Phát triển học liệu số STEM dạy Công nghệ THPT theo CTGDPT 2018 - Đinh Thị Như Yến

Nghiên cứu phát triển học liệu số hiệu quả cho các chuyên đề học tập nghề nghiệp STEM trong dạy học môn Công nghệ THPT, đáp ứng yêu cầu chương trình giáo dục

• Tác giả: Đinh Thị Như Yến
• Người hướng dẫn: TS. Lê Xuân Quang
• Trường học: Đại học Sư phạm Hà Nội
• Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn KTCN
• Đề tài: Phát triển học liệu số cho chuyên đề học tập nghề nghiệp STEM trong dạy học môn Công nghệ THPT theo chương trình giáo dục phổ thông năm 2018
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về học liệu số STEM trong dạy học Công nghệ THPT

Học liệu số STEM là các tài nguyên giáo dục được số hóa, tích hợp kiến thức liên môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Chúng phục vụ dạy học môn Công nghệ ở cấp trung học phổ thông theo Chương trình Giáo dục phổ thông 2018. Học liệu số có nhiều dạng: văn bản, hình ảnh, video, âm thanh, website và phần mềm tương tác. Đặc điểm nổi bật gồm tính đa phương tiện, khả năng tương tác cao, dễ dàng truy cập mọi lúc mọi nơi. Học liệu số giúp khắc phục hạn chế về thời gian và không gian học tập. Chúng tạo điều kiện cho học sinh tiếp cận kiến thức nghề nghiệp STEM một cách sinh động. Giáo viên sử dụng học liệu số để thiết kế bài học hấp dẫn hơn. Học sinh phát triển năng lực tự học và tư duy sáng tạo. Việc phát triển học liệu số STEM chất lượng cao đòi hỏi quy trình khoa học. Nguyên tắc thiết kế phải đảm bảo tính chính xác, phù hợp trình độ người học. Công cụ phát triển bao gồm phần mềm thiết kế, biên tập video và nền tảng quản lý học tập trực tuyến.

1.1. Khái niệm và phân loại học liệu số

Học liệu số là tài liệu giáo dục được tạo dưới định dạng điện tử, sử dụng trên thiết bị công nghệ. Chúng bao gồm nhiều loại: văn bản số hóa, hình ảnh minh họa, video hướng dẫn, âm thanh bài giảng và website học tập. Mỗi loại có ưu điểm riêng trong việc truyền tải nội dung STEM. Văn bản cung cấp kiến thức nền tảng. Video mô tả quy trình kỹ thuật trực quan. Hình ảnh minh họa khái niệm trừu tượng. Website tích hợp nhiều dạng học liệu khác nhau. Sự đa dạng này giúp giáo viên lựa chọn phù hợp mục tiêu từng bài học.

1.2. Đặc điểm và vai trò của học liệu số trong giáo dục

Học liệu số có năm đặc điểm chính: tính năng điện tử, khả năng tương tác phản hồi, đa dạng hình thức, sử dụng linh hoạt thời gian không gian và tính đa nguồn dễ cập nhật. Vai trò của học liệu số rất quan trọng trong giáo dục hiện đại. Chúng hỗ trợ truyền đạt kiến thức hiệu quả. Học liệu số giúp học sinh tiếp cận nội dung mọi lúc mọi nơi. Chúng tạo bình đẳng trong giáo dục giữa các vùng miền. Học liệu số nâng cao hiệu quả học tập thông qua tính tương tác cao.

II. Phân tích thực trạng sử dụng học liệu số STEM hiện nay

Thực trạng sử dụng học liệu số STEM trong dạy học Công nghệ THPT còn nhiều hạn chế. Điều tra tại các trường THPT trên địa bàn tỉnh Ninh Bình cho thấy nhiều vấn đề cần giải quyết. Giáo viên chưa được đào tạo bài bản về phát triển học liệu số. Nguồn học liệu số STEM sẵn có chưa phong phú và thiếu tính hệ thống. Cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin tại nhiều trường chưa đáp ứng yêu cầu. Thời gian biên soạn học liệu số đòi hỏi rất lớn. Nhiều giáo viên phụ thuộc vào sách giáo khoa truyền thống. Việc tích hợp nội dung STEM vào học liệu số còn rời rạc. Học sinh thiếu cơ hội trải nghiệm thực tế qua học liệu số. Sự phối hợp giữa các bộ môn chưa chặt chẽ. Ngân sách đầu tư cho trang thiết bị còn eo hẹp. Nhận thức về tầm quan trọng của học liệu số STEM chưa đồng đều. Chương trình đào tạo giáo viên chưa cập nhật phương pháp số hóa. Đánh giá hiệu quả sử dụng học liệu số chưa được quan tâm đúng mức.

2.1. Khó khăn trong phát triển học liệu số STEM

Phát triển học liệu số STEM gặp nhiều khó khăn. Thứ nhất, kiến thức liên môn yêu cầu giáo viên có hiểu biết rộng. Thứ hai, kỹ năng sử dụng công nghệ thông tin của nhiều giáo viên còn hạn chế. Thứ ba, thiếu công cụ và phần mềm chuyên dụng cho nội dung STEM. Thứ tư, thời gian xây dựng học liệu số rất lớn so với giáo án truyền thống. Thứ năm, việc đảm bảo tính chính xác khoa học và hấp dẫn người học đòi hỏi nhiều công sức. Cuối cùng, kinh phí đầu tư trang thiết bị và phần mềm còn thiếu.

2.2. Nhu cầu học liệu số STEM cho chuyên đề nghề nghiệp

III. Giải pháp phát triển học liệu số STEM hiệu quả cho dạy học Công nghệ

Phát triển học liệu số STEM hiệu quả cần tuân thủ quy trình khoa học gồm bốn bước chính. Bước một xác định mục tiêu và nội dung học liệu dựa trên chương trình giáo dục. Bước hai lựa chọn công cụ và phần mềm phù hợp như Paint, Photoshop, Canva để thiết kế. Bước ba xây dựng học liệu số bao gồm blog, website, kênh YouTube và bài giảng điện tử. Bước bốn kiểm định chất lượng qua tham vấn chuyên gia và thử nghiệm thực tế. Nguyên tắc phát triển phải đảm bảo tính khoa học, sư phạm và hấp dẫn. Học liệu cần phù hợp trình độ nhận thức học sinh THPT. Nội dung phải tích hợp kiến thức liên môn một cách tự nhiên. Hình thức trình bày cần sinh động, trực quan và dễ tiếp cận. Giáo viên nên phối hợp nhóm để chia sẻ công việc hiệu quả. Sử dụng nền tảng miễn phí giúp giảm chi phí triển khai. Việc cập nhật học liệu số phải được thực hiện thường xuyên. Đánh giá phản hồi từ học sinh giúp cải thiện chất lượng liên tục.

3.1. Quy trình và công cụ xây dựng học liệu số

Quy trình xây dựng học liệu số STEM gồm các bước tuần tự. Đầu tiên phân tích nội dung chương trình và xác định mục tiêu cụ thể. Tiếp theo thu thập tài liệu tham khảo từ nhiều nguồn uy tín. Sau đó lựa chọn công cụ phù hợp: Paint và Photoshop cho chỉnh sửa ảnh, Canva cho thiết kế đồ họa, phần mềm dựng video cho clip hướng dẫn. Bước tiếp là biên soạn và thiết kế học liệu theo chuẩn sư phạm. Cuối cùng kiểm định qua góp ý chuyên gia và điều chỉnh. Quy trình này đảm bảo học liệu đạt chất lượng cao.

3.2. Danh mục học liệu số cho chuyên đề nghề nghiệp STEM

Danh mục học liệu số cho chuyên đề nghề nghiệp STEM bao gồm nhiều dạng tài nguyên. Ảnh minh họa khái niệm STEM, logo STEM và hình ảnh nghề nghiệp cụ thể. Video giới thiệu quy trình STEM, một số nghề nghiệp STEM tại Việt Nam. Blog giáo dục nghề nghiệp STEM cung cấp bài viết chia sẻ kinh nghiệm. Website tổng hợp thông tin về các ngành nghề STEM với kế hoạch nghề nghiệp cá nhân. Kênh YouTube đăng tải video hướng dẫn và giới thiệu nghề nghiệp sinh động. Mỗi học liệu phục vụ mục tiêu dạy học cụ thể trong chuyên đề.

IV. Kết luận và ứng dụng học liệu số STEM trong thực tiễn giảng dạy

Nghiên cứu phát triển học liệu số STEM cho dạy học Công nghệ THPT đạt nhiều kết quả tích cực. Hệ thống học liệu số được xây dựng đáp ứng yêu cầu chương trình Giáo dục phổ thông 2018. Học liệu bao gồm ảnh, video, website, blog và bài giảng điện tử chất lượng cao. Quy trình phát triển học liệu được chuẩn hóa và có thể áp dụng rộng rãi. Giáo viên có thêm công cụ hỗ trợ giảng dạy hiệu quả hơn. Học sinh tiếp cận kiến thức nghề nghiệp STEM một cách sinh động và trực quan. Kết quả kiểm định cho thấy học liệu đạt tiêu chuẩn về nội dung và hình thức. Ứng dụng thực tế tại trường THPT Nho Quan C cho kết quả khả quan. Học sinh tăng hứng thú học tập và hiểu rõ hơn về nghề nghiệp STEM. Giáo viên tiết kiệm thời gian chuẩn bị bài giảng. Mô hình phát triển học liệu số này có thể nhân rộng sang các trường khác. Cần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện và cập nhật học liệu thường xuyên.

4.1. Kết quả đạt được và hạn chế

Kết quả đạt được bao gồm hệ thống học liệu số hoàn chỉnh cho chuyên đề nghề nghiệp STEM. Học liệu được chuyên gia đánh giá đạt chuẩn về nội dung và hình thức. Giáo viên và học sinh phản hồi tích cực khi sử dụng học liệu trong dạy học. Tuy nhiên còn một số hạn chế cần khắc phục. Phạm vi nghiên cứu chỉ giới hạn tại tỉnh Ninh Bình. Ngân sách và thời gian đầu tư ban đầu còn lớn. Đội ngũ giáo viên cần thêm thời gian làm quen với công nghệ mới.

4.2. Khuyến nghị và hướng phát triển

Một số khuyến nghị được đề xuất để phát triển học liệu số STEM hiệu quả hơn. Các trường đào tạo sư phạm nên đưa nội dung phát triển học liệu số vào chương trình đào tạo giáo viên. Sở Giáo dục cần tổ chức bồi dưỡng kỹ năng số hóa cho giáo viên thường xuyên. Nhà nước đầu tư hạ tầng công nghệ thông tin cho trường THPT. Giáo viên nên phối hợp nhóm để xây dựng kho học liệu số chia sẻ. Hướng phát triển bao gồm ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong cá nhân hóa học liệu và xây dựng nền tảng học liệu số toàn quốc.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 - CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN PHÁT TRIỂN HỌC LIỆU SỐ CHO CHUYÊN ĐỀ HỌC TẬP NGHỀ NGHIỆP STEM TRONG DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ TRONG CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG NĂM 2018 1. Tổng quan nghiên cứu về học liệu số 1. Những nghiên cứu thế giới Việc thực hiện số hóa tri thức sẵn có nhằm lưu trữ, tổ chức, sắp xếp, tìm kiếm thông tin, đã được thực hiện từ những năm cuối thế kỉ XX đã sử dụng nguồn lực Internet trong việc thực hiện sứ mạng giáo dục và nâng cao tri thức tạo ra nguồn học liệu phong phú để phục vụ cho công tác giảng dạy, học tập nghiên cứu. Bắt đầu từ việc nghiên cứu xây dựng những phần mềm định dạng tài liệu học tập như Abode, PDF, Open ebook… nhằm phát triển cho việc tổng hợp mã hóa sách và các tài liệu học thuật cho nhiều cách sử dụng, phân tích cũng như đọc, và vô số tác phẩm văn học và tác phẩm khác của công ty Abode ở Mỹ đến việc xây dựng nguồn học liệu mở của Viện Công nghệ Massachusetts (Massachusetts Institute of Technology - MIT).

Các tác giả ở Mỹ đã nghiên cứu xây dựng, ứng dụng học liệu số trong giảng dạy như: Carson, Caswell, T.,Wiley D, Adolfa Guzman, Paula Elizabeth Sanderson, Jele Confey, Lennath Buth,…Nhằm thiết kế học liệu số trong hệ thống học tập e–learning, học tập trực tuyến, xây dựng các thư viện điện tử. Các tác giả ở châu Á như: Cho Chueng Moom, Anja Okasane, Sung Hee Jin, Tzu-heng Chiu, Zhenhong Zhang, Shin-nosuke Suzuki… nghiên cứu về phát triển học liệu số dựa trên tri thức sẵn có như sách giáo khoa, công cụ xây dựng học liệu số, xây dựng các khóa học điện tử, phương pháp sử dụng học liệu số hiệu quả trong giảng Theo Dusan Krnel, Barbra Bajd, (2009): “học liệu E–learning là một kế hoạch sư phạm, dễ tiếp cận, dễ hiểu, cùng với đa phương tiện và các yếu tố tương tác cho học tập độc lập hoặc cho giảng dạy”.Quy trình phát triển tài liệu 8 học tập kỹ thuật số (e-Content). Senthil Kumar trình bày quan niệm về. Chuyển đổi giáo dục, trao quyền cho cộng đồng, thúc đẩy phát triển.

Công nghệ thông tin (CNTT)hs trong Giáo dục có thể làm cho. Học “chơi” Đánh giá “vui vẻ” Cơ hội Bình đẳng “cho tất cả”. thu hút duy trì nâng cao chất lượng giáo dục. Ở Mỹ, từ nhưng năm 1990-1993 phát triển những phần mềm định dạng tài liệu học tập như Abode, PDF, Open ebook… nhằm phát triển số hóa các tài liệu học thuật, sách, các tác phẩm sẵn cố.

Năm 1998 đến năm 2003 thư viện Mỹ cung cấp sách điện tử học thuật, kỹ thuật hoặc chuyên nghiệp, tiểu thuyết có thể tải xuống miễn phí, ra mắt mô hình cho mượn sách điện tử, thư viện điện tử cho mọi người thông qua các trang website và các dịch vụ liên quan. “Năm 1999, Viện Công nghệ Massachusetts (Massachusetts Institute of Technology - MIT) bắt đầu xem xét phương thức sử dụng nguồn lực Internet trong việc thực hiện sứ mạng giáo dục và nâng cao tri thức cho sinh viên. Đến năm 2000, dự án Học liệu mở được đề xuất và khái niệm “Học liệu mở” (Open Courserware Initiatives) chính thức được khai sinh. Năm 2002, MIT đã cho ra đời một website chạy thử nghiệm đầu tiên gồm có 50 môn học.

Đến năm 2007, MIT đã xuất bản lên OCW toàn bộ chương trình đào tạo của hơn 1.800 môn học ở 33 chuyên ngành. Theo thống kê, đến tháng 1/2016, MIT đã xuất bản 2.260 môn học, thu hút trên 1 tỷ lượt người xem, 175 triệu lượt người truy cập khắp thế giới, 100 môn học dưới dạng Video, 900 môn học cũ đã được cập nhật mới, và xây dựng thêm hai OCW khác là: OCW dành cho Học giả (OCW Scholar) và OCW dành cho Nhà giáo dục (OCW Educator)” [23]. Ở Hàn Quốc, phát triển "Dự án Trường học Tương lai 2030" đã được chính phủ công bố năm 2010, tại Hội đồng Chủ tịch về Chiến lược CNTT- Truyền thông Quốc gia và Bộ Giáo dục (trước đây là Bộ Giáo dục, Khoa học và Công nghệ) đã hợp tác để thực hiện các chiến lược giáo dục thông minh. Giáo dục SMART bao gồm các mục tiêu sau: Phát triển ứng dụng cho sách giáo khoa kỹ thuật số; Củng cố năng lực của GV; Bảo mật cho nội dung giáo dục 9 chất lượng cao và quảng bá; Phát triển mô hình dạy và học; Hồi sinh các lớp học trực tuyến và thiết lập đánh giá trực tuyến hệ thống; Thiết lập nền tảng cho dịch vụ giáo dục dựa trên đám mây; Tăng cường giáo dục về đạo đức CNTT - Truyền thông để giải quyết các vấn đề liên quan đến CNTT – Truyền thông.

Nhìn chung các công trình nghiên cứu về học liệu số ở nước ngoài đều chú ý vào việc xây dựng học liệu số và ứng dụng vào xây dựng hệ thống học tập trực tuyến nhằm nâng cao hiệu quả học tập trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Những nghiên cứu ở Việt Nam Ở Việt Nam, học liệu số được phát triển bắt đầu khi Chương trình Học liệu mở Việt Nam ra đời vào tháng 11/2005 với sự hợp tác giữa Bộ GDĐT, Công ty Phần mềm và Truyền thông VASC, và Quỹ Giáo dục Việt Nam với sự phối hợp của 14 trường đại học nhằm phát triển kho tri thức trên các lĩnh vực tạo ra tài liệu học tập số phục vụ cho nhu cầu giảng dạy, học tập và nghiên cứu. “Năm 2018, ngành Giáo dục đưa vào sử dụng cơ sở dữ liệu toàn quốc về giáo dục với 53.000 trường học, 710 phòng GDĐT, gần 24 triệu HS và hơn 1.4 triệu GV được gắn mã định danh. Thông tin của 393 trường đại học, cao đẳng với 2,5 triệu sinh viên, 120.000 giảng viên cũng được cập nhật trên hệ thống cơ sở dữ liệu ngành.

Việc phát triển học liệu số cũng được Bộ GDĐT chú trọng triển khai.000 bài giảng e-learning; 2.000 bài giảng dạy trên truyền hình, 200 đầu sách giáo khoa phổ thông, 200 thí nghiệm ảo và hơn 35.000 câu hỏi trắc nghiệm”[16]. “Để đẩy mạnh và thực hiện hiệu quả chuyển đổi số trong GDĐT giai đoạn 2021-2025, Thứ trưởng Hoàng Minh Sơn cho biết, Bộ GDĐT sẽ chú trọng triển khai ở 4 vấn đề cơ bản: Phát triển hệ thống dữ liệu toàn quốc về GDĐT; phát triển, khai thác hệ thống học liệu và môi trường học tập số; xây dựng và triển khai khung năng lực số cho HS phổ thông; phát triển triển nhân lực trình độ cao trong lĩnh vực CNTT và chuyển đổi số” [16], [36]. 10 Học liệu số được nghiên cứu và phát triển từ việc phát triển các thư viện số trong trường Đại học nhằm thực hiện số hóa tư liệu sẵn có trong các thư viện bao gồm sách, các công trình nghiên cứu, tranh ảnh. để tránh mất, hỏng và phổ biến rộng rãi đến sinh viên.

Nhằm phát triển thư viện điện tử tạo thành kho lưu trữ tri thức mở.Tiến sĩ Nguyễn Huy Chương đã có nghiên cứu về “Học liệu mở và hướng phát triển tài nguyên số tại các thư viện đại học Việt Nam” đã tổng quan về học liệu mở, truy cập mở và những vai trò của học liệu mở và truy cập mở đối với công tác đào tạo và nghiên cứu khoa học. Từ đó đề xuất biện pháp phát triển kho tài nguyên số cho thư viện điện tử ở các đại học Việt Nam. Trong đề tài “Xây dựng và phát triển học liệu mở nhằm nâng cao chất lượng giáo dục tại trường Đại học Hùng Vương” Ths. NguyễnThanh Nga đã giới thiệu về khái niệm, vai trò, nền tảng và đề xuất phương pháp xây dựng nguồn học liệu mở nhằm nâng cao hiệu quả học tập của sinh viên từ việc số hóa các nguồn học liệu sẵn có trong thư viện, phối hợp với các thư viện của các trường đại học khác chia sẻ tài liệu học tập để phát triển thư viện số.

Ngoài ra còn các nghiên cứu của các tác giả: Phạm Thị Tuyết, Phùng Thị Bình, Mai Thị Ánh Nga, Huỳnh Mẫn Đạt. đều thực hiện nghiên cứu về số hóa tài liệu, thiết kế, lập trình phần mềm thư viện học liệu số, giải pháp phát triển tài nguyên thông tin cho các thư viện đại học. Hiện nay học liệu số được thiết kế, xây dựng và phát triển nhằm phục vụ cho đào tạo trực tuyến.Tác giả Nguyễn Văn Thành đưa ra khái niệm, phân loại,cách xây dựng, công cụ, sử dụng và thực tiễn phát triển học liệu số nhằm phát triển hệ thống học trực truyến trên LMS nhằm tạo ra một trang học tập trực tuyến thông dụng để dào tạo sinh viên qua internet. Tác giả Trần Thị Lan Thu trong đề tài “Thiết kế và xây dựng học liệu điện tử phục vụ đào tạo trực tuyến” đã giới thiệu tổng quan về khái niệm, đặc điểm, vai trò, đề xuất trong việc xây dựng học liệu điện tử trong đào tạo trực tuyến và vận dụng trong đào 11 tạo ở đại học.

Tác giả Nguyễn Minh Tân, Đinh Tuấn Long,Trần Dương Quốc Hòa. có cùng hướng nghiên cứu trên. Ngoài ra học liệu số còn được xây dựng và phát triển nhằm kết hợp với phương pháp giảng dạy truyền thống để GV và HS cùng tham gia xây dựng, củng cố tri thức nâng cao chất lượng dạy học trong từng môn học để phù hợp với sự đổi mới bắt kịp với tri thức nhân loại trong các trường phổ thông.Tác giả Lê Văn Nhương “Xây dựng và sử dụng Hồ sơ điện tử phục vụ dạy học Địa lí 11 - THPT” đã đưa khái niệm, công cụ, học liệu số và lập danh mục xây dựng hồ sơ học tập điện tử cho dạy học môn Địa lí THPT và tác giả Nguyễn Dũng cũng có cùng hướng nghiên cứu với đề tài “Thiết kế xây dựng thư viện điện tử hỗ trợ dạy học địa lí 10 – THPT”. Tiến sĩ Trần Dương Quốc Hòa với đề tài “Xây dựng học liệu điện tử hỗ trợ dạy học tương tác ở tiểu học” đã trình bày khái niệm, thành phần học liệu điện tử sử dụng trong dạy học tương tác ở tiểu học.

giới thiệu về vai trò và hình thức sử dụng học liệu điện tử với tư cách là phương tiện dạy học nêu ra khái niệm, phân loại, vai trò và hình thức sử dụng học liệu điện tử trong dạy học. Tác giả Trịnh Lê Hồng Phương trong đề tài “Xây dựng học liệu điện tử hỗ trợ việc dạy và học một số nội dung môn hóa học ở trường THPT” đã tổng quan về khái niệm, đặc điểm, ưu điểm hạn chế, một số phầm mềm thiết kế, nguyên tắc, quy trình xây dựng học liệu điện tử.