Luận văn: Vận dụng GIS dạy học chủ đề giáo dục bảo vệ môi trường Sinh học 9

Luận văn Thạc sĩ vận dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong dạy học chủ đề bảo vệ môi trường môn Sinh học 9, giúp nâng cao hiệu quả giáo dục.

• Tác giả: Hoàng Trịnh Khánh Huyền
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Thúy Quỳnh
• Trường học: Đại Học Quốc Gia Hà Nội - Trường Đại Học Giáo Dục
• Chuyên ngành: Sinh Học
• Đề tài: Ứng Dụng Hệ Thống Thông Tin Địa Lý (GIS) Trong Dạy Học Chủ Đề Giáo Dục Bảo Vệ Môi Trường Phần Sinh Vật Và Môi Trường, Sinh Học 9 Trung Học Cơ Sở
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Sư Phạm
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm và tổng quan về Hệ thống Thông tin Địa lý GIS

Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS) là công nghệ tiên tiến cho phép thu thập, xử lý, phân tích và trình bày dữ liệu không gian một cách hiệu quả. Trong lĩnh vực giáo dục, GIS dạy học đã trở thành công cụ hữu ích để giáo viên Sinh học truyền đạt kiến thức về bảo vệ môi trường một cách sinh động và thực tiễn. Hệ thống này bao gồm các thành phần chính: phần cứng, phần mềm, dữ liệu không gian và con người. Ứng dụng GIS trong giáo dục giúp học sinh lớp 9 hiểu rõ hơn về các mối liên hệ giữa con người và môi trường tự nhiên, đồng thời phát triển kỹ năng phân tích dữ liệu địa lý. Các phần mềm GIS phổ biến như ArcGIS Online cung cấp các công cụ mạnh mẽ để tạo bản đồ tương tác, phân tích xu hướng biến đổi môi trường và dự báo tác động sinh thái.

1.1. Định nghĩa và cấu trúc của GIS

GIS bao gồm bốn thành phần chính: dữ liệu không gian, phần cứng, phần mềm và con người. Dữ liệu được lưu trữ dưới hai định dạng: Raster (lưới ô vuông) và Vector (điểm, đường, đa giác). Cấu trúc này cho phép xử lý thông tin phức tạp về các yếu tố môi trường như thực phủ, chất lượng nước, và phân bố sinh vật.

1.2. Vai trò GIS trong dạy học bảo vệ môi trường

GIS trong giáo dục giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách trực quan và tương tác. Học sinh có thể phân tích bản đồ thực tế, theo dõi sự thay đổi môi trường theo thời gian, và đưa ra các giải pháp bảo vệ môi trường dựa trên dữ liệu thực.

II. Lý luận về dạy học theo hướng phát triển năng lực

Dạy học theo chủ đề với hướng tiếp cận phát triển năng lực là xu hướng hiện đại trong sư phạm. Phương pháp này nhấn mạnh sự phát triển toàn diện của học sinh, không chỉ về kiến thức mà còn về kỹ năng và thái độ. Trong bối cảnh giáo dục bảo vệ môi trường lớp 9, việc ứng dụng công nghệ GIS giúp học sinh phát triển các năng lực như: tư duy phản biện, khả năng phân tích dữ liệu, kỹ năng giải quyết vấn đề thực tiễn và trách nhiệm với môi trường. Phương pháp dạy học kết hợp GIS tạo ra những trải nghiệm học tập có ý nghĩa, giúp học sinh kết nối kiến thức lý thuyết với các tình huống thực tế trong cuộc sống.

2.1. Các phẩm chất và năng lực cần phát triển

Năng lực mà học sinh Sinh học 9 cần đạt được bao gồm: khả năng thu thập và xử lý thông tin, kỹ năng làm việc nhóm, tư duy sáng tạo trong xây dựng giải pháp bảo vệ môi trường. GIS cung cấp nền tảng để phát triển những năng lực này một cách có hệ thống.

2.2. Mối liên hệ giữa GIS và STEM trong dạy học

STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) và GIS kết hợp tạo ra một phương pháp dạy học toàn diện. GIS trong STEM cho phép học sinh ứng dụng kiến thức Sinh học, Địa lý, Toán học để phân tích và giải quyết các vấn đề môi trường thực tế.

III. Thực trạng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học Sinh học

Trong những năm gần đây, ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học Sinh học tại các trường THCS đã có những tiến bộ đáng kể, nhưng vẫn còn nhiều hạn chế. Mặc dù các giáo viên nhận thức được tầm quan trọng của công nghệ trong giáo dục, GIS vẫn chưa được áp dụng rộng rãi do nhiều nguyên nhân như: thiếu trang thiết bị, hạn chế về kiến thức kỹ thuật của giáo viên, và chương trình học chưa có định hướng rõ ràng. Thực trạng cho thấy hầu hết các trường vẫn dạy học theo phương pháp truyền thống, sử dụng sách giáo khoa và bảng tương tác, thay vì khai thác các công cụ địa lý hiện đại như GIS Online.

3.1. Tình hình sử dụng công nghệ hiện tại

Công nghệ thông tin hiện được sử dụng chủ yếu dưới dạng trình chiếu slide, video học tập, và tìm kiếm thông tin trên internet. GIS chưa được đưa vào chương trình dạy học chính thức, mặc dù có tiềm năng lớn trong việc phát triển năng lực của học sinh.

3.2. Những thách thức và cơ hội phát triển

Thách thức chính là thiếu trang thiết bị, đào tạo giáo viên và sách hướng dẫn. Tuy nhiên, cơ hội rất lớn khi GIS Online cung cấp dữ liệu miễn phí. Các trường có thể bắt đầu với dự án nhỏ để làm quen với công nghệ này.

IV. Giải pháp ứng dụng GIS dạy học bảo vệ môi trường Sinh học 9

Để tích hợp GIS vào giảng dạy môn Sinh học lớp 9, cần thiết phải xây dựng một kế hoạch dạy học toàn diện. Giáo viên cần được đào tạo về cách sử dụng phần mềm GIS, đặc biệt là ArcGIS Online - một công cụ miễn phí và dễ sử dụng. Nội dung giảng dạy nên tập trung vào các chủ đề như: phân bố quần thể sinh vật, biến đổi môi trường, ô nhiễm đất và nước, để học sinh có thể ứng dụng GIS phân tích các hiện tượng thực tế. Các bài tập thực hành nên thiết kế sao cho học sinh tự khám phá, phân tích bản đồ, và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường. Việc áp dụng GIS không chỉ giúp học sinh hiểu sâu hơn về bảo vệ môi trường mà còn phát triển kỹ năng công nghệ quan trọng cho tương lai.

4.1. Các phần mềm GIS phù hợp cho giáo dục

ArcGIS Online là lựa chọn tối ưu vì miễn phí, dễ sử dụng và có giao diện thân thiện. Ngoài ra, QGIS cũng là lựa chọn tốt với mã nguồn mở. Các phần mềm này cung cấp các công cụ mạnh mẽ để tạo bản đồ, phân tích không gian, và trình bày dữ liệu một cách trực quan.

4.2. Thiết kế bài học tích hợp GIS

Bài học nên kết hợp lý thuyết Sinh học với thực hành GIS. Ví dụ: dạy về sinh thái quần xã, sau đó cho học sinh dùng GIS để phân tích bản đồ thực phủ và đề xuất biện pháp bảo vệ. Phương pháp này tạo ra sự kết nối giữa kiến thức và ứng dụng thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

DALHOC QUOC GIA HA NOL TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC HOANG ‘TRINH KHANH HUYEN VAN DUNG HE THONG THONG TEN DIA LY (GIS) TRONG DẠY HỌC CITỦ ĐÈ GIÁO DUC BAO VE MOI TRUONG PHAN SINH VAT VA MOI TRUONG, SINH HỌC 9 TRUNG HQC CO SO LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC TH Nội - 2021 ĐẠI HỌC QUỐC GIÁ HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC HOANG TRINH KHANH HUYEN VAN DUNG HE THONG THONG TIN DIA LY (GTS) ‘TRONG DAY HOC CHU BE GIAO DUC BAO VE MOL TRU PIIAN SINIT VAT VA MOI TRUONG, SINIITIOC 9 TRUNG HỌC CƠ SỞ LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC CHUYỂN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN SINH HỌC: MA SO: 8140213.01 Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Thúy Quỳnh LOI CAM ON Luận văn tốt nghiệp với dé tai “ Fan dung hệ thông thông tin Địa BF (GIS) trong đẹy học chủ dễ giáo đục Bảo vệ môi trường phân Sinh vội và môi trường, Sinh học 0 Trưng học cơ sẽ” được hoàn thành tại khoa Su phạm Trường Đại học Giáo dục - ĐHQG Hà Nội. Trước tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa cùng tht cả các thầy cô giáo khoa Sư phạm đã tạo điều kiên, hướng dẫn tác giá trong suốt thời gian học tập và nghiên cửu tại trường Với lòng biết ơn sâu sắc, tác giả xin dược gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới 7S. Nguyễn Thị Thúy Quỳnh - người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này Xin được gửi lời cảm ơn tới Ban giảm hiệu, các thầy cô giáo và các em học sinh khối 9 trường TIICS Nguyễn Tắt Thành đã hợp tác, tao điều kiện và tham gia thực nghiệm giúp tác giá hoàn thánh luận vẫn này.

Cuối củng xin được gửi lời cảm ơn tới gia đỉnh, người thân và bạn bè đặc biệt là tập thể lớp Cao hoe LL và PPDH Sinh học khỏa 2018 — 2020 luôn đồng viên và hỗ trợ tác giá trong suôt quá trình học tập và nghiên cứu. Tuy số nhiều nỗ lực nhưng thời gian và nắng lực không cho phép nên trong tránh khỏi những hạn, thiểu sói. Rất mong nhận dược những đóng góp, chỉ bảo từ Quý thầy cô và các đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Trân trọng vim om! Ha Nội, tháng TÌ năm 2021 Tác giả Hoảng Trịnh Khánh Huyền MUC LUC LOI CAM ON - - - i DANH MỤC CÁC TỪ NGỮ VIET TAT - ii DANH MỤC CÁC BẰNG ~ ~ ~ 11 DANH MỤC CÁC HÌKH.

iv MO DAU. Lý do chọn dé tai. Mục đích nghiên cứu 3 3. Giá thuyết khoa học 4 4.

Nhiễm vụ nghiên cứu 4 5, Dếi tượng và khách thế nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứn. Phương pháp nghiên cứn. Kết gấu của để tải 5 CHUONG 1.00 86 LY LUẬN VÀ THUC TIAN 6 1.

Lịch sử nghiên cứu - 6 1. Trên thể giới. Tại Việt Nam. Tổng quan về GIS - 9 1.23 Tổng quan về day học chi dé theo hướng tiếp cận phát triển năng lực người học - - - 17 1.4 Mỗi liên hệ giữa GI8 và STEM trong dạy học.

Giới thiệu một số phan mam GIS img dụng trong dạy học. Thực trạng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học. Thực trạng ứng dụng GIS trong dạy học. 25 DANII MUC CAC TU NGU VIET TAT Viết tắt Viết đây đủ CNTT Công nghệ thông tin BC Đối chứng GV Giáo viên TIS Tloc sinh PTNL Phat triển năng lực PPI3H Phương pháp đạy học SGK Sách giáo khoa THCS 'Trung học cơ sở MUC LUC LOI CAM ON - - - i DANH MỤC CÁC TỪ NGỮ VIET TAT - ii DANH MỤC CÁC BẰNG ~ ~ ~ 11 DANH MỤC CÁC HÌKH.

iv MO DAU. Lý do chọn dé tai. Mục đích nghiên cứu 3 3. Giá thuyết khoa học 4 4.

Nhiễm vụ nghiên cứu 4 5, Dếi tượng và khách thế nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứn. Phương pháp nghiên cứn. Kết gấu của để tải 5 CHUONG 1.00 86 LY LUẬN VÀ THUC TIAN 6 1.

Lịch sử nghiên cứu - 6 1. Trên thể giới. Tại Việt Nam. Tổng quan về GIS - 9 1.23 Tổng quan về day học chi dé theo hướng tiếp cận phát triển năng lực người học - - - 17 1.4 Mỗi liên hệ giữa GI8 và STEM trong dạy học.

Giới thiệu một số phan mam GIS img dụng trong dạy học. Thực trạng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học. Thực trạng ứng dụng GIS trong dạy học. 25 DANII MUC CAC TU NGU VIET TAT Viết tắt Viết đây đủ CNTT Công nghệ thông tin BC Đối chứng GV Giáo viên TIS Tloc sinh PTNL Phat triển năng lực PPI3H Phương pháp đạy học SGK Sách giáo khoa THCS 'Trung học cơ sở MUC LUC LOI CAM ON - - - i DANH MỤC CÁC TỪ NGỮ VIET TAT - ii DANH MỤC CÁC BẰNG ~ ~ ~ 11 DANH MỤC CÁC HÌKH.

iv MO DAU. Lý do chọn dé tai. Mục đích nghiên cứu 3 3. Giá thuyết khoa học 4 4.

Nhiễm vụ nghiên cứu 4 5, Dếi tượng và khách thế nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứn. Phương pháp nghiên cứn. Kết gấu của để tải 5 CHUONG 1.00 86 LY LUẬN VÀ THUC TIAN 6 1.

Lịch sử nghiên cứu - 6 1. Trên thể giới. Tại Việt Nam. Tổng quan về GIS - 9 1.23 Tổng quan về day học chi dé theo hướng tiếp cận phát triển năng lực người học - - - 17 1.4 Mỗi liên hệ giữa GI8 và STEM trong dạy học.

Giới thiệu một số phan mam GIS img dụng trong dạy học. Thực trạng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học. Thực trạng ứng dụng GIS trong dạy học. 25 DANII MUC CAC INIT Hinh 1.

So dé khai niém vé mét hé thang GIS - 10 Tình 1. Các thành phần của GIS - "1 Tĩnh 1. Dữ liệu đạng Raster và Vector - 13 Tiình 1. Phẩm chất và năng lực cần phát triển cho hoc sinh.

Cáo tỉnh năng noi bat caa ArcGIS Online - 24 Hình 1. Thực trạng ứng dụng CNTT tại trường THƠS 26 Tinh 1. Thue trang sử dụng kênh hinh trong dạy học Sinh học. Mức độ hứng thú của học sinh với thiết kế hình ảnh, mô hinh phục vụ học tập - - 27 Hình 1.

Thực trạng sử dụng GI8 trong dạy học ở trường THƠS. Nội dung Sinh học 9 THCS. Quy trình đạy học ứng dung GIS - 35 Hình 2. Đăng nhập ArcGIS Online ~ 39 Hình 2.

Tìm kiểm địa điểm và chọn dữ liệu hình ảnh 40 Tình 2. Thêm/ đánh dấu đối tượng trên bản dé - 40 Hinh 3.1 Phân bồ tần số tích lũy diễm kiểm tra - 61 Hinh 3.2 Phân loại kết quá điểm kiểm tra - 62 Hình 3. Kết quả đánh giá PINI. Tin hoc - - 66 Hinh 3.

Két qua danh gia PTNI. 66 MUC LUC LOI CAM ON - - - i DANH MỤC CÁC TỪ NGỮ VIET TAT - ii DANH MỤC CÁC BẰNG ~ ~ ~ 11 DANH MỤC CÁC HÌKH. iv MO DAU. Lý do chọn dé tai.

Mục đích nghiên cứu 3 3. Giá thuyết khoa học 4 4. Nhiễm vụ nghiên cứu 4 5, Dếi tượng và khách thế nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứn.

Phương pháp nghiên cứn. Kết gấu của để tải 5 CHUONG 1.00 86 LY LUẬN VÀ THUC TIAN 6 1. Lịch sử nghiên cứu - 6 1. Trên thể giới.

Tại Việt Nam. Tổng quan về GIS - 9 1.23 Tổng quan về day học chi dé theo hướng tiếp cận phát triển năng lực người học - - - 17 1.4 Mỗi liên hệ giữa GI8 và STEM trong dạy học. Giới thiệu một số phan mam GIS img dụng trong dạy học. Thực trạng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học.

Thực trạng ứng dụng GIS trong dạy học. 25 DANII MUC CAC TU NGU VIET TAT Viết tắt Viết đây đủ CNTT Công nghệ thông tin BC Đối chứng GV Giáo viên TIS Tloc sinh PTNL Phat triển năng lực PPI3H Phương pháp đạy học SGK Sách giáo khoa THCS 'Trung học cơ sở 3 2. Phương pháp thực nghiệm ce SB 3. Tựa chọn mẫu thực nghiêm và đối chứng 38 3.

Phương án thực nghiệm Ö„58 3. Kết quả thực nghiệm - 59 3.1, Két qua dinh lvong.2 Kết quả định tính. 67 Tiểu kết chương 3. - - 69 KẾT LUẬN VÀ KHUYÊN NGHỊ - 70 1.

“71 TÀI LIỆU THAM KHẢO. „72 PHI LUC vib MUC LUC LOI CAM ON - - - i DANH MỤC CÁC TỪ NGỮ VIET TAT - ii DANH MỤC CÁC BẰNG ~ ~ ~ 11 DANH MỤC CÁC HÌKH. iv MO DAU. Lý do chọn dé tai.

Mục đích nghiên cứu 3 3. Giá thuyết khoa học 4 4. Nhiễm vụ nghiên cứu 4 5, Dếi tượng và khách thế nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứn.

Phương pháp nghiên cứn. Kết gấu của để tải 5 CHUONG 1.00 86 LY LUẬN VÀ THUC TIAN 6 1. Lịch sử nghiên cứu - 6 1. Trên thể giới.

Tại Việt Nam. Tổng quan về GIS - 9 1.23 Tổng quan về day học chi dé theo hướng tiếp cận phát triển năng lực người học - - - 17 1.4 Mỗi liên hệ giữa GI8 và STEM trong dạy học. Giới thiệu một số phan mam GIS img dụng trong dạy học. Thực trạng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học.

Thực trạng ứng dụng GIS trong dạy học. 25 DANII MUC CAC INIT Hinh 1. So dé khai niém vé mét hé thang GIS - 10 Tình 1. Các thành phần của GIS - "1 Tĩnh 1.

Dữ liệu đạng Raster và Vector - 13 Tiình 1. Phẩm chất và năng lực cần phát triển cho hoc sinh. Cáo tỉnh năng noi bat caa ArcGIS Online - 24 Hình 1. Thực trạng ứng dụng CNTT tại trường THƠS 26 Tinh 1.

Thue trang sử dụng kênh hinh trong dạy học Sinh học. Mức độ hứng thú của học sinh với thiết kế hình ảnh, mô hinh phục vụ học tập - - 27 Hình 1. Thực trạng sử dụng GI8 trong dạy học ở trường THƠS. Nội dung Sinh học 9 THCS.

Quy trình đạy học ứng dung GIS - 35 Hình 2. Đăng nhập ArcGIS Online ~ 39 Hình 2. Tìm kiểm địa điểm và chọn dữ liệu hình ảnh 40 Tình 2. Thêm/ đánh dấu đối tượng trên bản dé - 40 Hinh 3.1 Phân bồ tần số tích lũy diễm kiểm tra - 61 Hinh 3.2 Phân loại kết quá điểm kiểm tra - 62 Hình 3.

Kết quả đánh giá PINI. Tin hoc - - 66 Hinh 3. Két qua danh gia PTNI. Lý do chạn dé tai 1.1 Xuất phát từ yêu cầu thực hiện nhiệm vụ đỗi mới căn ban và toàn điện trong giáo dục và đỗi mới phương phúp day hoc Điỗi mới phương pháp dạy học (PPI2H) đã và đang và một trong những vấn để trọng tâm ngành giáo dục hiện nay.