SKKN Thiết kế và sử dụng “sản phẩm số” trong dạy học một số chủ đề phần điện học – vật lí 11 nhằm phát triển năng lực cho học sinh

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lý do chọn đề tài
“Chương trình Chuyển đổi số quốc gia đến năm 2025, định hướng đến năm 2030” được phê duyệt tại Quyết định số 749/QĐ-TTg ngày 3/6/2020 của Thủ tướng Chính phủ như sau: “Phát triển nền tảng hỗ trợ dạy và học từ xa, ứng dụng triệt để công nghệ số trong công tác quản lý, giảng dạy và học tập; số hóa tài liệu, giáo trình; xây dựng nền tảng chia sẻ tài nguyên giảng dạy và học tập theo cả hình thức trực tiếp và trực tuyến. Phát triển công nghệ phục vụ giáo dục, hướng tới đào tạo cá thể hóa. 100% các cơ sở giáo dục triển khai công tác dạy và học từ xa, trong đó thử nghiệm chương trình đào tạo cho phép học sinh, sinh viên học trực tuyến tối thiểu 20% nội dung chương trình. Ứng dụng công nghệ số để giao bài tập về nhà và kiểm tra sự chuẩn bị của học sinh trước khi đến lớp học”. Như vậy, việc chuyển đổi số trong Giáo dục và Đào tạo tập trung vào hai nội dung chính: Chuyển đổi số trong quản lý và chuyển đổi số trong dạy, học, kiểm tra, đánh giá.
Đối với chuyển đổi số trong dạy, học và kiểm tra, đánh giá là số hóa học liệu (sách giáo khoa điện tử, bài giảng điện tử, kho bài giảng e-learning, ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm), thư viện số, phòng thí nghiệm ảo, triển khai hệ thống đào tạo trực tuyến…; chuyển đổi toàn bộ cách thức, phương pháp giảng dạy, kỹ thuật quản lý lớp học, tương tác với người học sang không gian số, khai thác công nghệ thông tin để tổ chức giảng dạy thành công.
Qua thực tế dạy học trong những năm gần đây, tôi nhận thấy việc chuyển đổi số trong dạy học và kiểm tra, đánh giá đã được giáo viên ngày một quan tâm nhiều hơn; tuy nhiên việc vận dụng kĩ năng số của giáo viên còn hạn chế, chỉ mới ở mức độ trình chiếu power point bài giảng, trình chiếu một số thí nghiệm ảo có sẵn…bởi vì tài liệu về nội dung này chưa nhiều, kỹ năng số của giáo viên còn hạn chế; tâm lí giáo viên còn ngại khó, ngại tìm tòi. Về phía học sinh mặc dù các em rất hứng thú khi được sử dụng các thiết bị số và sản phẩm số trong học tập, tuy nhiên các em ít được giáo viên giao nhiệm vụ; kết quả chỉ một số em tiếp cận với chuyển đổi số thông qua mua các gói học tập online, trao đổi học tập qua các ứng dụng số như zalo, messenger, còn lại đa số sử dụng thiết bị số vào những công việc vô bổ như lên mạng xã hội sống ảo, chơi game…Với mong muốn chuyển các trò chơi học tập, thí nghiệm ảo, bài tập kiểm tra đánh giá sang online thay vì sử dụng offline để các sản phẩm số có thể đáp ứng nhiều hình thức và kĩ thuật dạy học mới; đồng thời giúp giáo viên tăng cường kĩ năng số trong dạy học, kiểm tra đánh giá; giúp học sinh khai thác và sử dụng thiết bị số hiệu quả vào học tập, chúng tôi mạnh dạn lựa chọn nội dung: “Thiết kế và sử dụng “sản phẩm số” trong dạy học một số chủ đề phần điện học – Vật lí 11 nhằm phát triển năng lực cho học sinh” làm đề tài nghiên cứu.

2. Mục đích nghiên cứu
Đề tài nhằm tập trung nghiên cứu, phân tích lí thuyết và thực hành để thiết
kế các sản phẩm số cho các chủ đề dạy học một số chủ đề phần điện học – Vật lí
11. Đề tài cũng giúp giáo viên có thêm tư liệu để phát triển kĩ năng số vào dạy học và kiểm tra, đánh giá nhằm phát triển năng lực cho học sinh và từ đó tạo hứng thú học tập cho học sinh và đạt kết quả tốt cho quá trình học tập.
3. Đối tượng nghiên cứu
– Sản phẩm số cho quá trình dạy học và kiểm tra và đánh giá năng lực học sinh
qua một số chủ đề phần điện học – Vật lí 11.
– Các thiết bị số HS được trang bị và các phần mềm để thiết kế sản phẩm số.
– Giáo viên dạy môn vật lí THPT.
– Học sinh lớp 11 THPT.
– Các cá nhân khác quan tâm đến chuyển đổi số trong dạy học và kiểm tra, đánh giá.
4. Phạm vi nghiên cứu
– Kiến thức một số chủ đề phần điện học – Vật lí 11.
– Sản phẩm số cho một số chủ đề dạy học phần điện học.
– Phát triển năng lực năng lực số cho giáo viên và học sinh.
5. Phương pháp nghiên cứu
– Dùng cơ sở lý luận của chuyển đổi số và phương pháp dạy học và kỹ thuật dạy
học tích cực theo định hướng phát triển năng lực.
– Thiết kế sản phẩm số và sử dụng sản phẩm số trong dạy học một số chủ đề phần điện học.
– Khảo sát thực nghiệm kết quả ở đối tượng học sinh cùng với giáo viên dạy môn vật lý 11.
– Đánh giá hiệu quả của đề tài thông qua kết quả thu được từ học sinh, giáo viên dạy vật lý và tiến hành khảo sát, đối chứng kết quả thu được so với kết quả ban đầu.
6. Kế hoạch thực hiện
+ Ngày (28,29)/08/2022 triển khai phiếu đánh giá thực trạng dạy và học trải nghiệm đối với học sinh lớp 11 và giáo viên dạy vật lý ở 2 trường trung học phổ thông trên địa bàn tỉnh Nghệ An.
+ Ngày 04/09/2022 triển khai đề tài cho những giáo viên có dạy vật lý 11 ở 2
trường THPT
+ Từ 06/09/2022 đến 10/12/2022 giáo viên áp dụng đề tài dạy cho một số lớp 11
+ Từ 12/12/2022 đến 17/12/2022 khảo sát lấy ý kiến giáo viên sau khi đã nghiên cứu và áp dụng đề tài đồng thời khảo sát nhận xét từ học sinh các lớp có giáo viên áp dụng đề tài và các lớp không sử dụng đề tài.
+ Từ 11/01/2023 đến 15/01/2023 tổng hợp thông tin nhận xét từ giáo viên và học sinh để từ đó đánh giá về hiệu quả của đề tài.
7. Đóng góp của đề tài
Thông qua khảo sát nhận thấy những khó khăn mà giáo viên gặp phải trong quá trình chuyển đổi số, đồng thời nhận thấy được sự hứng thú của học sinh trong quá trình được sử dụng thiết bị số và được tiếp cận sản phẩm số trong học tập. Đề tài này hoàn toàn được rút ra từ kinh nghiệm bản thân trong quá trình dạy học, thể hiện được tính mới và đóng góp của đề tài cho bộ môn là:
+ Góp phần tạo hứng thú học tập cho môn vật lí.
+ Tạo ra được một số sản phẩm số cho GV có thể sử dụng linh động theo nhiều hình thức trong quá trình dạy học và kiểm tra, đánh giá.
+ Một số sản phẩm số có thể sử dụng được cho chương trình GDPT mới vào các năm tiếp theo
+ Từng bước chuyển đổi số trong dạy học nhằm đáp ứng được yêu cầu mới của
giáo dục trong thời đại công nghệ số.
+ Là tài liệu bổ ích cho giáo viên dạy vật lí trong quá trình dạy học.PHẦN II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CÁC CƠ SỞ LÝ LUẬN, THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Tổng quan những vấn đề nghiên cứu
1.1.1. Khái niệm chuyển đổi số
Có nhiều định nghĩa khác nhau về chuyển đổi số (Digital transformation) nhưng có thể nói chung đó là chuyển các hoạt động của chúng ta từ thế giới thực sang thế giới ảo ở trên môi trường mạng. Theo đó, mọi người tiếp cận thông tin nhiều hơn, rút ngắn về khoảng cách, thu hẹp về không gian, tiết kiệm về thời gian. Chuyển đổi số là xu thế tất yếu, diễn ra rất nhanh đặc biệt trong bối cảnh của cuộc Cách mạng Công nghiệp 4.0 (CMCN 4.0) hiện nay.
Wikipedia lại định nghĩa như sau: “Chuyển đổi số là một quá trình hoàn chỉnh áp dụng số hóa và ứng dụng số hóa nhưng ở một cấp độ cao hơn. Chuyển đổi số mô tả những chuyển đổi vô cùng lớn ở quy mô doanh nghiệp hay thậm chí là thị trường. Chuyển đổi số là một chuỗi những hoạt động thay đổi về cách thức vận hành và những việc làm cụ thể từ trước đến nay”.
1.1.2. Nội dung cơ bản của chuyển đổi số trong giáo dục
Trong lĩnh vực giáo dục, chuyển đổi số sẽ hỗ trợ đổi mới GD&ĐT theo hướng giảm thuyết giảng và truyền thụ kiến thức sang phát triển năng lực người học, đồng thời tăng khả năng tự học, tạo cơ hội học tập mọi lúc, mọi nơi, cá nhân hóa việc học, góp phần tạo ra xã hội học tập và học tập suốt đời. Sự bùng nổ của nền tảng công nghệ IoT, Big Data, AI, SMAC (mạng xã hội – di động – phân tích dữ liệu lớn – điện toán đám mây) đang hình thành nên hạ tầng giáo dục số. Theo đó, nhiều mô hình giáo dục thông minh đang được phát triển trên nền tảng ứng dụng CNTT; hỗ trợ đắc lực việc cá nhân hóa học tập (mỗi người học một giáo trình và một phương pháp học tập riêng không giống với người khác, việc này do các hệ thống CNTT thực hiện tự động); làm cho việc truy cập kho kiến thức khổng lồ trên môi trường mạng được nhanh chóng, dễ dàng, giúp việc tương tác giữa gia đình, nhà trường, giáo viên, học sinh gần như tức thời.
Chuyển đổi số trong lĩnh vực giáo dục tập trung vào hai nội dung chủ yếu là chuyển đổi số trong quản lý giáo dục và chuyển đổi số trong dạy, học, kiểm tra, đánh giá, nghiên cứu khoa học (NCKH). Trong quản lý giáo dục bao gồm số hóa thông tin quản lý, tạo ra những hệ thống cơ sở dữ liệu (CSDL) lớn liên thông, triển khai các dịch vụ công trực tuyến, ứng dụng các Công nghệ 4.0 (Al, blockchain, phân tích dữ liệu, ..) để quản lý, điều hành, dự báo, hỗ trợ ra quyết định trong ngành GD&ĐT một cách nhanh chóng, chính xác. Trong dạy, học, kiểm tra, đánh giá gồm số hóa học liệu (sách giáo khoa điện tử, bài giảng điện tử, kho bài giảng elearning, ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm), thư viện số, phòng thí nghiệm ảo, triển khai hệ thống đào tạo trực tuyến, xây dựng các trường đại học ảo (Cyber University).
Chuyển đổi số đang trở nên phổ biến trong xã hội hiện nay, mô tả việc ứng dụng công nghệ số vào tất cả các lĩnh vực. Trong đó có giáo dục; chúng ta có thể hiểu, chuyển đổi số trong giáo dục là sự thay đổi phương pháp dạy học, áp dụng công nghệ thông tin hiện đại vào dạy và học nhằm đáp ứng nhu cầu học tập của học sinh sinh viên và giáo viên, giúp người dạy và người học phát huy tối đa khả năng tư duy, sáng tạo, chủ động. Việc chuyển đổi số trong giáo dục sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học. Nhờ có các thành tựu công nghệ như loT (Internet Of Things – Internet vạn vật) giúp người quản lí tăng cường quản lý, giám sát hoạt động dạy học và các hoạt động khác của đơn vị. Từ đó có phương pháp hỗ trợ, tư vấn phù hợp đối với học sinh, Công nghệ số cũng giúp chúng ta xây dựng hệ thống quản lý thông tin và hồ sơ giáo dục của giáo viên và học sinh; quản lý và chia sẻ dữ liệu từ nhiều trường học, ghi chép lại lịch sử học tập, bảng điểm của học sinh để đảm bảo thông tin dữ liệu được đồng nhất, minh bạch. Vào các kì tuyển sinh Đại học và Cao đẳng trên cả nước hay nước ngoài, một số trường đã kết nối và nhận dữ liệu về kết quả học tập của học sinh như học bạ điện tử. Hoặc những học sinh chuyển trường cũng có thể chuyển hồ sơ về trường mới theo kênh internet, điều đó tạo điều kiện vơ cùng tiện lợi cho việc tiếp nhận, xử lí hồ sơ của bộ phận văn phòng trong nhà trường. Học sinh và phụ huynh cũng giảm được những thủ tục hành chính mất thời gian, độ chính xác của công việc cao, thời gian làm việc cũng nhanh hơn.
1.1.3. Yêu cầu cần đạt về năng lực đặc thù Môn Vật lí theo chương trình
GDPT 2018
Hình thành và phát triển ở học sinh năng lực vật lí, với những biểu hiện cụ thể sau đây:
a) Nhận thức vật lí
Nhận thức được kiến thức, kĩ năng phổ thông cốt lõi về: mô hình hệ vật lí; năng lượng và sóng lực và trường, nhận biết được một số ngành, nghề liên quan đến vật lí; biểu hiện cụ thể là:
– Nhận biết và nêu được các đối tượng, khái niệm, hiện tượng, quy luật, quá trình vật lí.
– Trình bày được các hiện tượng, quá trình vật lí; đặc điểm, vai trò của các hiện tượng, quá trình vật lí bằng các hình thức biểu đạt: nói, viết, đo, tính, vẽ, lập sơ đồ, biểu đồ.
– Tìm được từ khoá, sử dụng được thuật ngữ khoa học, kết nối được thông tin theo logic có ý nghĩa, lập được dàn ý khi đọc và trình bày các văn bản khoa học.
– So sánh, lựa chọn, phân loại, phân tích được các hiện tượng, quá trình vật lí theo các tiêu chí khác nhau.
– Giải thích được mối quan hệ giữa các sự vật, hiện tượng, quá trình.
– Nhận ra điểm sai và chỉnh sửa được nhận thức hoặc lời giải thích, đưa ra được những nhận định phê phán có liên quan đến chủ đề thảo luận.
– Nhận ra được một số ngành nghề phù hợp với thiên hướng của bản thân.
b) Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí
Tìm hiểu được một số hiện tượng, quá trình vật lí đơn giản, gần gũi trong đời sống và trong thế giới tự nhiên theo tiến trình; sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm tra các dự đoán, lí giải các chứng cứ, rút ra các kết luận, biểu hiện cụ thể là:
– Đề xuất vấn đề liên quan đến vật lí: Nhận ra và đặt được câu hỏi liên quan đến vấn đề phân tích được bối cảnh để đề xuất được vấn đề nhờ kết nối tri thức, kinh nghiệm đã có và dùng ngôn ngữ của mình để biểu đạt vấn đề đã đề xuất.
– Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết: Phân tích vấn đề để nếu được phán đoán; xây dựng và phát biểu được giả thuyết cần tìm hiểu.
– Lập kế hoạch thực hiện: Xây dựng được khung logic nội dung tìm hiểu, lựa chọn được phương pháp thích hợp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn, tra cứu tư liệu); lập được kế hoạch triển khai tìm hiểu.
– Thực hiện kế hoạch: Thu thập, lưu giữ được dữ liệu từ kết quả tổng quan, thực nghiệm, điều tra, đánh giá được kết quả dựa trên phân tích, xử lý các dữ liệu bằng các tham số thống kê đơn giản, so sánh được kết quả với giả thuyết; giải thích, rút ra được kết luận và điều chỉnh khi cần thiết.
– Viết, trình bày báo cáo và thảo luận: Sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt được quá trình và kết quả tìm hiểu, viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu, hợp tác được với đối tác bằng thái độ tích cực và tôn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá do người khác đưa ra để tiếp thu tích cực và giải trình, phản biện, bảo vệ được kết quả tìm hiểu một cách thuyết phục.
– Ra quyết định và đề xuất ý kiến, giải pháp: Đưa ra được quyết định xử lí cho vấn đề đã tìm hiểu, đề xuất được ý kiến khuyến nghị vận dụng kết quả tìm hiểu, nghiên cứu, hoặc vấn đề nghiên cứu tiếp.
c) Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học
Vận dụng được kiến thức, kĩ năng đã học trong một số trường hợp đơn giản, bước đầu sử dụng toán học như một ngôn ngữ và công cụ để giải quyết được vấn đề; biểu hiện cụ thể là:
– Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn.
– Đánh giá, phản biện được ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn.
– Thiết kế được mô hình, lập được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp mới.
– Nêu được giải pháp và thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có hành vi, thái độ hợp lí nhằm phát triển bền vững.
1.2. Cơ sở lí luận
1.2.1. Tầm quan trọng và lợi ích của chuyển đổi số trong dạy học và kiểm tra, đánh giá
Chuyển đổi số trong giáo dục rất quan trọng, nó góp phần tăng tính tương tác, tính thực hành ứng dụng. Trong quá trình dạy học, thực hiện các thí nghiệm, thiết kế các mô hình cho bài học khoa học tự nhiên; đồng thời giúp cho người học có những trải nghiệm đa giác quan, dễ hiểu, dễ nhớ và gây tò mò, hứng thú cho người học, đồng thời tăng tính tương tác, thực hành và ứng dụng kiến thức ngay trong lớp học. Bên cạnh đó, công nghệ hiện đại cũng đem đến không gian và thời gian học linh động, thúc đẩy giáo dục mở – bình đẳng – cá thể hóa và chuyển đổi số còn giúp cho việc quản lý thời gian và tài nguyên trong giáo dục thuận tiện hơn.
Đối với kiểm tra đánh giá học sinh thì các phần mềm kiểm tra, đánh giá năng lực của học sinh một cách chính xác và nhanh nhất. Sử dụng những đánh giá của người học kết hợp với việc phân tích các dữ liệu, giáo viên có thể áp dụng các thơng tin mà họ có được để tiến hành điều chỉnh các kế hoạch giảng dạy. Học sinh có thể trả lời các câu hỏi của giáo viên thông qua các phần mềm, từ đó việc đánh giá khả năng của học sinh đạt độ chính xác cao hơn.
1.2.2. Sử dụng và phân tích kết quả đánh giá theo đường phát triển năng lực
1.2.2.1. Khái niệm về đường phát triển năng lực
Đường phát triển NL là sự mô tả các mức độ phát triển khác nhau của mỗi NL mà người học cần hoặc đã đạt được. Đường phát triển NL không có sẵn, mà GV cần phải phác họa khi thực hiện đánh giá NLHS. Đường phát triển NL được xem xét dưới hai góc độ:
– Đường phát triển NL là tham chiếu để đánh giá sự phát triển NL cá nhân HS. Trong trường hợp này, GV sử dụng đường phát triển NL như một quy chuẩn để đánh giá sự phát triển NLHS. Với đường phát triển NL này, GV cần căn cứ vào các thành tố của mỗi NL (chung hoặc đặc thù) trong CT GDPT 2018 để phác họa nó với sự mô tả là mũi tên hai chiều với hàm ý, tùy vào đối tượng nhận thức mà sự phát triển NL có thể bổ sung ở cả hai phía.
– Đường phát triển NL là kết quả phát triển NL của mỗi cá nhân HS. Căn cứ vào đường phát triển NL (là tham chiếu), GV xác định đường phát triển NL cho mỗi cá nhân HS để từ đó khẳng định vị trí của HS đang ở đâu trong đường phát triển NL đó.
1.2.2.2. Xác định đường phát triển năng lực đặc thù môn vật lí
Trong dạy học môn Vật lí cấp THPT, NL vật lí được giảng dạy từ lớp 10 đến lớp 12 với các biểu hiện cụ thể của YCCĐ được quy định trong CT GDPT tổng thể năm 2018. Từ các NL này, Nguyễn Văn Biên đã xây dựng đường phát triển NL vật lí cho học sinh THPT theo 3 mức độ phát triển như sau.