Luận án tiến sĩ: Mô hình SGK Khoa học tự nhiên THCS phát triển năng lực

Luận án tiến sĩ phân tích, xây dựng mô hình sách giáo khoa Khoa học tự nhiên THCS theo định hướng phát triển năng lực, dựa trên cơ sở lý luận và thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Thị Thanh Thuỷ
• 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 khoa học giáo dục
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khám phá mô hình SGK KHTN THCS phát triển năng lực

Mô hình sách giáo khoa (SGK) Khoa học tự nhiên (KHTN) cấp Trung học cơ sở (THCS) theo định hướng phát triển năng lực là một bước tiến quan trọng trong nỗ lực hiện thực hóa mục tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông 2018. Khác biệt căn bản so với phương pháp tiếp cận nội dung truyền thống, mô hình này không chỉ tập trung vào việc truyền thụ kiến thức khoa học mà còn chú trọng vào việc hình thành và phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh. Theo nghiên cứu của TS. Nguyễn Thị Thanh Thuỷ (2019), một cuốn SGK hiện đại phải là công cụ hữu ích để phát triển phẩm chất và năng lực, thể hiện rõ các con đường tối ưu để hình thành năng lực theo quan điểm lấy học sinh làm trung tâm. Cụ thể, mô hình này được xây dựng trên ba trụ cột chính: (1) Mục tiêu phát triển năng lực và giá trị bền vững; (2) Cấu trúc tích hợp hài hòa giữa kiến thức, kỹ năng, tư duy và giá trị; (3) Phương pháp sư phạm hiện đại, thúc đẩy dạy học theo định hướng phát triển năng lực. Thay vì chỉ học thuộc các định luật, công thức, học sinh được khuyến khích tham gia vào các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, tự mình khám phá, giải quyết vấn đề, từ đó hình thành năng lực khoa học tự nhiên một cách bền vững. Điều này đòi hỏi sự thay đổi trong cả cách biên soạn SGK, từ việc lựa chọn nội dung, thiết kế hoạt động đến cách thức trình bày kênh hình, kênh chữ, nhằm tối ưu hóa quá trình tự học và tương tác của người học.

1.1. Tổng quan về định hướng phát triển năng lực trong SGK

Định hướng phát triển năng lực trong SGK là một triết lý giáo dục hiện đại, chuyển trọng tâm từ "học sinh biết gì" sang "học sinh làm được gì với những điều đã biết". Mục tiêu không chỉ dừng lại ở việc cung cấp kiến thức mà là trang bị cho học sinh khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác để giải quyết thành công các vấn đề trong học tập và cuộc sống. Trong môn KHTN, điều này được thể hiện qua việc phát triển ba thành phần chính của năng lực khoa học tự nhiên: năng lực nhận thức kiến thức KHTN, năng lực tìm hiểu tự nhiên, và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn. SGK mới không còn là một kho kiến thức tĩnh mà trở thành một công cụ tổ chức, hướng dẫn học sinh tham gia vào các chu trình học tập khám phá, điển hình là mô hình 5E (Gắn kết - Khám phá - Giải thích - Vận dụng - Đánh giá) được đề cập trong nhiều nghiên cứu quốc tế và luận án của TS. Nguyễn Thị Thanh Thuỷ.

1.2. Vai trò của SGK KHTN mới trong chương trình GDPT 2018

Trong bối cảnh triển khai Chương trình giáo dục phổ thông 2018, SGK KHTN mới đóng vai trò là tài liệu cụ thể hóa các yêu cầu của chương trình, là công cụ cốt lõi để giáo viên và học sinh triển khai đổi mới phương pháp dạy học. SGK không chỉ là nguồn kiến thức mà còn là kịch bản sư phạm, gợi ý các phương pháp dạy học tích cực như dạy học dự án môn KHTN, dạy học giải quyết vấn đề hay giáo dục STEM. Các bộ sách như sách giáo khoa Cánh Diều, sách giáo khoa Kết nối tri thức với cuộc sống, và sách giáo khoa Chân trời sáng tạo đều được biên soạn theo mô hình này, cung cấp một hệ thống các hoạt động học tập đa dạng, giúp giáo viên dễ dàng thiết kế kế hoạch bài dạy KHTN hiệu quả, đáp ứng mục tiêu phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh theo đúng tinh thần của chương trình mới.

II. Thách thức của SGK KHTN truyền thống cần được cải thiện

SGK KHTN theo mô hình cũ, chủ yếu tiếp cận theo nội dung, đã bộc lộ nhiều hạn chế không còn phù hợp với yêu cầu của giáo dục hiện đại. Thách thức lớn nhất nằm ở việc chương trình và sách quá chú trọng vào kiến thức lý thuyết, hàn lâm, dẫn đến tình trạng quá tải và xa rời thực tiễn. Học sinh chủ yếu học bằng cách ghi nhớ máy móc, ít có cơ hội thực hành, vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề trong đời sống. Luận án của Nguyễn Thị Thanh Thuỷ (2019) đã chỉ ra rằng, phân tích SGK Sinh học hiện hành cho thấy các câu hỏi và bài tập chủ yếu ở mức độ tái hiện kiến thức, thiếu vắng các dạng bài tập đòi hỏi tư duy bậc cao, sáng tạo và vận dụng. Điều này trực tiếp cản trở quá trình đánh giá năng lực học sinh một cách toàn diện. Hơn nữa, cấu trúc sách thường trình bày kiến thức một cách tuyến tính, khô khan, ít có sự kết nối giữa các mạch nội dung Vật lý, Hóa học, Sinh học, làm giảm hiệu quả của việc dạy học tích hợp liên môn. Giáo viên gặp khó khăn trong việc tổ chức các phương pháp dạy học tích cực vì SGK không cung cấp đủ các tình huống, hoạt động học tập mang tính khám phá. Do đó, việc xây dựng một mô hình SGK mới là yêu cầu cấp thiết để khắc phục những tồn tại này.

2.1. Hạn chế trong việc hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học

SGK truyền thống thường được thiết kế như một tài liệu đọc hiểu thuần túy. Cấu trúc bài học nặng về kênh chữ, trình bày kiến thức theo lối diễn dịch, áp đặt. Điều này gây khó khăn cho giáo viên khi muốn áp dụng các phương pháp dạy học hiện đại. Chẳng hạn, việc triển khai một giáo án theo công văn 5512, vốn yêu cầu tổ chức hoạt động học theo chuỗi hoạt động của học sinh, trở nên thách thức khi SGK không cung cấp các gợi ý, tình huống khởi động hay các nhiệm vụ học tập đa dạng. Các hoạt động thực hành, thí nghiệm thường được mô tả sơ sài, mang tính minh họa hơn là khám phá, làm giảm đi cơ hội phát triển kỹ năng thực hành thí nghiệm và tư duy khoa học của học sinh.

2.2. Khó khăn trong việc đánh giá năng lực học sinh toàn diện

Do tập trung vào nội dung, hệ thống câu hỏi, bài tập trong SGK cũ chủ yếu nhằm kiểm tra khả năng ghi nhớ kiến thức. Việc này dẫn đến một hệ quả là công tác kiểm tra, đánh giá cũng đi theo lối mòn, khó có thể đo lường được các năng lực bậc cao như giải quyết vấn đề, sáng tạo hay năng lực vận dụng kiến thức. Giáo viên khi xây dựng ma trận đề kiểm tra KHTN thường bị giới hạn trong các dạng câu hỏi nhận biết và thông hiểu. Điều này không phản ánh đúng tinh thần của dạy học phát triển năng lực, nơi mà quá trình và khả năng ứng dụng của học sinh cần được coi trọng ngang bằng với kết quả kiến thức thu nhận được. Mô hình SGK mới cần khắc phục điểm yếu này bằng cách tích hợp hệ thống đánh giá quá trình và đánh giá tổng kết đa dạng.

III. Nguyên tắc xây dựng mô hình SGK KHTN phát triển năng lực

Để xây dựng thành công một mô hình SGK Khoa học tự nhiên THCS phát triển năng lực, cần tuân thủ một hệ thống các nguyên tắc khoa học và sư phạm chặt chẽ. Những nguyên tắc này đóng vai trò kim chỉ nam, định hướng cho toàn bộ quá trình từ lựa chọn nội dung, thiết kế cấu trúc đến hình thức trình bày. Nguyên tắc hàng đầu là đảm bảo tính tuân thủ và cụ thể hóa Chương trình giáo dục phổ thông 2018, bám sát các yêu cầu cần đạt về phẩm chất và năng lực đặc thù của môn học. Tiếp theo là nguyên tắc đảm bảo tính khoa học, hiện đại và thực tiễn. Nội dung kiến thức phải chính xác, cập nhật những thành tựu mới của khoa học thế giới nhưng đồng thời phải gần gũi, gắn liền với đời sống thực tiễn của học sinh Việt Nam, tăng cường các nội dung về giáo dục STEM. Nguyên tắc thứ ba là tập trung vào việc tổ chức hoạt động học của học sinh, thiết kế sách như một công cụ để học chứ không chỉ để đọc. Điều này đòi hỏi cấu trúc mỗi bài học phải là một chuỗi các hoạt động đa dạng, từ khởi động, hình thành kiến thức đến luyện tập, vận dụng, tạo điều kiện tối đa cho sự chủ động, sáng tạo của người học. Cuối cùng, nguyên tắc đảm bảo tính tích hợp và phân hóa cũng vô cùng quan trọng, giúp kết nối kiến thức liên môn và đáp ứng được các trình độ nhận thức khác nhau trong cùng một lớp học.

3.1. Đảm bảo tính khoa học hiện đại và gắn với thực tiễn

Tính khoa học đòi hỏi mọi kiến thức, khái niệm, định luật trình bày trong SGK phải chính xác, phản ánh đúng bản chất của khoa học tự nhiên. Tính hiện đại thể hiện ở việc cập nhật các tri thức mới, các ứng dụng công nghệ, và các vấn đề thời sự toàn cầu như biến đổi khí hậu, phát triển bền vững. Đặc biệt, nguyên tắc gắn với thực tiễn yêu cầu các ví dụ, tình huống, bài tập vận dụng phải xuất phát từ chính cuộc sống xung quanh học sinh. Thay vì các ví dụ trừu tượng, SGK cần đưa vào các bối cảnh thực tế như giải thích hiện tượng trong nhà bếp, phân tích thành phần dinh dưỡng trên bao bì thực phẩm, hay đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng cho gia đình, qua đó thúc đẩy năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học.

3.2. Chú trọng tổ chức hoạt động học và dạy học tích cực

Đây là nguyên tắc cốt lõi, tạo nên sự khác biệt của mô hình SGK phát triển năng lực. Sách không chỉ trình bày kiến thức mà phải là một kịch bản sư phạm, hướng dẫn tổ chức các hoạt động trải nghiệm sáng tạo. Mỗi chủ đề, bài học được cấu trúc thành các hoạt động học tập rõ ràng, có mục tiêu, phương thức thực hiện và sản phẩm cần đạt. Các hoạt động này được thiết kế để khuyến khích tương tác, hợp tác nhóm, tranh luận và tự đánh giá. Kênh hình và kênh chữ được phối hợp hài hòa, không chỉ để minh họa mà còn là nguồn cung cấp dữ liệu, là công cụ để học sinh phân tích, xử lý thông tin, qua đó hỗ trợ hiệu quả cho các phương pháp dạy học tích cực.

IV. Cấu trúc tối ưu của mô hình SGK KHTN phát triển năng lực

Một mô hình SGK Khoa học tự nhiên THCS phát triển năng lực hiệu quả cần có một cấu trúc được thiết kế một cách khoa học, logic và thân thiện với người dùng. Dựa trên phân tích các mô hình SGK tiên tiến trên thế giới và yêu cầu của chương trình mới, cấu trúc này thường bao gồm ba phần chính: Phần đầu sách, Phần thân sách (nội dung chính), và Phần cuối sách. Phần đầu sách có vai trò định hướng, bao gồm Lời nói đầu, Hướng dẫn sử dụng sách, và giới thiệu các ký hiệu dùng trong sách, giúp học sinh và giáo viên làm quen với triết lý và cách tiếp cận của bộ sách. Phần thân sách là nội dung cốt lõi, được tổ chức theo các chủ đề lớn của môn KHTN. Điểm đột phá nằm ở cấu trúc của mỗi chủ đề hoặc bài học, thường được xây dựng theo chu trình học tập 5E hoặc các mô hình tương tự. Mỗi bài học bắt đầu bằng hoạt động "Khởi động" (Engagement) để tạo tình huống có vấn đề, tiếp nối bằng hoạt động "Hình thành kiến thức mới" (Exploration & Explanation) thông qua khám phá, thực hành, và kết thúc bằng các hoạt động "Luyện tập" (Elaboration) và "Vận dụng" (Evaluation) để củng cố và mở rộng kiến thức. Cấu trúc này đảm bảo học sinh được tham gia vào toàn bộ quá trình kiến tạo tri thức, từ đó phát triển toàn diện các thành tố của năng lực khoa học tự nhiên.

4.1. Cấu trúc một chủ đề bài học theo chu trình nhận thức

Cấu trúc vi mô của một bài học là yếu tố quyết định hiệu quả của SGK. Thay vì trình bày lý thuyết trước, bài tập sau, mô hình mới bắt đầu bằng một hoạt động khởi động hấp dẫn, nêu ra một câu hỏi, một tình huống thực tiễn để kích thích sự tò mò của học sinh. Tiếp đó, sách hướng dẫn các hoạt động khám phá, chẳng hạn như làm thí nghiệm, phân tích số liệu, quan sát hình ảnh... để học sinh tự rút ra các nhận xét, kết luận ban đầu. Phần kiến thức trọng tâm (giải thích) được trình bày một cách ngắn gọn, hệ thống hóa lại những gì học sinh vừa khám phá. Cuối cùng, phần luyện tập và vận dụng đưa ra các bài tập từ cơ bản đến nâng cao, đặc biệt là các nhiệm vụ, dạy học dự án môn KHTN nhỏ, yêu cầu học sinh ứng dụng kiến thức vừa học để giải quyết vấn đề thực tế.

4.2. Tích hợp các thành phần hỗ trợ dạy và học đa dạng

Một cuốn SGK hiện đại không chỉ có nội dung chính. Nó được tích hợp nhiều thành phần bổ trợ để tối ưu hóa quá trình dạy và học. Đó là các mục "Em có biết?" cung cấp thông tin mở rộng thú vị; mục "Tìm hiểu thêm" gợi ý các nguồn tài liệu, website để học sinh tự nghiên cứu; các bảng thuật ngữ, giải thích từ khóa ở cuối mỗi chủ đề hoặc cuối sách. Đặc biệt, sự kết hợp với các tài nguyên học liệu số (sách mềm, video thí nghiệm, bài tập tương tác) là một xu hướng tất yếu, giúp việc đổi mới phương pháp dạy học trở nên sinh động và hiệu quả hơn. Các tài liệu đi kèm như sách giáo viên KHTN và sách bài tập cũng được biên soạn đồng bộ, cung cấp hướng dẫn chi tiết và hệ thống bài tập phong phú.

V. Kết quả thực nghiệm và ứng dụng mô hình SGK KHTN mới

Hiệu quả của mô hình SGK Khoa học tự nhiên THCS phát triển năng lực đã được kiểm chứng qua các nghiên cứu và quá trình thực nghiệm sư phạm. Luận án của TS. Nguyễn Thị Thanh Thuỷ đã tiến hành đánh giá mô hình đề xuất thông qua ý kiến chuyên gia và tổ chức dạy thực nghiệm tại nhiều trường THCS. Kết quả cho thấy, cả giáo viên và học sinh đều có phản hồi rất tích cực. Giáo viên nhận định rằng cấu trúc SGK mới giúp họ dễ dàng hơn trong việc thiết kế kế hoạch bài dạy KHTN theo định hướng phát triển năng lực, đặc biệt là việc tổ chức các hoạt động trải nghiệm sáng tạo và giáo dục STEM. Học sinh tỏ ra hứng thú và chủ động hơn trong giờ học, vì các em được trực tiếp tham gia vào quá trình khám phá tri thức thay vì chỉ nghe giảng thụ động. Các chỉ số về năng lực tìm hiểu tự nhiên và năng lực vận dụng kiến thức của học sinh ở lớp thực nghiệm cho thấy sự cải thiện rõ rệt so với lớp đối chứng. Những kết quả này khẳng định tính ưu việt và khả thi của mô hình, tạo cơ sở khoa học vững chắc cho việc triển khai đại trà các bộ SGK KHTN mới như Cánh Diều, Kết nối tri thức với cuộc sống và Chân trời sáng tạo.

5.1. Đánh giá từ chuyên gia và giáo viên về tính khả thi

Qua các khảo sát và phỏng vấn sâu, đa số chuyên gia và giáo viên đều đánh giá cao mô hình SGK mới. Họ cho rằng mô hình này phù hợp với mục tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông 2018 và có tính khả thi cao trong điều kiện thực tế của các nhà trường tại Việt Nam. Các cấu phần chức năng, cấu trúc và hình thức trình bày của sách được nhận xét là khoa học, logic và hấp dẫn. Đặc biệt, giáo viên đánh giá cao việc sách giáo viên KHTN được biên soạn chi tiết, cung cấp những gợi ý sư phạm hữu ích, giúp họ tự tin hơn khi triển khai các phương pháp dạy học tích cực và dạy học tích hợp liên môn.

5.2. Tác động tích cực đến kết quả học tập của học sinh

Phân tích định lượng từ các bài kiểm tra cho thấy, học sinh học theo mô hình SGK mới không chỉ nắm vững kiến thức nền tảng mà còn có sự tiến bộ vượt bậc về các kỹ năng. Kỹ năng thực hành thí nghiệm, kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng thuyết trình và giải quyết vấn đề được cải thiện đáng kể. Phân tích định tính qua phiếu hỏi và quan sát lớp học cho thấy thái độ học tập của học sinh thay đổi theo chiều hướng tích cực. Các em tự tin đặt câu hỏi, mạnh dạn đưa ra ý kiến và thể hiện sự yêu thích đối với môn học. Đây chính là minh chứng rõ nét nhất cho sự thành công của việc chuyển đổi từ dạy học truyền thụ sang dạy học theo định hướng phát triển năng lực.

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).