Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài được thực hiện trong bối cảnh đổi mới giáo dục phổ thông tại Việt Nam, với chủ trương ứng dụng công nghệ thông tin (CNTT) vào dạy học được ghi nhận từ Văn kiện Đại hội lần thứ X của Đảng và cụ thể hóa qua Quyết định số 698/QĐ-TTg ngày 01/6/2009 của Thủ tướng Chính phủ — văn bản yêu cầu giáo viên các bộ môn chủ động tích hợp CNTT vào từng môn học, thay thế cách tiếp cận học riêng môn tin học. Song song với đó, Việt Nam đã gia nhập mạng E-learning châu Á với sự tham gia của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Bộ Khoa học - Công nghệ, tạo nền tảng chính sách cho việc mở rộng hình thức học tập này.

Trong chương trình Vật lí THPT, phần Sóng cơ đặt ra thách thức đặc thù: hai phương pháp đặc trưng của bộ môn là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình đều gặp khó khăn khi triển khai thực tế do các đối tượng nghiên cứu quá nhỏ và bộ thí nghiệm thực khó thực hiện. Việc trực quan hóa các hiện tượng như quá trình truyền sóng, giao thoa và sóng dừng gặp nhiều cản trở khi dạy theo phương pháp truyền thống.

Mục tiêu nghiên cứu: Thiết kế bài giảng E-learning để tổ chức dạy học phần "Sóng cơ" Vật lí 12 nhằm nâng cao chất lượng dạy học.

Nhiệm vụ nghiên cứu gồm bốn nhiệm vụ được xác định trong văn bản:

  1. Nghiên cứu lí luận về bài giảng điện tử, thiết kế và sử dụng bài giảng điện tử.
  2. Nghiên cứu sử dụng một số công cụ thiết kế bài giảng điện tử.
  3. Nghiên cứu nội dung phần "Sóng cơ".
  4. Điều tra việc sử dụng bài giảng điện tử trong dạy học phần "Sóng cơ".

Giả thuyết khoa học: Nếu thiết kế bài giảng điện tử theo đúng quy trình xây dựng sẽ đáp ứng được các tiêu chí về công nghệ, sư phạm và tổ chức dạy học, qua đó nâng cao chất lượng dạy học phần này.

Đối tượng nghiên cứu: Quá trình chiếm lĩnh kiến thức của học sinh khi học phần "Sóng cơ" (Vật lí 12).

Phạm vi nghiên cứu: Tổ chức cho học sinh tự học nhờ sự hỗ trợ của bài giảng E-learning khi học phần "Sóng cơ" (Vật lí 12). Địa bàn khảo sát thực tế tại trường THPT Yên Lạc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và khái niệm

Tác giả xây dựng khung lý thuyết trên hai trụ cột chính:

Lý luận về bài giảng điện tử và E-learning: Bài giảng điện tử được định nghĩa là hình thức tổ chức bài lên lớp mà toàn bộ kế hoạch hoạt động dạy học được chương trình hóa do giáo viên điều khiển thông qua môi trường multimedia do máy vi tính tạo ra. E-learning (Electronic Learning) được hiểu theo quan điểm hiện đại là sự phân phát nội dung học sử dụng các công cụ điện tử như máy tính, mạng vệ tinh, mạng Internet, Intranet; nội dung học có thể thu được từ website, đĩa CD, băng video, audio.

Về hình thức tổ chức, văn bản phân biệt hai mô hình: Học tập trực tuyến (Online learning), trong đó tiếp tục chia thành dạy học đồng bộ (Synchronous Learning — người dạy và người học cùng tham gia hệ thống cùng lúc) và dạy học không đồng bộ (Asynchronous Learning — tham gia ở thời điểm khác nhau); và Học tập hỗn hợp (Blended learning) — kết hợp học trực tuyến và dạy học giáp mặt, được đánh giá là hình thức phổ biến tại nhiều cơ sở giáo dục trên thế giới kể cả các nước có nền giáo dục phát triển.

Nội dung vật lý phần Sóng cơ trong chương trình Vật lí 12 gồm ba bài: Sóng cơ và sự truyền sóng cơ, Giao thoa sóng, Sóng dừng — bao gồm các phương trình sóng, điều kiện giao thoa, phương trình sóng dừng cho hai trường hợp dây hai đầu cố định và một đầu cố định một đầu tự do.

Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng kết hợp ba nhóm phương pháp:

  • Nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu tài liệu về sử dụng bài giảng điện tử trong dạy học vật lí; nghiên cứu nội dung kiến thức học phần "Sóng cơ" — Vật lí 12.
  • Nghiên cứu thực tiễn: Nghiên cứu thực trạng sử dụng bài giảng điện tử trong dạy học phần Sóng cơ; điều tra, khảo sát bằng phiếu hỏi (câu hỏi có lựa chọn và câu hỏi mở) đối với cả giáo viên và học sinh tại trường THPT Yên Lạc.
  • Dự kiến thực nghiệm sư phạm: Thiết kế thực nghiệm để đánh giá tính khả thi và kiểm nghiệm giả thuyết khoa học.

Nguồn dữ liệu

Dữ liệu sơ cấp thu thập từ khảo sát học sinh và giáo viên vật lí tại trường THPT Yên Lạc bằng phiếu điều tra. Dữ liệu thứ cấp lấy từ sách giáo khoa Vật lí 12 hiện hành, các tài liệu về lí luận dạy học, và nguồn tư liệu số (hình ảnh, video, phần mềm).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về sử dụng bài giảng điện tử dạy học phần "Sóng cơ"

Chương này trình bày khái niệm bài giảng điện tử và E-learning, quy trình xây dựng bài giảng gồm 5 bước cơ bản: (1) Xác định mục tiêu và kiến thức cơ bản; (2) Xây dựng kho tư liệu phục vụ bài giảng; (3) Xây dựng kịch bản bài giảng; (4) Lựa chọn công cụ và số hóa kịch bản; (5) Chạy thử chương trình, sửa chữa và đóng gói sản phẩm.

Hệ thống tiêu chí đánh giá bài giảng điện tử được xây dựng thành bốn nhóm với thang điểm cụ thể:

Nhóm tiêu chí Điểm tối đa Mức phân loại
Nội dung 20 điểm Tốt (2đ), Khá (1,5đ), Đạt (1đ), Không đạt (0đ) mỗi tiêu chí
Hình thức 10 điểm Tương tự
Kỹ thuật 10 điểm Tương tự
Hiệu quả 10 điểm Tương tự
Tổng 50 điểm Không đạt <25; Đạt 25–<30; Trung bình 30–35; Khá 35–<40; Tốt 40–50

Công cụ thiết kế được tác giả lựa chọn là phần mềm iSpring Suite 8 — tích hợp trực tiếp vào PowerPoint. Văn bản trình bày chi tiết các chức năng: ghi âm lời giảng (Record Audio), ghi hình giáo viên (Record Video), quản lý lời giảng (Manage Narration), chèn âm thanh, chèn video, chèn trang web (Web Object), tạo bài tập trắc nghiệm (Quiz — hỗ trợ 1 kiểu và 12 kiểu câu), và đóng gói theo chuẩn AICC, SCORM 1.2, SCORM 2004 (2nd, 3rd, 4th edition) tương thích với các LMS như Moodle, BlackBoard, Saba, CourseMill, Litmos.

Phần khảo sát thực trạng tại trường THPT Yên Lạc ghi nhận một số số liệu từ phía học sinh: 88,25% học sinh đã biết đến bài giảng điện tử; 6,73% biết nhưng chưa được học; 5,02% còn lạ lẫm. Về mức độ cần thiết của bài giảng điện tử trong môn Vật lí: 73,85% cần thiết, 23,04% rất cần thiết, 3,11% không cần thiết. Về mong muốn sử dụng bài giảng điện tử trong học tập: rất mong muốn 20,17%, mong muốn 37,43%, bình thường 41,34%, không mong muốn 1,06%. Về lợi ích cảm nhận: giúp hứng thú với bài học 42,15%, hiểu rõ kiến thức 30,51%, nhớ lâu hơn 20,54%, ý kiến khác 6,8%. Riêng với phần Sóng cơ: 72,89% thấy cần thiết, 20,16% rất cần thiết, 6,95% không cần thiết.

Từ phía giáo viên: 87,1% đã từng sử dụng bài giảng điện tử trong dạy học; 84,2% cho rằng phù hợp với bối cảnh trường mình. Khó khăn chủ yếu là mất nhiều thời gian chuẩn bị (57,03%), chưa thành thạo kỹ thuật (25,7%), chưa có kỹ năng tổ chức dạy học E-learning (17,27%). Về sự cần thiết dạy Sóng cơ bằng E-learning: 52,8% cần thiết, 15,8% rất cần thiết, 31,4% không cần thiết.

Chương 2: Tổ chức dạy học phần "Sóng cơ" với sự hỗ trợ của bài giảng điện tử

Chương này xác định mục tiêu dạy học ba chiều (kiến thức, kỹ năng, tình cảm thái độ) và trình bày toàn bộ nội dung khoa học học phần — bao gồm các đại lượng đặc trưng của sóng hình sin, phương trình sóng, điều kiện và phương trình giao thoa, các trường hợp hai nguồn cùng pha/ngược pha/vuông pha, định nghĩa và điều kiện sóng dừng, phương trình sóng dừng cho đầu cố định và đầu tự do.

Kết quả xây dựng gồm ba bài giảng điện tử:

Bài SC và sự truyền SC: Cấu trúc khoảng 19 slide. Mở đầu bằng video thí nghiệm cần rung để học sinh đưa ra dự đoán; từ đó rút ra định nghĩa sóng cơ, phân loại sóng (ngang/dọc) qua video, tìm hiểu các đặc trưng sóng hình sin, phương trình sóng, độ lệch pha giữa hai điểm và các trường hợp cùng pha/ngược pha/vuông pha; kết thúc bằng slide tổng kết và bài tập vận dụng.

Bài Giao thoa sóng: Cấu trúc khoảng 18 slide. Mở đầu bằng video thí nghiệm giao thoa sóng nước; rút ra khái niệm giao thoa, phương trình giao thoa tại điểm M, cực đại và cực tiểu giao thoa, các trường hợp hai nguồn cùng pha/ngược pha/vuông pha, điều kiện giao thoa và khái niệm sóng kết hợp; kết thúc bằng tổng kết và bài tập.

Bài Sóng dừng: Cấu trúc khoảng 19 slide. Tìm hiểu phản xạ sóng trên vật cản cố định và tự do qua video, khái niệm sóng dừng, sóng dừng trên dây hai đầu cố định, sóng dừng trên dây một đầu cố định một đầu tự do; kết thúc bằng tổng kết và vận dụng.

Tiến trình tổ chức dạy học theo mô hình kết hợp (Blended learning) gồm ba hoạt động cho mỗi bài: Hoạt động 1 — học sinh tìm hiểu thí nghiệm trên lớp theo nhóm; Hoạt động 2 — học sinh tự học kiến thức mới ở nhà qua bài giảng điện tử; Hoạt động 3 — học sinh vận dụng kiến thức giải bài tập, có buổi chữa bài trên lớp khi cần.

Chương 3: Dự kiến thực nghiệm sư phạm

Chương xây dựng thiết kế thực nghiệm ở mức dự kiến, chưa tiến hành thực tế. Văn bản xác định mục đích (đánh giá tính khả thi và kiểm nghiệm giả thuyết), nhiệm vụ, đối tượng, phương pháp tiến hành, thời gian và địa điểm triển khai. Hệ thống tiêu chí đánh giá và công cụ đo lường định lượng kết quả thực nghiệm được xây dựng dựa trên Bảng các hoạt động dạy thực nghiệm, bao gồm thang điểm và các tiêu chí đánh giá hiệu quả giờ dạy tương tự bộ tiêu chí ở Chương 1.

Thiết kế và triển khai

Do đây là đồ án thiết kế sản phẩm dạy học số, văn bản mô tả chi tiết về công cụ và quy trình kỹ thuật:

Công cụ: iSpring Suite 8 tích hợp trong PowerPoint. Phần mềm hỗ trợ ghi âm lời giảng, ghi hình giáo viên bằng webcam, đồng bộ âm thanh với slide (Sync), quản lý lời giảng qua Manage Narration, nhúng trang web (Web Object), tạo bài tập trắc nghiệm với 1 kiểu câu hỏi và 12 kiểu câu khảo sát (đúng/sai, đa lựa chọn, đa đáp án, điền khuyết, ghép đôi, sắp xếp trình tự, số học, Hotspot...).

Quy trình số hóa: Xây dựng nội dung trên MS PowerPoint → ghi âm/thu hình lời giảng → biên tập video và âm thanh → đồng bộ bài giảng bằng iSpring Suite 8 → đóng gói theo chuẩn SCORM 1.2 hoặc SCORM 2004 → xuất bản dưới dạng CD, Web, LMS, hoặc video → chạy thử bằng file HTML5.

Tương thích: Bài giảng sau khi xuất bản tương thích với LMS phổ biến (Moodle, BlackBoard, Saba, CourseMill, Litmos) và có thể xem trên điện thoại hoặc máy tính bảng qua chế độ Desktop.

Mức số slide: Văn bản nêu tiêu chí bình thường không quá 30 slide/1 tiết; mỗi bài giảng trong đề tài có cấu trúc từ 18–19 slide.

Kết quả và đóng góp

Sản phẩm chính: Ba bài giảng điện tử E-learning hoàn chỉnh hỗ trợ dạy học phần Sóng cơ (Vật lí 12): bài Sóng cơ và sự truyền sóng cơ, bài Giao thoa sóng, và bài Sóng dừng — được thiết kế theo chuẩn SCORM và tích hợp đa phương tiện (video thí nghiệm, âm thanh lời giảng, hình ảnh động, bài tập trắc nghiệm tương tác).

Tiến trình dạy học theo Blended learning: Thiết kế cụ thể cho từng bài gồm ba hoạt động (trên lớp — tự học ở nhà — vận dụng giải bài tập), có xác định mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm học sinh và cách thức tổ chức.

Đóng góp về lí luận: Góp phần hoàn thiện một số cơ sở lí luận và phương pháp dạy học sử dụng bài giảng điện tử trong dạy học vật lí.

Đóng góp về thực tiễn: Xây dựng được bộ bài giảng điện tử để dạy học phần "Sóng cơ", tạo tài nguyên trực tiếp cho giáo viên và học sinh THPT sử dụng.

Kết quả khảo sát thực trạng cho thấy nhu cầu có thực: tổng hợp từ số liệu của cả nhóm giáo viên (52,8% + 15,8% = 68,6% thấy cần/rất cần) và nhóm học sinh (72,89% + 20,16% = 93,05% thấy cần/rất cần) đều xác nhận tính cần thiết của bài giảng điện tử cho phần Sóng cơ, tạo cơ sở thực tiễn cho sản phẩm được thiết kế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Văn bản định vị Chương 3 là "dự kiến thực nghiệm sư phạm", nghĩa là giai đoạn kiểm chứng thực tế chưa được thực hiện trong phạm vi khóa luận. Đây là hạn chế trực tiếp mà bản thân cấu trúc đề tài phản ánh: bộ bài giảng điện tử được xây dựng và hệ thống tiêu chí đánh giá được thiết lập, nhưng chưa có số liệu đầu ra từ lớp thực nghiệm để so sánh với lớp đối chứng.

Phạm vi địa bàn khảo sát giới hạn ở trường THPT Yên Lạc, nên kết quả điều tra thực trạng chưa phản ánh được sự đa dạng điều kiện cơ sở vật chất và năng lực CNTT ở các vùng địa lý khác nhau.

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể bao gồm: triển khai thực nghiệm sư phạm chính thức để đo lường hiệu quả học tập, mở rộng thiết kế sang các phần khác của chương trình Vật lí 12, và thử nghiệm trên nền tảng LMS để khai thác đầy đủ chức năng quản lý học tập và theo dõi tiến độ học sinh.

Giá trị tham khảo

Sinh viên ngành sư phạm Vật lí có thể tham khảo toàn bộ Chương 1 — đặc biệt phần lí luận về bài giảng điện tử, các hình thức tổ chức E-learning, và bộ tiêu chí đánh giá 50 điểm — như khung tham chiếu cho các đề tài thiết kế học liệu số.

Giáo viên Vật lí THPT quan tâm đến ứng dụng iSpring Suite 8 có thể tham khảo phần hướng dẫn chi tiết các thao tác kỹ thuật trong Chương 1 (ghi âm, ghi hình, tạo bài tập trắc nghiệm, đóng gói SCORM) và tiến trình tổ chức dạy học Blended learning trong Chương 2.

Sinh viên làm đề tài về E-learning hoặc thiết kế bài học số thuộc các bộ môn khoa học tự nhiên khác có thể tham khảo quy trình 5 bước xây dựng bài giảng điện tử và mô hình hoạt động học theo ba giai đoạn (trải nghiệm trên lớp — tự học ở nhà — vận dụng) được trình bày có hệ thống trong Chương 2.

Người nghiên cứu về khảo sát thực trạng dạy học có thể tham khảo số liệu điều tra giáo viên và học sinh tại trường THPT Yên Lạc về nhận thức và thực trạng sử dụng E-learning trong môn Vật lí, được trình bày theo từng câu hỏi khảo sát với tỉ lệ phần trăm cụ thể.

Câu hỏi thường gặp

1. Phần mềm nào được sử dụng để thiết kế bài giảng điện tử trong đề tài này, và phần mềm đó có những chức năng gì nổi bật?

Đề tài sử dụng iSpring Suite 8, được tích hợp trực tiếp vào PowerPoint dưới dạng thanh công cụ. Phần mềm cho phép ghi âm lời giảng, ghi hình giáo viên qua webcam, chèn và đồng bộ âm thanh, nhúng trang web, tạo bài tập trắc nghiệm với nhiều kiểu câu hỏi (đúng/sai, đa lựa chọn, ghép đôi, Hotspot...), và đóng gói theo chuẩn SCORM 1.2/SCORM 2004 tương thích với các LMS như Moodle, BlackBoard, Saba.

2. Kết quả khảo sát học sinh cho thấy bao nhiêu phần trăm học sinh thấy cần thiết khi dùng bài giảng điện tử để học phần Sóng cơ?

Theo số liệu điều tra tại trường THPT Yên Lạc, 72,89% học sinh cho rằng cần thiết, 20,16% rất cần thiết, và chỉ 6,95% thấy không cần thiết khi sử dụng bài giảng điện tử để học phần "Sóng cơ".

3. Mô hình tổ chức dạy học được áp dụng cho từng bài trong phần Sóng cơ có cấu trúc như thế nào?

Mỗi bài học được tổ chức theo Blended learning gồm ba hoạt động: Hoạt động 1 diễn ra trên lớp — học sinh theo nhóm xem video thí nghiệm và trả lời câu hỏi gợi ý của giáo viên; Hoạt động 2 diễn ra ở nhà — học sinh tự học kiến thức mới qua bài giảng điện tử được giáo viên giao; Hoạt động 3 — học sinh giải bài tập được giao, nếu còn thắc mắc thì có buổi chữa bài trực tiếp trên lớp.

4. Khó khăn chính của giáo viên khi sử dụng bài giảng điện tử trong dạy học môn Vật lí là gì theo kết quả khảo sát?

Theo khảo sát giáo viên tại THPT Yên Lạc, khó khăn lớn nhất là mất nhiều thời gian chuẩn bị (57,03%); tiếp theo là chưa thành thạo sử dụng bài giảng điện tử trong dạy học (25,7%); và chưa có kỹ năng tổ chức dạy học với E-learning (17,27%).

5. Bộ tiêu chí đánh giá bài giảng điện tử trong đề tài gồm những nhóm nào và mức điểm tốt là bao nhiêu?

Bộ tiêu chí gồm bốn nhóm: Nội dung (20 điểm), Hình thức (10 điểm), Kỹ thuật (10 điểm), và Hiệu quả (10 điểm), tổng cộng 50 điểm. Mức phân loại: Không đạt dưới 25 điểm; Đạt từ 25 đến dưới 30; Trung bình từ 30 đến 35; Khá từ 35 đến dưới 40; Tốt từ 40 đến 50 điểm.

Kết luận

Khóa luận của Đỗ Thị Thắm (Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, 2019) thuộc lĩnh vực lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí, tập trung thiết kế bộ bài giảng E-learning cho ba bài học trong phần Sóng cơ — Vật lí 12 với sự hỗ trợ của phần mềm iSpring Suite 8. Khóa luận đóng góp cả về mặt lí luận (hệ thống hóa cơ sở lí luận về bài giảng điện tử, xây dựng bộ tiêu chí đánh giá 50 điểm) lẫn thực tiễn (bộ học liệu số sẵn sàng sử dụng và tiến trình tổ chức dạy học Blended learning cho từng bài). Hạn chế chính là giai đoạn thực nghiệm sư phạm mới ở mức dự kiến, chưa có dữ liệu so sánh hiệu quả thực tế, đây đồng thời là hướng mở cho các nghiên cứu tiếp theo.