc tổ chức dạy học như vậy đã không còn phù hợp với mục tiêu hình thành, phát triển phẩm chất năng lực học sinh bắt đầu thực hiện ở cấp THPT từ năm học 2022-2023 với lớp 10 và lớp 11 đối với năm học tới 2023-2024.
Cuộc cách mạng khoa học công nghệ còn gọi là cuộc cách mạng số đang diễn ra kéo theo sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin đã tạo điều kiện để đổi mới phương pháp, kĩ thuật, hình thức dạy học và kiểm tra đánh giá. Chuyển đổi số trong giáo dục sẽ đổi mới cách thức giảng dạy truyền thống hướng tới phổ cập hoá và cá nhân hoá dịch vụ học tập suốt đời tới từng người học.
Tuy nhiên, một bộ phận không nhỏ giáo viên và học sinh có sức ì lớn, ngại đổi mớinên việc đổi mới diễn ra chưa đồng bộ; chưa đạt được hiệu quả như mong muốn.
Trong quá trình dạy học ở trường THPT tác giả nhận thấy
Về tài liệu in ấn: Đây là nguồn học liệu chính được sử dụng trong hầu hết các trường học, chứa đựng thông tin và kiến thức cơ bản về môn học. Hiện tại, tài liệu Giáo dục địa phương chưa được in thành sách để học sinh có thể mua và sử dụng. Một bộ phận học sinh phải sử dụng tài liệu phô tô đen trắng với chất lượng bản in không được tốt.
Ngoài ra, tài liệu in ấn có hạn chế là không linh hoạt, việc cập nhật thông tin và kiến thức mới mất nhiều thời gian, khiến cho nội dung tài liệu có thể trở nên lỗi thời ngay khi phát hành.
Hơn nữa tài liệu bản in thiếu tính tương tác. Học sinh chỉ tiếp nhận kiến thức một cách thụ động, không có sự tương tác, giảm hiệu quả học tập và khả năng tư duy phê phán.
Về hoạt động giảng dạy trên lớp học truyền thống: Giáo viên thường sử dụng bảng và phấn hoặc slide PowerPoint để truyền đạt kiến thức trong lớp học. Quy mô lớp học truyền thống thường 40-45 học sinh. Do vậy hình thức này có điểm hạn chế nổi bật là thiếu tính cá nhân hóa, khó cá nhân hóa bài giảng cho từng nhu cầu học tập đặc biệt của học sinh, nhất là trong lớp học có số lượng học sinh lớn.
Hơn nữa, việc tổ chức dạy học trên lớp học truyền thống bị giới hạn tương tác. Học sinh ít có cơ hội thảo luận và tương tác, đặc biệt với các chủ đề phức tạp, cần thông tin cập nhật và đa dạng như chủ đề Địa lí - Hướng nghiệp.
Về nội dung giao bài tập và kiểm tra giấy: Bài tập về nhà và các bài kiểm tra thường được thực hiện trên giấy, với các câu hỏi đóng góp sẵn.
Điều này có điểm hạn chế nổi bật là thời gian phản hồi dài: Việc chấm bài và phản hồi từ giáo viên mất nhiều thời gian, làm chậm quá trình học tập và cải thiện của học sinh.
Đặc biệt là khó khăn trong theo dõi tiến trình: việc theo dõi và đánh giá tiến trình học tập của học sinh qua thời gian là một thách thức lớn, đòi hỏi nhiều công sức tổ chức và quản lý.
Về học liệu điện tử cơ bản: Một số trường học đã bắt đầu áp dụng học liệu điện tử nhưng thường giới hạn ở các tài liệu PDF hoặc các bài giảng video đơn giản.
Điểm hạn chế là thiếu tương tác và cá nhân hóa. Phần lớn học liệu điện tử cơ bản không hỗ trợ tính tương tác cao hoặc không thể cá nhân hóa dựa trên nhu cầu học tập riêng biệt của từng học sinh. Vì vậy, khó khăn trong việc theo dõi và đánh giá. Các hệ thống quản lý học tập (LMS) truyền thống thường không tích hợp công nghệ.
Sự cần thiết phải áp dụng giải pháp sáng kiến
Cơ sở pháp lý
Thứ nhất, xuất phát từ chủ trương đổi mới trong việc xây dựng Chương trình giáo dục để khắc phục những tồn tại trong Chương trình hiện hành, thích ứng với chương trình của các nước tiên tiến.
Ban Chấp hành Trung ban hành Nghị quyết 29-NQ/TW (4/11/2013) đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế.
Để thực hiện Nghị quyết số 29-NQ/TW và Nghị quyết số 88/2014/QH13, ngày 27/12/2018, Bộ Giáo dục và Đào tạo công bố chương trình giáo dục phổ thông mới. Cách tiếp cận trong việc xây dựng Chương trình GDPT 2018 là định hướng phát triển phẩm chất, năng lực học sinh, theo hướng mở. Có thể thấy, đây là cách thức trao quyền tự chủ tìm tòi học tập, trau dồi của bản thân người dạy và người học đối với nguồn tài nguyên học liệu mở trực tuyến vô cùng phong phú, giúp người học, người dạy kết nối với kiến thức hiệu quả dù họ ở đâu và trong khoảng thời gian nào. Bối cảnh này cho thấy, việc hình thành và phát triển những kĩ năng sử dụng thành thạo các thiết bị số có kết nối internet phải được chú trọng ngay từ giai đoạn đầu của GD.
Thứ hai, Bộ GDĐT chấp nhận hình thức tổ chức thực hiện các hoạt động dạy học trên hệ thống dạy học trực tuyến, thông qua môi trường Internet nhằm nâng cao chất lượng dạy học, phát triển năng lực sử dụng CNTT và truyền thông, thúc đẩy chuyển đổi số trong ngành Giáo dục, mở rộng cơ hội tiếp cận giáo dục cho HS, tạo điều kiện để HS được học ở mọi nơi, mọi lúc.
Thông tư số 22/2021/TT-BGDĐT của Bộ Giáo dục và Đào tạo quy định bài kiểm tra định kì được thực hiện thông qua bài kiểm tra (trên giấy hoặc trên máy tính), bài thực hành hoặc dự án học tập.
Chuyển đổi số trong GD không còn là cụm từ mới trong đổi mới GD chuyển nền GD từ chủ yếu là truyền thụ kiến thức sang phát triển NL người học, bằng cách giúp người học phát triển các phương pháp tự học, tự tìm cách giải quyết vấn đề. Việc truyền thụ, cung cấp kiến thức dần dần sẽ do các công cụ CNTT, công nghệ số đảm nhận, giải phóng người học khỏi sự cố định của thời gian và không gian, giúp các em có thể tập trung vào việc học tập chủ động, gắn với thực tiễn. Chú trọng đào tạo phát triển NL số cho người học là hết sức cần thiết, cần thực hiện càng sớm càng tốt.
Thứ ba, năm 2024, Sở Giáo dục và Đào tạo Bắc Giang được lãnh đạo tỉnh giao nhiệm vụ triển khai nghiên cứu và chuẩn bị các điều kiện để triển khai ứng dụng AI (trí tuệ nhân tạo) trong dạy học từ năm 2025. Điều này được thể hiện rõ trong Kế hoạch chuyển đổi số ngành Giáo dục tỉnh Bắc Giang năm 2024. Thứ tư, trong chương trình tổng thể CT GDPT 2018 quy định rõ năng lực số (năng lực tin học)
được thực hiện trong toàn bộ các chương trình môn học, hoạt động giáo dục, phù hợp với đặc điểm của mỗi môn học và hoạt động giáo dục, trong đó có chủ đề Địa lí – Hướng nghiệp, nội dung Giáo dục của địa phương.
Như vậy, việc dạy học theo chương trình mới giáo dục phổ thông mới đã tạo điều kiện rất thuận lợi cho việc ứng dụng học liệu điện tử để phát huy phẩm chất, năng lực của học sinh THPT đặc biệt là năng lực số.
Cơ sở thực tiễn
Thứ nhất, xuất phát từ mục tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông 2018 là hình thành, phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh. Mỗi nội dung giáo dục đều được thực hiện ở tất cả các môn học và hoạt động giáo dục, trong đó có một số môn học và hoạt động giáo dục đảm nhiệm vai trò cốt lõi.
Theo lộ trình chương trình GDPT 2018 đã được thực hiện với lớp 10 từ năm học 2022-2023 và lớp 11 từ năm học tới 2023-2024. Tuy nhiên, việc nhận thức đầy đủ, sâu sắc về nội dung, yêu cầu cần đạt để từ đó lựa chọn phương pháp dạy học, hình thức dạy học để phát triển phẩm chất năng lực theo CTGDPT mới vẫn còn khiến nhiều giáo viên lúng túng.
Thứ hai, xuất phát từ đặc điểm chương trình và kiến thức nội dung Giáo dục của địa phương. Ở cấp trung học phổ thông, nội dung giáo dục của địa phương có vị trí tương đương các môn học khác, là những vấn đề cơ bản hoặc thời sự của địa phương bổ sung cho nội dung giáo dục bắt buộc chung thống nhất trong cả nước. Nội dung Giáo dục của địa phương nhằm trang bị cho học sinh những hiểu biết về nơi sinh sống, bồi dưỡng cho học sinh tình yêu quê hương, ý thức tìm hiểu và vận dụng những điều đã học để góp phần giải quyết những vấn đề của quê hương. Do đó, các nội dung trong chương trình đều góp phần hình thành phẩm chất năng lực của học sinh trong đó có năng lực số.
Thứ ba, cuộc cách mạng khoa học – công nghệ đang diễn ra và tác động sâu sắc đến mọi mặt của đời sống xã hội, thúc đẩy sự áp dụng rộng rãi của trí tuệ nhân tạo và học liệu điện tử, từ đó nâng cao năng lực số cho xã hội. Sự kết hợp giữa công nghệ và giáo dục mở ra cơ hội mới, giúp tạo ra môi trường học tập thông minh và tiên tiến.
Thứ tư, hiện nay nước ta và nhiều quốc gia đang phải đối mặt với thách thức lớn là thiếu hụt lao động trình độ cao, có chuyên môn, kĩ năng. Đứng trước thách thức này, giáo dục cần phải tiên phong trong đào tạo thế hệ trẻ có đủ trình độ, kĩ năng liên quan đến lĩnh vực công nghệ thông tin (CNTT), chuyển đổi số để đáp ứng thị trường lao động trong tương lai.
Thứ năm, xuất phát từ những ưu điểm của trí tuệ nhân tạo và học liệu điện tử là tăng tốc độ học tập, cá nhân hóa nội dung, tiết kiệm thời gian và chi phí, đa dạng hóa học liệu, cung cấp tương tác thông minh và phản hồi liên tục. Sự kết hợp này tạo ra môi trường học tập hiệu quả và linh hoạt cho phát triển năng lực số.
Cơ sở từ các kết quả nghiên cứu/điều tra
Xuất phát từ thực tiễn kết quả điều tra việc tổ chức dạy học ứng dụng trí tuệ nhân tạo để thiết kế các học liệu điện tử theo định hướng phát triển năng lực trong đó có năng lực số cho học sinh THPT tại trường THPT Ngô Sĩ Liên.
76/80 học sinh (95%) cảm thấy hứng thú hơn với bài học khi sử dụng học liệu điện tử có tích hợp AI, bao gồm các video tương tác, trò chơi giáo dục và các hoạt động học tập cá nhân hóa.
70/80 học sinh (87.5%) cho rằng học liệu điện tử giúp họ hiểu bài nhanh và sâu hơn, khi sử dụng học liệu được cá nhân hóa dựa trên AI so với tài liệu giấy truyền thống, đặc biệt là các khái niệm và thông tin liên quan đến Địa lí - Hướng nghiệp.
60/80 học sinh (75%) cảm thấy dễ dàng thảo luận và tương tác với bạn bè và giáo viên khi sử dụng học liệu điện tử, nhờ vào các tính năng như diễn đàn và phản hồi tức thì.
64/80 học sinh (80%) bày tỏ mong muốn được học từ học liệu được cá nhân hóa, phù hợp với trình độ và sở thích học tập cá nhân, nhấn mạnh rằng học liệu điện tử có khả năng đáp ứng nhu cầu này tốt hơn. Hơn 90% học sinh bày tỏ mong muốn tiếp tục sử dụng học liệu điện tử trong quá trình học tập,
đặc biệt là những học liệu có sử dụng AI để hỗ trợ tư duy phản biện và kỹ năng giải quyết vấn đề và năng lực số của học sinh.
Để hiểu rõ hơn về sự cần thiết của việc áp dụng trí tuệ nhân tạo để thiết kế học liệu điện tử vào dạy học chủ đề Địa lí - Hướng nghiệp từ góc nhìn của giáo viên, tác giả tiến hành khảo sát 10 giáo viên dạy nội dung Giáo dục địa phương tại trường THPT Ngô Sĩ Liên.
10/10 giáo viên (100%) nhất trí rằng học liệu điện tử có tầm quan trọng rất lớn trong việc nâng cao chất lượng dạy và học, đặc biệt trong bối cảnh giáo dục hiện đại.
8/10 giáo viên (80%) đã sử dụng học liệu điện tử trong giảng dạy và cho biết họ nhận thấy sự cải thiện đáng kể về sự hứng thú và hiểu biết của học sinh.
9/10 giáo viên (90%) tin rằng việc cá nhân hóa học liệu điện tử sẽ giúp đáp ứng tốt hơn nhu cầu học tập đa dạng của học sinh, giúp họ tiếp thu kiến thức một cách hiệu quả hơn.
7/10 giáo viên (70%) nhấn mạnh rằng học liệu điện tử mang lại khả năng tương tác cao, giúp học sinh dễ dàng tham gia vào quá trình học và tạo điều kiện cho việc thảo luận, hợp tác.
Khoảng 80% giáo viên nhận thấy rằng việc áp dụng công nghệ giúp họ quản lý lớp học hiệu quả hơn, cung cấp phản hồi kịp thời và chính xác cho học sinh, đồng thời giảm bớt thời gian chuẩn bị bài giảng nhờ vào nguồn học liệu phong phú và sẵn có.
Qua kết quả khảo sát tác giả nhận thấy gần 100% GV và HS đều có thiết bị công nghệ số để phục vụ cho dạy học như máy tính, điện thoại thông minh có kết nối internet. 100% giáo viên đều nhất trí việc dạy học theo hướng phát triển phẩm chất, năng lực là rất cần thiết, đặc biệt là năng lực số.
Cả học sinh và giáo viên tham gia khảo sát đều thừa nhận giá trị và tiềm năng của việc áp dụng AI trong thiết kế học liệu điện tử. Học sinh cảm thấy học tập trở nên thú vị hơn và hiệu quả hơn nhờ vào sự cá nhân hóa và tương tác cao. Đồng thời, giáo viên cũng nhận thấy công nghệ giúp họ nâng cao chất lượng giảng dạy và tương tác với học sinh.
Tuy nhiên, việc sử dụng thiết bị công nghệ để phục vụ cho việc dạy học của GV và HS còn hạn chế. Một bộ phận rất lớn HS chủ yếu sử dụng các thiết bị công nghệ để giải trí hoặc kết nối với bạn bè, chỉ một bộ phận nhỏ (khoảng 34%) là sử dụng cho việc tìm kiếm tài liệu học tập. GV chủ yếu sử dụng các thiết bị công nghệ để tìm kiếm tài liệu, soạn thảo các bài giảng Word và Powerpoint phục vụ dạy học trên lớp, chỉ một bộ phận nhỏ ứng dụng các phần mềm công nghệ vào dạy học và kiểm tra đánh giá. 100% giáo viên đều đánh giá cao vai trò của năng lực số, trí tuệ nhân tạo và học liệu điện tử.
Nhưng phương pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo để thiết kế học liệu điện tử phù hợp hình thành và phát triển năng lực, trong đó có năng lực số cho học sinh lại chưa được chú trọng và đúng cách.
Bảng 1: Mức độ GV rèn luyện các miền kĩ năng của năng lực số cho HS
Mức độ rèn luyện/ Miền năng lực
Thường xuyên
Thỉnh thoảng
Chưa bao giờ
1. Sử dụng các thiết bị kĩ thuật số như máy tính, điện thoại,....
5
(6.25%)
46
(57.5%)
29
(36.25%)
2. Tìm kiếm, đánh giá, quản lý thông tin, dữ liệu và nội dung học liệu số
5
(6.25%)
40
(50%)
35
(43.75%)
3. Giao tiếp, hợp tác trong môi trường công nghệ số
10
(12.5%)
37
(46.25%)
33
(41.25%)
4. Sáng tạo ra các sản phẩm số như bài thuyết trình trên Powerpoint, video.
1
(6.25%)
21
(26.25%)
58
(72.5%)
5. Bảo vệ các thiết bị kĩ thuật số, dữ liệu cá nhân trong môi trường số
6
(7.5%)
24
(30%)
50
(62.5%)
6. Giải quyết các vấn đề về kĩ thuật đối với thiết bị số
5
(6.25%)
12
(15%)
63
(78.75%)
7. Định hướng nghề nghiệp liên quan
8 (10%)
14 (17.5%)
58 (72.5%)
Phần lớn HS được khảo sát cho biết các em rất hứng thú với việc GV ứng dụng các phần mềm và thiết bị công nghệ vào dạy học vì các giờ học đó thường rất hấp dẫn, thú vị, làm cho các em yêu thích giờ học hơn, từ đó làm tăng hiệu quả học tập. Tuy nhiên, chỉ có một số ít GV có ứng dụng các phần mềm
và thiết bị công nghệ vào dạy học (chỉ khoảng 15% GV là thường xuyên sử dụng, 83% thỉnh thoảng, 2% chưa bao giờ sử dụng).
Bảng 2: Tự đánh giá mức độ đạt được ở các kĩ năng thành phần trong năng lực số ở HS
Miền năng lực
Năng lực thành phần
Biết, thành thạo
Biết, chưa thành thạo
Không biết
1. Sử dụng
1.1. Sử