Xây Dựng và Sử Dụng WebGIS Trong Dạy Học Địa Lí Lớp 11

Trong bối cảnh công nghệ 4.0, việc đổi mới phương pháp dạy học Địa lí là yêu cầu cấp thiết. 83 trang.

• Đề tài: Xây Dựng và Sử Dụng WebGIS Trong Dạy Học Địa Lí Lớp 11

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ WEBGIS TRONG DẠY HỌC ĐỊA LÍ LỚP 11
• 1.1. Tổng quan về WebGIS
• 1.1.1. Giới thiệu về Web
• 1.1.2. Hệ thống thông tin địa lí (GIS)
• 1.1.3. Khái niệm WebGIS
• 1.1.4. Phân loại WebGIS
• 1.1.5. Kiến trúc 3 tầng của WebGIS
• 1.1.6. Quy trình xây dựng WebGIS
• 1.1.6.1. Bước 1: Xác định mục đích, yêu cầu
• 1.1.6.2. Bước 2: Xác định các lớp bản đồ, lớp thông tin cần thiết
• 1.1.6.3. Bước 3: Thiết kế và biên tập dữ liệu
• 1.1.6.4. Bước 4: Lựa chọn công nghệ WebGIS
• 1.1.6.5. Bước 5: Xây dựng cấu trúc và giao diện WebGIS
• 1.1.6.6. Bước 6: Kiểm thử
• 1.1.6.7. Bước 7: Hoàn thiện và thực nghiệm
• 1.1.7. Ưu và nhược điểm của WebGIS
• 1.1.7.1. Ưu điểm của WebGIS
• 1.1.7.2. Nhược điểm của WebGIS
• 1.1.8. Vai trò của WebGIS trong dạy học địa lí
• 1.1.9. Bản đồ giáo khoa trong dạy học địa lí
• 1.1.9.1. Khái niệm về bản đồ giáo khoa
• 1.1.9.2. Phân loại bản đồ giáo khoa
• 1.1.10. Cơ sở thực tiễn về việc sử dụng WebGIS trong dạy học Địa lí
• 1.1.10.1. Nội dung chương trình Địa lí lớp 11 theo chương trình giáo dục phổ thông 2018
• 1.1.10.2. Đặc điểm tâm lí học của học sinh lớp 11
• 1.1.10.3. Thực trạng sử dụng và khai thác bản đồ trong dạy học Địa lí ở trường THPT
• 1.2. Tổng quan nghiên cứu
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.3.1. Phương pháp bản đồ và hệ thống thông tin địa lí (GIS)
• 1.3.2. Phương pháp thu thập và xử lí tài liệu
• 1.3.3. Phương pháp chuyên gia
• 1.3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 1.3.5. Phương pháp thống kê số liệu
• 1.4. Cấu trúc của khóa luận tốt nghiệp
• 2. CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG WEBGIS PHỤC VỤ DẠY HỌC ĐỊA LÍ LỚP 11
• 2.1. Nguyên tắc và yêu cầu xây dựng WebGIS
• 2.2. Quy trình xây dựng WebGIS phục vụ dạy học địa lí lớp 11
• 2.2.1. Xác định mục đích, yêu cầu
• 2.2.2. Thu thập và xử lý dữ liệu
• 2.2.3. Lựa chọn công nghệ WebGIS
• 2.2.4. Xây dựng WebGIS
• 2.2.5. Thể hiện bản đồ bằng QGIS
• 2.2.6. Import dữ liệu vào PostgreSQL thông qua PostGIS
• 2.2.7. Upload dữ liệu lên Geoserver
• 2.2.8. Xây dựng cấu trúc và giao diện WebGIS
• 2.2.9. Xây dựng công cụ chức năng
• 2.2.10. Chạy và kiểm tra sửa lỗi
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Đối tượng và phạm vi thực nghiệm
• 3.1.1. Đối tượng thực nghiệm
• 3.1.2. Địa bàn thực nghiệm
• 3.1.3. Thời gian thực nghiệm
• 3.2. Mục tiêu, nguyên tắc và phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 3.3. Tổ chức thực nghiệm
• 3.4. Kết quả thực nghiệm
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. WebGIS là gì Cuộc cách mạng dạy học Địa lí Lớp 11

Trong bối cảnh công nghệ 4.0, việc đổi mới phương pháp dạy học Địa lí là yêu cầu cấp thiết. WebGIS, hay Hệ thống thông tin địa lí trên nền tảng web, nổi lên như một giải pháp đột phá, biến những bài học tĩnh trong sách giáo khoa trở thành các trải nghiệm tương tác sống động. Thay vì chỉ quan sát bản đồ giấy, học sinh giờ đây có thể trực tiếp thao tác, truy vấn và phân tích không gian địa lí ngay trên trình duyệt. Công nghệ này không chỉ là một công cụ trình chiếu, mà còn là một môi trường học tập mở, nơi kiến thức được kiến tạo thông qua sự khám phá. Việc xây dựng và sử dụng WebGIS trong dạy học Địa lí lớp 11 giúp trực quan hóa dữ liệu không gian phức tạp, từ sự phân bố dân cư đến các vành đai kinh tế, làm cho nội dung học trở nên dễ hiểu và dễ nhớ hơn. Nó mở ra một kỷ nguyên mới cho việc giảng dạy, nơi công nghệ GIS trong dạy học không chỉ hỗ trợ giáo viên mà còn trao quyền chủ động cho học sinh, thúc đẩy sự phát triển toàn diện các năng lực địa lí cần thiết cho thế kỷ 21.

1.1. Khái niệm cốt lõi về Hệ thống thông tin địa lí WebGIS

WebGIS là sự kết hợp giữa sức mạnh của Hệ thống thông tin địa lí (GIS) và khả năng truy cập toàn cầu của Internet. Theo định nghĩa, đây là một hệ thống cho phép thu thập, quản lý, phân tích và trình bày dữ liệu không gian thông qua một trình duyệt web mà không yêu cầu người dùng phải cài đặt phần mềm chuyên dụng (Harder, 1998). Về bản chất, nó đưa toàn bộ chức năng của GIS lên mạng, cho phép số lượng lớn người dùng cùng lúc truy cập và tương tác với bản đồ số. Kiến trúc của một WebGIS thường bao gồm ba tầng chính: tầng trình bày (Client - trình duyệt web), tầng ứng dụng (Application Server - nơi xử lý logic và kết nối với máy chủ bản đồ như GeoServer) và tầng dữ liệu (Data Server - nơi lưu trữ dữ liệu GIS trong các hệ quản trị như PostgreSQL/PostGIS).

1.2. So sánh WebGIS và các loại bản đồ giáo khoa truyền thống

Bản đồ giáo khoa truyền thống (bản đồ giấy, atlas) có vai trò không thể phủ nhận nhưng bộc lộ nhiều hạn chế. Chúng mang tính tĩnh, thông tin và số liệu nhanh chóng trở nên lỗi thời, đặc biệt với các chủ đề kinh tế - xã hội trong chương trình Địa lí lớp 11 mới. Ngược lại, WebGIS mang tính động và có khả năng cập nhật liên tục. Nó cho phép hiển thị nhiều lớp thông tin trên cùng một bản đồ nền, người dùng có thể tùy ý bật/tắt để phân tích các mối quan hệ không gian. Trong khi bản đồ giấy bị giới hạn bởi tỷ lệ và khổ giấy, bản đồ web tương tác cho phép phóng to, thu nhỏ linh hoạt, xem thông tin từ tổng quan đến chi tiết. Đây là ưu thế vượt trội giúp học sinh không bị quá tải thông tin mà vẫn có thể khám phá kiến thức một cách sâu sắc.

1.3. Vai trò của công nghệ GIS trong đổi mới giáo dục hiện đại

Việc tích hợp công nghệ GIS trong dạy học đóng vai trò then chốt trong việc thực hiện mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông 2018, đó là phát triển năng lực và phẩm chất người học. WebGIS không chỉ cung cấp thông tin mà còn là công cụ để hình thành tư duy không gian – một năng lực cốt lõi của môn Địa lí. Nó hỗ trợ hiệu quả cho các phương pháp dạy học tích cực như dạy học theo dự án môn Địa lí, dạy học giải quyết vấn đề. Học sinh có thể tự thu thập dữ liệu, tạo bản đồ của riêng mình, và trình bày kết quả nghiên cứu một cách trực quan thông qua các công cụ như StoryMaps. Điều này biến quá trình học tập từ thụ động tiếp thu thành chủ động kiến tạo tri thức, đáp ứng yêu cầu của công nghệ 4.0 trong giáo dục.

II. Thách thức của bản đồ giấy trong dạy học Địa lí hiện đại

Mặc dù là phương tiện không thể thiếu, việc phụ thuộc hoàn toàn vào bản đồ giáo khoa truyền thống đang tạo ra những rào cản đáng kể trong việc nâng cao chất lượng dạy và học Địa lí. Thách thức lớn nhất đến từ sự tĩnh tại của thông tin. Các số liệu về kinh tế - xã hội thế giới thay đổi hàng năm, trong khi bản đồ in ấn phải mất nhiều thời gian mới được tái bản, dẫn đến tình trạng kiến thức học sinh tiếp nhận bị lạc hậu. Theo khảo sát của Nguyễn Thị Kiều Nương (2024), học sinh gặp khó khăn với các bản đồ khổ lớn, khó bảo quản và giá thành cao. Hơn nữa, sự thiếu tương tác của bản đồ giấy hạn chế khả năng khơi gợi hứng thú và phát triển các kỹ năng phân tích chuyên sâu. Việc xây dựng và sử dụng WebGIS trong dạy học Địa lí lớp 11 chính là giải pháp để khắc phục những tồn tại này, mang đến một công cụ học tập linh hoạt, cập nhật và có tính tương tác cao, phù hợp với tâm lý và năng lực của học sinh thời đại số.

2.1. Hạn chế về dữ liệu tĩnh và thiếu tính cập nhật thường xuyên

Chương trình Địa lí 11 tập trung vào kinh tế - xã hội của các khu vực và quốc gia trên thế giới, một lĩnh vực có tính biến động rất cao. Các bản đồ trong sách giáo khoa hay atlas thường chỉ phản ánh số liệu của một năm nhất định. Điều này gây khó khăn khi giáo viên muốn minh họa các xu hướng phát triển, sự thay đổi trong cơ cấu kinh tế hay các vấn đề toàn cầu mới nổi. Dữ liệu GIS trên WebGIS có thể được cập nhật thường xuyên từ các nguồn uy tín như World Bank hay Tổng cục Thống kê, đảm bảo tính chính xác và thời sự của kiến thức, giúp bài học luôn gắn liền với thực tiễn.

2.2. Khó khăn trong việc phát triển toàn diện tư duy không gian

Tư duy không gian bao gồm khả năng nhận biết các đối tượng, phân tích sự phân bố, xác lập các mối liên hệ và dự báo xu hướng trong không gian. Bản đồ giấy chỉ thể hiện được sự phân bố một cách thụ động. Học sinh khó có thể tự mình thực hiện các thao tác phân tích không gian địa lí như chồng xếp các lớp bản đồ (ví dụ: lớp phân bố dân cư và lớp phân bố tài nguyên khoáng sản) để rút ra kết luận. WebGIS cho phép thực hiện các thao tác này một cách dễ dàng, giúp học sinh từ việc 'nhìn' bản đồ chuyển sang 'tương tác' và 'truy vấn' bản đồ, qua đó phát triển tư duy không gian một cách tự nhiên và hiệu quả.

2.3. Thực trạng sử dụng bản đồ tại các trường THPT hiện nay

Khảo sát thực tiễn tại trường THPT Trần Khai Nguyên cho thấy, dù học sinh rất hứng thú (trên 80%) khi giáo viên sử dụng bản đồ, nhưng các loại hình được sử dụng chủ yếu vẫn là bản đồ trong sách giáo khoa và atlat. Các công cụ hiện đại như bản đồ số còn rất xa lạ, với hơn 90% học sinh chưa từng sử dụng dạng bản đồ web tương tác (Nguyễn Thị Kiều Nương, 2024). Điều này cho thấy một khoảng trống lớn giữa tiềm năng của công nghệ và thực tiễn giảng dạy. Việc thiếu thốn các thiết bị hỗ trợ và kỹ năng sử dụng công nghệ của cả giáo viên và học sinh là những rào cản cần được tháo gỡ để ứng dụng GIS trong giáo dục có thể được triển khai rộng rãi.

III. Hướng dẫn 5 bước xây dựng WebGIS dạy học Địa lí 11

Việc xây dựng WebGIS trong dạy học không còn là nhiệm vụ quá xa vời đối với giáo viên Địa lí. Với sự hỗ trợ của các công nghệ mã nguồn mở, quá trình này có thể được thực hiện một cách có hệ thống và hiệu quả. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Kiều Nương (2024) đã hệ thống hóa quy trình này thành 5 bước cốt lõi, bắt đầu từ việc xác định mục tiêu sư phạm cho đến khi hoàn thiện và kiểm thử sản phẩm. Quy trình này đảm bảo WebGIS tạo ra không chỉ đúng về mặt kỹ thuật mà còn phải đáp ứng chặt chẽ yêu cầu về nội dung và phương pháp của chương trình Địa lí lớp 11 mới. Việc lựa chọn công nghệ phù hợp, đặc biệt là các phần mềm mã nguồn mở như QGIS trong dạy học và GeoServer, giúp giảm thiểu chi phí và tạo ra một sản phẩm linh hoạt, dễ dàng tùy biến và nhân rộng trong các cơ sở giáo dục.

3.1. Bước 1 2 Xác định mục tiêu và thu thập dữ liệu GIS

Đây là hai bước nền tảng quyết định sự thành công của sản phẩm. Trước tiên, cần xác định rõ WebGIS sẽ phục vụ cho chủ đề, bài học nào trong chương trình Địa lí 11 (ví dụ: chủ đề về Trung Quốc) và các yêu cầu cần đạt là gì. Từ đó, xác định các lớp bản đồ cần thiết (hành chính, tự nhiên, dân cư, kinh tế...). Giai đoạn tiếp theo là thu thập dữ liệu GIS. Dữ liệu không gian có thể được lấy từ các nguồn uy tín như Natural Earth, GADM. Dữ liệu thuộc tính (số liệu thống kê) được thu thập từ các cơ quan như Tổng cục Thống kê Trung Quốc, World Bank, đảm bảo tính cập nhật đến năm gần nhất. Các dữ liệu này sau đó sẽ được xử lý, chuẩn hóa bằng phần mềm QGIS để sẵn sàng cho các bước tiếp theo.

3.2. Bước 3 4 Lựa chọn công nghệ và tiến hành xây dựng

Việc lựa chọn công nghệ mã nguồn mở là một giải pháp tối ưu về chi phí và tính linh hoạt. Một bộ công cụ phổ biến bao gồm: QGIS để biên tập và tạo style cho bản đồ; PostgreSQL/PostGIS để quản trị cơ sở dữ liệu không gian; GeoServer đóng vai trò là máy chủ bản đồ (Map Server) để xuất bản các lớp dữ liệu lên web theo chuẩn OGC; và thư viện Leaflet (JavaScript) để xây dựng giao diện bản đồ web tương tác phía người dùng. Quá trình xây dựng bao gồm các công việc kỹ thuật như: import dữ liệu vào database, public dữ liệu qua GeoServer, và lập trình giao diện người dùng với các chức năng cơ bản (phóng to, bật/tắt lớp, truy vấn thông tin).

3.3. Bước 5 Kiểm thử hoàn thiện và đóng gói sản phẩm

Sau khi xây dựng xong các chức năng cơ bản, bước cuối cùng là kiểm thử toàn diện. Cần kiểm tra trên nhiều trình duyệt khác nhau để đảm bảo tính tương thích, kiểm tra tốc độ tải bản đồ, và rà soát các lỗi hiển thị hoặc chức năng. Giai đoạn này cũng cần lấy ý kiến từ các chuyên gia hoặc giáo viên khác để hoàn thiện về mặt sư phạm và thẩm mỹ. Sản phẩm cuối cùng là một ứng dụng web có thể được triển khai trên một máy chủ trực tuyến hoặc được đóng gói để chạy cục bộ (offline) trên máy tính trong lớp học, đảm bảo tính linh hoạt trong mọi điều kiện cơ sở vật chất.

IV. Bí quyết sử dụng WebGIS để nâng cao năng lực địa lí

Sở hữu một công cụ WebGIS mạnh mẽ mới chỉ là bước đầu. Để thực sự tạo ra tác động, giáo viên cần có những phương pháp sử dụng WebGIS hiệu quả, biến nó thành một phần không thể thiếu trong các hoạt động dạy học. Thay vì chỉ dùng WebGIS như một bản đồ treo tường kỹ thuật số, giáo viên nên thiết kế các nhiệm vụ học tập mang tính khám phá, yêu cầu học sinh phải trực tiếp thao tác và tư duy trên bản đồ. Các hoạt động này có thể được tích hợp liền mạch vào giáo án điện tử Địa lí 11, từ khâu khởi động, hình thành kiến thức mới cho đến luyện tập, vận dụng. Việc dạy học tích hợp WebGIS không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức mà quan trọng hơn là hình thành và phát triển các năng lực địa lí cốt lõi như năng lực tìm hiểu địa lí, nhận thức thế giới theo quan điểm không gian, và vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

4.1. Thiết kế các hoạt động dạy học tương tác với bản đồ số

Giáo viên có thể tổ chức các hoạt động đa dạng. Ví dụ, trong bài về tự nhiên Trung Quốc, học sinh có thể bật lớp bản đồ địa hình và lớp bản đồ sông ngòi để tự tìm ra mối quan hệ giữa hướng chảy của sông và hướng nghiêng địa hình. Hoặc trong bài kinh tế, học sinh có thể sử dụng công cụ truy vấn để xác định các trung tâm công nghiệp lớn, sau đó bật lớp bản đồ khoáng sản và giao thông để giải thích tại sao chúng lại phân bố ở đó. Các hoạt động này thúc đẩy sự tương tác, biến học sinh thành những nhà nghiên cứu địa lí thực thụ ngay trong lớp học.

4.2. Khai thác WebGIS trong các bài giảng e learning môn Địa

WebGIS là một công cụ lý tưởng cho các bài giảng e-learning môn Địa và các hình thức học tập kết hợp (blended learning). Giáo viên có thể giao các bài tập về nhà yêu cầu học sinh sử dụng WebGIS để tìm hiểu trước nội dung. Ví dụ, yêu cầu học sinh chuẩn bị một báo cáo ngắn về sự thay đổi của nền kinh tế vùng duyên hải Trung Quốc bằng cách khai thác dữ liệu GDP, xuất nhập khẩu được tích hợp sẵn trong WebGIS. Điều này giúp cá nhân hóa quá trình học tập, đồng thời tiết kiệm thời gian trên lớp để tập trung vào các hoạt động thảo luận và phân tích chuyên sâu.

4.3. Phát triển năng lực địa lí qua các bài tập thực hành

Các bài thực hành là cơ hội tốt nhất để phát huy sức mạnh của WebGIS. Thay vì chỉ đọc và phân tích số liệu trong bảng, học sinh có thể trực tiếp thấy sự thể hiện của các số liệu đó trên không gian bản đồ. Bài thực hành 'Tìm hiểu sự thay đổi của nền kinh tế tại vùng duyên hải Trung Quốc' là một ví dụ điển hình. Học sinh sử dụng WebGIS để xác định vị trí các tỉnh, so sánh quy mô GDP qua màu sắc và viết báo cáo dựa trên những phân tích trực quan. Quá trình này giúp các em rèn luyện kỹ năng thu thập, xử lý thông tin, tư duy phản biện và trình bày vấn đề một cách khoa học.

V. Đánh giá hiệu quả sử dụng WebGIS qua thực nghiệm sư phạm

Lý thuyết cần được kiểm chứng bằng thực tiễn. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Kiều Nương (2024) đã tiến hành một thực nghiệm sư phạm bài bản tại trường THPT Trần Khai Nguyên (TP.HCM) để đánh giá tác động của việc sử dụng WebGIS trong dạy học Địa lí lớp 11. Thực nghiệm được thiết kế với một lớp thực nghiệm (sử dụng WebGIS) và một lớp đối chứng (sử dụng phương pháp truyền thống) có năng lực học tập tương đương. Kết quả thu được từ thực nghiệm đã cung cấp những bằng chứng thuyết phục về tính ưu việt của phương pháp dạy học có tích hợp WebGIS, không chỉ về mặt thái độ học tập mà còn cả về kết quả học tập định lượng. Những con số 'biết nói' từ nghiên cứu này là minh chứng rõ ràng cho thấy đầu tư vào ứng dụng GIS trong giáo dục là một hướng đi đúng đắn và cần được nhân rộng.

5.1. Kết quả định tính Gia tăng hứng thú và thái độ tích cực

Quan sát trong quá trình dạy thực nghiệm cho thấy sự khác biệt rõ rệt về không khí lớp học. Ở lớp thực nghiệm, học sinh tỏ ra chăm chú, tích cực và chủ động hơn trong các hoạt động. Việc được trực tiếp 'chạm' vào bản đồ, tự mình khám phá thông tin đã khơi dậy sự tò mò và hứng thú. Giáo viên nhận thấy học sinh ở lớp thực nghiệm phát biểu sôi nổi hơn, các câu hỏi đặt ra cũng sâu sắc hơn. Ngược lại, lớp đối chứng có không khí trầm lắng hơn, học sinh có xu hướng thụ động và phụ thuộc vào các thông tin có sẵn trong sách giáo khoa. Điều này khẳng định WebGIS là công cụ hiệu quả để tạo ra một môi trường học tập tích cực.

5.2. Kết quả định lượng Cải thiện rõ rệt điểm số học tập

Hiệu quả của WebGIS không chỉ dừng lại ở thái độ. Việc đánh giá sản phẩm học tập (bài báo cáo) sau tiết thực hành đã cho thấy kết quả định lượng thuyết phục. Lớp thực nghiệm đạt điểm trung bình là 8,1 điểm, cao hơn so với mức 7,86 điểm của lớp đối chứng. Đáng chú ý hơn, độ lệch chuẩn của lớp thực nghiệm (0,39) thấp hơn đáng kể so với lớp đối chứng (0,65), cho thấy kết quả học tập của lớp thực nghiệm đồng đều hơn và mặt bằng chung được nâng lên. Các số liệu này chứng minh rằng việc sử dụng WebGIS trong dạy học có tác động tích cực và đo lường được đến kết quả học tập của học sinh (Nguyễn Thị Kiều Nương, 2024).

VI. Tương lai của WebGIS trong dạy học và công nghệ giáo dục

Thành công từ các nghiên cứu và thực nghiệm ban đầu đã mở ra một tương lai đầy hứa hẹn cho việc sử dụng WebGIS trong dạy học Địa lí nói riêng và trong ngành giáo dục nói chung. WebGIS không chỉ là một công cụ đơn lẻ mà là một phần của hệ sinh thái công nghệ 4.0 trong giáo dục, có khả năng tích hợp với các công nghệ khác như Big Data, AI và thực tế ảo để tạo ra những trải nghiệm học tập phong phú hơn nữa. Để xu hướng này trở thành hiện thực, cần có sự chung tay từ nhiều phía: các cơ quan quản lý giáo dục cần đầu tư cơ sở vật chất và tổ chức tập huấn; các trường sư phạm cần cập nhật chương trình đào tạo; và mỗi giáo viên cần chủ động, sáng tạo trong việc ứng dụng công nghệ. Việc nhân rộng mô hình xây dựng và sử dụng WebGIS sẽ góp phần quan trọng vào công cuộc chuyển đổi số giáo dục, nâng cao chất lượng dạy và học một cách bền vững.

6.1. Xu hướng tích hợp và ứng dụng GIS trong giáo dục 4.0

Trong tương lai, WebGIS sẽ không chỉ dừng lại ở việc hiển thị các lớp dữ liệu có sẵn. Xu hướng phát triển sẽ hướng tới việc tích hợp các nguồn dữ liệu thời gian thực (real-time data), cho phép học sinh phân tích các vấn đề nóng như tình hình thiên tai, biến đổi khí hậu, hay các luồng giao thông. Các nền tảng như ArcGIS Online cho giáo dục hay các công cụ kể chuyện bằng bản đồ như StoryMaps ngày càng trở nên phổ biến, cho phép học sinh không chỉ phân tích mà còn có thể trình bày, kể những câu chuyện địa lí của riêng mình một cách hấp dẫn. Đây là hướng đi tất yếu để môn Địa lí bắt kịp với sự phát triển của công nghệ và thế giới.

6.2. Đề xuất nhân rộng mô hình WebGIS trong các trường học

Để việc ứng dụng GIS trong giáo dục không chỉ là những dự án đơn lẻ, cần có một chiến lược nhân rộng bài bản. Dựa trên kết luận của nghiên cứu, có thể đề xuất một số giải pháp. Thứ nhất, xây dựng các kho học liệu số và dữ liệu GIS dùng chung cho giáo viên trên cả nước. Thứ hai, tổ chức các khóa tập huấn thường xuyên cho giáo viên về kỹ năng xây dựng và sử dụng WebGIS. Thứ ba, khuyến khích các cuộc thi, dự án khoa học kỹ thuật của học sinh có ứng dụng GIS để lan tỏa và tạo động lực. Việc biến WebGIS thành một công cụ quen thuộc trong nhà trường sẽ tạo ra một thế hệ học sinh có năng lực địa lí vượt trội, sẵn sàng đối mặt với các thách thức toàn cầu.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong dạy học Địa lí tại trường phổ thông, bản đồ được xác định là "ngôn ngữ thứ hai", là phương tiện trực quan và nguồn tri thức quan trọng giúp học sinh xác định vị trí, phân tích không gian và nhận thức các quy luật phân bố của các đối tượng địa lí. Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 môn Địa lí lớp 11 tập trung vào các nội dung địa lí kinh tế - xã hội thế giới, các khu vực và quốc gia. Do đặc tính của kinh tế - xã hội luôn vận động và biến đổi liên tục, dữ liệu trên các bản đồ giáo khoa truyền thống (bản đồ giấy, Atlat, bản đồ treo tường) thường bộc lộ hạn chế về tính cập nhật và chi phí tái bản.

Bên cạnh đó, việc thực hiện định hướng phát triển phẩm chất, năng lực học sinh theo Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 đòi hỏi giáo viên phải đổi mới phương pháp giảng dạy, chuyển giao nhiệm vụ để học sinh chủ động tìm kiếm và xử lý thông tin. Ngày 31/08/2023, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ban hành công văn yêu cầu các Sở Giáo dục và Đào tạo đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và chuyển đổi số trong quản lý, dạy học và kiểm tra đánh giá. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, tác giả Nguyễn Thị Kiều Nương (ngành Sư phạm Địa lí, Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh) đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp với đề tài "Xây dựng và sử dụng WebGIS trong dạy học Địa lí lớp 11" dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Phạm Thị Bình và ThS. Nguyễn Xuân Bắc.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của đề tài là xây dựng được hệ thống WebGIS phục vụ dạy học chương trình Địa lí lớp 11, từ đó góp phần nâng cao hiệu quả giảng dạy và học tập môn Địa lí ở trường phổ thông.

Nhiệm vụ nghiên cứu

Đề tài xác định bốn nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

1. Tổng quan cơ sở lí luận và thực tiễn về việc xây dựng WebGIS bằng các phần mềm và công nghệ mã nguồn mở.
2. Xác định những nguyên tắc và yêu cầu sư phạm, kỹ thuật trong việc xây dựng và sử dụng WebGIS.
3. Xây dựng sản phẩm WebGIS phục vụ dạy học nội dung Địa lí lớp 11.
4. Tổ chức thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của WebGIS trong dạy học Địa lí lớp 11 tại trường trung học phổ thông.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Ứng dụng công nghệ mã nguồn mở để xây dựng WebGIS và phương pháp sử dụng WebGIS trong dạy học Địa lí lớp 11.
• Nội dung WebGIS: Xây dựng hệ thống bản đồ chuyên đề về Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa theo Chương trình GDPT 2018 môn Địa lí 11, bao gồm: bản đồ hành chính, bản đồ tự nhiên, bản đồ dân cư và bản đồ kinh tế.
• Thời gian và dữ liệu: Các số liệu thống kê địa lí, kinh tế - xã hội phục vụ biên tập dữ liệu được cập nhật đến tháng 12/2023.
• Địa bàn khảo sát và thực nghiệm: Trường THPT Trần Khai Nguyên, Quận 5, Thành phố Hồ Chí Minh (học kỳ II, năm học 2023–2024).

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và khái niệm nền tảng

• Hệ thống mạng Web và mô hình Client - Server: Hệ thống World Wide Web hoạt động dựa trên cơ chế giao thức HTTP, định danh URL và ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản HTML. Cấu trúc mạng vận hành theo mô hình khách - chủ (Client - Server), phân tách chức năng giữa máy trạm yêu cầu dịch vụ và máy chủ cung cấp tài nguyên.
• Hệ thống thông tin địa lí (GIS) và WebGIS: GIS là hệ thống thu thập, lưu trữ, quản lý, phân tích và biểu diễn dữ liệu không gian. WebGIS là sự tích hợp giữa GIS và môi trường mạng Internet theo mô hình Client - Server, cho phép người dùng truy cập, hiển thị và phân tích dữ liệu không gian trực tiếp qua trình duyệt web mà không cần cài đặt phần mềm chuyên dụng trên máy cá nhân (Harder, 1998; Edward, 2000).
• Phân loại ứng dụng WebGIS: Dựa trên khả năng cung cấp dịch vụ, WebGIS được phân chia thành 5 dạng chính: Geodata Server, Map Server, Online Retrieval, Online GIS và GIS Function Server (Nguyễn Thanh Xuân, 2019).
• Kiến trúc 3 tầng của WebGIS: Hệ thống gồm tầng trình bày (Client - trình duyệt web), tầng logic nghiệp vụ/giao dịch (Application Server - kết hợp giữa Web Server như Apache và Map Server như GeoServer), và tầng dữ liệu (Data Server - hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian PostgreSQL/PostGIS hoặc các tệp shapefile).
• Bản đồ giáo khoa: Khái niệm và phương pháp thành lập bản đồ dùng trong nhà trường dựa trên các công trình của Lâm Quang Đốc, Ngô Đạt Tam; xác định WebGIS dùng cho dạy học là một dạng bản đồ giáo khoa trực tuyến.
• Đặc điểm tâm lý học sinh lớp 11: Học sinh thuộc giai đoạn đầu thanh niên (15–18 tuổi), có sự phát triển tư duy lý luận, khả năng trừu tượng hóa và tính độc lập nhận thức cao, phù hợp với các hoạt động học tập khám phá và tương tác trực quan (Nguyễn Thị Tứ, 2023).

Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp bản đồ và GIS: Thu thập, số hóa, biên tập các lớp dữ liệu không gian và thuộc tính, thiết lập hệ thống ký hiệu trực quan, chuyển đổi hệ tọa độ và phân lớp dữ liệu trên nền tảng QGIS và GeoServer.
• Phương pháp thu thập và xử lý tài liệu: Tổng hợp tài liệu lý luận, giáo trình, văn bản pháp quy của Bộ GD&ĐT; thu thập số liệu thống kê từ Niên giám thống kê Trung Quốc, Ngân hàng Thế giới (World Bank), Liên Hợp Quốc và Tổng cục Thống kê Việt Nam.
• Phương pháp chuyên gia: Tham vấn ý kiến của các giảng viên phương pháp dạy học Địa lí, chuyên gia công nghệ GIS và giáo viên trực tiếp giảng dạy tại trường THPT để hoàn thiện nội dung và giao diện WebGIS.
• Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm tại trường THPT Trần Khai Nguyên với 2 nhóm lớp tương đương về trình độ (lớp thực nghiệm sử dụng WebGIS và lớp đối chứng sử dụng bản đồ truyền thống).
• Phương pháp thống kê toán học: Ứng dụng phần mềm Microsoft Excel để xử lý dữ liệu khảo sát và điểm số thực nghiệm; tính toán tỷ lệ phần trăm, giá trị điểm trung bình cộng ($\bar{X}$) và độ lệch chuẩn ($S$) nhằm lượng hóa mức độ hiệu quả và độ phân tán kết quả học tập:

$$\bar{X} = \frac{1}{n} \sum_{i=1}^{k} f_i x_i$$

$$S = \sqrt{\frac{\sum_{i=1}^{k} f_i (x_i - \bar{X})^2}{n - 1}}$$

---

Thiết kế và quy trình triển khai hệ thống WebGIS

Ngăn xếp công nghệ mã nguồn mở (Tech Stack)

Hệ thống WebGIS được xây dựng dựa trên các công nghệ mã nguồn mở nhằm đảm bảo tính khả thi, không phụ thuộc bản quyền và tối ưu hóa chi phí:

• Máy chủ Web (Web Server): Apache Web Server.
• Máy chủ bản đồ (Map Server): GeoServer (quản lý xuất bản dịch vụ bản đồ WMS, WFS).
• Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (Database): PostgreSQL tích hợp phần mở rộng không gian PostGIS.
• Phần mềm biên tập dữ liệu: QGIS (xử lý dữ liệu không gian, phân lớp, cấu hình Style Layer Descriptor - SLD).
• Giao diện người dùng và thư viện hiển thị phía Client: Bộ thư viện Leaflet / OpenLayers kết hợp khung Heron MC, lập trình bằng HTML, CSS, JavaScript.

Quy trình 7 bước xây dựng WebGIS

Khóa luận vận dụng quy trình phát triển WebGIS gồm 7 bước:

1. Xác định mục đích, yêu cầu: Căn cứ mục tiêu chương trình Địa lí 11 và yêu cầu cần đạt của bài học để xác định phạm vi kiến thức.
2. Xác định các lớp bản đồ, thông tin cần thiết: Xác định các lớp bản đồ nền và lớp bản đồ chuyên đề cần hiển thị.
3. Thiết kế và biên tập dữ liệu:
   • Dữ liệu nền (Base map): Tích hợp từ Google Terrain/Satellite, OpenStreetMap (OSM), Mapbox, Esri Topo.
   • Dữ liệu chuyên đề: Biên tập các lớp shapefile về ranh giới hành chính, địa hình, mạng lưới sông ngòi, phân bố dân cư, đô thị, các vùng kinh tế của Trung Quốc trên QGIS.
4. Lựa chọn công nghệ WebGIS: Lựa chọn giải pháp ngăn xếp mã nguồn mở Apache - GeoServer - PostGIS - QGIS.
5. Xây dựng cấu trúc và giao diện WebGIS: Thiết lập cấu trúc giao diện gồm: Banner/Logo; Khung quản trị các lớp bản đồ (Layer control); Khung hiển thị bản đồ trung tâm; Bảng chú giải; Thanh công cụ tương tác (phóng to/thu nhỏ, đo khoảng cách, đo diện tích, truy vấn thuộc tính, xem tọa độ).
6. Kiểm thử hệ thống: Kiểm tra tốc độ tải dữ liệu, tính chính xác của các truy vấn thuộc tính và khả năng hiển thị tương thích trên các trình duyệt web phổ biến (Google Chrome, Mozilla Firefox, Microsoft Edge).
7. Hoàn thiện và thực nghiệm: Đóng gói sản phẩm và đưa vào giảng dạy thực tế tại lớp học.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về việc xây dựng và sử dụng WebGIS trong dạy học Địa lí lớp 11

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về Internet, GIS và WebGIS; phân tích các dạng ứng dụng WebGIS dựa trên năng lực cung cấp dịch vụ và kết quả nhận được tại máy khách.

Dạng WebGIS	Quản lí dữ liệu	Hiển thị bản đồ	Truy vấn thuộc tính	Phân tích GIS
Geodata Server	Có	Không	Không	Không
Map Server	Không	Có	Không	Không
Online Retrieval	Không	Có	Có	Không
Online GIS	Có	Có	Có	Có
GIS Function Server	Không	Có	Có	Có

Nguồn: Tác giả tổng hợp theo Nguyễn Thanh Xuân (2019)

Về cơ sở thực tiễn, tác giả tổng hợp số liệu khảo sát thực trạng từ 58 giáo viên THPT (kế thừa công trình của Nguyễn Thanh Xuân, 2019) và tiến hành khảo sát trực tiếp 53 học sinh lớp 11 (19 nam, 34 nữ) tại trường THPT Trần Khai Nguyên:

• Mức độ hứng thú: Hơn 80% học sinh cảm thấy hứng thú hoặc rất hứng thú khi giáo viên sử dụng bản đồ trong tiết học Địa lí.
• Tần suất sử dụng: 60% học sinh khẳng định sử dụng bản đồ rất thường xuyên, 27% thường xuyên; không có học sinh nào không sử dụng bản đồ.
• Đánh giá vai trò: 43% đánh giá việc sử dụng bản đồ có vai trò rất quan trọng và 42% đánh giá quan trọng trong việc hiểu và ghi nhớ bài học.
• Loại bản đồ thường dùng: Chủ yếu là bản đồ trong sách giáo khoa, Atlat và tập bản đồ. Hơn 90% học sinh chưa từng tiếp cận hoặc sử dụng bản đồ trực tuyến (WebGIS).
• Mức độ sẵn sàng tiếp nhận: Trên 70% học sinh sẵn lòng sử dụng WebGIS dưới sự hướng dẫn của giáo viên.
• Khó khăn với bản đồ truyền thống: Học sinh phải tự bỏ chi phí mua tài liệu giấy; bản đồ khổ lớn gây bất tiện khi mang theo và cất giữ; chất liệu giấy dễ rách, khó vệ sinh và bảo quản lâu dài; số liệu trên bản đồ giấy không được cập nhật hàng năm.

Chương 2: Xây dựng WebGIS phục vụ dạy học Địa lí lớp 11

Chương 2 trình bày chi tiết các nguyên tắc xây dựng WebGIS:

• Tính sư phạm: Dữ liệu bám sát chuẩn kiến thức, kỹ năng của chương trình Địa lí 11; giao diện hỗ trợ tối đa các hoạt động tổ chức dạy học.
• Tính hệ thống và vừa sức: Ngôn ngữ ký hiệu bản đồ thống nhất, khối lượng kiến thức phù hợp trình độ nhận thức học sinh lớp 11.
• Tính trực quan: Bố cục giao diện cân đối, màu sắc tương phản hợp lý, font chữ chuẩn, làm nổi bật các đối tượng địa lí trọng tâm.
• Tính khoa học, kế thừa và phát triển: Dữ liệu không gian chính xác, tổ chức theo lớp độc lập (layer) cho phép bật/tắt linh hoạt; tích hợp dữ liệu thuộc tính chi tiết theo tỷ lệ bản đồ.
• Tính hiện đại và cập nhật: Tận dụng nền tảng công nghệ số, dễ dàng cập nhật các chỉ tiêu kinh tế - xã hội mới mà không làm gián đoạn hệ thống.

Chương này cũng mô tả các bước kỹ thuật cụ thể: số hóa dữ liệu trên QGIS, nạp dữ liệu không gian vào PostgreSQL qua PostGIS, kết nối và cấu hình các lớp dịch vụ WMS/WFS trên GeoServer, lập trình giao diện người dùng và tích hợp các công cụ thao tác tương tác bản đồ.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 triển khai dạy học thực nghiệm tại trường THPT Trần Khai Nguyên (Quận 5, TP.HCM) trong học kỳ II năm học 2023–2024:

• Bài thực nghiệm: Bài 27: Thực hành: Tìm hiểu sự thay đổi của nền kinh tế tại vùng duyên hải Trung Quốc (bộ sách giáo khoa Chân trời sáng tạo, thời lượng 1 tiết).
• Kế hoạch bài dạy: Giáo viên hướng dẫn học sinh khai thác WebGIS để xác định phạm vi lãnh thổ các tỉnh duyên hải Trung Quốc, đo đạc khoảng cách, tra cứu dữ liệu thuộc tính về GDP, quy mô dân số, cơ cấu kinh tế, giá trị xuất nhập khẩu và các trung tâm công nghiệp lớn (Thượng Hải, Quảng Châu, Thâm Quyến). Học sinh làm việc theo cặp/nhóm để viết báo cáo kinh tế và trình bày kết quả.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả định tính

Quan sát quá trình dạy học tại hai lớp cho thấy:

• Lớp thực nghiệm: Học sinh thể hiện thái độ học tập tích cực, tập trung, chủ động thực hiện các thao tác phóng to, thu nhỏ, bật/tắt các lớp dữ liệu để tìm kiếm thông tin theo yêu cầu bài học. Việc trực quan hóa các tỉnh vùng duyên hải trên WebGIS giúp học sinh khắc phục tình trạng thiếu thốn bản đồ chuyên đề chi tiết trong sách giáo khoa giấy.
• Lớp đối chứng: Học sinh còn lúng túng trong việc xác định không gian địa lí do nội dung trong sách giáo khoa hạn chế; nhiều học sinh có xu hướng thụ động, chủ yếu sử dụng điện thoại để tra cứu văn bản rời rạc trên Internet thay vì phân tích bản đồ.

Kết quả định lượng

Đánh giá sản phẩm học tập (bài báo cáo về sự thay đổi kinh tế vùng duyên hải Trung Quốc) của 40 học sinh lớp thực nghiệm và 45 học sinh lớp đối chứng cho thấy sự chênh lệch rõ rệt về phổ điểm và chỉ số thống kê.

Phân phối tần số điểm kiểm tra sản phẩm học tập:

Lớp	Sĩ số	Điểm 6.0	Điểm 7.0	Điểm 7.5	Điểm 8.0	Điểm 8.5	Điểm 9.0	Điểm 9.5	Điểm 10
Lớp Thực nghiệm	40	0	3	11	8	12	5	1	0
Lớp Đối chứng	45	3	5	13	10	7	6	1	0

Nguồn: Tác giả tổng hợp số liệu thực nghiệm

Tổng hợp các tham số thống kê đặc trưng:

Lớp	Sĩ số ($n$)	Điểm trung bình ($\bar{X}$)	Độ lệch chuẩn ($S$)
Lớp Thực nghiệm	40	8,10	0,39
Lớp Đối chứng	45	7,86	0,65

Nguồn: Tác giả tổng hợp số liệu thực nghiệm

Điểm trung bình của lớp thực nghiệm đạt 8,10 điểm, cao hơn lớp đối chứng (7,86 điểm) là 0,24 điểm. Độ lệch chuẩn của lớp thực nghiệm ($S = 0,39$) thấp hơn đáng kể so với lớp đối chứng ($S = 0,65$), chứng minh kết quả học tập của học sinh lớp thực nghiệm có độ phân tán thấp, chất lượng bài làm đồng đều hơn.

Đóng góp khoa học và thực tiễn

1. Về mặt lý luận: Khóa luận hệ thống hóa cơ sở lý luận về ứng dụng công nghệ WebGIS mã nguồn mở trong giáo dục phổ thông, cụ thể hóa các nguyên tắc sư phạm và kỹ thuật biên tập bản đồ trực tuyến.
2. Về mặt thực tiễn: Xây dựng hoàn chỉnh một ứng dụng WebGIS chuyên đề Trung Quốc bám sát Chương trình GDPT 2018 với dữ liệu thống kê cập nhật đến năm 2023, cung cấp phương tiện dạy học trực quan và kế hoạch bài dạy thực nghiệm có thể ứng dụng trực tiếp tại các trường THPT.

Kiến nghị của tác giả

• Đối với Sở GD&ĐT và Ban Giám hiệu nhà trường: Tiếp tục quán triệt đổi mới phương pháp dạy học, tăng cường mở các lớp tập huấn kỹ năng ứng dụng công nghệ thông tin và WebGIS; đầu tư cơ sở vật chất kỹ thuật (đường truyền Internet, máy chiếu, phòng máy tính).
• Đối với các Khoa Địa lí tại các trường Đại học/Cao đẳng Sư phạm: Chú trọng đào tạo nâng cao các học phần về Bản đồ học, GIS và xây dựng bản đồ số cho sinh viên ngành Sư phạm Địa lí.
• Đối với giáo viên THPT: Tích cực học tập, trau dồi kỹ năng công nghệ, chủ động khai thác và tự thiết kế các công cụ bản đồ số để tổ chức hoạt động học tập tương tác, hướng dẫn học sinh phương pháp tự học và khai thác dữ liệu địa lí trực tuyến.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Quy mô thực nghiệm sư phạm còn hẹp, mới chỉ dừng lại ở 1 tiết dạy thực hành (Bài 27) trên phạm vi một trường THPT (Trường THPT Trần Khai Nguyên), do đó chưa đánh giá toàn diện được tác động dài hạn của WebGIS đối với việc phát triển toàn diện năng lực địa lí của học sinh qua nhiều chủ đề khác nhau. Ngoài ra, do thời lượng 1 tiết học có hạn, thời gian để học sinh rèn luyện thuần thục tất cả các công cụ nâng cao trên WebGIS còn chưa nhiều.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng phạm vi xây dựng các lớp bản đồ WebGIS cho toàn bộ các quốc gia và khu vực khác trong chương trình Địa lí lớp 11 (Hoa Kỳ, Liên bang Nga, Nhật Bản, khu vực Đông Nam Á, EU...); mở rộng địa bàn thực nghiệm trên nhiều trường THPT với các điều kiện cơ sở vật chất khác nhau nhằm kiểm chứng tính tương thích của mô hình.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho:

• Sinh viên ngành Sư phạm Địa lí: Tham khảo quy trình xây dựng ứng dụng bản đồ số mã nguồn mở phục vụ dạy học, phương pháp thiết kế kế hoạch bài dạy tích hợp công nghệ thông tin và cách thức xử lý số liệu thực nghiệm sư phạm.
• Giáo viên môn Địa lí tại các trường THPT: Sử dụng trực tiếp dữ liệu và ý tưởng bài dạy thực hành Bài 27 (Địa lí 11 - Bộ sách Chân trời sáng tạo); học hỏi cách thức khai thác WebGIS để tổ chức hoạt động nhóm và kiểm tra đánh giá năng lực học sinh.
• Cán bộ nghiên cứu phương pháp dạy học: Tham khảo khung tiêu chí đánh giá sản phẩm học tập và mô hình kết hợp công nghệ GIS - WebGIS vào đổi mới giáo dục theo Chương trình GDPT 2018.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài sử dụng ngăn xếp công nghệ (tech stack) nào để xây dựng hệ thống WebGIS?
Khóa luận sử dụng hoàn toàn các giải pháp phần mềm mã nguồn mở: Apache (Web Server), GeoServer (Map Server), PostgreSQL kết hợp PostGIS (Hệ quản trị cơ sở dữ liệu không gian), QGIS (Phần mềm biên tập và xử lý dữ liệu bản đồ) cùng các thư viện JavaScript phía máy trạm như Leaflet/OpenLayers và Heron MC.

2. Thực trạng tiếp cận WebGIS của học sinh lớp 11 tại trường THPT Trần Khai Nguyên trước khi thực nghiệm như thế nào?
Theo kết quả khảo sát 53 học sinh lớp 11, có trên 90% học sinh chưa từng tiếp cận hay sử dụng bản đồ trực tuyến (WebGIS) trong học tập Địa lí; tuy nhiên, có hơn 70% học sinh thể hiện thái độ sẵn sàng sử dụng WebGIS nếu nhận được sự hướng dẫn của giáo viên.

3. Nội dung bản đồ chuyên đề trên WebGIS được xây dựng cho bài học nào và cập nhật dữ liệu đến thời điểm nào?
Hệ thống WebGIS được xây dựng cho chủ đề Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa (bao gồm các lớp bản đồ hành chính, tự nhiên, dân cư và kinh tế), phục vụ thực nghiệm Bài 27: Thực hành tìm hiểu sự thay đổi của nền kinh tế tại vùng duyên hải Trung Quốc (SGK Chân trời sáng tạo). Số liệu thống kê được cập nhật từ các nguồn chính thống đến tháng 12/2023.

4. Kết quả thực nghiệm sư phạm định lượng giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng có sự khác biệt như thế nào?
Lớp thực nghiệm ($n = 40$) đạt điểm trung bình sản phẩm học tập là 8,10 với độ lệch chuẩn $S = 0,39$. Lớp đối chứng ($n = 45$) đạt điểm trung bình là 7,86 với độ lệch chuẩn $S = 0,65$. Kết quả này cho thấy lớp thực nghiệm có điểm số trung bình cao hơn (+0,24 điểm) và độ phân tán kết quả học tập thấp hơn đáng kể so với lớp đối chứng.

5. Những nguyên tắc cốt lõi nào được đặt ra khi thiết kế WebGIS phục vụ dạy học Địa lí lớp 11?
Hệ thống WebGIS được thiết kế dựa trên 5 nguyên tắc: Đảm bảo tính sư phạm; Đảm bảo tính hệ thống và vừa sức; Đảm bảo tính trực quan; Đảm bảo tính khoa học, kế thừa và phát triển; Đảm bảo tính hiện đại và tính cập nhật.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Kiều Nương đã hệ thống hóa đầy đủ cơ sở lý luận và thực tiễn về việc ứng dụng WebGIS mã nguồn mở trong dạy học Địa lí lớp 11 theo Chương trình Giáo dục phổ thông 2018. Tác giả đã thiết kế và vận hành thành công hệ thống WebGIS chuyên đề Trung Quốc với các công cụ tương tác trực quan, dữ liệu cập nhật đến năm 2023 và bám sát yêu cầu cần đạt của bài học thực hành. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Trần Khai Nguyên đã chứng minh tính khả thi, hiệu quả nâng cao chất lượng bài học và kích thích tính chủ động nhận thức của học sinh, khẳng định tiềm năng ứng dụng của các nền tảng bản đồ số mã nguồn mở trong nhà trường phổ thông hiện nay.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THUC TIEN VE WEBGIS TRONG DẠY HỌC ĐỊA LÍ LỚP 11 1. Cơ sỡ lí luận về việc xây dựng và sử dụng WebGIS trong dạy học Địa lí lớp 11. Tổng quan về IWebGIS 1. Giới thiệu vẻ Web Mạng máy tính là hệ thống nhiều máy tỉnh, được kết nối với nhau để trao đổi thông tin, chia sẻ tài nguyên (đĩa cửng.

máy in) của các máy trong mạng với nhau, và có thể quản lý được toản bộ hoạt động của các máy được kết nói (Nguyễn Thị Hiển, 2018). Mạng máy tính bao gồm một số mạng máy tính bao. gồm một máy trung tâm (còn được gọi lả máy chủ hay máy phục vụ) vả nhiều máy tính khác (cỏn gọi là máy khách hàng hay trạm lảm việc) nỗi vào nhau. Khải niệm Internet xuất hiện vả được sử dụng vảo năm 1980, như một thuật ngữ nhằm mô tả mạng thông tin hỗn hợp nhiều loại dịch vụ được liên kết với nhau có tính toàn cầu.

Các mạng khác, có quy mô lớn hơn bao gồm nhiều máy chủ và cho phép bất kỳ một máy tỉnh nảo trong mạng có thê kết nổi với bit kì mảy nào khác đề trao đổi thông tin với nhau. Một khi đã được kết nồi với Internet, máy tính sẽ là một trong số hàng chục triệu thành viên của mạng khổng lỗ này. Tại Việt Nam, theo Luật Viễn thông định nghĩa khái niệm Internet là hệ thống thông tin toản cầu sử dụng giao thức Internet và tài nguyên Internet để cung cắp các dịch vụ và ứng dụng khác nhau cho người sử dụng dịch vụ viễn thông (Quốc hội, 2009). Internet mang theo một loạt các dịch vụ thông tin và tài nguyên ví dụ như liên kết siêu văn bản và ứng dụng của World Wide Web (WWW), thư điện tử, điện thoại vả chia sẻ tệp, Trong đó World Wide Web - viết tắt là www, hay goi ngắn gọn là Web — là một trong những dịch vụ mới nhất của Internet.

Đây là 12 một mạng lưới toàn cầu, là một không gian thông tin toản cầu mà mọi người có thể kết nối và tương tác thông qua Internet (Trịnh Quốc Tuấn, 2007). Các tải liệu trên Web được lưu trữ trong một hệ thông siêu văn bản (Hypertext), đặt tại các máy tỉnh trong mạng Internet. Web cho phép người sử dụng thâm nhập vio mọi ngõ ngách trên Internet, là những điểm chứ cơ sở dữ liệu gọi là Website. Nhờ có Web nên dủ không phải là một chuyên gia nhưng người sử dụng vẫn có thể sử dụng Internet (Trịnh Quốc Tuấn, 2007) Hiểu theo cách đơn giản hơn thì Web là hệ thống các tài liệu hypertext liên kết với nhau thông qua mạng internet.

Các thành phẩn của Web bao gồm: - WebPage: là một trang web được viết bằng ngôn ngữ PHP, ASP.Tuy nhiên kết quả trả về lả ngôn ngữ HTML ~ Website: là tập hợp nhiều Web Page cỏ nội dung thông nhất và được sắp xếp có hệ thống. ~ Web Server là thành phần chính của hệ thông dịch vụ. có vai trò nhận yêu cầu từ người dùng qua Web Browsers sau đó trẻ kết quả dưới dạng HTML, kịch bản JavaScript, CSS. - Web Browser: là giao điện người sử dụng phía máy trạm dùng đề gửi yêu cầu và nhận nội dung trang Web tử Web Server dưới dạng HTML, kịch bản JavaScript, CSS.

Web Browser sẽ thông địch các ngôn ngữ trên và xuất tra kết quả ra màn hình (hình 1.1) Trang web dưới dang HTML, Javacript, CSS, —E +. Yêu cầu ade kdequ Hình 1. Sơ đồ nguyên tắc nhận và trả thông tin trên Ieb Nguồn: (Phạm Thị Phép, 2013) 13 Cơ chế hoạt động của của World Wide Web bao gồm: Giao thức HTTP. (Hyper Text Transfer Protocol), dia chi URL (Uniform Resource Locator) và ngôn ngữ đánh dầu siêu văn ban HTML (Hypertext Markup Language) ~ Giao thức HTTP: Dủng để truy cập tải nguyên trên Web.

~ Địa chỉ URL: Nhận dạng các trang va tai nguyên trên Web. -Một số ngôn ngữ siêu văn bản tiêu biểu có kể kế đến lả HTML - ngôn ngữ đánh dẫu siêu văn bản và XML (Extensible Matkup Language) - ngôn ngữ đánh dấu cỏ thể mở rộng. Trong đó ngôn ngữ đánh dẫu siêu văn bản HTML là một trong 3 cơ chế hoạt động của một Web với chức năng tạo các tài liệu có thể truy cập trên Web. Kết cấu của một Web dựa trên mô hình client - server là mô hinh giúp các máy tính giao tiếp truyền tải dữ liệu cho nhau ~ Máy tính đóng vai trò là máy khách ~ Client: Với vai trỏ là máy khách.

chúng sẽ không cung cấp tải nguyên đến các máy tính khác mà chí sử dụng tải nguyên được cung cắp từ máy chủ. Một client trong mô hình này cỏ thể là một server cho mô hình khác, tùy thuộc vào như cầu sử dụng của người dùng. ~ Máy tính đóng vai trò là máy chú - Server: Lả máy tính có khả năng cung cấp tải nguyên và các dịch vụ đến các máy khách khác trong hệ thống mạng. Server đóng vai trò hỗ trợ cho các hoạt động trên máy khách client diễn ra hiệu quả hơn.

Các ưu điểm của mô hình client — server: ~ Giúp làm việc trên bất kì một máy tính nào có hỗ trợ giao thức truyền thông. Giao thức chuẩn nảy cũng giúp các nhả sản xuất tích hợp lên nhiều sản phẩm khác nhau mả không gặp phải khó khăn gì. ~ Có thê có nhiễu server cùng làm một dịch vụ, chúng có thẻ nằm trên nhiều máy tính hoặc một máy tính. 14 - Chỉ mang đặc điểm của phần mề mà không hẻ liễ đến phần cú ngoải yêu cầu duy nhất lả server phải có cấu hình cao hơn các client.

~ Hỗ trợ người dùng nhiều dich vu da dang va sự tiện dụng bởi khả năng truy cập từ xa. ~ Cung cấp một nền táng lý tưởng, cho phép cung cắp tích hợp các kỹ thuật hiện đại như mô hình thiết kế hướng đối tượng, hệ chuyên gia, hệ thông tin địa lý (GIS) 1. Hệ thẳng thông tin địa li (GIS) Hệ thông thông tin địa li hay GIS (viết tắt của cụm từ Geographic Tnformation System) là một hệ thông thông tin áp dụng cho dữ liệu địa lí và được xem như là một hệ thông gồm phần cứng, phần mềm với các chức năng được thiết kế để thu thập, lưu trữ, truy cập và biến đổi, phân tích và thể hiện dữ liệu tham chiều đến vị trí trên mặt Trái Đắt, nhằm hỗ trợ giải quyết các bài toán quy hoạch và quản lý phức tạp 'Vào những năm 1960-1970, Canada bắt đầu xây dựng hệ thống thông tin địa lý (GIS) đầu tiên của họ. Trong giai đoạn nảy, ho tập trung vào việc sử dụng công nghệ máy tính mới nỗi để tô chức và phân tích dữ liệu địa lý.

Cụ thể, Đại học Carleton ở Ottawa được công nhận là một trong những trung tâm quan trọng cho sự phát triển của GIS tại Canada. Từ đó trên thế giới hình thành xu hướng xử lý vả sử dụng dữ liệu không gian trong đánh giá, quy hoạch và giám sat. Sự phát triển của GIS gắn liền với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật, đồ hoạ, dữ liệu, thống kê, toán học, đo đạc. Ngày nay GIS được áp dụng trong nhiễu lĩnh vực khác nhau như hành chính, quy hoạch, địa chat, an ninh quốc phòng, giáo dục.

Chính sự đa dạng về lĩnh vực ứng dụng GIS giúp hình thành nhiều nhận thức khác nhau như: nhận thức liên quan đến bản đỏ, có sở dữ liệu. khả năng phân tích không gian, hỗ trợ thông tin cho người lập quyết định trên 15 có sở khả năng truy vấn, thống kê, phân tích không gian hay mé hinh hod trong GIS (Trin Trọng Đức, 2011) 1. Khải niệm WebGIS. Hệ thống thông tin địa lí có nhiều định nghĩa cho nên WebGIS cũng có nhiều định nghĩa khác nhau, tuy nhiên các định nghĩa đều có là sự kết hợp định nghĩa của GIS vả Web, chí ra đặc trưng của GIS và các thành phần của Web.

Dưới đâu là một số định nghĩa về WebGIS: ~ Theo Harder (1998), WebGIS được định nghĩa là một hệ thống phức tạp kết nối với Internet, cho phép sao chép, lưu trữ, điều khiển, phân tích và hiển thị dữ liệu cùng với vị trí mà không cân sử dụng đến phần mềm GIS riêng biệt. Ong Harder nhấn mạnh rằng, mặc dủ Internet không lảm thay đổi những đặc điểm cơ bản của hệ thông thông tin dia lý (GIS), nhưng nó giúp đưa các tính năng của GIS sử dụng được trên mạng. ~ Theo Edward 2000: “WebGIS 1a hệ thống thông tin địa lý được phân bổ thông qua hệ thống mạng máy tính phục vụ cho việc thống nhất, phỏ biến, giao tiếp với thông tin địa lý hiển thị trên World Wide Web.” (Nguyễn Thanh Xuan, 2019) ~ "WebGIS hay công nghệ GIS trên nền Web là hệ thống thông tin địa lý phân tản trên một mạng các máy tính để tích hợp, trao đổi các thông tin địa lý trên mạng Internet" (Phạm Thị Phép, 2013) WebGIS ra đời đã đánh dấu một bướt phát triển trong ngành GIS. Tich hợp các thế mạnh về khả năng truy cập, đa nền tảng, đa cấu hình vả để dàng chia sẻ của Web, cùng với khả năng hiển thị dữ liệu, truy vấn và phân tích không gian, WebGIS được ra đời trên cơ sở chia sẻ thông tin qua hệ thống Internet.

Việc tích hợp công nghệ GIS vả Internet đã tạo cơ hội để mọi người có thể sử dụng dữ liệu và các chức năng ca GIS ma không can cai dat bat cử phần mềm GIS chuyên dụng nào. Hỗ trợ giải quyết được các vấn đề khó khăn 16 trong khai thác và sử dụng dữ liệu. Mọi thông tin yêu cầu và đáp ứng được truyền đi và trả về đều thông qua Internet. Những tính năng ưu việt trên tạo điều kiện thuận tiện cho ngưởi sử dụng khi không cần cài đặt bắt cứ phần mêm GIS nào, mả vẫn xem được các thông tin, thuộc tỉnh qua mạng.

Tích hợp một số chức nãng tương tự một phần mềm GIS giúp người dùng dé dang cho việc tương tác với dữ liệu không gian mả không cần yêu cầu cao trình độ về chuyên môn. Phân loại WebGIS Xét trên tiêu chí phân loại dựa trên khả năng cung cấp dịch vụ, có 5 dạng ứng dụng WebGIS bao gồm: ~ Geodata Server: Cung cấp cho phía máy khách các chức nnagw tìm kiếm. các tệp dữ liệu tham chiếu địa li: tải xuống dữ liệu để xử lý cụ bộ trực tuyến hoặc ngoại tuyến bằng phần mềm GÍ của người dùng: có thẻ thay thế hoạt động quản lý vả nhập dữ liệu của khách. ~ Map Server: Cung cấp dữ liệu địa lí trực quan hoá ở cả trạng thái tĩnh và trạng thái động với một số chức năng như thu phóng, di chuyển.