Luận án TS. Nguyễn Thị Thanh Thuỷ: Mô hình SGK KHTN THCS phát triển năng lực

Luận án nghiên cứu mô hình sách giáo khoa Khoa học tự nhiên THCS theo định hướng phát triển năng lực, đề xuất các giải pháp giáo dục đổi mới.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thanh Thủy
• Người hướng dẫn: PGS. Mai Sỹ Tuấn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
• Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Sinh học
• Đề tài: Xây dựng mô hình sách giáo khoa môn Khoa học tự nhiên cấp trung học cơ sở theo định hướng phát triển năng lực
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Toàn cảnh mô hình SGK KHTN THCS phát triển năng lực 2018

Sự ra đời của Chương trình giáo dục phổ thông 2018 đã tạo ra một bước ngoặt lớn, chuyển dịch từ giáo dục tiếp cận nội dung sang định hướng phát triển năng lực học sinh. Trong bối cảnh này, việc xây dựng một mô hình SGK KHTN THCS hoàn toàn mới là yêu cầu cấp thiết. Luận án của tác giả Nguyễn Thị Thanh Thủy (2019) đã đặt nền móng quan trọng cho lĩnh vực này, nhấn mạnh rằng sách giáo khoa không chỉ là tài liệu truyền thụ kiến thức mà phải là công cụ tổ chức quá trình sư phạm. Mô hình mới cần đáp ứng mục tiêu của môn Khoa học tự nhiên, một môn học tích hợp kiến thức Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học Trái Đất. Mục tiêu cốt lõi là giúp học sinh hình thành và phát triển các năng lực chung và năng lực đặc thù, đặc biệt là khả năng vận dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. Theo tổ chức UNESCO, “Sách giáo khoa là một trong những yếu tố quyết định nhất đến chất lượng giáo dục của một quốc gia”. Do đó, việc nghiên cứu một mô hình SGK bài bản, có cơ sở lý luận và thực tiễn vững chắc, sẽ góp phần định hướng cho các nhóm tác giả biên soạn những bộ sách chất lượng như sách giáo khoa Kết nối tri thức hay sách giáo khoa Cánh Diều. Một mô hình SGK thành công phải thể hiện được triết lý giáo dục hiện đại, thúc đẩy dạy học tích hợp và các phương pháp dạy học tích cực, tạo điều kiện để học sinh trở thành trung tâm của quá trình học tập. Thay vì tiếp thu kiến thức một cách thụ động, học sinh sẽ được tham gia vào các hoạt động khám phá, thực nghiệm sư phạm, và ứng dụng, từ đó phát triển toàn diện các phẩm chất và năng lực cần thiết cho thế kỷ 21.

1.1. Tầm quan trọng của SGK theo chương trình giáo dục 2018

Theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018, sách giáo khoa (SGK) không còn là "pháp lệnh" kiến thức duy nhất. Thay vào đó, nó trở thành công cụ chính để cụ thể hóa yêu cầu của chương trình, định hướng phương pháp dạy học tích cực và hoạt động kiểm tra đánh giá theo định hướng năng lực. Một cuốn SGK được thiết kế tốt sẽ giúp giáo viên dễ dàng hơn trong việc thiết kế bài dạy sáng tạo, đồng thời cung cấp cho học sinh một lộ trình học tập rõ ràng, hấp dẫn. Nó phải là cầu nối giữa lý thuyết khoa học và thực tiễn đời sống, giúp học sinh thấy được ý nghĩa của việc học.

1.2. Vai trò của dạy học tích hợp trong môn Khoa học tự nhiên

Môn Khoa học tự nhiên (KHTN) ở cấp THCS là một môn học tích hợp, đòi hỏi cách tiếp cận liên ngành. Do đó, mô hình SGK phải thể hiện rõ tinh thần dạy học tích hợp, liên kết các kiến thức Vật lí, Hóa học, Sinh học thành các chủ đề thống nhất. Cấu trúc SGK cần được xây dựng theo các chủ đề lớn, ví dụ như "Năng lượng và sự biến đổi", "Vật sống", giúp học sinh nhìn nhận thế giới tự nhiên một cách toàn diện, không bị chia cắt bởi các môn học đơn lẻ. Cách tiếp cận này cũng rất phù-hợp với việc triển khai dạy học theo chủ đề STEM, nơi kiến thức được vận dụng để giải quyết các vấn đề thực tiễn.

II. Thách thức lớn từ thực trạng dạy học KHTN THCS hiện nay

Việc chuyển đổi sang chương trình mới đặt ra không ít thách thức cho hệ thống giáo dục, đặc biệt là trong thực trạng dạy học KHTN THCS. Các bộ SGK cũ, vốn được biên soạn theo định hướng nội dung, bộc lộ nhiều hạn chế khi áp dụng vào mục tiêu phát triển năng lực học sinh. Luận án đã chỉ ra rằng, các SGK hiện hành thường tập trung vào việc trình bày kiến thức lý thuyết một cách hệ thống, nhưng thiếu các hoạt động gợi mở, khám phá và vận dụng. Điều này dẫn đến việc học sinh học thuộc lòng một cách máy móc thay vì phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. Một thách thức lớn khác là việc kiểm tra đánh giá theo định hướng năng lực. Giáo viên quen với việc kiểm tra khả năng tái hiện kiến thức, nhưng gặp khó khăn khi phải thiết kế các công cụ đánh giá năng lực vận dụng, năng lực tư duy phản biện hay năng lực giao tiếp và hợp tác của học sinh. Sự thiếu hụt một mô hình SGK chuẩn, được nghiên cứu bài bản, khiến cho việc triển khai chương trình mới còn nhiều lúng túng và thiếu đồng bộ. Giáo viên cần một tài liệu không chỉ cung cấp nội dung mà còn hướng dẫn cách tổ chức hoạt động học tập, cách tích hợp các phương pháp dạy học tích cực và cách đánh giá hiệu quả. Việc khắc phục những thách thức này đòi hỏi một công trình nghiên cứu khoa học giáo dục nghiêm túc, trong đó việc xây dựng mô hình SGK KHTN là nhiệm vụ trọng tâm.

2.1. Hạn chế của SGK cũ trong việc phát triển năng lực học sinh

Các bộ SGK môn Sinh học, Vật lí, Hóa học cũ được thiết kế để truyền tải một khối lượng kiến thức xác định. Cấu trúc bài học thường đi theo trình tự: lý thuyết, ví dụ, bài tập củng cố. Cách tiếp cận này không tạo đủ không gian cho học sinh rèn luyện năng lực tự chủ và tự học. Các câu hỏi và bài tập chủ yếu yêu cầu ghi nhớ, ít có những tình huống thực tiễn phức hợp để học sinh phải huy động tổng hợp kiến thức và kỹ năng để giải quyết. Điều này là rào cản lớn nhất khi mục tiêu giáo dục đã chuyển sang phát triển năng lực học sinh.

2.2. Khó khăn khi kiểm tra đánh giá theo định hướng năng lực

Hệ thống kiểm tra đánh giá theo định hướng năng lực đòi hỏi sự thay đổi toàn diện từ câu hỏi, bài tập đến hình thức tổ chức. SGK cũ không cung cấp đủ các dạng bài tập, dự án học tập hay các gợi ý đánh giá quá trình phù hợp. Giáo viên thường phải tự mày mò, dẫn đến việc đánh giá thiếu tính hệ thống và độ tin cậy. Một mô hình SGK mới cần tích hợp sẵn các công cụ và tiêu chí đánh giá rõ ràng, giúp giáo viên theo dõi được sự tiến bộ về năng lực của từng học sinh.

III. Phương pháp xây dựng cơ sở lý luận cho mô hình SGK KHTN

Để xây dựng một mô hình SGK hiệu quả, việc nghiên cứu cơ sở lý luận là bước đi nền tảng và không thể thiếu. Luận án đã tiến hành tổng quan các công trình nghiên cứu khoa học giáo dục trên thế giới và trong nước về lý thuyết thiết kế SGK. Các mô hình dạy học hiện đại như mô hình 5E (Gắn kết - Khám phá - Giải thích - Vận dụng - Đánh giá) đã được phân tích để vận dụng vào cấu trúc sách giáo khoa KHTN. Yếu tố cốt lõi của cơ sở lý luận là việc xác định rõ hệ thống năng lực cần hình thành cho học sinh. Theo đó, chương trình tập trung vào các năng lực chung (như năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo) và các năng lực đặc thù của môn học. Năng lực đặc thù của môn KHTN bao gồm: nhận thức khoa học tự nhiên, tìm hiểu tự nhiên, và vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học. Mỗi thành phần trong SGK, từ kênh chữ, kênh hình đến các chuỗi hoạt động, đều phải được thiết kế nhằm phục vụ mục tiêu phát triển các năng lực này. Nghiên cứu cũng tham khảo kinh nghiệm biên soạn SGK của các nước có nền giáo dục tiên tiến như Singapore, Úc, Canada. Việc này giúp xác định các nguyên tắc quan trọng trong việc lựa chọn nội dung, cách trình bày và hình thức SGK sao cho hấp dẫn, khoa học và phù hợp với tâm sinh lý lứa tuổi học sinh THCS.

3.1. Phân tích các mô hình SGK tiên tiến trên thế giới

Nghiên cứu mô hình SGK của các quốc gia như Anh, Mỹ, Singapore cho thấy một xu hướng chung: SGK không chỉ là sách cung cấp kiến thức (textbook) mà là một bộ tài liệu học tập (learning package) đa dạng. Chúng thường bao gồm các hoạt động thí nghiệm, dự án nghiên cứu, liên kết tới tài nguyên số, và các bài tập tình huống. Đây là nguồn tham khảo quý báu để xây dựng một mô hình SGK hiện đại, đáp ứng yêu cầu phát triển năng lực học sinh tại Việt Nam.

3.2. Xác định hệ thống năng lực chung và năng lực đặc thù

Năng lực chung và năng lực đặc thù là kim chỉ nam cho toàn bộ quá trình biên soạn. Ví dụ, để phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, mỗi bài học cần có một hoạt động khởi động nêu vấn đề thực tiễn. Để rèn luyện năng lực giao tiếp và hợp tác, SGK cần có các nhiệm vụ học tập theo nhóm. Tương tự, năng lực đặc thù "tìm hiểu tự nhiên" đòi hỏi các hoạt động thực hành, thí nghiệm phải được mô tả chi tiết và khả thi trong điều kiện nhà trường.

IV. Bí quyết thiết kế cấu trúc SGK KHTN phát triển năng lực

Một mô hình SGK KHTN THCS thành công phụ thuộc rất nhiều vào việc thiết kế bài dạy và cấu trúc tổng thể. Dựa trên cơ sở lý luận đã phân tích, mô hình đề xuất bao gồm ba thành phần chính: cấu trúc tổng thể của cuốn sách, cấu trúc của một chủ đề/chương, và cấu trúc của một bài học cụ thể. Cấu trúc tổng thể được tổ chức theo các chủ đề tích hợp lớn, thể hiện rõ logic của khoa học và mối liên hệ với thực tiễn. Mỗi chủ đề được mở đầu bằng một tình huống thực tế gây tò mò, kích thích học sinh đặt câu hỏi. Cấu trúc một bài học được đề xuất theo chu trình 5 hoạt động, tương tự mô hình 5E, nhằm thúc đẩy phương pháp dạy học tích cực. Các hoạt động này bao gồm: Khởi động (tạo tình huống có vấn đề), Hình thành kiến thức (tổ chức hoạt động khám phá), Luyện tập (củng cố kiến thức, kỹ năng cơ bản), Vận dụng (giải quyết nhiệm vụ thực tiễn), và Tìm tòi mở rộng. Kênh hình (ảnh, biểu đồ, sơ đồ) được chú trọng, không chỉ để minh họa mà còn là nguồn cung cấp thông tin, dữ liệu để học sinh khai thác. Mô hình này cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp dạy học theo chủ đề STEM, khi các hoạt động vận dụng có thể được thiết kế thành các dự án nhỏ, yêu cầu học sinh chế tạo sản phẩm, giải quyết vấn đề kỹ thuật dựa trên kiến thức khoa học. Các bộ sách như sách giáo khoa Cánh Diều và sách giáo khoa Kết nối tri thức cũng đã áp dụng nhiều nguyên tắc tương tự trong cấu trúc của mình.

4.1. Cấu trúc bài học theo chuỗi 5 hoạt động học tập

Thiết kế bài dạy theo 5 hoạt động giúp cấu trúc lại tiến trình dạy học, chuyển vai trò của giáo viên từ người giảng giải sang người tổ chức, hướng dẫn. Học sinh được chủ động tham gia vào quá trình kiến tạo tri thức, từ việc xác định vấn đề ở hoạt động khởi động cho đến việc vận dụng kiến thức vào bối cảnh mới. Cấu trúc này đảm bảo mỗi bài học đều hướng tới việc phát triển năng lực học sinh một cách toàn diện.

4.2. Tối ưu hóa kênh chữ và kênh hình trong SGK hiện đại

Trong một mô hình SGK KHTN THCS hiện đại, kênh hình và kênh chữ có vai trò ngang nhau. Kênh hình không chỉ để làm đẹp mà phải chứa đựng thông tin khoa học, là đối tượng để học sinh phân tích, xử lý. Kênh chữ cần được viết theo phong cách Hemingway: ngắn gọn, rõ ràng, tập trung vào các khái niệm cốt lõi. Sự kết hợp hài hòa giữa hai kênh này giúp SGK trở nên hấp dẫn và hiệu quả hơn, đặc biệt với học sinh THCS.

4.3. Tích hợp dạy học theo chủ đề STEM vào thiết kế bài dạy

Dạy học theo chủ đề STEM là một định hướng quan trọng của chương trình mới. Mô hình SGK cần tạo ra "không gian" cho các hoạt động STEM bằng cách thiết kế các bài tập dự án, các nhiệm vụ chế tạo ở phần vận dụng. Ví dụ, sau khi học về năng lượng điện, học sinh có thể được giao nhiệm vụ thiết kế một mô hình cối xay gió đơn giản. Điều này giúp kiến thức khoa học trở nên sống động và có ý nghĩa thực tiễn rõ rệt.

V. Hướng dẫn ứng dụng thực nghiệm sư phạm để đánh giá mô hình

Bất kỳ một mô hình lý thuyết nào cũng cần được kiểm chứng qua thực tiễn. Do đó, thực nghiệm sư phạm là một nhiệm vụ nghiên cứu không thể thiếu trong quá trình xây dựng mô hình SGK KHTN THCS. Quy trình này bao gồm các bước: biên soạn một số chủ đề mẫu dựa trên mô hình đã đề xuất; tổ chức dạy học thử nghiệm tại các trường THCS; thu thập dữ liệu thông qua phiếu khảo sát, phỏng vấn giáo viên, học sinh và quan sát giờ dạy. Mục tiêu của thực nghiệm sư phạm là để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của mô hình. Các tiêu chí đánh giá tập trung vào khả năng phát triển năng lực học sinh, mức độ hứng thú của các em, cũng như sự thuận lợi cho giáo viên trong quá trình thiết kế bài dạy. Kết quả thu được từ thực nghiệm là cơ sở khách quan để điều chỉnh, hoàn thiện mô hình trước khi áp dụng rộng rãi. Phân tích định lượng (thống kê điểm số, tần suất) và định tính (phân tích nội dung phỏng vấn, nhận xét) giúp làm rõ những ưu điểm cần phát huy và những hạn chế cần khắc phục. Ví dụ, kết quả thực nghiệm có thể cho thấy hoạt động nào hiệu quả trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, hoạt động nào cần điều chỉnh để phù hợp hơn với điều kiện thực tế của các trường. Đây là một bước quan trọng trong mọi công trình nghiên cứu khoa học giáo dục.

5.1. Quy trình tổ chức và các công cụ đánh giá thực nghiệm

Một quy trình thực nghiệm sư phạm bài bản bắt đầu từ việc lựa chọn mẫu (trường, lớp, giáo viên), tập huấn cho giáo viên về tinh thần và cách sử dụng tài liệu mới. Các công cụ đánh giá cần đa dạng, bao gồm bài kiểm tra trước và sau tác động để đo lường sự tiến bộ, phiếu hỏi để lấy ý kiến về mức độ phù hợp của SGK, và biên bản quan sát giờ học để ghi nhận các tương tác sư phạm. Dữ liệu thu thập được phải đảm bảo tính khách quan và toàn diện.

5.2. Phân tích kết quả phát triển năng lực giải quyết vấn đề

Để đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, các bài kiểm tra cần chứa các câu hỏi mở, các bài toán tình huống thay vì chỉ các câu hỏi tái hiện kiến thức. Kết quả sẽ được phân tích dựa trên các tiêu chí như: khả năng xác định vấn đề, đề xuất giải pháp, thực hiện giải pháp và đánh giá kết quả. So sánh kết quả của nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng (học theo SGK cũ) sẽ cung cấp bằng chứng thuyết phục về hiệu quả của mô hình SGK mới.

VI. Tương lai mô hình SGK KHTN Đánh giá và định hướng mới

Việc xây dựng mô hình SGK KHTN THCS theo định hướng phát triển năng lực học sinh là một quá trình liên tục, đòi hỏi sự cập nhật và cải tiến không ngừng. Kết quả nghiên cứu từ luận án đã cung cấp một khung lý thuyết và thực tiễn vững chắc, định hướng cho việc biên soạn và thẩm định SGK theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018. Các bộ sách như sách giáo khoa Kết nối tri thức và sách giáo khoa Cánh Diều ra đời sau đó đều đã kế thừa và phát triển những nguyên tắc cốt lõi này. Tuy nhiên, bối cảnh xã hội và công nghệ luôn thay đổi. Tương lai của SGK không chỉ nằm ở sách giấy mà còn là một hệ sinh thái học liệu số, tích hợp các công nghệ AR/VR, các thí nghiệm ảo, và hệ thống học tập cá nhân hóa. Do đó, các công trình nghiên cứu khoa học giáo dục tiếp theo cần tập trung vào việc tích hợp công nghệ vào mô hình SGK, làm cho việc học trở nên tương tác và hiệu quả hơn. Các luận văn thạc sĩ giáo dục học có thể đi sâu vào nghiên cứu hiệu quả của từng loại hoạt động học tập, hoặc phát triển các bộ công cụ kiểm tra đánh giá theo định hướng năng lực trên nền tảng số. Việc liên tục đánh giá, rút kinh nghiệm từ thực trạng dạy học KHTN THCS sẽ giúp mô hình SGK ngày càng hoàn thiện, đáp ứng tốt hơn mục tiêu giáo dục toàn diện cho thế hệ tương lai.

6.1. Tổng kết ưu điểm và khuyến nghị để hoàn thiện mô hình

Mô hình SGK đề xuất có ưu điểm là bám sát mục tiêu của chương trình mới, chú trọng hoạt động hóa việc học và có tính hệ thống cao. Tuy nhiên, để áp dụng thành công, cần có sự đầu tư đồng bộ về cơ sở vật chất cho các hoạt động thí nghiệm và tập huấn chuyên sâu cho giáo viên. Khuyến nghị quan trọng là cần xây dựng một cộng đồng giáo viên cùng chia sẻ kinh nghiệm thiết kế bài dạy và phát triển học liệu bổ trợ.

6.2. Gợi mở hướng nghiên cứu cho luận văn thạc sĩ giáo dục học

Lĩnh vực này còn nhiều không gian cho các nghiên cứu tiếp theo. Các đề tài luận văn thạc sĩ giáo dục học có thể tập trung vào: (1) Xây dựng mô hình SGK điện tử tương tác cho môn KHTN; (2) Nghiên cứu phương pháp tích hợp giáo dục môi trường và phát triển bền vững vào các chủ đề KHTN; (3) Phát triển bộ công cụ đánh giá năng lực giao tiếp và hợp tác thông qua các dự án học tập. Những nghiên cứu này sẽ góp phần làm phong phú thêm cơ sở lý luận và thực tiễn cho việc đổi mới SGK.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1. LƯỢC SỬ NGHIÊN CỨU VỀ SÁCH GIÁO KHOA VÀ MÔ HÌNH SÁCH GIÁO KHOA 1. Trên thế giới Hằng ngàn năm về trước, người Ai cập và Mesopotamia đã cho sao chép văn bản nhằm thực hiện việc thực hành và học những điều về đạo đức và luân lí (Newton, 1990).

Kể từ đó, nhiều văn bản và SGK đã mở đường cho người học với nhiều chủ đề (Bensaude-Vincent, 2006). Một số SGK như Các yếu tố hình học của Euclid viết vào năm 300 TCN; Tiểu luận về hoá học viết năm 1789 của Lavoisier và Các nguyên lí toán học của triết học tự nhiên xuất bản năm 1687 của Newton đã trở nên nổi tiếng (Bensaude-Vincent, 2006; GaLili và Tseitlin, 2003; Newton, 1990). Xác định được tầm quan trọng của SGK, từ lâu SGK đã là đối tượng nghiên cứu hàng đầu của khoa học giáo dục. Ngay từ thế kỉ XVI – XVII, John Amos Comenius được coi là người đặt nền móng cho lí thuyết về SGK [92].

Ông là một triết gia, nhà giáo dục và nhà thần học người Séc tại Margraviate of Moravia. Ivan Ivic (2013) [111] cho rằng, Comenius là một trong những người khởi xướng đầu tiên của giáo dục phổ thông, là cha đẻ của giáo dục hiện đại và là nhà sáng tạo đầu tiên cho việc đưa hình ảnh, áp dụng giảng dạy hiệu quả dựa trên sự tăng trưởng dần dần từ các khái niệm đơn giản đến các khái niệm toàn diện hơn, hỗ trợ học tập và phát triển tư duy logic suốt đời bằng cách vượt qua ghi nhớ máy móc, trình bày. Thế kỉ XVII đã được cho là giai đoạn hoàng kim của SGK, quan niệm đầu tiên về cuốn SGK thực sự đã được đưa ra, đó là: SGK phản ánh rõ ràng phương pháp dạy học, điều đó có nghĩa là một cuốn SGK không chỉ là cuốn sách được sử dụng ở trường học. Các tác giả viết SGK phải biểu đạt rõ mục đích của cuốn SGK là phục vụ cho mục đích học tập, thể hiện nội dung một cách có hệ thống, thể hiện đầy đủ các hoạt động sư phạm và phù hợp với lứa tuổi học sinh.

Sự phát triển của 9 SGK được coi như là sự tách biệt đối với các loại sách khác, nó có sự khác biệt căn bản cả về văn bản trong sách và đối với giáo viên kể từ khi xuất hiện vào những năm 1830s [93]. Có thể nói, SGK đã chính thức đi vào sự nghiệp của ngành sư phạm trong trong thế kỉ XIX [118]. Trong những năm chiến tranh Thế giới lần thứ II, Đức và một số nước châu Âu tiến hành nghiên cứu về SGK và coi việc nghiên cứu SGK là một học thuật mới. Vào năm 1950, UNESCO đã tiếp tục công việc này bắt đầu bằng một hội thảo quốc tế.

Tại Đức, George Eckert đã hợp tác với các giáo viên người Đức thành lập Viện Sách giáo khoa dùng trong nhà trường tại Brunswick, đã thu thập được một số lượng lớn các loại SGK và kể từ đó đến nay UNESCO đã cùng các nước thành viên tiến hành nhiều hoạt động có ý nghĩa về SGK [127]. Năm 2005, UNESCO phát động một chiến dịch mới về tài liệu học tập, SGK và đã công bố nhiệm vụ của giáo dục của thế kỉ XXI gồm bốn trụ cột là: Học để biết, học để làm, học để cùng chung sống và học để khẳng định mình (Learning to know, Learning to do, Learning to live toghether, Learning to be) [126]. Norman Graves (20001) [127] cho rằng: SGK là tài liệu giảng dạy có tính chất bắt buộc, với nội dung hợp lí và cung cấp cho người học khả năng tiếp cận các nội dung của môn học ở trường phổ thông. Hơn nữa, một cuốn SGK luôn được thiết kế và tổ chức một cách có chủ đích để phục vụ trong suốt quá trình học tập (Hamilton, 1990).Lasley II (2003) [68], Reddy (2005) [116] cho rằng, SGK có vai trò hỗ trợ các hoạt động dạy và học, là nguồn tài nguyên quan trọng đối với người học.

Các nghiên cứu về việc sử dụng SGK trong nhà trường của Heyneman và Jamison (1980) [109] tại Uganda; Jamison và các cộng sự (1981) [113] ở Nicaragua; Heyneman và Jaminson (1983) [110] tại Philippines; Fuller và Clarke (1993) [98] tại 8 nước phát triển trên thế giới; All-Wright (1999) [93] đã chỉ ra rằng, SGK có tác động mạnh mẽ tới kết quả học tập của HS, HS có kết quả làm bài thi tốt hơn đặc biệt là ở môn Khoa học và Toán học. Ngoài ra, SGK còn góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy của GV và là tài liệu không thể thiếu của GV, đặc biệt đối với các GV chưa có nhiều kinh nghiệm giảng dạy, mới ra trường. Hutchinson và Waters (1987) [89] xác định việc đánh giá SGK như là một quá trình kết hợp nhu cầu và giải pháp sẵn có. Họ chia quá trình đánh giá SGK 10 thành 4 giai đoạn (1.

Xác định tiêu chí; 2. Phân tích các yếu tố chủ quan; 3. Phân tích các yếu tố khách quan; 4. Tìm sự phù hợp).

Theo Nation và Macalister (2010) [125], một cách tiếp cận hệ thống để đánh giá cuốn SGK có thể được dựa trên các phần của quy trình thiết kế chương trình: Liệu cuốn SGK này có phù hợp với môi trường mà nó sẽ được sử dụng? Cuốn sách này có áp dụng nguyên tắc hợp lí của việc dạy và học không? Các mục tiêu, nội dung của cuốn sách có phù hợp với trình độ của HS và sắp xếp hợp lí không? Cuốn sách có thú vị và sử dụng hiệu quả công nghệ hay không? Cuốn sách có các bài kiểm tra và các cách theo dõi sự tiến bộ của HS hay không? Tại Đức, Viện Georg Eckert đã đưa ra bảng công cụ đánh giá SGK tốt nhất của năm 2013 với 4 tiêu chuẩn chính (các tiêu chuẩn về khoa học chuyên môn; tiêu chuẩn về phương pháp dạy học; tiêu chuẩn về trình bày; các tiêu chuẩn “thực tiễn”); 20 tiêu chí cụ thể [60]. Mike Horsley (2013) [124] đã đạt giải thưởng Australia dành cho cá nhân xuất sắc trong lĩnh vực xuất bản. Ông đã đưa ra tiêu chí đánh giá SGK và tài liệu giáo dục trong lớp với 4 vấn đề (1. Phù hợp và linh hoạt trong sử dụng, dễ thích ứng; 2.

Kết nối, sáng tạo, sự liên kết giữa các phần; 3. Rõ ràng và hấp dẫn; 4. Bộ tiêu chí đánh giá SGK của Hàn Quốc cũng đề ra 6 lĩnh vực cần đánh giá (chương trình giảng dạy; cách lựa chọn và tổ chức nội dung; phương pháp giảng dạy và học tập; diễn đạt và chú giải; kế hoạch biên tập và hình thức của sách; tính độc đáo) với 15 quan điểm đánh giá [61],[126]. Cơ quan có thẩm quyền về SGK của Hồng Kông đã đưa ra một bộ tiêu chí để thẩm định và đánh giá chất lượng của SGK về các khía cạnh khác nhau như: nội dung; phương pháp dạy và học; cấu trúc và tổ chức; ngôn ngữ; trình bày thể hiện trang sách với 25 tiêu chí cụ thể [61], [126].

Trong những năm gần đây, Thụy Sĩ đã phát triển một công cụ đánh giá SGK và các phương tiện dạy học có thể thực hiện ngay trên mạng internet, được gọi là công cụ Levanto. Công cụ Levanto đã sử dụng 6 thang bậc để đánh giá về 2 khía cạnh [60]. Một số nghiên cứu về SGK môn Khoa học cũng đã chỉ ra vai trò của SGK môn Khoa học là rất quan trọng, đặc biệt những dấu ấn tốt đẹp về môn Khoa học sẽ 11 ảnh hưởng đến việc quyết định tiếp tục quan tâm, yêu thích khoa học ở HS độ tuổi 11 – 12 [89]. Theo Lyons và Quinn (2010) [121], khoảng 80% HS ở độ tuổi 10 tuổi nói rằng, các em quyết định tiếp tục tìm hiểu sâu hơn môn Khoa học ở giai đoạn tiếp theo phần lớn do có sự ảnh hưởng ở độ tuổi thứ 9.

Tương tự như vậy, Goodrum et al (2012) [103] báo cáo rằng, hơn 50% HS được khảo sát đều bắt đầu quan tâm, thích thú với môn Khoa học ở những năm đầu THCS. Chiappetta và cs (1993) [90] nhấn mạnh vai trò của SGK môn Khoa học đối với giáo viên mới ra trường và những GV không tốt nghiệp chuyên nghành chính là khoa học, họ chính là những người hoàn toàn phụ thuộc vào SGK làm tài liệu và xây dựng phương án dạy học trong lớp học. Theo McKenzie và cs (2008) [122], các trường học ở Australia có quá nửa số GV dạy môn Khoa học ở THCS là những GV không có chuyên ngành chính là khoa học. Những GV này thường thiếu kiến thức khái niệm để dạy môn Khoa học ở THCS, chính vì vậy họ phải dựa vào SGK để phát triển kiến thức và tổ chức các hoạt động dạy học.

Về mô hình SGK - một trong các vấn đề về SGK đã được rất nhiều nước quan tâm. Tuy nhiên, một mô hình SGK cụ thể thì chưa có nước nào công bố, bởi mỗi bộ SGK do một nhà xuất bản, một tổ chức hay một nhóm tác giả đứng ra tổ chức. Mỗi nhóm sẽ xây dựng nên những triết lí, mô hình, cấu trúc SGK riêng biệt nhằm thể hiện tốt nhất ý tưởng, mục tiêu của bộ sách và đây cũng chính là bí mật cạnh tranh của mỗi nhà xuất bản, của từng nhóm tác giả SGK. Theo Olena Pomentum (2013) [45], [133], mô hình một cuốn SGK hiện đại là một hệ thống phức hợp bao gồm hợp phần chữ (Text) và hợp phần ngoài chữ (Non-text).

Tùy thuộc vào mục đích và vị trí trong SGK, SGK được chia làm 3 phần: Phần nội dung chính: có thể chia thành các phần: giới thiệu, thông tin, tổng kết hoặc tóm tắt; Phần nội dung bổ sung: gồm các phần như chú giải, minh họa, các công cụ học tập như câu hỏi và bài tập,.; Phần các công cụ điều hướng (Navigation tools) gồm các phần như: mục lục, tiêu đề và các kí hiệu chủ đề, các kí hiệu/logo, font chữ và các kiểu chữ, tài liệu tham khảo. Ngoài ra, Chương trình Nghiên cứu Khoa học Sinh học (BSCS), một nhóm nghiên cứu do Roger Bybee đứng đầu (1987) [82], [83] đã phát triển mô hình giảng dạy theo thuyết kiến tạo, được gọi là "5Es". Mô hình 5E trải qua các bước: Engagement (Khởi động); Exploration (Khám phá); Explanation (Giải thích/Diễn giải); Elaboration (Vận dụng); Evaluation (Đánh giá/Tổng kết) 12 [94], [120]. Các mô hình khác đã được điều chỉnh từ mô hình này bao gồm các mô hình 6E và 7E.

Hai trong số các nhà nghiên cứu xây dựng nổi bật nhất là: Jean Piaget (giai đoạn phát triển nhận thức) và Howard Gardner với học thuyết đa trí tuệ. Ông đã công bố các nghiên cứu của mình về sự đa dạng của trí thông minh (Theory of Multiple Intelligences).