Luận văn Thạc sĩ Ngôn ngữ và văn hóa Việt Nam: Tổ chức dạy học phần "Điện từ học” Vật lí 11 THPT theo hướng trải nghiệm thông qua việc chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:249

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là xây dựng được một số tiến trình và tổ chức dạy học phần "Điện từ học" vật lí 11 THPT theo hướng trải nghiệm thông qua việc chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm nhằm phát huy tính tự chủ và sáng tạo của học sinh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Ngôn ngữ và văn hóa Việt Nam: Tổ chức dạy học phần "Điện từ học” Vật lí 11 THPT theo hướng trải nghiệm thông qua việc chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN VIỆT DŨNG ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM Chuyên ngành: LL và PPDH bộ môn Kĩ thuật công nghiệp Mã số: 9.14.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. LÊ HUY HOÀNG 2. PGS.TS. LÊ THỊ THU HIỀN HÀ NỘI – 2020
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào. Các kết quả nghiên cứu tham khảo từ các tác giả khác đều được trích dẫn nguồn theo đúng quy định. Tác giả luận án Nguyễn Việt Dũng
ii LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS. Lê Huy Hoàng - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội và PGS.TS. Lê Thị Thu Hiền - Trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội - những người thầy đã truyền ngọn lửa đam mê nghiên cứu khoa học và tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Trung tâm Thông tin - Thư viện, Ban Chủ nhiệm Khoa và các thầy giáo, cô giáo của Khoa Sư phạm Kĩ thuật - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội cùng các nhà khoa học đã quan tâm, tạo điều kiện, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án của mình. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, các phòng, khoa, trung tâm, các thầy giáo, cô giáo, các em sinh viên của Trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên và các trường Đại học, Cao đẳng Sư phạm trong phạm vi nghiên cứu đã quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ và cộng tác cùng tác giả trong quá trình thực hiện luận án. Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới Bố Mẹ và xin cảm ơn vợ, con trai cùng người thân hai bên gia đình - những nguồn động viên, động lực lớn lao nhất để tác giả hoàn thành luận án này. Xin trân trọng cảm ơn toàn thể bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm, giúp đỡ, động viên tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu. Hà Nội, ngày 05 tháng 5 năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Việt Dũng
iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ................................................................................................................... i Lời cảm ơn .....................................................................................................................ii Danh mục chữ viết tắt ...................................................................................................vi Danh mục bảng.............................................................................................................vii Danh mục biểu đồ ...................................................................................................... viii Danh mục hình ..............................................................................................................ix MỞ ĐẦU............................................................................................................. ........1 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ............................................................................................ 1 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU .................................................................................... 3 3. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU .................................................................................... 3 4. KHÁCH THỂ, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................ 4 5. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC.................................................................................... 4 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................... 4 7. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ....................................................................... 6 8. CẤU TRÚC LUẬN ÁN ........................................................................................... 6 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC .................................................................................................... 7 1.1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG GIÁO DỤC..................................................................................................... 7 1.1.1. Một số nghiên cứu trên thế giới .......................................................... 7 1.1.2. Một số nghiên cứu tại Việt Nam ....................................................... 19 1.1.3. Nhận định chung về tổng quan và định hướng nghiên cứu .............. 25 1.2. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CÔNG CỤ ....................................................................27 1.2.1. Điện toán đám mây ........................................................................... 27 1.2.2. Dạy học kết hợp ................................................................................ 28 1.2.3. Dạy học dựa trên điện toán đám mây ............................................... 30 1.3. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY .......................................... 31 1.3.1. Lịch sử ra đời của điện toán đám mây .............................................. 31
iv 1.3.2. Các đặc tính của điện toán đám mây ................................................ 32 1.3.3. Phân loại dịch vụ điện toán đám mây ............................................... 34 1.4. ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC......................37 1.4.1. Vai trò của điện toán đám mây trong dạy học .................................. 37 1.4.2. Lựa chọn loại hình dịch vụ điện toán đám mây sử dụng trong giáo dục . 40 1.4.3. Các hình thức ứng dụng điện toán đám mây trong dạy học ............. 45 1.4.4. Mô hình ứng dụng điện toán đám mây trong dạy học ...................... 47 1.4.5. Đặc điểm dạy học dựa trên điện toán đám mây ................................ 53 1.4.6. Điều kiện tổ chức dạy học dựa trên điện toán đám mây................... 56 1.4.7. Lợi ích và thách thức khi ứng dụng điện toán đám mây trong cơ sở giáo dục.57 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .........................................................................................60 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VIỆC ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM.... .......................................................................................61 2.1. THỰC TRẠNG ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM ....61 2.1.1. Tổ chức khảo sát thực trạng .............................................................. 61 2.2.2. Kết quả khảo sát thực trạng ..........................................................................63 2.2. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TỔ CHỨC DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM ................76 2.2.1. Về đặc điểm chương trình giảng dạy Tin học đại cương tại các trường Cao đẳng Sư phạm ...................................................................................... 76 2.2.2. Về điều kiện nguồn lực hạ tầng CNTT của các nhà trường ............. 78 2.2.3. Về điều kiện của giảng viên .............................................................. 80 2.2.4. Về điều kiện của sinh viên ................................................................ 81 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .........................................................................................86 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TỔ CHỨC DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM ....... 87 3.1. NGUYÊN TẮC ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM ................87
v 3.1.1. Đảm bảo tính hệ thống ...................................................................... 87 3.1.2. Đảm bảo tính thực tiễn ...................................................................... 87 3.1.3. Đảm bảo tính phát triển..................................................................... 87 3.1.4. Đảm bảo tính hợp tác ........................................................................ 88 3.1.5. Đảm bảo tính đồng bộ ..................................................................... 88 3.1.6. Đảm bảo tính tích hợp ....................................................................... 88 3.1.7. Đảm bảo kết hợp hài hòa giữa dạy học trực tuyến và dạy học giáp mặt.. 89 3.1.8. Đảm bảo an toàn thông tin trong không gian mạng...................................89 3.2. TIẾN TRÌNH ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TỔ CHỨC DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM ................90 3.2.1. Giai đoạn 1: Chuẩn bị - Định hướng học tập .................................... 91 3.2.2. Giai đoạn 2: Tổ chức dạy học ........................................................... 99 3.2.3. Giai đoạn 3: Đánh giá - Hoàn thiện ................................................ 105 3.3. VÍ DỤ MINH HỌA VỀ ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM .......106 3.3.1. Khái quát về ví dụ minh họa ........................................................... 106 3.3.2. Kế hoạch dạy học minh họa ............................................................ 107 3.4. KIỂM NGHIỆM - ĐÁNH GIÁ TIẾN TRÌNH ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TỔ CHỨC DẠY HỌC TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG CHO SINH VIÊN CAO ĐẲNG SƯ PHẠM...........................................................................................125 3.4.1. Mục đích, phương pháp và đối tượng kiểm nghiệm ....................... 125 3.4.2. Kiểm nghiệm bằng phương pháp thực nghiệm sư phạm ................ 127 3.4.3. Kiểm nghiệm bằng phương pháp chuyên gia ................................. 138 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .......................................................................................141 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .......................................................................142 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ........................................................................................................145 TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................147 PHỤ LỤC
vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ CĐSP Cao đẳng Sư phạm CG Chuyên gia CNTT Công nghệ thông tin CS Cộng sự CSGD Cơ sở giáo dục CTĐT Chương trình đào tạo DVĐTĐM Dịch vụ điện toán đám mây ĐC Đối chứng ĐHSP Đại học Sư phạm ĐTĐM Điện toán đám mây GV Giảng viên, giáo viên GD Giáo dục GD&ĐT Giáo dục và đào tạo HS Học sinh KQ Kết quả KQHT Kết quả học tập KQKS Kết quả khảo sát KQNC Kết quả nghiên cứu ND Người dạy NH Người học PP Phương pháp PPDH Phương pháp dạy học QTDH Quá trình dạy học QTHT Quá trình học tập SV Sinh viên TCDH Tổ chức dạy học TCGD Tổ chức giáo dục THĐC Tin học đại cương TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm Sư phạm
vii DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 2.1. KQKS thực trạng ứng dụng CNTT trong dạy học THĐC cho SV CĐSP ............................................................................................................... 64 Bảng 2.2. KQKS ý kiến của GV về những ưu điểm mang lại khi triển khai ứng dụng ĐTĐM vào dạy học ............................................................................... 67 Bảng 2.3. KQKS những dịch vụ phần mềm ĐTĐM GV đã sử dụng ....................... 70 Bảng 2.4. KQKS thực trạng ứng dụng ĐTĐM trong dạy học THĐC của GV CĐSP ............................................................................................................... 72 Bảng 2.5. KQKS về mức độ yêu thích và nhận thức của SV về tầm quan trọng của việc học THĐC.......................................................................................... 73 Bảng 2.6. KQKS thực trạng hạ tầng và nguồn nhân lực phụ trách CNTT tại một số trường CĐSP ............................................................................................... 79 Bảng 2.7. KQKS về các thiết bị điện tử, loại máy tính mà SV sở hữu và điều kiện sử dụng Internet của SV .......................................................................... 81 Bảng 2.8. KQKS thực trạng sử dụng Internet của SV .................................... 82 Bảng 3.1. Danh sách một số sản phẩm DVĐTĐM được đề xuất để tổ chức dạy học THĐC cho SV CĐSP ................................................................................ 93 Bảng 3.2. GV và các lớp tham gia quá trình TNSP ...................................... 127 Bảng 3.3. Phân bố điểm kiểm tra của các lớp TN và ĐC ............................. 131 Bảng 3.4. Bảng tần suất điểm kiểm tra lớp TN và ĐC ................................. 131 Bảng 3.5. Bảng tần suất hội tụ lùi điểm kiểm tra lớp TN và ĐC .................. 131 Bảng 3.6. KQ xử lí dữ liệu thống kê điểm kiểm tra sau TN .......................... 133 Bảng 3.7. KQ phân tích phương sai điểm kiểm tra lớp TN và ĐC............ 135 Bảng 3.8. KQ quan sát một số hoạt động của SV lớp TN trong đợt TNSP .. 137 Bảng 3.9. Tổng hợp KQ kiểm nghiệm bằng PP CG ..................................... 139
viii DANH MỤC BIỂU ĐỒ Trang Biểu đồ 2.1. Các PP, hình thức TCDH được GV vận dụng trong quá trình giảng dạy THĐC ....................................................................................................... 63 Biểu đồ 2.2. KQKS ý kiến GV về hiệu quả học tập mang lại cho SV khi có sự hỗ trợ của các phần mềm, công cụ học tập trực tuyến ................................... 66 Biểu đồ 2.3. Ý kiến đánh giá của GV về mức độ cần thiết của việc ứng dụng ĐTĐM vào dạy học Tin học nói chung và THĐC nói riêng ........................... 68 Biểu đồ 2.4. Ý kiến đánh giá của GV về mức độ cần thiết của việc xây dựng các nguyên tắc - yêu cầu và tiến trình ứng dụng ĐTĐM tổ chức dạy học THĐC cho SV CĐSP ......................................................................................................... 69 Biểu đồ 2.5. KQKS tần suất các hoạt động học tập của SV khi học THĐC ... 73 Biểu đồ 2.6. KQKS mức độ ứng dụng CNTT trong quá trình học THĐC của SV .................................................................................................................................. 74 Biểu đồ 2.7. KQKS mức độ hiểu biết của SV về ĐTĐM và ứng dụng của ĐTĐM trong GD ......................................................................................................... 75 Biểu đồ 2.8. KQKS một số kỹ năng học tập của SV ........................................ 83 Biểu đồ 2.9. KQKS ý kiến của SV về hiệu quả mang lại cho học tập khi có sự hỗ trợ của các phần mềm, công cụ trực tuyến. ............................................... 84 Biểu đồ 3.1. Đồ thị tần suất số SV đạt điểm xi .............................................. 132 Biểu đồ 3.2. Đồ thị tần suất số SV đạt điểm xi trở xuống.............................. 132
ix DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1. Điện toán đám mây (Cloud Computing) ......................................... 27 Hình 1.2. Các hình thức triển khai DVĐTĐM ................................................ 34 Hình 1.3. Các loại hình cung cấp DVĐTĐM.................................................. 36 Hình 1.4. Giao diện của EasyEDA - ứng dụng thiết kế, mô phỏng mạch PCB trực tuyến hoạt động trên nền tảng ĐTĐM..................................................... 38 Hình 1.5. Các đối tượng người dùng hệ thống đám mây trong một CSGD ... 43 Hình 1.6. Sơ đồ quan hệ tương tác (use case) giữa đối tượng người dùng và các DVĐTĐM trong một CSGD ..................................................................... 44 Hình 1.7. Các hình thức ứng dụng ĐTĐM trong dạy học .............................. 45 Hình 1.8. Mô hình TPACK .............................................................................. 48 Hình 1.9. Mô hình ứng dụng ĐTĐM trong dạy học ....................................... 51 Hình 3.1. Tiến trình ứng dụng ĐTĐM trong dạy học THĐC cho SV CĐSP .. 90 Hình 3.2. Giai đoạn 1: Chuẩn bị - Định hướng học tập ................................. 91 Hình 3.3. Giai đoạn 2: Tổ chức dạy học......................................................... 99 Hình 3.4. Giai đoạn 3: Đánh giá - Hoàn thiện ............................................. 105 Hình 3.5. GV kiểm tra danh sách thành viên của lớp học được tạo trên hệ thống lớp học trực tuyến Edmodo ........................................................................... 109 Hình 3.6. Thư viện tài liệu của GV trên hệ thống lớp học trực tuyến Edmodo - được kết nối trực tiếp với ứng dụng Google Drive thuận tiện cho việc lưu trữ và chia sẻ tài liệu........................................................................................... 109 Hình 3.7. Nhiệm vụ học tập trực tuyến được giao cho SV hoàn thành theo hình thức cá nhân trên hệ thống lớp học trực tuyến Edmodo ............................... 111
x Hình 3.8. Nhiệm vụ thực hành cá nhân giao cho SV - được trình bày trên ứng dụng Google Docs ......................................................................................... 111 Hình 3.9. Nhiệm vụ hợp tác nhóm được giao cho SV - phần mô tả về bài thực hành sẽ thực hiện trên lớp của nhóm - được trình bày trên ứng dụng Google Docs ............................................................................................................... 112 Hình 3.10. Nhiệm vụ hợp tác nhóm được giao cho SV - phần mô tả nhiệm vụ các nhóm cần chuẩn bị trước giờ học trên lớp - được trình bày trên ứng dụng Google Docs .................................................................................................. 112 Hình 3.11. Video bài giảng do GV xây dựng và cung cấp cho SV theo dõi trực tuyến thông qua ứng dụng Google Drive ...................................................... 113 Hình 3.12. Thống kê danh sách SV nộp bài tập thực hành cá nhân trên hệ thống lớp học trực tuyến Edmodo ........................................................................... 114 Hình 3.13. Thông tin nộp bài tập của một SV trên hệ thống lớp học trực tuyến Edmodo.......................................................................................................... 114 Hình 3.14. Giao diện màn hình bài kiểm tra trắc nghiệm được giao để đánh giá KQ tự học của SV trên hệ thống lớp học trực tuyến Edmodo ....................... 115 Hình 3.15. Thống kê KQ làm bài kiểm tra trắc nghiệm của SV trên hệ thống lớp học trực tuyến Edmodo ................................................................................. 116 Hình 3.16. Thống kê chi tiết về KQ làm bài kiểm tra trắc nghiệm của một SV trên hệ thống lớp học trực tuyến Edmodo ..................................................... 116 Hình 3.17. GV tổ chức cho SV trong lớp nhận xét bài làm cá nhân của bạn trên hệ thống lớp học trực tuyến Edmodo ............................................................ 117 Hình 3.18. GV sử dụng chức năng tạo thăm dò ý kiến (Polls) trên hệ thống lớp học trực tuyến Edmodo để tổ chức cho SV bình chọn sản phẩm sơ đồ tư duy do các nhóm thực hiện ....................................................................................... 120
xi Hình 3.19. Sơ đồ tư duy hệ thống kiến thức bài học do SV xây dựng trên ứng dụng MindMup .............................................................................................. 120 Hình 3.20. Nội dung chi tiết một nút của sơ đồ tư duy - chỉ hiển thị khi người dùng bấm vào biểu tượng mở tương ứng ...................................................... 121 Hình 3.21. Nhiệm vụ thực hành nhóm được giao cho SV trên ứng dụng Google Slides ............................................................................................................. 122 Hình 3.22. Sản phẩm bài trình chiếu do SV của một nhóm hợp tác xây dựng trên ứng dụng Google Slides trong giờ thực hành được hệ thống tự động lưu trữ lịch sử thời gian các thành viên thực hiện chỉnh sửa, cập nhật nội dung ....................................................................................................................... 123
1 MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong thời đại ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng các công nghệ hiện đại, các thành tựu công nghệ thông tin (CNTT) vào quá trình giáo dục (GD) là xu thế tất yếu, là công cụ đắc lực hỗ trợ đổi mới phương pháp (PP) dạy và học. Nghị quyết số 29-NQ/TW của Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam khóa XI ban hành ngày 4 tháng 11 năm 2013 về Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo (GD&ĐT), đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế [1] đã chỉ rõ: “Đẩy mạnh ứng dụng CNTT và truyền thông trong dạy và học là một trong những nhiệm vụ, giải pháp thực hiện để đổi mới căn bản toàn diện GD&ĐT đáp ứng yêu cầu phát triển của đất nước”. Những hiệu quả, thành tựu nhất định mà ngành GD nước ta đạt được trong thời gian qua là minh chứng rõ nét nhất cho thấy công cuộc đẩy mạnh ứng dụng CNTT và truyền thông trong GD đang có những bước phát triển nhất định. Đi liền với đó, việc lựa chọn được những giải pháp công nghệ tiên tiến, phù hợp để ứng dụng CNTT và truyền thông trong dạy học mang lại hiệu quả cao cũng luôn là bài toán đặt ra đối với những người làm công tác GD. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư hay còn được biết đến với tên gọi Cách mạng 4.0 là kỷ nguyên công nghiệp lớn lần thứ tư kể từ cuộc cách mạng công nghiệp lần đầu tiên từ thế kỷ XVIII. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư có thể được mô tả như là sự ra đời của một loạt các công nghệ mới, kết hợp tất cả các kiến thức trong lĩnh vực vật lý, kỹ thuật số, sinh học, và ảnh hưởng đến tất cả các lĩnh vực, nền kinh tế, các ngành kinh tế và ngành công nghiệp [88]. Với lĩnh vực GD, ảnh hưởng của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư mở ra những cơ hội và thách thức lớn cho các cơ sở đào tạo nói chung
2 nhằm đáp ứng nguồn nhân lực trong thời kì công nghệ số, cũng như đối với các nhà trường sư phạm nói riêng - nơi ươm mầm, đào tạo và bồi dưỡng nên những thầy cô giáo tương lai cho đất nước. Phát biểu tại Hội nghị Điện toán đám mây (ĐTĐM) Việt Nam 2017 (Vietnam Cloud Computing Conference), Bà Astrid Tuminez - Giám đốc cao cấp về Hợp tác, Đối ngoại và Pháp lý của Microsoft tại Khu vực Châu Á nhận định: "Mỗi cuộc cách mạng công nghiệp đều được xuất phát từ một sáng chế đột phá như: máy hơi nước, động cơ đốt trong, bộ vi xử lý. Với cuộc cách mạng 4.0, sáng chế đột phá đó là ĐTĐM với các trung tâm dữ liệu khổng lồ mang mọi thứ vào trong tầm tay chỉ với một thiết bị kết nối Internet” [92]. ĐTĐM mang đến cho các nhà trường, cơ sở giáo dục (CSGD) giải pháp công nghệ với năng lực xử lí mạnh mẽ cùng khả năng cập nhật linh hoạt theo nhu cầu người dùng và chi phí sử dụng hợp lý để triển khai hệ thống CNTT phục vụ hoạt động GD, giúp các CSGD tập trung được tối đa nguồn lực để thực hiện nhiệm vụ trọng tâm là đào tạo và nghiên cứu khoa học; đồng thời, ĐTĐM là nền tảng để thiết lập môi trường học tập trực tuyến mở giúp kết nối cộng đồng các nhà trường, người dạy (ND) và người học (NH), cung cấp cho ND và NH khả năng khai thác không giới hạn các dịch vụ CNTT để có thể tổ chức hoạt động dạy học ở mọi lúc, mọi nơi theo những hình thức tổ chức dạy học (TCDH) hiện đại, góp phần xây dựng xã hội học tập. Với xu thế phát triển của ĐTĐM trong GD, nghiên cứu về ứng dụng ĐTĐM trong dạy học đã trở thành một lĩnh vực nhận được sự quan tâm từ các nhà khoa học, các cơ quan, tổ chức giáo dục (TCGD) ở nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt trong giai đoạn một thập kỉ trở lại đây với nhiều kết quả (KQ) quan trọng đã được công bố. Tại Việt Nam, hướng nghiên cứu này cũng đã nhận được sự quan tâm nghiên cứu của một số các chuyên gia (CG), nhà khoa học. Tuy vậy, ở cấp độ luận án tiến sĩ, chưa có công trình nghiên cứu nào ở Việt Nam nghiên cứu về đề tài ứng dụng ĐTĐM trong dạy học.
3 Học phần Tin học đại cương (THĐC) là học phần bắt buộc trong chương trình đào tạo sinh viên (SV) các ngành học tại phần lớn các trường Cao đẳng Sư phạm (CĐSP) hiện nay và thường được giảng dạy ngay từ học kì I hoặc II của CTĐT. Hiện nay, học phần THĐC tại các trường CĐSP chủ yếu được giảng dạy dưới hai hình thức: lý thuyết và thực hành. Các tiết lý thuyết về cơ bản vẫn theo PP truyền thống là giảng viên (GV) lên lớp thuyết trình, SV tiếp thu kiến thức và sẽ vận dụng kiến thức đó trong các tiết thực hành. Mô hình dạy học có sự hỗ trợ của môi trường học tập trực tuyến mới được sử dụng khá ít. Một số tiết học tuy đã được GV sử dụng các PP, kĩ thuật dạy học tích cực để TCDH cho SV, tuy nhiên CNTT chưa thực sự phát huy hết khả năng có thể để hỗ trợ giảng dạy học phần này. Yêu cầu về đổi mới nội dung, PP, hình thức TCDH để nâng cao chất lượng học tập học phần THĐC cho SV trở thành một nhiệm vụ cấp thiết đặt ra. Xuất phát từ những lí do trên tác giả đã lựa chọn đề tài luận án là “Ứng dụng điện toán đám mây trong dạy học Tin học đại cương cho sinh viên Cao đẳng Sư phạm”. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thiết lập mô hình ứng dụng ĐTĐM trong dạy học và vận dụng vào TCDH học phần THĐC cho SV CĐSP nhằm nâng cao kết quả học tập (KQHT) học phần của SV. 3. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu, tổng hợp, phát triển cơ sở lý luận về ứng dụng ĐTĐM trong dạy học. Từ đó đề xuất mô hình ứng dụng ĐTĐM trong dạy học phù hợp với thực tiễn GD Việt Nam. - Khảo sát, đánh giá thực trạng và khả năng ứng dụng ĐTĐM trong dạy học THĐC cho SV CĐSP. - Vận dụng mô hình đã đề xuất vào thiết kế tiến trình ứng dụng ĐTĐM tổ chức dạy học THĐC cho SV CĐSP.
4 - Tiến hành TNSP và xin ý kiến CG để kiểm nghiệm - đánh giá mức độ phù hợp, tính khả thi của các nội dung luận án đề xuất. 4. KHÁCH THỂ, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4.1. Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học (QTDH) THĐC tại trường CĐSP. 4.2. Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy học dựa trên ứng dụng ĐTĐM. 4.3. Phạm vi nghiên cứu: - Phạm vi khảo sát: Toàn bộ các trường CĐSP của khu vực Trung du và miền núi phía Bắc. - Phạm vi đối tượng người học: SV các ngành CĐSP không chuyên Tin học. - Phạm vi thực nghiệm: Thực nghiệm sư phạm (TNSP) được tiến hành tại Trường CĐSP Thái Nguyên. 5. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu thiết lập được mô hình ứng dụng ĐTĐM trong dạy học và vận dụng một cách phù hợp vào TCDH THĐC cho SV CĐSP sẽ giúp nâng cao KQHT học phần của SV. 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận Phân tích, so sánh, tổng hợp, phân loại, hệ thống hóa các nguồn tài liệu nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam có liên quan đến các vấn đề thuộc phạm vi, nhiệm vụ nghiên cứu nhằm mục đích xây dựng cơ sở lý luận của đề tài. Trên cơ sở đó đề xuất khung lý luận về ứng dụng ĐTĐM trong dạy học. 6.2. Nhóm các phương pháp nghiên cứu thực tiễn 6.2.1. Phương pháp điều tra bằng phiếu hỏi Phiếu điều tra được sử dụng làm công cụ để thu thập ý kiến của các đối tượng gồm: GV, SV, cán bộ phụ trách CNTT các nhà trường nhằm thu thập những thông tin cần thiết phục vụ cho việc phân tích, đánh giá thực trạng và sau TNSP.
5 6.2.2. Phương pháp phỏng vấn Tiến hành phỏng vấn, trao đổi với một số GV, SV CĐSP nhằm làm rõ hơn những KQ thu được qua phiếu hỏi, đồng thời bổ sung thêm những thông tin cần thiết khác phục vụ cho quá trình nghiên cứu đề tài. 6.2.3. Phương pháp quan sát Quan sát hoạt động học tập trực tuyến của SV trên môi trường ĐTĐM thông qua chức năng lưu trữ lịch sử hoạt động trên hệ thống quản lý học tập trực tuyến kết hợp với quan sát trực tiếp hoạt động học tập của SV trong các giờ học giáp mặt trên lớp nhằm hình thành các luận cứ để đưa ra các nhận định và chứng minh giả thuyết khoa học của đề tài. 6.2.4. Phương pháp chuyên gia Xin ý kiến các CG và GV có kinh nghiệm giảng dạy THĐC về các kết quả nghiên cứu (KQNC), đề xuất của luận án; từ đó tiến hành điều chỉnh, bổ sung nhằm hoàn thiện khung lý luận và thực tiễn về nội dung của luận án. 6.2.5. Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng TCDH thực nghiệm (TN) trên đối tượng là SV CĐSP một số bài học THĐC đã được thiết kế giáo án dạy học dựa theo tiến trình ứng dụng ĐTĐM trong dạy học THĐC cho SV CĐSP của luận án đề xuất để đánh giá tính đúng đắn, hiệu quả, phù hợp và khả thi của các đề xuất. 6.2.6. Phương pháp thống kê toán học - Xử lý các thông tin thu được từ KQKS thực trạng, từ đó làm căn cứ để đưa ra nhận định chính xác về thực trạng vấn đề nghiên cứu; xử lí các thông tin thu được từ quá trình TNSP để đưa ra các nhận xét, đánh giá về tác động của việc ứng dụng ĐTĐM trong dạy học THĐC theo tiến trình đã đề xuất đối với chất lượng học tập của SV. - Luận án sử dụng phần mềm Microsoft Excel và Google Sheets để hỗ trợ xử lí số liệu thống kê.
6 7. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN - Phát triển được hệ thống lý luận về ứng dụng ĐTĐM trong dạy học phù hợp với thực tiễn GD Việt Nam, bao gồm: Xây dựng được khái niệm dạy học dựa trên ĐTĐM. Xác định được vai trò của ĐTĐM trong dạy học, cách thức lựa chọn loại hình dịch vụ điện toán đám mây (DVĐTĐM) sử dụng trong GD, các hình thức ứng dụng ĐTĐM trong dạy học. Thiết lập được mô hình ứng dụng ĐTĐM trong dạy học. Xác định được đặc điểm và các điều kiện để TCDH dựa trên ĐTĐM, những lợi ích và thách thức gặp phải khi ứng dụng ĐTĐM trong CSGD. - Phân tích, đánh giá được thực trạng và khả năng ứng dụng ĐTĐM trong dạy học THĐC cho SV CĐSP. - Vận dụng được mô hình ứng dụng ĐTĐM trong dạy học để thiết kế tiến trình TCDH THĐC cho SV CĐSP. Kiểm nghiệm, khẳng định tính khả thi và hiệu quả của tiến trình đề xuất thông qua tổ chức TNSP và xin ý kiến CG. 8. CẤU TRÚC LUẬN ÁN Luận án gồm có phần mở đầu, 03 chương và phần kết luận, khuyến nghị. Chương 1: Cơ sở lý luận về ứng dụng điện toán đám mây trong dạy học. Chương 2: Cơ sở thực tiễn của việc ứng dụng điện toán đám mây trong dạy học Tin học đại cương cho sinh viên Cao đẳng Sư phạm. Chương 3: Ứng dụng điện toán đám mây tổ chức dạy học Tin học đại cương cho sinh viên Cao đẳng Sư phạm.
7 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG DẠY HỌC 1.1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY TRONG GIÁO DỤC 1.1.1. Một số nghiên cứu trên thế giới Sự ra đời và phát triển của ĐTĐM đã mang lại những lợi ích to lớn và thúc đẩy sự phát triển của các lĩnh vực, ngành nghề trong xã hội, trong đó có GD. Thị trường ĐTĐM trong GD đang cho thấy được triển vọng phát triển qua những con số thuyết phục. Theo báo cáo “ĐTĐM trong lĩnh vực GD - Triển vọng 2024” được thực hiện bởi Công ty Tư vấn và Nghiên cứu thị trường Goldstein Research [90] cho biết: Giá trị thị trường ĐTĐM toàn cầu trong lĩnh vực GD đạt 5,8 tỷ đô la Mỹ vào năm 2016 và thị trường dự kiến sẽ đạt 17,4 tỷ đô la Mỹ vào cuối năm 2024. Ngoài ra, thị trường được dự đoán sẽ mở rộng với tốc độ tăng trưởng kép 14,7% trong giai đoạn dự báo từ 2016- 2024. Về mặt địa lý, Bắc Mỹ được dự đoán sẽ chiếm lĩnh thị trường trong giai đoạn dự báo do cơ sở hạ tầng CNTT phát triển và sự hiện diện của những công ty lớn tham gia thị trường này trong khu vực. Bắc Mỹ được theo sát bởi châu Âu với gần 30% thị phần. Khu vực Trung Đông cho thấy cơ hội rộng lớn để thị trường phát triển mạnh trong tương lai gần nhờ các khoản chi tiêu lớn và phân bổ ngân sách của chính quyền khu vực để phát triển cơ sở hạ tầng GD. Trong xu thế phát triển đó, vấn đề nghiên cứu, triển khai ứng dụng ĐTĐM trong GD đã nhận được nhiều sự quan tâm từ các nhà khoa học, các cơ quan, TCGD ở nhiều quốc gia, đặc biệt trong giai đoạn một thập kỉ trở lại đây và hứa hẹn sẽ còn tiếp tục phát triển trong tương lai. Từ các KQ thu thập được, chúng tôi phân loại các tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu thành các nhóm sau:
8 1.1.1.1. Về sử dụng dịch vụ điện toán đám mây trong giáo dục tại các quốc gia trên thế giới Thực tiễn nghiên cứu cho thấy, các DVĐTĐM đã được các TCGD tại các quốc gia tích cực đón nhận và lựa chọn sử dụng, thể hiện qua việc cả ba loại hình cung cấp DVĐTĐM (IaaS, PaaS, SaaS) đã được các TCGD ở nhiều quốc gia trên thế giới sử dụng kết hợp một cách linh hoạt để phục vụ công tác GD ngay từ khi công nghệ này mới bắt đầu được phổ biến và bước đầu cho thấy những tín hiệu tích cực do ĐTĐM mang lại cho chất lượng GD. Tiêu biểu có thể kể đến: a. Tại một số quốc gia châu Mĩ Tại châu Mỹ cũng như trên thế giới, Mỹ là quốc gia đi tiên phong về ứng dụng ĐTĐM trong lĩnh vực GD. Trước khi thuật ngữ ĐTĐM được đưa vào sử dụng phổ biến trong cộng đồng quốc tế, kể từ năm 2004, Đại học Bắc Carolina (NCSU) đã bắt đầu cung cấp DVĐTĐM phục vụ cho việc học tập của SV trong trường. NCSU đã xây dựng một phòng thí nghiệm ảo để các SV, GV từ bên ngoài khuôn viên nhà trường có thể truy cập và sử dụng được nó thông qua một giao diện Web. Từ năm 2009, phòng thí nghiệm ảo này đã có thể phục vụ hơn 30.000 GV, SV và người dùng truy cập [60]. Theo KQ điều tra của The Campus Computing Project - Dự án chuyên nghiên cứu về vai trò của CNTT trong GD Đại học Mỹ - thống kê cho thấy: Tại thời điểm năm 2010, có đến hơn 80% các trường cao đẳng và đại học của Mỹ sử dụng các giải pháp lưu trữ email trên nền tảng ĐTĐM của các nhà cung cấp dịch vụ Internet lớn, trong đó 60% sử dụng Gmail, và 40% còn lại sử dụng Hotmail và Zimbra [36]. Giai đoạn các năm từ 2006 đến 2012 là khoảng thời gian đánh dấu sự phát triển nhanh chóng của DVĐTĐM thương mại tại Mỹ với việc các công ty, tập đoàn công nghệ lớn của nước này như Google, Amazon, Microsoft, IBM, Oracle v.v. đã lần lượt ra mắt người tiêu dùng các sản phẩm DVĐTĐM của mình. Sự phát triển của các loại hình DVĐTĐM được các nhà cung cấp lớn