Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh nền kinh tế tri thức phát triển mạnh mẽ, năng lực số (NLS) trở thành một kỹ năng thiết yếu cho học sinh phổ thông nhằm thích ứng với sự biến đổi nhanh chóng của xã hội hiện đại. Theo ước tính, việc trang bị năng lực số giúp học sinh không chỉ nâng cao khả năng xử lý thông tin mà còn phát triển kỹ năng tư duy phản biện và sáng tạo, góp phần quan trọng vào sự thành công trong học tập và nghề nghiệp tương lai. Tuy nhiên, thực tế tại một số trường THPT trên địa bàn thành phố Hà Nội cho thấy việc bồi dưỡng năng lực số cho học sinh còn nhiều hạn chế, đặc biệt trong các môn học khoa học tự nhiên như Vật lí. Đề tài nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng ChatGPT trong dạy học chuyên đề “Trái Đất và bầu trời” môn Vật lí lớp 10 nhằm bồi dưỡng năng lực số cho học sinh. Nghiên cứu được triển khai từ tháng 3 đến tháng 11 năm 2023 tại các trường THPT trên địa bàn Hà Nội, với mục tiêu thiết kế và đánh giá hiệu quả tiến trình dạy học tích hợp ChatGPT để phát triển năng lực số cho học sinh. Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần nâng cao chất lượng dạy học Vật lí mà còn mở rộng ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo trong giáo dục phổ thông, đồng thời cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm cho các nghiên cứu tiếp theo về phát triển năng lực số trong bối cảnh chuyển đổi số toàn cầu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Năng lực số được định nghĩa là khả năng sử dụng công nghệ số một cách tự tin, có tư duy phản biện để truy cập, quản lý, đánh giá, tạo ra và giao tiếp thông tin số phục vụ học tập, công việc và giao tiếp xã hội. Khung năng lực số của Châu Âu (DigComp 2.0) gồm 5 lĩnh vực chính: xử lý thông tin và dữ liệu, thành thạo thông tin và dữ liệu, sáng tạo nội dung số, an toàn số và giải quyết vấn đề kỹ thuật. Ngoài ra, khung năng lực số cho học sinh phổ thông Việt Nam được xây dựng với 7 nhóm năng lực thành phần, bao gồm vận hành thiết bị, khai thác thông tin, giao tiếp và hợp tác, an toàn và an ninh số, sáng tạo nội dung số, học tập và phát triển kỹ năng số, sử dụng công nghệ số cho nghề nghiệp. Trong nghiên cứu này, các thành tố năng lực số được lựa chọn để bồi dưỡng gồm: duyệt, tìm kiếm và lọc dữ liệu; đánh giá dữ liệu, thông tin và nội dung số; phát triển và tích hợp nội dung số; xác định nhu cầu và phản hồi công nghệ; sử dụng sáng tạo và hiệu quả công nghệ số. Các phương pháp dạy học tích cực được áp dụng nhằm phát triển năng lực số, bao gồm giảng dạy kiến thức cơ bản, tổ chức hoạt động thực hành, hướng dẫn sử dụng công cụ số và khuyến khích tự học qua tài nguyên trực tuyến.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu lý luận và thực tiễn. Nguồn dữ liệu bao gồm tài liệu chuyên ngành về năng lực số, chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí, tài liệu về ChatGPT và khảo sát thực trạng tại các trường THPT trên địa bàn Hà Nội. Phương pháp thu thập dữ liệu gồm quan sát lớp học, phỏng vấn giáo viên và học sinh, khảo sát bằng phiếu điều tra với 22 giáo viên khối lớp 10. Phân tích dữ liệu sử dụng phương pháp thống kê mô tả và phân tích định tính nhằm đánh giá thực trạng năng lực số và hiệu quả ứng dụng ChatGPT trong dạy học. Thực nghiệm sư phạm được tiến hành để kiểm định giả thuyết về tính khả thi và hiệu quả của tiến trình dạy học tích hợp ChatGPT. Cỡ mẫu thực nghiệm gồm một số lớp 10 tại các trường THPT trên địa bàn Hà Nội, được chọn theo phương pháp chọn mẫu thuận tiện nhằm đảm bảo tính đại diện cho nhóm học sinh mục tiêu. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 3 đến tháng 11 năm 2023, bao gồm giai đoạn thiết kế, triển khai và đánh giá tiến trình dạy học.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nhận thức và thực trạng bồi dưỡng năng lực số của giáo viên: Khoảng 85% giáo viên được khảo sát quan tâm đến việc phát triển năng lực số cho học sinh, tuy nhiên chỉ khoảng 40% trong số đó có hiểu biết cơ bản về năng lực số. Tỷ lệ giáo viên thường xuyên sử dụng công nghệ số trong dạy học chỉ đạt khoảng 35%, cho thấy còn nhiều hạn chế trong việc ứng dụng công nghệ số vào giảng dạy.

  2. Hiệu quả sử dụng ChatGPT trong dạy học chuyên đề “Trái Đất và bầu trời”: Qua thực nghiệm sư phạm, học sinh sử dụng ChatGPT để tìm kiếm, đánh giá và tích hợp thông tin số đã cải thiện đáng kể năng lực số với mức tăng trung bình 25% so với nhóm đối chứng. Tần suất sử dụng ChatGPT trong học tập đạt khoảng 70% trong số học sinh tham gia thực nghiệm.

  3. Phát triển các thành tố năng lực số: Học sinh thể hiện sự tiến bộ rõ rệt ở các thành tố duyệt, tìm kiếm và lọc dữ liệu (tăng 30%), đánh giá dữ liệu và nội dung số (tăng 22%), phát triển và tích hợp nội dung số (tăng 18%). Khả năng sử dụng sáng tạo và hiệu quả công nghệ số cũng được cải thiện với mức tăng khoảng 20%.

  4. Khó khăn và thách thức: Khoảng 60% học sinh gặp khó khăn trong việc đánh giá độ tin cậy của thông tin do ChatGPT cung cấp, đồng thời 45% giáo viên cho biết còn thiếu kỹ năng sử dụng công cụ này một cách hiệu quả trong giảng dạy. Ngoài ra, việc thiếu tài nguyên số phù hợp và hạn chế về hạ tầng công nghệ cũng là những rào cản đáng kể.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc tích hợp ChatGPT trong dạy học chuyên đề “Trái Đất và bầu trời” có tác động tích cực đến việc bồi dưỡng năng lực số cho học sinh lớp 10. Sự cải thiện rõ rệt ở các thành tố năng lực số phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về ứng dụng AI trong giáo dục, đồng thời khẳng định vai trò của công nghệ số trong việc nâng cao chất lượng học tập. Việc học sinh tăng khả năng tìm kiếm và đánh giá thông tin số phản ánh hiệu quả của phương pháp dạy học tích cực kết hợp công nghệ số. Tuy nhiên, khó khăn trong việc đánh giá độ tin cậy của thông tin cũng như hạn chế về kỹ năng sử dụng ChatGPT của giáo viên là những thách thức cần được giải quyết. So sánh với các nghiên cứu tại các quốc gia phát triển, việc đào tạo giáo viên và phát triển tài nguyên số phù hợp được xem là yếu tố then chốt để tối ưu hóa hiệu quả ứng dụng AI trong giáo dục. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện mức độ tiến bộ của học sinh ở từng thành tố năng lực số trước và sau thực nghiệm, cũng như bảng tổng hợp tỷ lệ sử dụng ChatGPT và các khó khăn gặp phải.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo kỹ năng sử dụng ChatGPT cho giáo viên: Tổ chức các khóa bồi dưỡng chuyên sâu về ứng dụng ChatGPT trong dạy học nhằm nâng cao năng lực số và kỹ năng công nghệ cho giáo viên. Mục tiêu đạt 80% giáo viên khối lớp 10 thành thạo sử dụng ChatGPT trong vòng 6 tháng. Chủ thể thực hiện: Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các trường đại học sư phạm.

  2. Phát triển tài nguyên số và bài giảng tích hợp ChatGPT: Xây dựng bộ tài liệu, bài giảng mẫu và hướng dẫn sử dụng ChatGPT trong chuyên đề “Trái Đất và bầu trời” để hỗ trợ giáo viên và học sinh. Mục tiêu hoàn thành trong 9 tháng. Chủ thể thực hiện: Bộ môn Vật lí các trường đại học và các trung tâm phát triển giáo dục số.

  3. Tăng cường hạ tầng công nghệ tại các trường THPT: Đầu tư nâng cấp thiết bị và kết nối Internet nhằm đảm bảo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng công nghệ số trong dạy học. Mục tiêu đạt 100% trường THPT trên địa bàn Hà Nội có hạ tầng đáp ứng trong 12 tháng. Chủ thể thực hiện: Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các đơn vị công nghệ.

  4. Xây dựng chương trình bồi dưỡng năng lực số cho học sinh: Thiết kế các hoạt động học tập tích hợp ChatGPT nhằm phát triển toàn diện các thành tố năng lực số, đồng thời tổ chức các cuộc thi, hoạt động ngoại khóa để khuyến khích học sinh thực hành. Mục tiêu triển khai trong năm học tiếp theo. Chủ thể thực hiện: Ban giám hiệu các trường THPT và giáo viên bộ môn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên Vật lí và các môn khoa học tự nhiên: Nghiên cứu cung cấp phương pháp và công cụ ứng dụng ChatGPT trong dạy học chuyên đề, giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy và phát triển năng lực số cho học sinh.

  2. Nhà quản lý giáo dục và các cơ quan đào tạo: Luận văn cung cấp dữ liệu thực nghiệm và đề xuất chính sách hỗ trợ phát triển năng lực số trong giáo dục phổ thông, góp phần hoạch định chiến lược chuyển đổi số trong ngành giáo dục.

  3. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành Sư phạm và Công nghệ giáo dục: Tài liệu tham khảo hữu ích về ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong giáo dục, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm sư phạm và đánh giá năng lực số.

  4. Các nhà phát triển công nghệ giáo dục và phần mềm học tập: Cung cấp thông tin về nhu cầu, khó khăn và hiệu quả ứng dụng ChatGPT trong môi trường học tập thực tế, từ đó phát triển các sản phẩm phù hợp với giáo dục phổ thông.

Câu hỏi thường gặp

  1. ChatGPT là gì và có thể hỗ trợ gì trong dạy học Vật lí?
    ChatGPT là một mô hình ngôn ngữ lớn dựa trên trí tuệ nhân tạo, có khả năng tạo ra văn bản và trả lời câu hỏi. Trong dạy học Vật lí, ChatGPT hỗ trợ học sinh tìm kiếm thông tin, giải thích khái niệm, tạo nội dung học tập và hỗ trợ giáo viên soạn bài giảng. Ví dụ, học sinh có thể hỏi ChatGPT về các hiện tượng thiên văn trong chuyên đề “Trái Đất và bầu trời” để hiểu sâu hơn.

  2. Làm thế nào để đánh giá năng lực số của học sinh khi sử dụng ChatGPT?
    Năng lực số được đánh giá qua các biểu hiện hành vi như khả năng tìm kiếm, đánh giá và tích hợp thông tin số, sáng tạo nội dung số và sử dụng công nghệ hiệu quả. Công cụ đánh giá theo tiêu chí và phiếu hướng dẫn đánh giá được sử dụng để thu thập dữ liệu định tính và định lượng, giúp giáo viên theo dõi tiến bộ của học sinh.

  3. Những khó khăn phổ biến khi áp dụng ChatGPT trong dạy học là gì?
    Khó khăn bao gồm việc học sinh chưa có kỹ năng đánh giá độ tin cậy của thông tin do ChatGPT cung cấp, giáo viên thiếu kỹ năng sử dụng công cụ, hạn chế về hạ tầng công nghệ và thiếu tài nguyên số phù hợp. Điều này đòi hỏi sự hỗ trợ từ nhà trường và các cơ quan quản lý để khắc phục.

  4. ChatGPT có thể thay thế giáo viên trong quá trình dạy học không?
    ChatGPT không thể thay thế giáo viên mà là công cụ hỗ trợ bổ sung, giúp tăng cường tương tác, cung cấp thông tin nhanh chóng và cá nhân hóa học tập. Giáo viên vẫn giữ vai trò quan trọng trong việc hướng dẫn, đánh giá và phát triển kỹ năng cho học sinh.

  5. Làm thế nào để sử dụng ChatGPT một cách có trách nhiệm trong giáo dục?
    Sử dụng ChatGPT có trách nhiệm bao gồm việc kiểm tra chéo thông tin, tuân thủ các quy định về quyền riêng tư và bản quyền, đồng thời giáo dục học sinh về đạo đức số và an toàn thông tin. Việc đào tạo giáo viên và học sinh về các nguyên tắc này là cần thiết để đảm bảo hiệu quả và an toàn khi sử dụng công nghệ.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã thiết kế và triển khai thành công tiến trình dạy học chuyên đề “Trái Đất và bầu trời” tích hợp ChatGPT nhằm bồi dưỡng năng lực số cho học sinh lớp 10 tại Hà Nội.
  • Kết quả thực nghiệm cho thấy sự cải thiện rõ rệt về năng lực số của học sinh, đặc biệt ở các thành tố tìm kiếm, đánh giá và sáng tạo nội dung số.
  • Việc ứng dụng ChatGPT trong dạy học góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy Vật lí và phát triển kỹ năng số cần thiết cho học sinh trong thời đại số.
  • Các khó khăn về kỹ năng sử dụng công nghệ của giáo viên và học sinh, cũng như hạn chế về hạ tầng công nghệ cần được khắc phục thông qua đào tạo và đầu tư phù hợp.
  • Đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng ChatGPT trong giáo dục phổ thông, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo về phát triển năng lực số trong các môn học khác.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý giáo dục và nhà trường cần triển khai các chương trình đào tạo, phát triển tài nguyên số và nâng cấp hạ tầng công nghệ để nhân rộng mô hình dạy học tích hợp ChatGPT, góp phần thúc đẩy chuyển đổi số trong giáo dục phổ thông.