Vận dụng mô hình lớp học đảo ngược trong dạy học phần “Động lực học” – Vật lí lớp 10 nhằm phát triển năng lực vật lí của học sinh

Luận án dạy học đảo ngược phần Động lực học Vật lí 10 tại Đại học Sư phạm Đà Nẵng

• Tác giả: Trần Thị Hương Xuân
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Nhị
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lý
• Đề tài: Vận dụng mô hình lớp học đảo ngược trong dạy học phần “Động lực học” – Vật lí lớp 10 nhằm phát triển năng lực vật lí của học sinh
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2026
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Tổng quan dạy học đảo ngược Động lực học Vật lí 10 tại Đà Nẵng

Mô hình lớp học đảo ngược là một xu hướng giáo dục hiện đại được nghiên cứu chuyên sâu tại Trường Đại học Sư phạm thuộc Đại học Đà Nẵng. Phương pháp này đảo ngược hoàn toàn quy trình dạy học truyền thống. Học sinh tự nghiên cứu kiến thức lý thuyết nền tảng tại nhà thông qua hệ thống video bài giảng, mô phỏng trực quan và tài liệu số. Thời lượng trực tiếp trên lớp được giải phóng tối đa nhằm phục vụ các hoạt động tương tác chiều sâu. Phần kiến thức Động lực học thuộc chương trình Vật lí 10 giữ vai trò then chốt nhưng chứa đựng nhiều khái niệm trừu tượng. Các nội dung về ba định luật Newton hay các lực cơ học thường gây khó khăn cho học sinh khi tiếp cận theo lối truyền thụ thụ động. Việc áp dụng mô hình đảo ngược giúp học sinh chủ động kiểm soát tốc độ tiếp thu kiến thức cá nhân. Người học có thể dừng hoặc xem lại bài giảng nhiều lần để nắm vững bản chất vật lí. Lớp học trực tiếp trở thành không gian tranh biện khoa học, thực hành thí nghiệm và giải quyết các vấn đề phức tạp. Cách tiếp cận này tạo tiền đề vững chắc cho việc phát triển phẩm chất tự chủ và năng lực tư duy khoa học.

1.1. Bản chất mô hình lớp học đảo ngược trong giáo dục

Lớp học đảo ngược tái cấu trúc không gian học tập truyền thống thành hai giai đoạn rõ rệt. Giai đoạn ngoài lớp học tập trung vào việc tự học có hướng dẫn thông qua các bài giảng điện tử ngắn gọn. Học sinh chủ động ghi chép kiến thức cốt lõi và trả lời các câu hỏi kiểm tra nhanh trên nền tảng số. Giai đoạn trong lớp học biến không gian giảng đường thành trung tâm hợp tác năng động. Giáo viên không còn thuyết giảng một chiều mà đóng vai trò người điều phối. Học sinh tham gia thảo luận nhóm, giải quyết các bài tập phân hóa và tiến hành thực nghiệm khoa học. Sự đảo ngược này gia tăng đáng kể thời gian tương tác giữa học sinh với giáo viên và giữa các học sinh với nhau trong tập thể lớp.

1.2. Mục tiêu phát triển năng lực vật lí cho học sinh

Chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí đặt trọng tâm vào phát triển ba thành phần năng lực cốt lõi. Thứ nhất là nhận thức vật lí qua việc nắm vững khái niệm và quy luật tự nhiên. Thứ hai là tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí thông qua quan sát và thực nghiệm. Thứ ba là vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học vào xử lý các tình huống thực tiễn. Nội dung Động lực học lớp 10 cung cấp nền tảng phong phú để rèn luyện tư duy khoa học. Mô hình lớp học đảo ngược tạo môi trường thuận lợi để hiện thực hóa những mục tiêu trên. Học sinh làm chủ năng lực thông qua việc chủ động phân tích hiện tượng và tương tác liên tục cùng giáo viên.

II. Phân tích dạy học đảo ngược Động lực học Vật lí 10 tại Đà Nẵng

Thực tế dạy học phần Động lực học Vật lí 10 tại các trường trung học phổ thông trên địa bàn Đà Nẵng bộc lộ nhiều khó khăn. Phương pháp truyền thống biến học sinh thành người tiếp nhận thụ động. Kiến thức về lực và chuyển động đòi hỏi khả năng tư duy trừu tượng cùng năng lực mô hình hóa toán học. Thời lượng 45 phút mỗi tiết học quá ngắn ngủi để giáo viên vừa truyền thụ lý thuyết vừa tổ chức thí nghiệm. Học sinh thiếu môi trường tranh biện khoa học và không có đủ thời gian rèn luyện kĩ năng thực hành. Khả năng ghi nhớ máy móc khiến người học nhanh chóng quên kiến thức sau các bài kiểm tra. Khi triển khai lớp học đảo ngược, một số thách thức thực tế đã phát sinh. Rào cản lớn nhất nằm ở thói quen học tập ỷ lại vào bài giảng trực tiếp. Một bộ phận học sinh chưa chủ động xem video bài giảng hoặc ghi chép thiếu cẩn thận trước giờ lên lớp. Sự chênh lệch về điều kiện tiếp cận thiết bị công nghệ cũng gây ảnh hưởng nhất định đến tiến độ học tập. Giáo viên đồng thời chịu áp lực lớn trong việc biên soạn học liệu số đạt chuẩn sư phạm và quản lý tiến độ tự học của từng cá nhân.

2.1. Hạn chế của dạy học truyền thống với môn Vật lí

Mô hình dạy học truyền thống bộc lộ rõ sự bất cập khi triển khai phần Động lực học. Giáo viên giữ vai trò trung tâm và dành phần lớn thời gian để truyền đạt kiến thức một chiều. Học sinh ghi chép bài giảng một cách thụ động mà ít có cơ hội phản biện. Các thí nghiệm kiểm chứng định luật chuyển động thường bị cắt giảm do áp lực thời gian. Hệ quả là học sinh chỉ học vẹt công thức toán học mà không hiểu rõ bản chất vật lí của hiện tượng. Khi gặp các bài toán thực tiễn phức tạp, người học lúng túng trong việc phân tích lực và thiết lập phương trình chuyển động. Năng lực tư duy logic và kỹ năng thực hành vì thế bị suy giảm nghiêm trọng.

2.2. Khó khăn khi tiếp cận bài học Động lực học lớp 10

Động lực học là phân môn cơ bản nhưng đòi hỏi năng lực trừu tượng hóa cao ở học sinh lớp 10. Khái niệm vectơ lực, gia tốc và tương tác giữa các vật thể thường xung đột với trực giác đời sống hàng ngày của người học. Việc biểu diễn các lực tác dụng lên vật chuyển động đòi hỏi kĩ năng hình học không gian chuẩn xác. Nhiều học sinh gặp trở ngại khi phải kết hợp đồng thời kiến thức toán học với các định luật vật lí. Bên cạnh đó, việc thiếu hụt các học liệu mô phỏng tương tác khiến người học khó hình dung quỹ đạo chuyển động. Những khó khăn này kéo dài tạo tâm lý e ngại và giảm sút niềm hứng thú học tập môn Vật lí đối với học sinh phổ thông.

III. Giải pháp dạy học đảo ngược Động lực học Vật lí 10 tại Đà Nẵng

Trường Đại học Sư phạm thuộc Đại học Đà Nẵng đã xây dựng quy trình dạy học đảo ngược tối ưu cho phần Động lực học. Quy trình này bao gồm ba giai đoạn phối hợp chặt chẽ. Ở giai đoạn trước giờ học, giáo viên thiết kế các video bài giảng ngắn gọn dài từ 5 đến 10 phút. Bài giảng tích hợp phần mềm mô phỏng tương tác và phiếu hướng dẫn tự học chi tiết. Học sinh xem video tại nhà, ghi chép nội dung chính và hoàn thành câu hỏi khảo sát nhận thức ban đầu. Ở giai đoạn trong lớp học, giáo viên bắt đầu bằng việc tổng hợp khó khăn của học sinh. Thời gian còn lại được sử dụng hoàn toàn cho thảo luận nhóm, giải quyết nhiệm vụ phân hóa và thực hành thí nghiệm. Giáo viên đóng vai trò cố vấn chuyên môn, kịp thời giải đáp vướng mắc và thúc đẩy tư duy phản biện. Ở giai đoạn sau giờ học, học sinh hoàn thiện hồ sơ học tập điện tử và thực hiện bài tập mở rộng. Quy trình kiểm tra đánh giá dựa trên hệ thống chỉ số hành vi cụ thể. Tiêu chí đánh giá xem xét mức độ tự lực, độ phức tạp của nhiệm vụ và tính hoàn thiện trong lập luận của học sinh.

3.1. Thiết kế học liệu số và hoạt động học tập tương tác

Học liệu số giữ vai trò quyết định đến thành bại của mô hình đảo ngược. Giáo viên biên tập video bài giảng với thời lượng ngắn gọn và đồ họa trực quan. Các hiện tượng vật lí như ma sát, quán tính hay lực hấp dẫn được tái hiện qua phần mềm mô phỏng số. Nhờ vậy, học sinh dễ dàng quan sát biến thiên của vectơ lực và vận tốc theo thời gian thực. Phiếu hướng dẫn tự học được xây dựng theo cấu trúc phân tầng nhận thức. Học sinh được định hướng ghi nhận các hiện tượng quan trọng và đặt câu hỏi phản biện. Hệ thống câu hỏi trắc nghiệm trực tuyến giúp thu thập dữ liệu về mức độ nắm bắt bài học của từng cá nhân trước khi bước vào tiết học trực tiếp.

3.2. Tiêu chí đánh giá năng lực vật lí theo hành vi

Đánh giá năng lực vật lí đòi hỏi đo lường hành vi thực tế thay vì kiểm tra trí nhớ đơn thuần. Nghiên cứu xác lập khung đánh giá dựa trên hệ thống chỉ số hành vi quan sát được. Mỗi chỉ số gắn liền với các động từ hành động cụ thể trong quá trình thực hiện nhiệm vụ. Ba căn cứ xác định mức độ chất lượng gồm: mức độ tự lực, độ phức tạp của nhiệm vụ và mức độ hoàn thiện của hành vi. Mức độ tự lực phản ánh khả năng xử lý bài toán độc lập của học sinh mà không cần trợ giúp. Độ phức tạp thể hiện tính mới mẻ và số thao tác tích hợp. Mức độ hoàn thiện đánh giá tính chính xác khoa học, tính logic và khả năng lập luận kết quả.

IV. Kết luận dạy học đảo ngược Động lực học Vật lí 10 tại Đà Nẵng

Thực nghiệm sư phạm tại các trường trung học phổ thông ở Đà Nẵng đã khẳng định tính ưu việt của mô hình lớp học đảo ngược. Kết quả học tập của học sinh lớp thực nghiệm vượt trội rõ rệt so với lớp đối chứng truyền thống. Điểm số các bài kiểm tra định kỳ tăng cao cùng tỉ lệ thất bại trong môn học giảm đi đáng kể. Không khí lớp học trở nên sôi nổi, giảm áp lực căng thẳng và kích thích niềm đam mê nghiên cứu khoa học. Học sinh hình thành thói quen tự học bền vững và rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm hiệu quả. Khả năng vận dụng kiến thức Động lực học để giải thích các hiện tượng thực tế đạt mức độ hoàn thiện cao. Công trình nghiên cứu tại Trường Đại học Sư phạm thuộc Đại học Đà Nẵng mang lại đóng góp quan trọng cho phương pháp dạy học bộ môn. Mô hình cung cấp bộ công cụ sư phạm hoàn chỉnh từ khâu thiết kế bài giảng đến quy trình đánh giá năng lực. Giải pháp này mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi cho các chủ đề Vật lí khác và liên môn STEM trong kỷ nguyên giáo dục số.

4.1. Hiệu quả cải thiện kết quả học tập và năng lực tự học

Số liệu thực nghiệm cho thấy sự chuyển biến rõ nét về thành tích học tập của học sinh. Học sinh tiếp cận mô hình đảo ngược đạt điểm trung bình môn cao hơn và giảm thiểu tối đa các lỗi sai về bản chất lực. Năng lực tự học thể hiện rõ qua việc học sinh chủ động hoàn thành nhiệm vụ trước giờ học mà không cần đôn đốc. Thái độ đối với môn Vật lí có bước chuyển biến tích cực từ lo lắng sang tự tin và chủ động. Học sinh biết cách phân bổ thời gian học tập khoa học và tự tìm kiếm tài liệu mở rộng. Kỹ năng khai thác tài nguyên số và giải quyết vấn đề cá nhân được củng cố vững chắc qua từng bài học.

4.2. Định hướng nhân rộng mô hình trong dạy học phổ thông

Mô hình lớp học đảo ngược mở ra hướng đi bền vững cho các trường trung học phổ thông. Việc nhân rộng mô hình đòi hỏi sự đầu tư đồng bộ về kho học liệu số dùng chung giữa các tổ chuyên môn. Các trường cần tổ chức tập huấn kỹ năng biên tập video và phương pháp điều phối lớp học năng động cho giáo viên. Bên cạnh đó, việc xây dựng ngân hàng bài tập thực tiễn và bộ tiêu chí đánh giá hành vi chuẩn mực là yếu tố then chốt. Sự kết hợp giữa nền tảng trực tuyến và dạy học trực tiếp tạo điều kiện cá nhân hóa giáo dục sâu sắc. Mô hình này đặt nền móng vững chắc cho chuyển đổi số giáo dục toàn diện.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Đề tài luận án tiến sĩ “Vận dụng mô hình lớp học đảo ngược trong dạy học phần ‘Động lực học’ – Vật lí lớp 10 nhằm phát triển năng lực vật lí của học sinh” được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Trần Thị Hương Xuân, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Thị Nhị và PGS.TS Nguyễn Bảo Hoàng Thanh, thuộc chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lý (mã số: 9140111) tại Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng.

Tính cấp thiết của luận án xuất phát từ chủ trương đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo theo Nghị quyết số 29-NQ/TW (2013) cùng định hướng triển khai Chương trình giáo dục phổ thông (CTGDPT) 2018 tại Việt Nam. Trọng tâm của quá trình đổi mới là dịch chuyển từ truyền thụ tri thức sang phát triển phẩm chất và năng lực người học, trong đó kiểm tra đánh giá dựa trên minh chứng và sự tiến bộ cá nhân. Cùng với đó, Chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2021–2030 và Quyết định số 131/QĐ-TTg ngày 25/01/2022 của Thủ tướng Chính phủ đặt ra yêu cầu xây dựng môi trường học tập kết hợp, học liệu số và chuyển đổi số quy trình dạy học. Tuy nhiên, trong thực tiễn dạy học môn Vật lí ở trường trung học phổ thông (THPT), việc tổ chức hoạt động học vẫn còn nặng tính truyền thụ một chiều; các nghiên cứu trước đây về mô hình lớp học đảo ngược (LHĐN) phần lớn chỉ đánh giá kết quả học tập chung hoặc năng lực tự học, thiếu các mô hình can thiệp sư phạm có cơ chế tác động trực tiếp và công cụ kiểm định chuẩn hóa để đo lường năng lực đặc thù môn học là năng lực vật lí (NLVL).

Khoảng trống nghiên cứu được luận án xác định là sự thiếu vắng một quy trình can thiệp LHĐN hoàn chỉnh—bao gồm học liệu số, nhiệm vụ học tập trực tuyến ngoài lớp học, hoạt động kiến tạo kiến thức tại lớp và đánh giá quá trình—được liên kết đồng bộ với cấu trúc NLVL (gồm các thành tố, chỉ số hành vi và tiêu chí đánh giá mức độ biểu hiện). Phần "Động lực học" thuộc chương trình Vật lí 10 là mảng nội dung nền tảng, chứa đựng nhiều cơ hội làm thí nghiệm, mô hình hóa và lập luận khoa học, nhưng chưa được khai thác bài bản theo mô hình này.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án: Đề xuất và kiểm chứng quy trình thiết kế việc tổ chức dạy học theo mô hình LHĐN phát triển NLVL; từ đó tổ chức dạy học phần Động lực học – Vật lí 10 theo quy trình đã đề xuất để đánh giá tác động của mô hình can thiệp này đến sự phát triển các thành tố và chỉ số hành vi của NLVL ở học sinh.

Giả thuyết nghiên cứu: Nếu tổ chức dạy học phần Động lực học – Vật lí 10 theo quy trình đề xuất, trong đó các hoạt động ở các pha được thiết kế gắn với các thành tố NLVL, các chỉ số hành vi và công cụ đánh giá tương ứng thì học sinh lớp thực nghiệm có sự phát triển NLVL cao hơn có ý nghĩa thống kê và ý nghĩa thực tiễn so với lớp đối chứng khi kiểm soát khác biệt đầu vào; đồng thời, mức độ tham gia các hoạt động ở các pha của mô hình có tương quan thuận với mức độ phát triển NLVL.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động của giáo viên và học sinh trong dạy học phần Động lực học – Vật lý 10 theo mô hình LHĐN phát triển NLVL.
• Phạm vi nội dung: Nội dung kiến thức phần Động lực học trong CTGDPT môn Vật lí lớp 10.
• Phạm vi thời gian: Nghiên cứu được triển khai từ tháng 9/2020 đến tháng 9/2024.
• Phạm vi không gian: Khảo sát và thực nghiệm sư phạm tại các trường THPT trên địa bàn thành phố Đà Nẵng (tiêu biểu gồm: THPT Phan Châu Trinh, Nguyễn Khuyến, Nguyễn Hiền, Hòa Vang, Ông Ích Khiêm, Sơn Trà).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã hệ thống hóa lịch sử nghiên cứu về mô hình LHĐN và giáo dục định hướng năng lực trên thế giới và tại Việt Nam:

• Nguồn gốc và sự phát triển của mô hình LHĐN: Khái niệm này hình thành từ những năm 1990 với các nghiên cứu của Baker (2000), Mazur và Balkanski nhằm giảm bớt thuyết giảng trực tiếp, chuyển việc tiếp nhận thông tin ra ngoài lớp học qua video và học liệu để dành thời gian trên lớp cho thảo luận, giải quyết thắc mắc. Năm 2000, Lage, Platt và Treglia sử dụng thuật ngữ inverted classroom, xây dựng trên lý thuyết phong cách học tập của Reichmann và Grasha (1974), Keirsey và Bates (1984), Kolb (1981). Đến năm 2007, Strayer đề xuất cơ sở lí thuyết kết hợp định hướng hành vi (khi tự học ngoài lớp) và định hướng kiến tạo (khi học tập chủ động tại lớp). Từ năm học 2007–2008, Bergmann và Sams ghi hình bài giảng Hóa học và chia sẻ trực tuyến qua Khan Academy, tạo bước chuyển thực tiễn cho mô hình. Năm 2014, Flipped Learning Network đưa ra 4 trụ cột cốt lõi F-L-I-P: Môi trường linh hoạt (Flexible environment), Văn hóa học tập (Learning culture), Nội dung có chủ đích (Intentional content), và Nhà giáo dục chuyên nghiệp (Professional educator). Bishop và Verleger bổ sung biểu đồ Venn và khung lý thuyết lấy học sinh làm trung tâm; Mustafa Çevikbaş và Ziya Argün (2017) định vị LHĐN trong khuôn khổ học tập kết hợp và phát triển siêu nhận thức.
• Tác động sư phạm và các yếu tố ảnh hưởng: Nghiên cứu tổng quan của Lanqin Zheng và cộng sự (2020) phân tích 95 bài báo từ 1.393 công trình trên các cơ sở dữ liệu WoS, Scopus và ERIC (2013–2019), chỉ ra hiệu ứng trung bình của LHĐN lên kết quả học tập là 0,663 và động cơ học tập là 0,661; trong đó can thiệp từ 5–8 tuần đạt hiệu quả cao nhất và học liệu dạng video vượt trội hơn tài liệu tĩnh. Nghiên cứu của Carl Reidsema và cộng sự (2017), Means và cộng sự (2010), Randy D. Kanuka (2010), Yu Wang (2021) đều khẳng định vai trò thúc đẩy học sâu, tự điều chỉnh và hợp tác nhóm. Về mặt tiếp nhận công nghệ, Alyousself (2021) vận dụng mô hình TAM và UTAUT để phân tích các yếu tố kỳ vọng nỗ lực, điều kiện thuận lợi và sự lo lắng công nghệ của giáo viên và học sinh.
• Nghiên cứu trong nước: Các tác giả Trần Thị Ái Luyến và Nguyễn Thị Kim Anh (2020), Nguyễn Lăng Bình và Đỗ Hương Trà đã khảo sát thực trạng đổi mới phương pháp dạy học nhưng chỉ ra việc thiếu đồng bộ do hạ tầng và năng lực số. Lê Thị Phượng và Bùi Phương Anh (2021) so sánh lớp học truyền thống và LHĐN. Ngô Phương Linh và Lại Phương Liên (2021) kết hợp LHĐN với mô hình 5E trong môn Khoa học tự nhiên 6 nhưng dừng lại ở mô tả quy trình, chưa có thực nghiệm định lượng.

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết: Phần lớn công trình hiện nay chỉ đánh giá chung kết quả học tập hoặc năng lực chung (tự học, hợp tác), thiếu các nghiên cứu thực nghiệm kiểm chứng cơ chế tác động của chu trình 3 pha (trước – trong – sau giờ học) đối với năng lực đặc thù môn học là NLVL ở cấp THPT. Luận án giải quyết khoảng trống này bằng cách thiết lập một khung năng lực với 16 chỉ số hành vi đo lường được, xây dựng quy trình thiết kế và tiến trình dạy học can thiệp cụ thể, kèm theo hệ thống công cụ kiểm tra đánh giá đã kiểm định qua thực tiễn.

Bảng 1. So sánh mô hình lớp học truyền thống và lớp học đảo ngược (theo tổng hợp của luận án)

Tiêu chí	Lớp học truyền thống	Lớp học đảo ngược
Vai trò của giáo viên	Chuẩn bị giáo án, trực tiếp điều hành và giảng giải nội dung bài học trên lớp.	Thiết kế học liệu số, video; tổ chức, dẫn dắt, hỗ trợ và giải đáp thắc mắc theo định hướng kiến tạo.
Vai trò của học sinh	Nghe giảng thụ động, ghi chép nội dung và làm bài tập về nhà để củng cố.	Tự học qua học liệu số trước giờ học; chủ động thảo luận, thực hành, giải quyết vấn đề tại lớp.
Không gian tiếp cận tri thức	Không gian lớp học trực tiếp.	Không gian cá nhân trực tuyến trước khi đến lớp.
Hoạt động chủ đạo trên lớp	Giảng dạy lý thuyết để hình thành kiến thức mới.	Thực hành thí nghiệm, giải quyết vấn đề thực tiễn, thảo luận nhóm và phản biện.
Hình thức học tập	Học tập cá nhân, hạn chế tương tác hai chiều chiều sâu.	Học tập hợp tác, tương tác đa chiều (GV–HS, HS–HS), học từ bạn học.
Phương pháp đánh giá	Đánh giá tổng kết cuối kỳ/bài học.	Đánh giá quá trình liên tục, tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng qua rubrics.
Năng lực trọng tâm phát triển	Rèn luyện khả năng ghi nhớ, tái hiện thông tin.	Năng lực tư duy bậc cao, năng lực vật lí, tự học, giải quyết vấn đề và phản biện.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên nền tảng các lý thuyết học tập hiện đại:

• Thuyết kiến tạo và thuyết kiến tạo xã hội của Vygotsky (1978): Người học tự chiếm lĩnh tri thức ban đầu trong không gian cá nhân và mở rộng, kiểm chứng tri thức thông qua tương tác nhóm, đàm thoại và giải quyết vấn đề tại lớp học.
• Thang phân loại mục tiêu nhận thức Bloom: Phân tầng các mức độ nhận thức, chuyển mức độ nhận biết và thông hiểu ra không gian ngoài lớp học, ưu tiên thời gian tại lớp cho các mức độ tư duy bậc cao (vận dụng, phân tích, đánh giá, sáng tạo).
• Khung lý thuyết F-L-I-P của Flipped Learning Network và mô hình chấp nhận công nghệ TAM/UTAUT.
• Khung năng lực khoa học của OECD/PISA (2018, 2025) kết hợp đối sánh chương trình giáo dục môn Khoa học/Vật lí của Australia, Singapore (2023) và CTGDPT 2018 của Việt Nam.

Khái niệm và cấu trúc NLVL: Luận án quan niệm NLVL là “khả năng tìm ra quy luật về sự vận động, sự tương tác, sự bảo toàn trong thế giới tự nhiên để nhận thức kiến thức về các hiện tượng, quá trình vật lí và vận dụng để giải quyết các vấn đề trong bối cảnh thực tiễn, qua đó hình thành thái độ và hành vi đúng đắn với thế giới xung quanh nhằm mục tiêu phát triển bền vững”. Cấu trúc NLVL gồm 3 thành tố:

1. Năng lực nhận thức vật lí (ký hiệu: N): Khả năng tái hiện, diễn đạt, giải thích và tổ chức các kiến thức liên quan đến vật lí.
2. Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí (ký hiệu: T): Khả năng tìm tòi, khám phá sự vật, hiện tượng qua dự đoán, điều tra, thu thập, phân tích dữ liệu và sử dụng chứng cứ khoa học để trả lời câu hỏi và rút ra kết luận.
3. Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học (ký hiệu: V): Khả năng vận dụng phối hợp kiến thức, kĩ năng khám phá khoa học để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn hướng đến phát triển bền vững.

Cấu trúc này được cụ thể hóa thành 16 chỉ số hành vi (CSHV) với tiêu chí chất lượng 4 mức độ dựa trên 3 trục: mức độ tự lực của học sinh, mức độ phức tạp của nhiệm vụ, và mức độ hoàn thiện của hành vi.

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

• Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Phân tích, tổng hợp văn bản quy phạm pháp luật, chương trình GDPT 2018 và tài liệu chuyên môn.
• Phương pháp điều tra thực tiễn: Điều tra bằng phiếu khảo sát đối với giáo viên và học sinh phổ thông; phân tích SWOT; ước lượng mô hình chấp nhận công nghệ bằng phương pháp bootstrapping; phân tích video bài giảng để đánh giá năng lực công nghệ và sư phạm số (TPACK) của giáo viên. Sử dụng phương pháp chuyên gia (lấy ý kiến giảng viên bộ môn PPDH Vật lí và giáo viên cốt cán) để thẩm định giá trị nội dung khung năng lực.
• Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Sử dụng thiết kế bán thực nghiệm (quasi-experimental) có nhóm đối chứng tương đương, kết hợp kiểm tra trước và sau tác động qua 2 vòng thực nghiệm sư phạm độc lập trên học sinh lớp 10 THPT tại Đà Nẵng.
• Phương pháp nghiên cứu trường hợp (Case study): Chọn đại diện 9 học sinh thuộc 3 nhóm năng lực (nhóm mức tham gia học trước và mức tiến bộ khác nhau) để phân tích chi tiết tiến trình biến đổi hành vi qua các biểu đồ nhiệt và đường phát triển năng lực.
• Phương pháp xử lý dữ liệu: Sử dụng thống kê toán học, kiểm định T-test độc lập và T-test theo cặp (paired samples t-test), phân tích điểm thô và điểm số theo rubrics đánh giá.
• Nguồn tư liệu và công cụ hỗ trợ: Hệ thống quản lý học tập Google Classroom (giao bài học, tài liệu, video và bài tập trắc nghiệm trước và sau giờ học), bảng tương tác trực tuyến Padlet (chia sẻ và thảo luận sản phẩm học tập), bộ phiếu học tập và bảng tiêu chí rubric đánh giá 16 CSHV.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu về mô hình lớp học đảo ngược và vận dụng mô hình vào dạy học định hướng phát triển năng lực

Chương này tổng thuật toàn diện các hướng nghiên cứu trong nước và quốc tế. Tác giả phân tích tiến trình lịch sử từ việc dùng công nghệ phân phối bài giảng (những năm 1990) đến xác lập triết lý sư phạm lấy người học làm trung tâm (F-L-I-P, 2014). Tác giả tổng hợp các bằng chứng thực nghiệm về tác động sư phạm: tối ưu hóa thời gian tương tác trực tiếp, kích hoạt tư duy bậc cao, hỗ trợ học tập cá nhân hóa, đồng thời nhận diện các rào cản như hạ tầng số, khối lượng công việc thiết kế học liệu của giáo viên và thói quen tự học của học sinh. Phân tích các nghiên cứu tại Việt Nam cho thấy đa phần chỉ dừng ở việc áp dụng công nghệ rời rạc hoặc đo lường kết quả kiểm tra tổng kết. Từ đó, chương 1 xác lập 5 vấn đề cốt lõi cần giải quyết: xác định yếu tố tiếp nhận mô hình; đề xuất biện pháp phát triển NLVL; xây dựng quy trình tổ chức dạy học đảo ngược 3 pha; thiết kế hệ thống học liệu số phù hợp; và dùng thống kê toán học để đo lường chính xác sự phát triển NLVL.

Chương 2: Cơ sở lí luận và thực tiễn về tổ chức dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược phát triển năng lực vật lí của học sinh

Chương 2 làm rõ cơ sở lý luận về cấu trúc NLVL trong CTGDPT 2018 và đối sánh quốc tế (PISA, Singapore, Australia). Tác giả xây dựng cấu trúc NLVL gồm 3 thành tố, 16 CSHV và thang tiêu chí chất lượng 4 mức độ. Về thực tiễn, tác giả khảo sát giáo viên và học sinh các trường THPT tại Đà Nẵng, phân tích ma trận SWOT và phân tích mô hình bằng kỹ thuật bootstrapping, chỉ ra mức độ khó khăn của giáo viên phân hóa theo thâm niên công tác (đặc biệt ở năng lực thiết kế học liệu số và quản lý tiến trình tự học).

Trên cơ sở đó, chương 2 đề xuất 3 biện pháp sư phạm phát triển NLVL và xác lập hai quy trình vận hành:

1. Quy trình thiết kế việc tổ chức dạy học theo mô hình LHĐN (gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1 - Chuẩn bị; Giai đoạn 2 - Tổ chức dạy học; Giai đoạn 3 - Kiểm tra đánh giá và điều chỉnh).
2. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học theo mô hình LHĐN phát triển NLVL (gồm 3 pha: Pha 1 - Học trực tuyến trước khi đến lớp; Pha 2 - Học trực tiếp tại lớp; Pha 3 - Học trực tuyến sau giờ học).

Bảng 2. Cấu trúc quy trình thiết kế và tiến trình dạy học theo mô hình LHĐN

Cấu phần	Các giai đoạn / Pha thực hiện	Hoạt động trọng tâm của giáo viên và học sinh
Quy trình thiết kế tổ chức dạy học	Giai đoạn 1: Chuẩn bị	Xác định mục tiêu bài học; lựa chọn nội dung phù hợp; số hóa học liệu (video, bài giảng tương tác); thiết kế phiếu học tập và rubric đánh giá.
	Giai đoạn 2: Tổ chức dạy học	Triển khai nhiệm vụ tự học trực tuyến; tổ chức hoạt động thực hành, thí nghiệm, giải quyết vấn đề trên lớp; hướng dẫn mở rộng sau buổi học.
	Giai đoạn 3: Đánh giá và điều chỉnh	Thu thập dữ liệu đánh giá quá trình; phân tích kết quả học tập; điều chỉnh nội dung học liệu và tiến trình sư phạm cho bài học sau.
Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học	Pha 1: Trực tuyến trước khi đến lớp (Không gian cá nhân)	HS xem video, nghiên cứu tài liệu trên Google Classroom, hoàn thành câu hỏi kiểm tra ban đầu; GV giám sát dữ liệu truy cập và nhận diện hiểu lầm nhận thức.
	Pha 2: Trực tiếp tại lớp (Không gian nhóm / tương tác)	Giải đáp thắc mắc từ pha 1; tổ chức thảo luận nhóm, làm thí nghiệm kiểm chứng, giải quyết vấn đề thực tiễn, báo cáo và phản biện giải pháp.
	Pha 3: Trực tuyến sau giờ học (Không gian mở rộng)	HS thực hiện bài tập vận dụng nâng cao, nộp sản phẩm sáng tạo lên Padlet; tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng theo rubric; GV phản hồi cá nhân hóa.

Chương 3: Thiết kế tiến trình dạy học phần Động lực học theo mô hình lớp học đảo ngược phát triển năng lực vật lí của học sinh

Chương 3 phân tích nội dung chương trình Vật lí 10 (CTGDPT 2018), làm rõ đặc điểm phần Động lực học với các nội dung trọng tâm: khái niệm lực, cân bằng lực, khối lượng, quán tính và hệ ba định luật Newton. Tác giả xây dựng kế hoạch dạy học chi tiết cho 2 chủ đề gồm 6 bài học. Trọng tâm của chương là thiết kế chi tiết tiến trình sư phạm cho bài học “Định luật I Newton” và bài học “Định luật II Newton”, minh họa việc phân bổ hoạt động học tập qua 3 pha (trước lớp, trong lớp, sau lớp). Mỗi bài học xác định rõ yêu cầu cần đạt, bảng ma trận mục tiêu liên kết với các CSHV của NLVL, hệ thống học liệu số sử dụng (video bài giảng ngắn, câu hỏi chèn trong video, mô phỏng thí nghiệm ảo), phiếu học tập định hướng hoạt động nhóm tại lớp và nhiệm vụ vận dụng thực tiễn đăng tải trên Padlet ở pha sau giờ học.

Chương 4: Thực nghiệm sư phạm

Chương 4 mô tả tiến trình thực nghiệm sư phạm được tiến hành qua 2 vòng độc lập tại các trường THPT ở Đà Nẵng, sử dụng thiết kế nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng tương đương. Chương này trình bày chi tiết ma trận công cụ đo lường (bài kiểm tra viết, phiếu đánh giá rubric quá trình, hệ thống dữ liệu số từ Google Classroom và Padlet).

Dữ liệu định tính được phân tích qua nghiên cứu trường hợp với 9 học sinh đại diện (được chia theo 3 nhóm dựa trên mức độ tham gia và tốc độ tiến bộ), biểu thị sinh động qua các biểu đồ nhiệt thể hiện sự chuyển biến về năng lực qua từng bài học.

Dữ liệu định lượng phân tích kết quả kiểm định T-test độc lập và kiểm định mẫu theo cặp (paired samples t-test). Kết quả cho thấy trước tác động, điểm số giữa hai nhóm không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê; sau tác động, lớp thực nghiệm đạt điểm trung bình bài kiểm tra cao hơn có ý nghĩa thống kê ($p < 0,05$) so với lớp đối chứng. Đồng thời, phân tích điểm rubrics các chỉ số hành vi cho thấy học sinh lớp thực nghiệm tiến bộ rõ nét ở cả ba thành tố, trong đó các chỉ số thuộc thành tố tìm hiểu thế giới tự nhiên (T1, T2, T4) và vận dụng kiến thức (V1, V2, V3) có mức độ tăng trưởng vượt trội nhất.

Bảng 3. Thiết kế nghiên cứu thực nghiệm sư phạm của luận án

Nhóm	Giai đoạn trước tác động	Tác động sư phạm	Giai đoạn sau tác động
Nhóm thực nghiệm (ThN)	Kiểm tra đầu vào (Đo lường mức độ NLVL ban đầu)	Dạy học phần Động lực học theo mô hình LHĐN 3 pha kết hợp hệ thống Google Classroom và Padlet	Kiểm tra sau tác động, đánh giá sản phẩm học tập và chấm rubrics 16 CSHV
Nhóm đối chứng (ĐC)	Kiểm tra đầu vào (Đo lường mức độ NLVL ban đầu)	Dạy học phần Động lực học theo phương pháp truyền thống (thuyết giảng kết hợp bài tập củng cố tại lớp)	Kiểm tra sau tác động cùng bộ đề kiểm tra chuẩn hóa với nhóm thực nghiệm

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lí luận:

• Hệ thống hóa và xác lập khái niệm 3 thành tố của NLVL (Nhận thức vật lí; Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí; Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học) trên cơ sở đối sánh CTGDPT 2018 với khung năng lực PISA và chương trình giáo dục quốc tế của Singapore, Australia.
• Đề xuất khung cấu trúc NLVL gồm 16 CSHV cụ thể, đi kèm bảng tiêu chí chất lượng 4 mức độ dựa trên 3 trục đánh giá (mức độ tự lực, mức độ phức tạp của nhiệm vụ và mức độ hoàn thiện hành vi), tạo công cụ đo lường tin cậy cho giáo dục định hướng năng lực.
• Đề xuất hệ thống 3 biện pháp sư phạm nhằm phát triển NLVL thông qua mô hình LHĐN.
• Xây dựng quy trình thiết kế tổ chức dạy học gồm 3 giai đoạn (Chuẩn bị, Tổ chức dạy học, Kiểm tra đánh giá và điều chỉnh) và tiến trình tổ chức hoạt động dạy học gồm 3 pha (Học trực tuyến trước khi đến lớp, Học trực tiếp tại lớp, Học trực tuyến sau giờ học) có cơ chế kích hoạt các hành vi năng lực rõ ràng.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn:

• Thiết kế 6 tiến trình dạy học hoàn chỉnh cho 6 bài học thuộc phần “Động lực học” – Vật lí 10 theo mô hình LHĐN, có khả năng áp dụng trực tiếp trong nhà trường phổ thông.
• Xây dựng bộ công cụ kiểm tra đánh giá quá trình gồm hệ thống phiếu học tập, bộ rubric chuẩn hóa và kho học liệu số (video, câu hỏi tương tác, bài tập mở rộng trên Google Classroom và Padlet).
• Cung cấp minh chứng thực nghiệm vững chắc qua 2 vòng thực nghiệm sư phạm độc lập, chứng minh tác động tích cực của mô hình LHĐN đến sự phát triển NLVL của học sinh THPT, làm rõ mối tương quan thuận giữa mức độ tham gia các pha học tập và sự phát triển năng lực.

Kiến nghị và giải pháp:

• Đối với giáo viên: Vận dụng linh hoạt quy trình 3 pha, khai thác các tiến trình bài dạy mẫu và bộ tiêu chí rubric để tổ chức kiểm tra đánh giá quá trình thường xuyên; chú trọng khâu thiết kế học liệu ngắn gọn, có tính tương tác cao nhằm duy trì động lực học tập ngoài lớp học của học sinh.
• Đối với các cơ sở giáo dục: Tăng cường bồi dưỡng năng lực công nghệ và sư phạm số (TPACK) cho giáo viên; đầu tư nâng cấp hạ tầng mạng và thiết bị số; xây dựng cơ chế kiểm tra đánh giá linh hoạt nhằm hỗ trợ hiệu quả các mô hình học tập kết hợp theo định hướng chuyển đổi số.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Phạm vi nội dung can thiệp mới giới hạn ở phần kiến thức “Động lực học” thuộc chương trình Vật lí lớp 10, chưa mở rộng ra các phần nội dung khác trong toàn bộ chương trình Vật lí THPT.
• Địa bàn thực nghiệm sư phạm và khảo sát tập trung tại các trường THPT thuộc thành phố Đà Nẵng, nơi có điều kiện hạ tầng kỹ thuật và trình độ công nghệ thông tin tương đối đồng đều, do đó cần thêm dữ liệu để đánh giá tính thích ứng ở các địa bàn khó khăn hơn.
• Mô hình đòi hỏi học sinh phải có thiết bị kết nối và tinh thần tự giác cao; đồng thời tạo ra áp lực về thời gian chuẩn bị học liệu số đối với giáo viên trong giai đoạn đầu triển khai.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Mở rộng ứng dụng quy trình dạy học đảo ngược sang các chủ đề khác của môn Vật lí (như Năng lượng, Sóng, Điện từ trường...) và các môn khoa học tự nhiên khác ở trường phổ thông.
• Kết hợp mô hình LHĐN với các phương pháp và chiến lược dạy học tích cực khác như: dạy học dựa trên dự án (PBL), dạy học khám phá, mô hình 5E và giáo dục STEM.
• Tiếp tục nghiên cứu đánh giá tác động dài hạn của mô hình LHĐN đối với các năng lực cốt lõi chung của học sinh, bao gồm năng lực tự chủ và tự học, tư duy phản biện, và năng lực giao tiếp – hợp tác trong bối cảnh chuyển đổi số giáo dục.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên môn hữu ích cho nhiều đối tượng trong lĩnh vực giáo dục:

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và nhà nghiên cứu chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học: Luận án cung cấp một khung lý thuyết mạch lạc về việc chuyển hóa cấu trúc năng lực môn học thành các chỉ số hành vi đo lường được; quy trình kết hợp phương pháp hỗn hợp (mixed methods) giữa thống kê định lượng (t-test, bootstrapping) và phân tích định tính chuyên sâu (nghiên cứu trường hợp với biểu đồ nhiệt).
• Đối với giáo viên môn Vật lí và tổ chuyên môn tại các trường THPT: Cung cấp trực tiếp 6 giáo án mẫu thuộc phần Động lực học lớp 10, hệ thống học liệu số, phiếu học tập và bộ rubric đánh giá 4 mức độ để ứng dụng ngay vào giảng dạy thực tế theo CTGDPT 2018.
• Đối với cán bộ quản lý giáo dục và người làm chính sách: Luận án cung cấp các minh chứng thực tế về điều kiện đảm bảo, phân tích điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức (SWOT) cũng như nhu cầu bồi dưỡng năng lực TPACK của giáo viên, phục vụ công tác xây dựng kế hoạch chuyển đổi số ngành giáo dục theo Quyết định 131/QĐ-TTg.

Câu hỏi thường gặp

1. Khung năng lực vật lí được đề xuất trong luận án gồm những thành tố nào và có bao nhiêu chỉ số hành vi? Khung năng lực vật lí trong luận án được cấu trúc thành 3 thành tố chính: (1) Năng lực nhận thức vật lí (ký hiệu: N), (2) Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí (ký hiệu: T), và (3) Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học (ký hiệu: V). Ba thành tố này được cụ thể hóa thành 16 chỉ số hành vi (CSHV), mỗi chỉ số được đánh giá theo 4 mức độ chất lượng dựa trên 3 trục: mức độ tự lực, mức độ phức tạp của nhiệm vụ và mức độ hoàn thiện của hành vi.

2. Tiến trình tổ chức dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược trong luận án gồm mấy pha? Tiến trình gồm 3 pha liên hoàn:

• Pha 1 (Học trực tuyến trước khi đến lớp): Học sinh nghiên cứu học liệu số, video và làm bài tập kiểm tra nhận thức ban đầu trên Google Classroom.
• Pha 2 (Học trực tiếp tại lớp): Giáo viên giải đáp khó khăn, tổ chức thảo luận nhóm, tiến hành thí nghiệm kiểm chứng, giải quyết các nhiệm vụ nhận thức bậc cao và phản biện giải pháp.
• Pha 3 (Học trực tuyến sau giờ học): Học sinh làm bài tập củng cố, thực hiện nhiệm vụ vận dụng thực tiễn mở rộng, nộp sản phẩm lên Padlet và tham gia đánh giá đồng đẳng.

3. Nghiên cứu thực nghiệm sư phạm được tiến hành với quy mô và thiết kế nghiên cứu như thế nào? Thực nghiệm sư phạm được triển khai qua 2 vòng độc lập trên học sinh lớp 10 tại các trường THPT thuộc thành phố Đà Nẵng (tiêu biểu như THPT Phan Châu Trinh, Nguyễn Khuyến, Nguyễn Hiền, Hòa Vang, Ông Ích Khiêm, Sơn Trà). Nghiên cứu áp dụng thiết kế bán thực nghiệm (quasi-experimental) trước và sau tác động với nhóm đối chứng tương đương, kết hợp phương pháp hỗn hợp (định lượng qua bài kiểm tra chuẩn hóa, t-test; định tính qua nghiên cứu trường hợp chuyên sâu trên 9 học sinh đại diện cho 3 nhóm mức độ tiến bộ).

4. Luận án sử dụng những công cụ công nghệ nào để theo dõi và đánh giá tiến trình học tập của học sinh? Tác giả khai thác nền tảng Google Classroom để quản lý tiến trình học tập trực tuyến, giao bài tập, chia sẻ video bài giảng và theo dõi dữ liệu truy cập của học sinh trong pha trước và sau giờ học; nền tảng Padlet được sử dụng làm không gian tương tác trưng bày sản phẩm học tập và thảo luận nhóm; kết hợp các bộ câu hỏi trắc nghiệm kiểm tra nhanh trực tuyến và hệ thống bảng tiêu chí rubric để chấm điểm quá trình.

5. Kết quả thực nghiệm sư phạm đã chứng minh điều gì về sự phát triển năng lực của học sinh? Kết quả kiểm định thống kê cho thấy học sinh lớp thực nghiệm đạt điểm trung bình bài kiểm tra sau tác động cao hơn có ý nghĩa thống kê so với lớp đối chứng ($p < 0,05$). Phân tích dữ liệu rubrics và biểu đồ nhiệt theo dõi 9 học sinh trong nghiên cứu trường hợp cho thấy học sinh tiến bộ vượt bậc ở cả ba thành tố năng lực, trong đó mức độ tăng trưởng rõ nét nhất được ghi nhận ở thành tố tìm hiểu thế giới tự nhiên (CSHV: T1, T2, T4) và vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học (CSHV: V1, V2, V3).

Kết luận

Luận án của tác giả Trần Thị Hương Xuân đã giải quyết thành công vấn đề lý luận và thực tiễn về việc tổ chức dạy học theo mô hình lớp học đảo ngược nhằm phát triển năng lực vật lí cho học sinh THPT trong bối cảnh triển khai CTGDPT 2018. Công trình đã xác lập khung năng lực vật lí chuẩn hóa gồm 3 thành tố, 16 chỉ số hành vi và xây dựng hoàn chỉnh quy trình dạy học 3 pha gắn với 6 bài học cụ thể thuộc phần Động lực học lớp 10. Các dữ liệu định lượng và định tính thu được qua 2 vòng thực nghiệm sư phạm độc lập đã kiểm chứng vững chắc giả thuyết nghiên cứu, khẳng định tính hiệu quả và khả năng ứng dụng thực tiễn của mô hình can thiệp trong việc nâng cao năng lực chuyên môn cho người học.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ MÔ HÌNH LỚP HỌC ĐẢO NGƯỢC VÀ VẬN DỤNG MÔ HÌNH VÀO DẠY HỌC ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC 1.1 Những nghiên cứu về mô hình Lớp học đảo ngược 1.1 Tiến trình hình thành và phát triển lí luận về mô hình Lớp học đảo ngược Khái niệm mô hình LHĐN đã được hình thành và phát triển những năm 1990 trong bối cảnh GD bắt đầu khai thác công nghệ số để hỗ trợ người học tiếp cận nội dung bài học ngoài không gian lớp học. Ở giai đoạn đầu, các NC chủ yếu xem LHĐN như một giải pháp tổ chức lại việc truyền đạt kiến thức, theo đó phần giảng giải ban đầu được chuyển ra ngoài lớp thông qua video, học liệu số (HLS) hoặc hệ thống quản lí học tập (LMS), nhằm tăng thời gian trên lớp cho trao đổi, thảo luận và hỗ trợ cá nhân hóa. Cách tiếp cận này được thể hiện trong các NC tiên phong của Baker [59], Mazur và Balkanski, trong đó trọng tâm là giảm sự phụ thuộc vào bài giảng trực tiếp, khuyến khích người học chuẩn bị bài trước khi đến lớp [59] và tăng cường sự tham gia của người học vào các HĐ trao đổi, thảo luận, hợp tác tại lớp nhằm thúc đẩy nhận thức sâu và điều chỉnh sai lầm [118]. Tuy nhiên, ở giai đoạn này, LHĐN vẫn chủ yếu được nhìn nhận từ góc độ tổ chức HĐ và hỗ trợ công nghệ; mối quan hệ giữa việc chuẩn bị trước ở nhà với chất lượng học tập tại lớp chưa được lí giải thật đầy đủ [59].

Bước phát triển tiếp theo diễn ra khi Lage và cộng sự sử dụng thuật ngữ inverted classroom để mô tả sự chuyển đổi các HĐ vốn diễn ra trong lớp ra ngoài lớp và ngược lại [111]. Dựa trên lí thuyết về phong cách học tập đa dạng của người học của Reichmann và Grasha (1974), Keirsey và Bates (1984) và Kolb (1981), Lage, Platt và Treglia đã đề xuất cách tiếp cận linh hoạt nhằm đáp ứng nhu cầu học tập cá nhân hóa. Người học được khuyến khích lựa chọn hình thức học phù hợp như video bài giảng, tài liệu in hoặc bài giảng điện tử có âm thanh hướng dẫn để chuẩn bị trước khi đến lớp. Trong giờ học, thời gian được ưu tiên cho các HĐ thảo luận, thực hành, TN và vận dụng kiến thức thông qua hợp tác nhóm, từ đó tăng cường tính chủ động, tự định hướng và khả năng áp dụng tri thức của người học vào bối cảnh thực tiễn [80] [111].

Tuy nhiên, NC của Lage và cộng sự chưa làm rõ cách thức liên kết giữa HĐ trước khi đến lớp và HĐ tại lớp dưới góc độ kiến tạo tri thức. Tiếp nối hướng NC này, Strayer cho rằng mô hình tạo ra môi trường học tập linh hoạt, trong đó các HĐ ngoài lớp và trong lớp được thúc đẩy bởi những cơ sở lí thuyết khác nhau, đặc biệt là sự kết hợp giữa định hướng hành vi trong giai đoạn tiếp cận tài liệu và định hướng kiến tạo trong giai đoạn học tập tích cực tại lớp [143]. Cũng theo đó, Strayer đề xuất cơ sở lí thuyết của việc khám phá các HĐ học tập theo mô hình LHĐN (Hình 1. Cụ thể, mô hình sử dụng các công nghệ dạy học để chuyển 7 tải nội dung bài học đến người học ở không gian bên ngoài lớp học (mũi tên bên trái), tạo điều kiện cho các HĐ học tập, thúc đẩy HS học qua HĐ (mũi tên bên phải.

Cách tiếp cận này góp phần mở rộng nền tảng lí luận của mô hình, giúp lí giải vì sao việc chuyển phần tiếp nhận tri thức cơ bản ra ngoài lớp có thể tạo điều kiện cho các HĐ nhận thức bậc cao diễn ra hiệu quả hơn trong lớp học. Tuy nhiên, đóng góp của Strayer chủ yếu dừng ở mức khái quát hóa cơ sở lí thuyết, chưa xác lập được một mô hình lí luận đủ chặt chẽ để giải thích các biến trung gian như mức độ tham gia, động cơ hay khả năng tự học của người học. Cơ sở lí thuyết của mô hình Lớp học đảo ngược (Strayer J., 2007) Từ năm học 2007-2008, các GV Bergmann and Sams đã thực hiện ghi hình bài giảng môn Hóa học và tạo ra sự thay đổi đáng kể trong tổ chức dạy học. HS được yêu cầu chủ động xem video, ghi chú và đặt CH liên quan đến nội dung trước buổi học.

Thời gian trên lớp được sử dụng để giải đáp thắc mắc, làm rõ các quan niệm sai lệch – đồng thời là cơ sở để GV ĐG hiệu quả học liệu – và triển khai các HĐ thực hành, TN và giải quyết VĐ. Cách tiếp cận này giúp HS nhận diện và điều chỉnh hiểu lầm vốn khó phát hiện trong mô hình truyền thống do giới hạn thời gian. Ngoài ra, nó cũng mở rộng cơ hội thực hiện các nhiệm vụ học tập có chiều sâu, tăng cường khả năng phản hồi tức thời, tự quản học tập, và hỗ trợ lưu trữ – truy xuất tiến trình học khi cần thiết. Mô hình này đồng thời khẳng định sự chuyển dịch vai trò của GV từ người giảng dạy trung tâm sang người hỗ trợ và đồng hành cùng HS trong quá trình kiến tạo tri thức [61].

Theo các tác giả Barbara và Virginia [60], McDaniel và Caverly [119], thời gian lên lớp theo mô hình này dành cho người học xử lý thông tin kiến thức với sự hỗ trợ của thầy cô và bạn bè. Bergmann và cộng sự [61] đã đặt lại VĐ bản chất của mô hình này. Theo các tác giả này, đặc điểm quan trọng của mô hình này là sự tăng cường tiếp xúc và tương tác giữa GV-HS hay HS-HS, là sự kết hợp giữa dạy trực tiếp và học thông qua xây dựng kiến thức, tạo ra cơ hội cá nhân hoá quá trình GD. Đến năm 2014, Flipped Learning Network đưa ra khái niệm học tập đảo ngược như một tiếp cận sư phạm cho phép GV chuyển HĐ giảng dạy trực tiếp ra khỏi lớp 8 học, nhằm tối ưu thời gian trên lớp cho các HĐ tương tác, hợp tác và vận dụng kiến thức.

Theo quan niệm này, việc sử dụng video hay HLS chưa đủ để hình thành LHĐN; mô hình chỉ thực sự được triển khai khi GV tích hợp đầy đủ bốn trụ cột cốt lõi F-L- I-P, bao gồm: môi trường học tập linh hoạt, văn hóa học tập lấy người học làm trung tâm, nội dung có chủ đích và vai trò chuyên gia GD của GV [85]. Cách tiếp cận này cho thấy LHĐN không còn được hiểu đơn thuần như một giải pháp công nghệ, mà đã được xác lập như một mô hình tổ chức dạy học nhấn mạnh tính chủ động, tự lực và phản tư của người học. Xét về sự tham gia của HS vào quá trình học tập, HS có thể chủ động trong quá trình giải quyết VĐ và tự ĐG quá trình học tập của họ, tương tác với nhau và xác định khoảng trống trong quá trình học tập, phát triển tư duy phản biện thông qua các HĐ thảo luận và kết nối giữa kiến thức mới và cũ [146]. Bishop và Verleger đã đưa ra bảng định nghĩa mở rộng về LHĐN trong đó nhấn mạnh việc phát triển các HĐ nhóm và giải quyết VĐ tại lớp cùng với việc thực hành, vận dụng qua các CH đóng với sự hỗ trợ của công nghệ.

Theo đó mô hình này bao gồm hai phần: tương tác qua các HĐ nhóm trong lớp và hướng dẫn cá nhân trực tiếp trên máy tính bên ngoài lớp học. Nhóm tác giả cũng trình bày khung lí thuyết của LHĐN là nguồn gốc tâm lý GD của việc lấy HS làm trung tâm và biểu đồ Venn các phương pháp và lí thuyết học tập lấy HS làm trung tâm [58]. Mustafa Çevikbaş và Ziya Argün nhấn mạnh rằng LHĐN có thể được xem như một mô hình học tập kết hợp, trong đó các HĐ học tập có ý nghĩa, học tập hợp tác và HĐ siêu nhận thức được triển khai chủ yếu trong môi trường lớp học, còn các HĐ nhận thức ở mức độ thấp hơn và việc NC độc lập được thực hiện ngoài lớp học thông qua video, bài trình chiếu, bài báo hoặc ghi chú số hóa [126], [66]. Từ các NC về khái niệm và quy trình triển khai, LHĐN thường được tổ chức theo cấu trúc ba pha: trước khi đến lớp, tại lớp và sau giờ học; qua đó tách biệt tương đối các HĐ nhận thức bậc thấp và bậc cao, đồng thời tăng cường sự tham gia tích cực của người học trong quá trình kiến tạo tri thức [159].

Bên cạnh đó, các tác giả cũng cũng đề xuất nhiều hệ thống phân loại mô hình LHĐN như mô hình đảo ngược chuẩn, mô hình định hướng thảo luận, mô hình thực hành/studio-based hoặc mô hình đảo ngược từng phần, qua đó cho thấy LHĐN không phải là một cấu trúc duy nhất mà bao gồm nhiều biến thể linh hoạt tùy theo mục tiêu học tập, đặc thù môn học và thiết kế HĐ [51]. Qua phân tích các công trình NC về tiến trình hình thành và phát triển lí luận của mô hình LHĐN cho thấy mô hình này đã vận động từ một giải pháp hỗ trợ học tập bằng công nghệ sang một tiếp cận sư phạm nhấn mạnh việc tái cấu trúc HĐ dạy học theo hướng phát huy vai trò chủ thể của người học. Các NC giai đoạn đầu chủ yếu tập trung vào việc chuyển tải nội dung giảng dạy ra ngoài lớp học thông qua video, hệ thống LMS hoặc HLS, qua đó tạo điều kiện gia tăng thời gian cho các HĐ tương tác trên lớp. Trong khi đó, các NC ở giai đoạn sau đã mở rộng cách tiếp cận, 9 xem LHĐN không chỉ là sự đảo chiều về không gian và trình tự học tập, mà là quá trình tái cấu trúc HĐ học nhằm thúc đẩy học tập tích cực, học tập kiến tạo, tự học và tự điều chỉnh.

Tuy cùng khẳng định giá trị của việc chuyển các HĐ nhận thức bậc thấp ra ngoài lớp học và dành thời gian trên lớp cho các HĐ nhận thức bậc cao, các NC lại khác nhau về cách xác định bản chất mô hình, cơ sở lí thuyết, và cơ chế tác động của nó đối với sự phát triển NL HS. Sự khác biệt này cho thấy LHĐN là một mô hình có tính mở và linh hoạt, song cũng phản ánh thực tế rằng khung lí luận của mô hình chưa hoàn toàn thống nhất, đặc biệt trong việc chỉ ra mối quan hệ giữa học trước ở nhà, HĐ học tập trên lớp và sự phát triển NL của người học. Tại Việt Nam, các NC chủ yếu mô tả LHĐN như một hình thức dạy học kết hợp dựa trên công nghệ, nhấn mạnh vai trò tự học và khả năng tăng cường tương tác trong giờ học [13], [26].