Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu về Xây dựng và sử dụng học liệu số trong dạy học “Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật” (Khoa học tự nhiên 7) Trong quá trình học tập, nghiên cứu kiến thức phổ thông nói chung thì học liệu có vai trò vô cùng quan trọng, các học liệu có sự ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả học tập của mỗi cá nhân người học dù với tư cách là người truyền dạy hay tiếp thu. Với bối cảnh của cuộc cách mạng công nghệ số hiện nay, học liệu số dần chiếm ưu thế hơn học liệu truyền thống, thể hiện sự vượt trội từ hình ảnh đến âm thanh sinh động và rất trực quan, cũng như khả năng lan truyền rộng rãi, nhanh chóng. Thấy được những ưu điểm đó nên đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu về việc Xây dựng và sử dụng học liệu số trong dạy học nói chung và dạy học môn Sinh học nói riêng 1.
Tình hình nghiên cứu trong nước Trong những năm gần đây công nghệ giáo dục và sử dụng học liệu số đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong giáo dục. Có nhiều nghiên cứu và phát triển trong nước đã tập trung vào việc áp dụng công nghệ số và xây dựng học liệu số trong giáo dục sinh học, bao gồm cả trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật. Các nghiên cứu đã tìm hiểu về việc phân tích hiệu quả của các công cụ và ứng dụng số, sự tương tác của học sinh với học liệu số, và tác động của việc sử dụng học liệu số trong quá trình học tập. Những nghiên cứu này có thể đánh giá hiệu quả và tiềm năng của các phần mềm mô phỏng, video giảng dạy, trò chơi giáo dục và tài liệu trực tuyến trong việc nâng cao hiểu biết và kỹ năng của học sinh về trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật.
Theo Trần Thị Lan Thu và Bùi Thị Nga [12], việc ứng dụng công nghệ thông tin trong đào tạo trực tuyến (ĐTTT) dựa trên công nghệ truyền thông mạng Internet phát triển mạnh mẽ trong đào tạo từ xa, tự học, được coi là một trong những công cụ hữu hiệu để cung cấp cho mọi người cơ hội học tập thường xuyên, học suốt đời. ĐTTT đòi hỏi nguồn học liệu khác với học liệu truyền thống trên nhiều phương diện. Chính khác biệt đó học liệu cho ĐTTT đang trở thành đối tượng quan tâm và nghiên cứu của nhiều tác giả để có thể xây dựng, phát triển một cách hữu ích nhất. 6 Theo Trịnh Lê Hồng Phương [10] Học liệu điện tử (HLĐT) là các tài liệu học tập được số hóa theo một cấu trúc, định dạng và kịch bản nhất định được lưu trữ trên máy tính nhằm phục vụ cho việc dạy và học.
HLĐT sử dụng những thành tựu trong công nghệ nhằm tạo ra những tương tác ảo để hỗ trợ người học trong quá trình tự học, nó giúp học viên khắc phục được các khoảng cách về thời gian và không gian, ngoài ra HLĐT có thể sử dụng mọi lúc, mọi nơi tùy theo nhu cầu và điều kiện cụ thể của mỗi người. Việc xây dựng HLĐT dựa trên 7 nguyên tắc, 4 quy trình, chủ yếu được thiết kế bằng phần mềm Adobe Flash CS3 Professional, Adobe Dreamweaver CS3. Theo Đỗ Văn Hùng và Trần Hồng Hạnh [8] đến nay nhân văn số đã có sự mở rộng ra đối với cộng đồng với phạm vi không giới hạn. Thực tế thì nội hàm của Nhân văn số vẫn còn có những tranh cãi trong cách tiếp cận, lý do là đây là một lĩnh vực mới đang có sự thay đổi và phát triển rất nhanh chóng, cũng như việc sử dụng và ứng dụng nhân văn số dưới nhiều góc độ và lĩnh vực khác nhau.
Tuy nhiên dù tiếp cận dưới khía cạnh nào thì cũng có một điểm chung đó là: nhân văn số tạo ra cộng đồng hợp tác trên cơ sở chia sẻ thông tin số với các công cụ của công nghệ thông tin để khai thác thông tin và tạo ra những tri thức mới. Theo Trần Dương Quốc Hoà [7], thực tế DH hiện nay cho thấy, số lượng và tần suất xuất hiện của các nguồn HLĐT hỗ trợ DH không tương đồng với mức độ quan tâm, mức độ ủng hộ, tần suất sử dụng của giáo viên (GV) cũng như học sinh (HS). Thực trạng này đặt ra vấn đề là liệu các nguồn HLĐT hiện nay thật sự có tác dụng hỗ trợ đối với hoạt động dạy - học và những yếu tố nào đã tác động đến việc ứng dụng loại hình tài liệu này trong DH ở trường phổ thông. Đây là cơ sở quan trọng cho các nghiên cứu về thiết kế, xây dựng các loại HLĐT sử dụng trong DH với mục tiêu tăng cường hiệu lực ứng dụng thực tiễn.
Tình hình nghiên cứu trên thế giới Năm 1998, công trình "Cognitive Load Theory, Learning Difficulty, and Instructional Design" của John Sweller [20] đã giới thiệu lý thuyết tải trọng tinh thần (Cognitive Load Theory). Ông nghiên cứu về tải trọng tinh thần mà học sinh phải đối mặt trong quá trình học tập và đề xuất các nguyên tắc thiết kế học tập nhằm giảm tải trọng tinh thần và tăng cường hiệu quả học tập, bao gồm sử dụng hình ảnh, phân đoạn thông tin, và cung cấp hướng dẫn rõ ràng. 7 Năm 2009, công trình "A Testing Effect With Multimedia Learning" của Cheryl I.Johnson và Richard E. Trong công trình này, các tác giả tập trung vào việc nghiên cứu về học tập đa phương tiện.
Họ xem xét cách mà việc kết hợp âm thanh, hình ảnh và văn bản có thể ảnh hưởng đến quá trình học tập và hiệu quả học tập của học sinh. Tác giả đưa ra các nguyên tắc thiết kế đa phương tiện để tăng cường hiệu quả học tập thông qua việc sử dụng hình ảnh, phân cấp thông tin và cung cấp hướng dẫn rõ ràng. Năm 2011, công trình “The Effectiveness of Educational Technology Applications for Enhancing Mathematics Achievement in K-12 Classrooms: A Meta- Analysis” của Alan C. Cheung và Robert E.
Tổng quan kết quả của công trình cho thấy rằng, ứng dụng công nghệ giáo dục có thể có ảnh hưởng tích cực đến việc cải thiện thành tích toán học của học sinh. Cụ thể, các ứng dụng công nghệ giáo dục đã cho thấy tác động lớn hơn so với phương pháp giảng dạy truyền thống trong việc nâng cao hiệu suất toán học của học sinh. Năm 2013, công trình “The Effect of Game-Based Learning on Students’ Learning Performance in Science Learning - A Case of "Conveyance Go" của Eric Zhi Feng Liu và Po-Kuang Chen [18]. Tập trung vào việc khám phá hiệu quả của học tập dựa trên trò chơi số.
Tác giả nghiên cứu các trò chơi số kỹ thuật số và xem xét tác động của chúng đến khả năng tư duy, khả năng giải quyết vấn đề và phát triển của người học, tích hợp trò chơi vào việc học khoa học cũng như những lợi ích giáo dục của trò chơi đối với hiệu suất học tập. Năm 2016, công trình "Educational Gamification Vs. Game Based Learning: Comparative Study” của Rula Al-Azawi, Fatma Al-Faliti, and Mazin Al-Blushi [23]. Công trình này thực hiện một nghiên cứu để đánh giá hiệu quả của học tập dựa trên trò chơi số.
Các tác giả xem xét tác động của chúng đến thành tích học tập và sự tham gia của học sinh. Trò chơi có thể làm cho việc học các khái niệm trở nên thú vị hơn đối với học sinh và cung cấp một nền tảng cho tư duy sáng tạo của họ. Trò chơi thường làm nhiệm vụ như các tác nhân kích thích việc thảo luận sống động về các khái niệm học tập giữa các học sinh sau khi chơi trò chơi. Một số cách mới để giảng dạy như Học dựa trên trò chơi.
Năm 2016, công trình “Interactive digital storybook for increasing children reading interest of indonesian folklore” của Mohammad Farid Naufal và Selvia F. Các tác giả cho biết hiện nay sự quan tâm đến việc đọc của trẻ em đang giảm, đặc biệt là đối với truyền thuyết viết dạng truyền thống. Để tăng sự quan tâm của trẻ em đến việc đọc là giới thiệu sách truyện hình minh họa, nhưng sách truyện hình minh họa truyền thống không đủ để tăng sự quan tâm của trẻ em. Cho thấy sự cần thiết tạo ra sách truyện có hình minh họa, truyện kỹ thuật số tương tác trên các thiết bị Android.
Trẻ em có thể tương tác với các nhân vật sách truyện hoạt hình, tăng sự hứng thú của họ trong việc đọc truyền thuyết dân gian Indonesia. Các nghiên cứu trong và ngoài nước được đưa ra ở trên đây góp phần rất nhiều trong việc định hình được tầm quan trọng của học liệu số trong bối cảnh công nghệ phát triển. Đặc biệt là cở sở cho các hoạt động, tổ chức giáo dục tạo ra các ý tưởng dạy học sử dụng học liệu số với mục đích dạy học trực tuyến hoàn toàn trong giai đoạn diễn ra đại dịch covid. Tuy nhiên, dễ thấy trong thời điểm như hiện nay, khi mà dịch bệnh covid đã được đẩy lùi, các hoạt động đã dần trở lại bình thường nhất là giáo dục.
Việc dạy học trực tuyến hoàn toàn đã không còn phù hợp. Thay vào đó là xu hướng dạy học kết hợp giữa trực tiếp và trực tuyến. Nhưng khi tìm kiếm các nghiên cứu thiết kế học liệu số chuyên sâu sử dụng trong dạy học kết hợp môn KHTN 7 nói chung và chủ đề “Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật” nói riêng còn rất hạn chế. Điều này dẫn đến việc cần có một nghiên cứu khoa học về vấn đề xây dựng và sử dụng học liệu số trong dạy học “Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật” cũng là hướng đi của đề tài.
Các khái niệm và thuật ngữ cơ bản 1. Khái niệm học liệu số Học liệu số (còn được gọi là học liệu điện tử) chính là học liệu đã được số hoá. Học liệu số trong dạy học, giáo dục phổ thông là tập hợp các phương tiện điện tử phục vụ dạy và học ở các dạng sau: sách giáo khoa điện tử, tài liệu tham khảo điện tử, bài kiểm tra đánh giá điện tử, bản trình chiếu, bảng dữ liệu, các tệp/file âm thanh, hình ảnh, video, bài giảng điện tử, thí nghiệm ảo,… Theo một số tác giả trên thế giới như: Sujit Kumar Basak, Marguerite Wotto và Paul Be´langer [24]: các tác giả đã đề xuất khái niệm học liệu số để chỉ các tài liệu, tài nguyên và nội dung học tập sử dụng công nghệ số như máy tính, phần mềm, ứng dụng và internet… 9 Richard E.