Luận văn vận dụng hệ thống thông tin Địa lý gis trong dạy học chủ Đề giáo dục bảo vệ môi trường phần sinh vật và môi trường sinh học 9 trung học cơ sở

Nghi quyết trung ương số 29- NQ-TW ngay 04/11/2013 về đổi mới căn bản và toàn điện trong giáo đục, đặt ra nhiệm vụ và giải pháp nâng cao chất lượng giáo duc thco xu hướng năng, lực, hội

DALHOC QUOC GIA HA NOL

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

HOANG ‘TRINH KHANH HUYEN

VAN DUNG HE THONG THONG TEN DIA LY (GIS)

TRONG DẠY HỌC CITỦ ĐÈ GIÁO DUC BAO VE MOI TRUONG

PHAN SINH VAT VA MOI TRUONG, SINH HỌC 9

TRUNG HQC CO SO

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC

TH Nội - 2021

ĐẠI HỌC QUỐC GIÁ HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

HOANG TRINH KHANH HUYEN

VAN DUNG HE THONG THONG TIN DIA LY (GTS)

‘TRONG DAY HOC CHU BE GIAO DUC BAO VE MOL TRU

PIIAN SINIT VAT VA MOI TRUONG, SINIITIOC 9

TRUNG HỌC CƠ SỞ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC

CHUYỂN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN SINH HỌC:

MA SO: 8140213.01

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Thúy Quỳnh

LOI CAM ON

Luận văn tốt nghiệp với dé tai “ Fan dung hệ thông thông tin Địa BF

(GIS) trong đẹy học chủ dễ giáo đục Bảo vệ môi trường phân Sinh vội và môi trường, Sinh học 0 Trưng học cơ sẽ” được hoàn thành tại khoa Su phạm Trường Đại học Giáo dục - ĐHQG Hà Nội

Trước tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa cùng tht cả các thầy cô giáo khoa Sư phạm đã tạo điều kiên, hướng dẫn tác giá trong suốt thời gian học tập và nghiên cửu tại trường

Với lòng biết ơn sâu sắc, tác giả xin dược gửi lời cảm ơn chân thành

nhất tới 7S Nguyễn Thị Thúy Quỳnh - người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn

tác giả hoàn thành luận văn này

Xin được gửi lời cảm ơn tới Ban giảm hiệu, các thầy cô giáo và các em

học sinh khối 9 trường TIICS Nguyễn Tắt Thành đã hợp tác, tao điều kiện và

tham gia thực nghiệm giúp tác giá hoàn thánh luận vẫn này

Cuối củng xin được gửi lời cảm ơn tới gia đỉnh, người thân và bạn bè

đặc biệt là tập thể lớp Cao hoe LL và PPDH Sinh học khỏa 2018 — 2020 luôn

đồng viên và hỗ trợ tác giá trong suôt quá trình học tập và nghiên cứu

Tuy số nhiều nỗ lực nhưng thời gian và nắng lực không cho phép nên

trong tránh khỏi những hạn, thiểu sói Rất mong nhận dược những đóng góp,

chỉ bảo từ Quý thầy cô và các đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

Trân trọng vim om!

Ha Nội, tháng TÌ năm 2021

Tác giả

Hoảng Trịnh Khánh Huyền

DANII MUC CAC TU NGU VIET TAT

Viết tắt Viết đây đủ

PTNL Phat triển năng lực

PPI3H Phương pháp đạy học

DANII MYC CAC BANG

Bang 2.1 Phân phối chương trình phần Sinh vật và môi trường

Bang 2.2 Chủ đề đạy học ứng dụng GI8

Bảng 3.1 Đặc điểm của các lớp tiến hành thực nghiệm và đối chứng

Bang 3.2 Phân bố tần số kết quả điểm lớp TN và ĐC

Bang 3.3 Phân bố tần suất và Lần suất tích lũy điểm số bải kiểm tra

Bằng 3.4 Phân loại kết quả điểm lop TN va BC

Bang 3.5 Bang cdc tham sé

Bang 3.6 Két qua phiếu phan hỗi của lớp đối chứng

Bang 3.7 Kết quả phiếu phản hôi của lớp TN

DANII MUC CAC INIT

Hinh 1.1 So dé khai niém vé mét hé thang GIS - 10

Tĩnh 1.3 Dữ liệu đạng Raster và Vector - 13

Tiình 1.4 Phẩm chất và năng lực cần phát triển cho hoc sinh -„ l6 Hình 1.5 Cáo tỉnh năng noi bat caa ArcGIS Online - 24

Hình 1.6 Thực trạng ứng dụng CNTT tại trường THƠS 26

Tinh 1.7 Thue trang sử dụng kênh hinh trong dạy học Sinh học 26

Tĩnh 1.8 Mức độ hứng thú của học sinh với thiết kế hình ảnh, mô hinh phục

Hình 1.9 Thực trạng sử dụng GI8 trong dạy học ở trường THƠS 28

Hình 2.3 Đăng nhập ArcGIS Online ~ 39

Hình 2.4 Tìm kiểm địa điểm và chọn dữ liệu hình ảnh 40 Tình 2.5 Thêm/ đánh dấu đối tượng trên bản dé - 40 Hinh 3.1 Phân bồ tần số tích lũy diễm kiểm tra - 61

Hình 3.3 Kết quả đánh giá PINI Tin hoc - - 66

Hinh 3.4 Két qua danh gia PTNI Sinh hoc 66

6 Phạm vi nghiên cứn 4

7 Phương pháp nghiên cứn 5

1.2.4 Mỗi liên hệ giữa GI8 và STEM trong dạy học - 19

1.25 Giới thiệu một số phan mam GIS img dụng trong dạy học 22

1.3 Thực trạng ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học was 1.3.1 Thực trạng ứng dụng GIS trong dạy học 25

1.3.2 Thực trạng img dung GIS & truong THCS ce 27

TRONG DAY HOC CHU DE GIAO DUC BAO VE MOI TRUGNG 30

PHÃN SINH VẬT VÀ MỖI TRƯỜNG, SINII HỌC 9 30

2.1.2 Mội dung Binh vật vả môi trường trong hệ thống kiến thức Bình hoc

2.3 Quy trình lập kế hoạch dạy học chủ đề vận dung GIS 35 2.3.1 Các bước lập kế hoạch dạy học chủ để vận dung GIS - 35

2.3.2 Minh họa các bước của Quy trình dạy học ứng dung GI8 35

2.4 Vận dụng hệ thông thông tin địa lý trong dạy học chủ để giáo dục bảo vệ

môi irường, phần Sinh vật và môi irường, Sinh học 9 37 2.4.1 Xây dựng chú dễ dạy học vận dung GIS - 37

2.42 Hướng dẫn lập bản đồ bằng ArcGIS Online - 39

2.4 Lập kế hoạch giảng dạy ứng dung GIS „41

2.4.1 Chủ đề I: Đánh giá mức độ 6 nhiễm xung quanh trường học bằng phần

MO DAU

1 Lý do chạn dé tai

1.1 Xuất phát từ yêu cầu thực hiện nhiệm vụ đỗi mới căn ban và toàn điện trong giáo dục và đỗi mới phương phúp day hoc

Điỗi mới phương pháp dạy học (PPI2H) đã và đang và một trong những

vấn để trọng tâm ngành giáo dục hiện nay Định hướng phát triển năng lực

(PTNL) người học là hướng tiếp cận nhằm nâng cao năng lực tự học, tự

nghiên cửu, đồng thời tạo điều kiện cho người học phát triển tư duy sáng tạo,

rên luyện các kỹ năng thực hành, thực nghiệm, ứng dụng góp phần đảo tạo

nguồn nhần lực đáp ứng nhu cầu xã hội Đối mới PPI3H đặc biệt phải chuyển

từ việc truyền đạt tri thức một cách hàn lâm, nặng lý thuyết sang hướng dẫn người học phú động tư duy trong quá trình liếp dận tri thức, tự minh tìm ra

phương pháp học tập hiệu quá, từ đó tăng cường hứng thú và tích cực chủ

động hơn trong quá trình học tập

Đãi mới PPDH nói chung thco các xu hướng sau:

- Dối mới phương pháp thuyết giảng, tăng cường phát huy tính tích cực

của người học

- Coi trong các buổi thực hành, thực tế

- Coi trọng khả năng tự học, tự nghiên cứu

- Tăng cưởng các trang thiết bị, kỹ thuật dạy học

- Dỗi mới và tăng cường img dung công nghệ thông tin vào đạy học

Công nghệ thông tin (CNTT) ở thời điểm này đã có sự phát triển tương đổi toàn diễn, và dược ứng dụng sâu rộng vào nhiều lĩnh vực của cuộc sống,

trong đó có giáo dục Nó không chỉ giúp giáo viên (GV) có thể tìm được

nguỗn đữ liệu đa dạng không giới hạn, có độ chính xac cao ma còn góp phin

tạo ra môi trường soạn — giảng kỹ thuật cao, hỗ trợ giáo viên trong cả quá

trình chuẩn bị lẫn tiễn hành dạy học Ứng dụng CNTT vào giảng đạy sẽ hỗ trợ

GV tổ chức được quá trình dạy học mà ở đó học sinh (HS) tiếp cận trị thức từ

nhiều kênh như hình ảnh, am thanh, tạo được mỗi trường ảo để HS có thể thao tác, rẻn luyên để tăng hiểu quá day hoc Nghi quyết trung ương số 29-

NQ-TW ngay 04/11/2013 về đổi mới căn bản và toàn điện trong giáo đục, đặt

ra nhiệm vụ và giải pháp nâng cao chất lượng giáo duc thco xu hướng năng, lực, hội nhập thế giới là phải đa dạng hóa nội dưng dạy học, tài liệu học tập,

đáp ứng nhu cầu học tập của các cấp học, thay đổi hinh thức dạy học, đẩy

mạnh ứng dụng MTT và truyền thông trong dạy học

1.2 Xuất phát đặc điểm nội dụng môn Sinh học

Sinh học là một môn học nằm trong tổ hợp khối Khoa học tự nhiên

Với bản chất là một môn khoa học thực nghiệm, có kiến thức trực quan, sinh

đồng gắn liền với các hiện tượng, quá trình diễn ra trong tự nhiên Vì vậy, trong học lập nếu được tỗ chức cho học sinh quan sat, mé 14, thực hành, thí

nghiện để rút ra tri thức khoa học thi sẽ tăng được sự hứng thủ làm HS tiếp

gận kiến thức một cách để dàng

Bên cạnh dó Sinh học còn có mối liên hệ mật thiết dễn các môn hoe

như Toán học, Vật lý, Hóa học, Dịa lý Cho nên để nâng cao chất lượng dạy

học bộ môn này, có thể đặt chúng vào mỗi liên hệ với các môn khoa học trên

Điều này vừa piúp học sinh tiếp thu kiến thức dễ dàng, vừa giúp học sinh có

cái nhìn tổng thể vẻ các kiến thức xuất phát trong cuộc sống hàng ngày

1.3 Xuất phát từ đặc điểm của hệ thông thông tin địa lý (GIS)

Hệ thông thông tin dia ly (Geography Information System - GI8) là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu địa

Tý và con người, dược thiết kế nhằm mục dích năm bắt, lưu trữ, cập nhật, diều

khiến, phân tích và kết xuất G18 ban đầu chi ứng dụng trong lĩnh vực Địa lý,

nhưng trải qua một thời gian sử dụng, vửi sự hữu ích oủa mình GI5 đã trở

thành công cụ được nhiều ngành khoa học khác nhau coi trọng, trong đó có Sinh học và Khoa học giáo đục Đến nay ở nhiều trường học trên toàn thé

gidi, GIS dang đồng vai trẻ tạo nên môi trường học hỏi dựa trên như cầu của

chính trường hoe GIS đang ngày cảng khẳng định mình lả công cụ dạy học trữu hiệu trong nhiều môn học như Toán học, Sinh học, Địa lý, Lịch sử

Ở Việt Nam từ những năm 90 của thé ky truéc GIS eting di duge tmg

dụng trong nghiễn cứu và giảng day Tuy nhiên mức độ phổ biến của công cụ nảy tại các trường học là chưa cao, nhất lả trường trung học cơ sở Điều này

tác động bởi các yếu tế khách quan như cơ sở vật chất còn hạn chế, hệ thống

thông tin chưa duoc kết nỗi dầy đủ; và yếu tố chủ quan như nhân lực có trình

độ cao còn ít, đội ngũ giáo viên chưa có kinh nghiệm sử dung GIS

1.4 Từ thực trạng dạy học tại trường trung học cơ sở

Việc giảng dạy Sinh học tại nhiều trường học ở nhiễu địa phương còn nặng về truyền đạt lý thuyết Vấn để nảy tuy cũng chịu tác động bởi các

nguyên nhân khách quan như thiểu và yêu về cơ sỡ vật chất, song một phần

cũng do nguyên nhân chủ quan xuất phát từ việc giáo viên chưa thực sự chủ

động trung việc đổi mới phương pháp day học, thay đối hình thức tổ chức dạy học Giáo viên cũng chưa thực sự dặt kiến thức Sinh học vào múi liên hệ tổng

thể với các kiến thức tự nhiên, xã hội khác để giúp học sinh có cải nhìn toản

diện và có thêm công cụ giải quyết nhiệm vụ học tập

Xuất phát từ các nguyên nhân chủ yếu trên, và mong muốn nâng cao

chất lượng dạy học môn Sinh học nói riêng, tăng cường dạy học tích hợp nói

chung va phát triển năng lực toàn diện cho học sinh, chúng tôi lựa chọn dé tai

“Vận dụng hệ thống thông tin địa lý (G15) trong dạy học chủ đề giáo dục

bảo vệ môi trường phần Sinh vật và môi trường, Sinh hoc 9, trung học cơ

sử”,

2 Mục đích nghiên cứu

Vận dụng Tệ thống thông tin địa lý (G18) để hướng dẫn học sinh thiết

lập bản đồ khu vực xưng quanh trường học, tử đó đánh giá mức độ ô nhiễm

và các nhân tố ảnh hưởng đến môi trường sống, nhằm tao hứng thủ cho học

sinh, phát triỀn năng lực và ý thức bảo vệ thiên nhiền môi trường trong điều

kiện biến dỗi khi hậu ngày nay

3 Giá thuyết khoa học

Nếu vận dụng GI8 vào tổ chức dạy học sinh học hiệu qua thi ting, sw

hứng thú và hiệu quả học tập cũng như phát triển năng lực cho người học

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để dạt dược mục dích nghiên cứu, chủng tôi để ra các nhiệm vụ

nghiên cứu:

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về ứng dung GIS trong giáo dục trên thể

giới và ở Việt Nam

- Khảo sát và phân tích thực trạng về việc dạy và học vận dung GIS trong quá trình đạy học Sinh học ử các trường THCS trên địa bản Hưng Yên

~ Phân tích nội dung kiến thức của phần Sinh vật và môi trường Sinh

học 9 định hướng Thiết kế và xây dựng phương án vận dung GIS trong day

học phân 8ĩmh vật và mỗi trường

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và tính

hiệu quả của để tài

5 Đối tượng và khách thể nghiên cửu

5.1 Khách thể nghiên cửu:

Quá trình dạy học phần Sinh vật vá môi trường, Sinh học 9

%2 BÃI tượng nghiên cứu:

Ung dung GIS trong dạy học phần Sinh vật và môi trường, Sinh học 9

6 Phạm vi nghiên cửu

- Phạm vị nội dung: Phần Sinh vật và Môi trường _ Sinh học 9, chương trình TIICS hiện hành

~ Phạm vị thời gian: tháng 10/2019 đến tháng 10/2020

7 Phương pháp nghiên cứu

Z1 Phương pháp nghiên cứu lÿ thuyết

Phân tích, tổng hợp tài liệu tổng quan vé GIS, về vận dung GIS trong

dạy học, về các phương pháp, kỹ thuật dạy học tích cực

Phân tích mục tiêu, nội dung chương trình Sinh học

Z2 Phương pháp điểu tra

Khảo sát, điều tra về thực trạng img dung GIS trong day hoc Sinh học

trên địa bản tỉnh Ilưng Yên (tập trung vào khu vực thành phố Ilưg Yên và

xuôi số trường lân cận)

Z8 Thực nghiệm sư phạm

'Tễ chức đạy học thực nghiệm:

-_ Lớp thực nghiệm: tổ chức dạy học có vận dung GIS

- Lop đối chứng: tế chức dạy học theo các phương pháp truyền thống

Sơ sánh kết quả dạy học giữa hai lớp và rút ra kết luận sư phạm

Phương pháp xứ lý số liệu: Sử dựng các phần mềm xử lý số liệu vào việc đánh giá kết quả thu được

8 Kết câu của để tài

Ngoài phần Mớ dầu, Kết luận và Kiến nghị cùng Tài liệu tham khảo

Nội dung chính của đề tài được cầu trúc gồm ba chương:

Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn của đẻ tài

Chương 2 Van dung hé thống thông tin địa lý trong dạy học chủ để giáo duc

bảo vệ môi trường phần Sinh vật và môi trưởng, Sinh học 9

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

CHIƯƠNG 1 CO SO LY LUAN VA TIIVC TIEN

1.1 Lịch sử nghiên cứu

1.1.1 Trên thế giới

GTS đã được nghiên cứu tử những năm 60 của thế ký XX và dược img

đụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cửu như Nông nghiệp, Khảo cổ, Kiến trúc

và quy hoạch, Khoa học Môi trường, kinh doanh, Y học, Khoa học quân sự

và Giáo đục Đặc biết, trong vài thập ký gần dây, GI8 là một công cụ đắc lực

cho việc nghiên cứu và giảng dạy, trong đó có Sinh học Vấn đề nghiên cứu

về giáo duc GIS da, dang được rất nhiều nhả giáo dục quan tâm và nghiên cứu

ở rất nhiều quốc gia trên thế giới Có thế kế đến như Mỹ, Canada, Bồ Đào

Wha, [14 Lan, Nhat Ban, Dai Loan

Tại Mỹ, nơi khoa học kỹ thuật rất phát triển, nhu cầu việc làm liên quan đến GI8 là một lĩnh vực hứa hen Tiến sĩ Roger Iomlision người được coi là cha đẻ của GI8, hiện là cố vấn của nhiễu chương trình của các tổ chức như

Thương mại và Nông nghiệp Hoa Kỳ; khảo sát dịa chất Hoa Kỷ; địch vụ lâm

nghiệp Hioa Kỳ nhằm ứng dụng GIS vào các lĩnh vực trên Từ đó cho thấy khả

nắng img dung GIS vào các ngành nghề là phong phú Do vậy, các nhà giáo

đục cũng coi GTS 14 mét trong những phương tiện giảu tiềm năng dễ thực hiện

cải cách giáo đục, mở ra các hướng nghiền cứu mới, phát triển ngành nghề

mới Có thể kể đến lả nghiên cứu “Kết nói lớp học với thực tiễn thông qua các

cuộc điều tra khu vực sông trên nền tảng GIS” được thục hiện năm 2006, do

nhóm nghiên cứu của Cathlyn Stylinski anđ David Smith tiến hành tại một số

trường 'Irung học ở ving tay Maryland, tay Pennsylvania và tây Igrina

Nghiên cửu đã cho thấy hiệu quả của việc sử dụng G15 làm công cụ điêu tra

thực địa, hỗ trợ cho việc giảng dạy nhằm nâng ca chất lượng học tập [18]

Ngoài ra, trong bải bảo “ Mỗi liên hệ giữa G8 và giáo dục STEM” cia

Joseph JKerski đã chỉ ra 12 mắi liên hệ mật thiết giữa GIS với STDM nhằm

khuyến khích việc phát triển giáo dục ứng dụng GIS Điều nay được coi là

trọng tâm trong việc đổi mới chương trình học để thúc đấy học sinh hình

thành mục tiêu học tập, giúp việc học đạt hiệu quả vả được trang bị những

kiến thức, kĩ năng cũng như các giả trị và thái độ cần thiết để đối phó với những thách thức trong thế kỉ mới Nghiên cứu khẳng dịnh rằng cã GI8 và STEM déu có bản chất tích hợp các kiến thức khoa học nhằm giải quyết vấn

để một cách logic, sử dụng kỹ thuật định lượng và tiếp cận hiện tượng, vấn đề

từ nhiều khía cạnh [20]

Ở Châu Á, Nhật Ban được coi là một quốc gia đi đầu về khoa học giáo

đục Một trong những nghiên cứu có thể kế đến là “Tư duy không gian trong

khoa học thông tin địa lý: đánh giá nghiên cứu trong quả khử vả triển vọng,

cho tương lai” (2011) của nhóm tác gid Yoshiki Wakabayashia, Toru

Ismkawa Nghiên cửu chỉ ra những đặc điểm của tư duy không gian trong

giáo dục, vai trẻ của hệ thống thong tin địa lý trong giáo dục về tư duy không

gian, và vai rò của Lư duy không gian trong trong khoa học G8 Từ đó thiết

lập mối liên hệ với ứng dung GTS trong day hoc theo dinh huéng STEM, va

chỉ ra triển vọng tương lai cho các ứng dụng tư duy không gian trong khoa

hoc va giao duc [24]

Các nghiên cứu “Môi trường trường học ảnh hương dến chức năng phổi

vả hoạt động thần kinh tự động ở trẻ em: nghiên cứu mẫu tiêu biểu” của

Paciéncia va công sự (2019), “Dạy hoc GIS 6 Bulgaria” cua tac gid Stelian va

cộng sự (2006) cũng là những nghiên cứu đáng chú ý về ứng đụng GI5 trong nghiên cứu khoa học và giáo dục[22],[23]

1.1.2 Tại Kiệt Nam

112.1 Ung dung GIS néi chung

Tai Viét Nam, cudi thé ki XX, va đặc biệt là trong những năm đầu của

thé kỷ XXI, GI8 đã được du nhập và nghiên cứu, nhiều ứng dụng trong các ngành khoa hạc đặc biệt là Địa lý, Sinh học và Nông nghiện, Kiến trúc, Du

lịch, Quản lý bảnh chỉnh, tài nguyên thiên nhiên, bảo tổn Trong đó, có thể

kế đến một số để tài nổi bật như:

- Báo cáo khoa học “Ứng dung GIS trong quân lý hạ tầng ngầm cáp viễn

thông và quy hoạch trạm BTS trên địa bản Thành phố Huế” của T§ Hoàng

Bảo Hủng á: cộng sự (2011) Để tài xây dựng cơ sở dữ liệu hiện trạng trên

nền GIS vé ha tang ngầm va tram BTS trén dia bàn thành phố TIuế nhằm phục

vụ quản lý nhà nước, hỗ trợ các doanh nghiệp, tăng khả năng dùng chung hạ

ting, định hướng quy hoạch phát triển viễn thông trên địa bàn thành phế 1uế

18]

- Nghién cita “Ung dung GIS va vidn thám trong xây dựng bản đỗ chất

lượng không khí khu vực khai thác khoáng sản, huyện Lương Sơn, tỉnh IIỏa

Đình” của Trần Quang Đáo và công sự (2018) đã xây dựng bản đồ chất lượng

không khi từ dữ liệu ảnh vệ tình Lansat các nãm 2013, 2015 vả 2017, Kết hợp

áo sát thực tế để đánh giá chất lượng không khi trong khu vực khai

với kí

khoáng của huyện Tương Son [3]

- Nghiên cứu “ Sử đựng ảnh Lansat xây dựng bản đổ phân bố ô nhiễm

không khí đo hoạt đông khai thác khoảng sản tại huyện Hoành Bê, tỉnh Quảng Ninh” của Nguyễn Hải Hỏa, Nguyễn Thị Hương (2017) |7]

- Nghiên cứu “ Xác định ô nhiễm không khí và sử dụng công nghệ viễn

thám tai Quảng Ninh” của I.ê Hùng Trịnh (2016) |13|

1122 Ứng dung GIS trong khoa học giáo đục

Trong đạy học, các để tài nghiên cứu ứng dung GIS thé ké dén 1a:

-_ Để tải “Ứng dụng ArcGIS trong giáo dục đi sản cho học sinh tại Quảng,

Trị” của Phan Tuân Anh, Phan Thị Iloa Lợi (2018) đã xây dựng cơ sở dữ liệu

trén nén img dung ArcGIS vé di sản tại tỉnh Quảng Trị nhằm dưa vào chương

trình đạy học môn I,ich sở vả Địa lý Với mục tiêu giáo dúc lịch sử thông qua việc khám phá hệ thẳng di tích lịch sử văn hóa và danh lam thắng cảnh, nhóm

nghiên cửu đã bước đầu thử nghiệm đổi mới phương pháp nhằm giúp giáo

viên có thể xây dựng bài giảng dự trên cơ sở dữ liệu di sán, đặt ra mục tiêu rõ

rang, giao nhiệm vụ cụ thể Học sinh được tương tác trực quan với hình ảnh

nội đung được sẽ hóa [I9]

-_ Đề tải “Ứng dụng hệ thống thông tin dịa li (GI8) trong dạy học chuyên

ngành lâm nghiệp ở trường Đại học Quảng Hình” của Phan Thanh Quyết

(2014) đã nghiên cứu ứng dụng G15 vào giảng đạy một số học phần chuyên

ngành Lâm Nghiên ở trường Đại học Quảng Hình thông qua các kết quả về

xây dựng cấu trúc đữ liệu không gian, đữ liệu thuộc tính và xây dựng trắc đồ

cấu trúc rừng [17]

- Bai bảo "Ứng dụng phần mềm ArcGIS để thiết kế một số chủ đề học tập

dựa trên không gian trong dạy học Sinh thải học (Sinh học 12) của tác giả

Nguyễn Thị Thúy Quỳnh và cộng sự (2019) đã phân tích nội dung chương

trình Sinh học 12 và xây đựng qui trình vận dụng G18 nhằm nâng cao chất

lượng dạy học [11]

Có thể thấy rằng tại Việt Nam đã có các dễ tài nghiên cứu ứng dụng GI8

trong đổi mới phương pháp dạy và học, tuy vậy các để tài hầu hết tập trung

trong dạy môn Địa lý ở bậc học phổ thông vả Trắc địa ở bậc học Đại học Nhu vay, ừng dụng GI§ trong Sinh học là một hướng nghiên cửu mới, có thể

phục vụ nâng cao năng lực Sinh học cho học sinh, cũng là phục vụ yêu cầu

đỗi mới, tăng cường tich hợp kiến thức liên môn, nhằm tăng chất lượng day

“ray theo chức năng nhiệm vụ của mỗi hệ thống thông tin địa lý mà

người ta có các quan điểm khác nhau khi định nghĩa vé GIS, tuy vậy các khái

niệm đều dựa trên ha yếu 16 quan lrọng lả đữ liệu đầu vào, hệ thông phần

mềm và khả năng phân tích dữ liệu khong gian Co thé kể đến một số khai

niệm sau

Theo chức năng: G15 là một hệ thông bao gdm 4 hệ con là đữ liệu vào,

quản lý dữ liệu, phân tích đữ liệu và đữ liệu ra

Theo mô hình cầu trúc: G18 là một hệ thống gầm cấu trức dữ liệu được

sử dụng trong các hệ thếng khác nhau (cấu trúc dang raster va vector)

Theo thuật taán: Trong một hệ thống thông tin dịa lý có thể sử dụng,

các phương pháp tính đại số, hình học từ đơn giản đến phức tạp Các phép do

đạc có thể thực hiện với các phép tính đơn giản như tính diện tích, đo chiêu dải, tính sai số trung bình đến các phép toán giải tích cao cấp trong quá trình

xử lý phân tích số liệu [12]

“Tập hop da dạng các công cu ding để thu thập, lưu ưữ, truy gập, biển

đổi và thể hiện dữ liệu không gian ghi nhận được từ thể giới thực tiễn

(Buroughs, 1986) IIệ thống quân lý cơ sở dữ liệu trên máy tính dùng thu

(Nguồn: Giáo trình Hệ thống thông tin địa lý — Phạm Lhị Bảng Tâm)

Theo định nghĩa của ESRI (Environmental System Research Institute)

“GIS 1A mét tap hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mễm máy tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm rnục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tich và kết xuất.”

b Các thành phần của GIẢ

của riêng mình Thông thường các thành phần cơ bản cấu tạo nên một hệ GIS

gồm phần cứng (các thiết bị tin học), phần mềm (chương trình quản trị dữ liệu), nguồn nhân lực sử dụng hê thống, nguồn dữ liệu và phương pháp sử dụng (Hình 1.2) Cụ thể

- Phần cứng: gồm máy vi tính, cầu hình và mạng công việc của máy

tính, các thiết bị ngoại vi nhập — xuất và lưu giữ số liêu Trong đó bộ phận xử

lý trung tâm (CPU) được kết nối với bộ phân lưu trữ, làm nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu và chương trình làm việc Các thiết bị ngoại vi khác như máy in, máy vẽ,

máy quét thường được sử dụng để trình bày, hiển thị các dữ liêu đầu vào hoặc

đầu ra đã được xử lý

- Phần mềm: là chương trình máy tính có khả năng lưu trữ, quản trị các dữ liêu Thông thường phần mềm gồm các phụ hê kỹ thuật sau: nhập dữ liệu, lưu trữ và quản lý dữ liệu, chuyển đổi (xử lý) dữ liêu, hiển thị và báo cáo

kết quả, giao diện.

- Dé ligu GIS: day được coi là thành phần quan trọng nhất trong một

hé GIS Cac dit ligu bao gồm đữ liệu không gian vả dữ liêu thuộc tỉnh Chất lượng dữ liệu thể hiện ở tính chính xác, đầy đủ và cập nhật Dữ liệu không

gian dược thu thận từ nhiều nguồn khác nhau như: bắn dễ có sẵn, ảnh viễn thám Hiện nay đữ liêu viễn thám là nguẫn cung cấp thông tin đầu vào hiện

đại, cập nhật và có độ chính xác cao cho GIS, một số ảnh vệ tỉnh đang được

sử dung rộng rãi là LANI3SAT (Mỹ), Spot (Php), Quick Bird (Nhật Bán)

Dữ liệu thuộc tính được thu thập chủ yếu thông qua điều tra đã ngoại, đo đạc

thực địa

- Nguồn nhân lực sử dụng: Các yếu tố về kỹ thuật của hệ thống sẽ

không có hiệu quả nếu thiếu kỹ năng sử dụng, điều khiển của con người

Nguồn nhân lực để vận hành hệ thống GIS bao gém người trực tiếp sử dụng

GI8 và người quản lý sử dụng Người quân lý có nhiệm vụ tổ chức điêu hành

thường xuyên, đảm bảo thông tin đầu vào, công cụ thực hiện và bảo trì hệ

thống Nhằm cung cắn môi trường làm việc giúp người sử dụng có thể khai

thác hiệu quả, xử lý chính xác để có thống tin đầu ra

- Phương pháp sử dụng: G18 là một loại hệ thống thông lin đặc biết nên

tùy mục địch sử đựng và hoàn cảnh ứng dụng cụ thể mà lựa chợn và thiết kế

tệ thông phù hợp Nhin chưng quy trinh xử lý sẽ bao gầm các bước chỉnh lả

nhập liệu, lưu trữ, báo quản, truy vấn, và xuất đữ liệu |12]

1.2.1.2 Chức năng ctia GIS

- Nhập đữ liệu: Quá trình nhập dữ liệu là quá trình mã hóa dữ liệu thành

dạng có thể đọc vả lưu trữ trên máy tính tạo nên cơ sở dữ liệu G18 lữ liêu

được coi là thánh phần quan trọng nhất trong hệ thống thông tin lý nên

nhập dữ liệu giữ vai trỏ rất quan trọng trong việc tạo ra một gơ sở dữ liệu đầy

đủ vả chính xác I2 liêu có thể thu thập từ nhiễu nguồn khác nhau như ảnh về

tỉnh, ảnh chụp máy bay, chuyển dễi đữ liệu Ngày nay nguồn đữ liệu không

gian quan trọng nhất cung cắp cho GI8 là nguồn ảnh viễn thám [12]

12

- Quản lý dữ liệu: Dữ liêu GIS gồm dữ liêu không gian và dữ liệu thuộc tính Dữ liệu không gian được quản lý dưới dạng raster và vector Dữ liệu

thuộc tính thường được quản lý dưới dạng mô hình quan hệ Có thể chuyển

đổi qua lại giữa hai mô hình: Vector sang Raster và ngược lại Quản lý dữ liệu phụ thuộc vào thiết bị lưu trữ dữ liệu, đặc biệt là bộ nhớ thiết bị [12] Dạng

di liệu raster và vector được mô phỏng như Hình 1.3

Hinh 1.3 Dit ligu dang Raster va Vector

Dữ liệu vector và raster

- Phan tich dét ligu: GIS c6 thé phan biét voi cc hé thong théng tin khac

bởi khả năng phân tích kết hop dữ liệu không gian và thuộc tính Đây được xem như thế mạnh mà các công cu GIS mang lại cho người dùng, với nhu cầu phải giải quyết các bài toán dựa trên dữ liêu không gian địa lý

- Hiển thị dữ liêu: GIS cho phép lưu trữ và hiển thị thông tin hoản toàn

tách biệt, có thể hiển thị được thông tin ở các tỉ lê khác nhau, mức độ chỉ tiết

của thông tin được lưu trữ phụ thuộc khả năng lưu trữ phần cứng và phương

pháp mà phần mềm sử dụng Với sự phát triển của công nghệ, GIS cũng đã

cho phép hiển thị đữ liệu không gian địa lý ở các định dạng khác nhau 2D hoặc 3D |12|

1.2.1.3 Vai trò của GIS

HỆ thống thông tin địa lý đóng vai trỏ là một kỹ thuật tổ hợp, lá sự liên kết của một số kỹ thuật khác nhau vào thành một tổng thể hải hòa 'Irong đó

cho phép người dung tổ hợp dữ liệu và áp dụng những phương pháp hỗ trợ

phân tích địa lý như chồng lớp bán để, mô hình hóa trên máy tính

GIS cho phép tìm kiếm những loại hình không gian, xử lý và cho

những mối quan hệ giữa những lớp chuyên để khác nhau Một bản đã có thể

là lớp chồng xếp nhiều bản đồ chuyên để được mã hóa trên cũng một hệ tọa

độ GIS cũng cho phép tách biệt một hay nhiều lớp thông tin từ một nguồn nhất định Thông tin của những lớp cụ thể có thể chuyển sang lớp mới để nếp

tục phân tích phục vụ mục đích khác nhau [12-tr2]

Như vậy có thể thấy ở mỗi lĩnh vực khác nhau sẽ ứng dụng được các

Khia cạnh khác nhau của GI8 Chẳng hạn, lập bản đồ phân bố dịch bệnh phục

vu Y học, Dịch tễ Trong Mông Lâm Ngư nghiệp có thể lập bản để phân

bổ quỹ đất, quỹ nước phục vụ lựa chọn cây trồng vật nuôi phủ hợp Trong

phân tích môi trưởng GI8 có thể hễ trợ lập bản đồ nhằm đánh gia tinh trạng,

môi trường đất, nước, không khí Với thể mạnh của mình GI§ sẽ là công cụ

hữu ích áp dụng trong giáo đục Với đặc trưng về nội dung của Sinh học, có

nhiễu chú để có thế ứng dụng GIS để giảng dạy, học tập và nghiên cứu nhằm

đỗi mới và nâng cao chất lượng giáo duc

1.2.2 Nẵng lực

1.2.2.1 Khái niệm năng lực

Theo từ điển Tiếng Việt “Năng lực là khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hành động nào đó Năng lực là phẩm

chat tam lý và sinh lý tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt

động nào đỏ với chất lượng cao”

Theo Chương trình piáo dục phổ thông tổng thể năm 2018, nắng lực được hiểu là thuộc tỉnh cá nhân được hình thánh, phát triển nhờ tố chất sẵn có

và quả trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các

kiến thức, kĩ năng vả các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, + chí thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong,

snuén trong những điền kiện cụ thể m1

Như vậy có thể hiểu năng lực là khả năng làm, khả năng thực hiện chứ không chỉ dừng ở mức biết và hiểu

1.2.2.2 Phân loại năng lực

Với mục tiêu phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh, Chương,

trình giáo dục phd thông 2018 phân loại và đã đặt ra yêu cầu cần đạt về các

năng lực chung và riêng (Hình 1.4) Theo đó, năng lực được phân loại năng

lực chung vả năng lực đặc thủ Trong đó:

- Năng lực chưng: là năng lực cư bản, tiết yếu để con người có thể sống và làm việc bình thường trong xã hội Bao gồm

+ Năng lực tự chủ và tự học

+ Ning lực giao tiếp và hợp lac

+ Ning lực giải quyết vấn dễ và sáng tạo

- Năng lực riêng là năng lực cụ thể, chuyên biệt được hình thành và

phat triển do một lĩnh vực/môn học hay một số mỗn học Bao pm:

Hình 1.4 Phẩm chất và năng lực cân phát triển cho học sinh

5 PHAM CHAT VA 10 NẴNG LỰC CẨN PHÁT TRIẾN CHO HỌC SINH

Bộ Giá đục và Đào to đã bạn hành chướng ỉnh giá đục ph hing mel eo dah hường phát iền phim chất rà năng lực học inh

Theo đó, có 5 phẩm chất chủ yéu và 10 năng lực cốtlộicán phát iểnchơ học nh

(Ế Qunhec hơn bẹc cà tnhthứnky he) >

‘9 Sam tim ht totam ‘ogre coat gnc

\.o Wethtewong cng vie

“Thiêtbd, sử đụng, giao tiếp, đảnh la @ ——@ KOện Ni, Kh pA vin ung

Nguồn: Bộ Giêo đực và Đảo tọor ©TTXWN

(Nguon: http://rgep.moet, gov.vn/tin-tuc/tin-tong-hop/infographics-5-pham-

chat-va-1 0-nang-luc-can-phat-trien-cho-hoc-sinh-4875, html)

1.2.2.3 Năng lực Tin học

Năng lực tin học của học sinh được thể hiện qua các hoạt động sau đây:

- Sử dụng và quản lí các phương tiện công nghê thông tin và truyền thông;

- Ứng xử phù hợp trong môi trường số;

- Giải quyết vấn đề với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin và truyền thông,

- Ung dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong học và tự học;

- Hợp tác trong môi trường số.

Trong đỏ yêu cầu cần đạt về năng lực tin học đối với học sinh mỗi lớp

học, cấp học dược quy dinh trong chương trình môn Tìm học va dược thực

hiện trong toàn bộ các chương trình môn học, hoạt động giáo dục, phủ hợp

với đặc diễm của mỗi môn học và hoạt động giáo dục chủ yếu lả trong môn

'Tin học, bên cạnh đó việc ứng dụng các tin học trong các môn học khác cũng,

là mệt trông những công cụ nhằm phát triển năng lực này cho học sinh [ 1]

1.2.3 Tẵng quan về dạp học chủ đề theo hướng tiên cận phát triển năng lực

người học

a Day hoc theo chủ để

Day học theo chủ đề được hiểu là hình thức khám phá, tìm tôi ra khái niệm, nội dung bài học, nội dung chủ để, có sự tương đương lẫn nhau, dựa

trên cơ sở cáo mắi liên hệ được để cập đến trong oáo môn học hoặc các thành

phần của môn học Hay nói cách khác đó là con đường tích hợp những nội

dụng từ một số đơn vị, bài học, môn học có liên hệ nhất định với nhau làm

thành nội dung học trong một chủ để Từ đó chủ để trở nên có ý nghĩa hơn,

thực tế hơn, học sinh có thể tự hoạt động nhiễu hon dé tim toi kiến thức vả

van dung vào thực tiễn

Nhu vay day hoe theo chủ dễ là sự kết hợp giữa mô hỉnh dạy học

truyền thống và hiện đại, giáo viên khong day hoe chi bằng cách truyền thụ

kiến thức mà chủ yếu lả hướng dẫn học smh tìm kiểm thông tin, phân tích, nhận định dé áp đụng kiến thức vào giải quyết vấn để Trong mô hình nảy,

học sinh được tạo cơ hội làm việc cùng nhan nhằm giải quyết những vấn đề

xác thực, liền quan đến nhiều kiến thức khác nhau Việc học trở nên thực sự

có giá trị trong việc kết nổi kiến thức sách vở với thực tế lọc sinh cũng được

tạo điều kiện minh họa kiến thức mình vừa nhận được và được cung cấp kỹ

năng tự đánh giá việc học tập của mình Với cách tiếp cận này, vai trò của giáo

viên là người hướng dẫn, hoc sinh chủ động tìm tỏi, phát hiện trong quá trình

học tập

b Khai niém day hue phát triển năng lực

Tay hoc theo định hướng PTNI là mỗ hình dạy học nhằm phát triển tối

đa năng lực của người học Trong đó người học tự mình hoàn thành nhiệm vụ

nhận thức dưới sự tổ chức, hưởng dẫn của người dạy Quá trình giáo dục từ

chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toản diện năng lực người học dựa trên nguyên tắc học đi đôi với hành, lý luận gắn liền với thực tiễn, giáo đục nha trường pắn liễn với giáo dục gia dình

e Dặc điểm dạy học theo hưởng phát triển năng lực

Về mục tiêu: Chú trọng hình thành phẩm chất vả năng lực thông qua

việc hình thành kiến thức, kỹ năng; mục tiêu dạy học được mô tả chỉ tiết và có

thể đo lượng và đánh giá được Dạy học để biết cách làm việc và giải quyết

vẫn đề

về nội dung: Hội dung được lựa chọn nhằm đạt được các mục tiêu

năng lực đầu ra Chú trọng các kỹ năng thực hành, vận dụng vào thực tiễn

Nội dụng chương trình dạy học có tính mở tạo diễu kiện dễ người dạy và người học dé cap nhật tri thức mới

Đặc điểm cách thức tổ chức

- Người dạy chủ yếu đóng vai trỏ là người tổ chức, cố vấn, hỗ trợ người

hoe chiếm lĩnh tri thức; chủ trọng phát triển khả năng giải quyết vấn đề

~ Đẩy mạnh tổ chức đưới dang các hoạt động, người học chủ dộng tham

gia các hoạt động nhằm tìm tỏi khám phá, tiếp nhận tri thức mới

- Giáo án thiết kế có sự phân hóa theo trinh độ và năng lực của người

học

- Người học có nhiều cơ hội được bảy tô ÿ kiến, quan điểm và phản biện

Về đánh giả: Tiêu chí đánh giá dựa vào kết quả “đầu ra”, quan Lâm tới

sự tiến bộ của người học Chú trọng khá năng vận dụng kiến thức đã học vào

thực tiễn Ngoài ra một đặc điểm quan trọng trong đánh giá đó là: người học

được tham gia vào quá trình đánh giá, nâng cao năng lực phản biện, một

phẩm chất quan trọng của con người thời kỳ hiện dại

Đặc điểm về sản phẩm giáo dục

~ Trị thức người học có được là khá năng áp dụng vào thực tiễn

- Phát huy khá năng tự tìm tôi, khám phá vừ ứng dụng nên người học

không bị phụ thuộc vào học liệu

- Người học trở thành những con người tự tin năng đông và só năng lực

Ngoài ra, không gian dạy học có tính linh hoạt, tạo không khi cởi mở, thân thiện trong lớp học Lớp học cỏ thể là phòng hoặc ở ngoài thiên nhiên, trong

công viên, bảo tàng, nhà máy, cơ sở sản xuất nhằm dễ dàng tổ chức các hoạt động nhóm và gắn liền với thực tiễn đời sống

1.24 Môi lên hệ giữu GIÝ và STEM trong dạy hoc

Chương trình GI2P1 2018 đưa ra khái niệm giáo dục 8 LH là mô hình

giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn giúp học sinh áp dụng kiến thức của

bốn môn học: Khoa học (8) Công nghệ (T), Kỹ thuật (E) và Toán (M) để giải

quyết vẫn để trong một hoàn cảnh cụ thể Sau này, giáo đục STEM có phát

triển thêm một số yêu tổ như STEAM, STREAM và tủy điều kiện hoàn cảnh

cụ thể có thể áp dụng day di hoặc khuyết thành phần nảo đỏ Với cách tiến cận liên môn, tích hợp kiến thức hoa học của nhiều thinh phan thi STEM va GIS có nhiều điểm tương dỗng Do vậy khi ứng dụng GI8 trong giáo dục, giáo dục STEMsẽ là mô hình phù hợp để phát huy tối đa điểm mạnh của GIS

Thứ nhất, nếu STEM là sự kết hợp của bốn ngành khoa học với các mỗi

liên hệ chung của chúng nhằm giải quyết vẫn dễ bằng phương pháp logic,

định lượng kỹ thuật và tích hợp công nghệ thi GIS cũng là một công cụ đa

ngành không chỉ lận dụng đữ liệu và bản đồ xuất phát từ nhiều lĩnh vực khác

nhau má còn có bộ công cụ thống kê, phân tích dữ liệu chuyên sâu được

nghiên cứu và phát triển trong nhiều thập kỉ qua Do vậy giáo viên và học

sinh có thể ứng dụng GI5 trong giáo dục STEM như mội công cụ nhằm phân tích hiện tượng từ nhiều khia cạnh chuyên ngành

Thử hai, giáo dục STEM có định hướng nghề nghiệp khá rõ ràng và

GI8 cũng vậy Ngày cảng có nhiều công việc đỏi hồi nguồn nhân lực chất lượng cao, yêu cầu người lao động phải học, suy luận, và đưa ra quyết định,

giải quyết vẫn đề một cách sáng tạo Trong khi đó, GI8 được tạo ra như một

công cu để giải quyết van dễ và đưa ra quyết định l3o vậy, khi học sinh sử

dụng các công cụ GI5 trong học tập với mỗ hình giáo đục STEMI sẽ có khá

năng tiếp cận Lốt với các nghề nghiệp Hên quan mật thiết đến Sinh học, Địa lý

như khoa học đất, khoa học môi trường, quân lý tài nguyên, khoa học môi

trường hay hàng trăm ngành nghề có liên quan khác như kiến trúc sư, kỹ sư

quy hoạch Các ngành nghề STEM dự kiến sẽ Ling 17% mỗi năm kể từ

2008 và sẽ còn tăng trong tương lai do bối cảnh biển đổi khi hậu vá ô nhiễm

xmỗi lrường ngày cảng Lăng

Thur ba, img dung GIS trong giáo dục STEM có thể giúp học sinh phát

triển tư đuy hệ thống Diễu này bao gồm khả năng thống nhất các khái niệm

quy trình và thu thập tài liệu, nghiên cửu khoa học GI8 bao gém khả năng thiết lập vả thử nghiệm mô hình trong không gian, vì vậy ở đây học sinh cỏn

được phát triển tư duy hệ thống trong không gian, phân tích chúng trong các

mỗi tác dộng qua lại của các yếu tổ tác động GTS có sự kết nổi với các ngánh

khoa học vật lý, khoa học đời sống, khoa học vũ trụ trong một hệ thông mở,

Ở đó người học được tiếp cận với nguồn thông tin đa dạng, cập nhật và được

tủy chỉnh, chia sẻ thông tin

Thử tư, việc nghiền cứu các chủ đề giáo đục STEM với GIS cho thay

các chủ đề này có liên quan đến bối cảnh thực tế Một vỉ đụ cụ thể như vẫn đề phân tích khí hậu khi thay đổi các biến môi trường, đặt chúng vào các không,

gian khác nhau nhằm đánh giá tác động của từng biển GIS cung cấp một bộ

công cụ phong phú để sừ dụng các quan điểm địa lý, cho phép lao ra nhiều

20

biến số cẦn thiết trong phân tích khoa học trong không gian hai chiều, bà

chiều để giải quyết từng tình huống cụ thể Các chu dé trong tâm mã các nhà

khoa học đã nghiên cửu trong thời gian gân đây vô cùng đa dạng, bao gầm dự

đoán các thiệt hại do thiên tai, các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt vả biến đổi khí hậu, hay các hóa học ảnh hưởng đến chất lượng đất đai và nhiều chủ đề

khác đã nâng cao nhận thức về nhu cầu nghiên cửu những vẫn đề một cách hệ

thống thông qua bối cảnh được dặt ra bằng pido duc STEM

Tint nam, hoc sinh sir dung GIS song song véi gido due STEM sé phat

triển kỹ năng tư đuy phản biện, hiểu cách đánh giá cần thận và sử dụng dit

liệu Điền này đặc biệt quan trọng trong việc đánh giá dữ liệu khoa học, dơ

khối lượng ngày cảng tăng và đa dạng Khi thế giới ngảy càng phát triển

mạnh mẽ, luôn thay đổi thì nhiều tiêu chuẩn nội dung và giáng dạy khoa học

cũng cũng thay đổi đặc biệt là kiến thức liên quan đến khoa học tự nhiên, sinh

học, môi trường Kỹ năng sử dụng G18 và nên tẳng giáo dục 8TEM sẽ giúp

học sinh simh viên xác dịnh dược những tính chỉnh xác của sự Lhay đổi các đữ liệu khoa học Băng cách kiếm tra nguồn đữ liệu được cập nhật liên tục trên

hệ thẳng thông tin địa lý, những thông in được cung cấp từ các nguồn ảnh vệ

tỉnh là đảng tin cây, trực quan vả phong phú

Thứ sáu, học sinh sinh viên có nền tảng tốt về quan điểm không gian

thông qua GIS sẽ có khá năng tốt hơn, cá trong trường học vả sau khi tốt

nghiệp, về sử dụng đữ liệu ở nhiều quy mô khác nhan, trong nhiều bổi cảnh

khác nhau Suy nghĩ một cách có hệ thống và tổng thể, sử dụng các phương

pháp tiếp cận định lượng và dịnh tính dễ giải quyết vấn dề Điều này có thể

liên quan đến việc quá trình ứng dụng GIS yêu cầu người học liên tục đặt câu

hỏi, thu thập thông tin, phân tích đữ liệu, đánh giá và đưa ra quyết định từ

thông tin đến hành động với thông tin đó Vì bản chất của khoa học phần lớn

là ứng dụng, nó dẫn đến hành động giải quyết vấn đề trực tiếp trong hoàn

cánh cụ thể, đỏi hỏi người học tham gia vào quá trình phải sứ dung công cu dé đưa ra quyết định phù hợp, tích cực

Cuối cùng, giáo đục STEM đề cao việc thay đổi không gian học tập,

nhân mạnh việc học thường hiệu qué hon khi đặt trong mỗi trường thực tế

'Tuy vậy việc học ngoài môi trường thiên nhiên thường không dễ thực hiện, nó

đời hỏi không chỉ thời gian mà còn kinh phí phục vụ Trong hoàn cảnh nảy,

GI8 là một công cụ dắc lực để kết nối lớp học với thể giới thực

Tôm lại, với những điểm nhất quán về cách tiếp cận đa chiêu, khả năng

tích hợp, liên kết nhiều (hành phần khoa học, phương pháp phần tích, giải quyết vấn đề, có thể nói GI8 và giáo dục STEM sẽ hỗ trợ, bế sung lẫn nhau

giúp việc day va hoc dat kết quá cao [20]

1.2.5 Giải thiện một số phần môm GIŠ ứng đụng trong dạy học

Các phần mễm (18 hiện nay được sử dụng rộng rãi và khá phong phú

Tưới đây chúng tôi giới thiệu hai phần mềm phổ biến, có nhiều ưu điểm như

quần lý dữ liệu chính xác, phân tích da chiều, và tiện sử dụng

1.241 Phần mềm ArcGIS Online

AreGIS Online là một nền tắng thánh lập bản đồ hoàn chỉnh, được phát

triển dựa trên nền tăng điện toán dảm mây, hỗ trợ người dùng tạo và chia sẻ

pan đồ của mình cùng như thực hiện các công việc liên quan khác ArcOIS

Onlime do Bari phát triển, hoạt động theo cơ chế của một Phần mềm dịch vụ,

dam bdo tính bảo mật và có thể áp dung cho các tổ chức với quy mô lớn

ArcGIS hi tro đầy đủ cho những công việc liên quan đến bản đồ, người dung déu cé thé lam duoc các công việc liên quan đến bản dé, ứng dựng, thực

hiện phân tích, quản trị, cộng tác, v.v Các tinh năng này phục vụ cho giải pháp

thành lập bản đồ từ đơn giản đến nhức tạp, sử dụng phủ hợp cho cả cá nhân hoặc các tổ chức IJưới đây là một số tính năng nỗi bật của ArcG18 Online

- Quy mô: ArcGIS Online duoc phat triển dựa trên nền tảng điện toán

đám mây, nên nó được thiết kế phủ hợp với từng loại quy mỗ người dung, tủy

theo quy mé ma ArcGIS Online có thể linh hoạt, thay đổi số lượng người dùng

- TỨng dụng dảnh cho da dạng người dùng: ArcGIS Online bao gầm các ứng đựng và công cụ hỗ trợ việc thành lập bán đổ, các bộ công cụ hỗ trợ

xây dựng ứng dụng giúp người sử đụng có thế chủ động tạo ra bản đề, img

dụng của riêng mình Với nguỗn đữ liệu phong pha, ArcGIS Online cung cấp

thông tin cho da dạng người sử dụng: từ các nhà nghiên cứu, kinh doanh, kiến

trúc đều có thể tìm thấy dữ liệu liên quan đến vị trí mà mình vần

- Bẵn đỗ sẵn sàng để sử dụng: ArcGI8 Online cung cấp nhiều bản đô

nên hữu ích cho các tổ chức, ảnh nền độ phân giải cao cùng với đữ liệu liên

tục được cập nhậL Hỗ trợ người dùng xây dựng bản đồ 2D, 3D một cách

nhanh chóng với chế độ hién thi built-in map va scene viewer ‘Iruy cập bản

đỗ và cáo lớp dữ liệu nhanh chóng với hang tăm nhém dit héu trong living

Atlas of the World, bộ sưu tập dữ liệu dược xây dựng bởi công đồng người

đùng sản phẫn của Esri

-_ Hệ thống mở hỗ trợ quản trị và cập nhật: Môi trường làm việc của

ArcGIS Online cung cấp những công cụ thánh lập bắn dé chuyển nghiện

nhưng để sử dụng và chia sẻ với các thánh viên khác Sau đó họ đễ đảng

khám phá đữ liệu vả tổng hợp thông tin nhằm dưa ra quyết định đứng dắn

lên cạnh đó công cụ quản trị cũng được cung cấp giúp kiếm soát và quản lý các thành viên cũng như nội dung trong đó

-_ Cuối cùng, AreG18 Online là một hệ thống dược thiết kế với tính bão

mật cao, quyền truy cập bị kiểm soát chặt chẽ Lúc nào bạn cũng có thể truy

cập vào những thông tin mới nhất một cách an toàn, riêng tư và tùy chỉnh

Kém theo đó là các cập nhật, cãnh báo, các kinh nghiệm thực tế tốt nhất, cho

phép theo đối tính sẵn sảng của hệ thống và lịch sử trạng thái hoạt động.

Hình 1.5 Cde tinh nding noi bat của AreGIS Online

een

1.2.4.2 Phan mém MapInfo

Phần mềm MapInfo được sử dụng phổ biến nhất trong công nghệ GIS vi

tỉnh tiên dụng, khả năng quản lý dữ liệu chặt chẽ, phân tích chính xác, nhanh,

mạnh và yêu cầu cấu hình máy tính bình thường MapInfo là một trong những

phần mềm phục vụ cho việc xây dựng và quản lý dữ liệu về địa lý

MapInfo có khả năng xử lí dữ liệu và chứa đựng các đặc tính hiển thị giá trị trên màn hình máy tính Nó có thể mở được các tập tin dữ liệu dạng Excel, nhập vào các tập tin hình ảnh với nhiều dang thức khác nhau Cuối cùng một đặc tính vượt trội của MapInfo là có thể tự tạo tập tin dữ liệu

MapInfo cho phép xem thông tin trong 3 loại cửa số Map, Browser va

Graph Kĩ thuật liên kết của các loại cửa số cho phép xem cùng một thông tin

trên nhiều cửa số khác nhau Khi thay đổi thông tin trong cửa số này thì thông

tin sẽ được cập nhật tự động sang các cửa số khác MapInfo sở hữu một bộ công cụ vẽ bao gồm chức năng hiệu chỉnh và các hàm chức năng hoản hảo khác trợ giúp trong quá trình lập bản đồ Công cụ Save Workspace cho phép

lưu tất cả cửa số đang làm việc vào một tập tin duy nhất, để khi mở các cửa số

cần thiết thì sẽ nhanh chóng, tiết kiêm thời gian và tránh được sai sót

MapInfo cho phép xây dựng trang in trong cửa số Layout với tập lệnh trợ giúp

rất hữu hiệu Các đối tượng địa lí được thể hiện qua Maplnfo dưới dạng

24

- Đổi tượng vùng (Rogion) Bao phủ một vúng diện tích nhất định như

xã, huyện nhằm thể hiện các đối tượng trong một vùng khép kín

- Đối tượng điểm Point}: Tlién thi vi tri ca mét đối tượng địa lý cụ thể

~ Đổi tượng đường (ILine): Các dối tượng chạy dai như sông, suối, dường,

xá được thể hiện hằng đối tượng đường,

~ Đối tượng chit (Text): Ding dé chi dán nhãn, đánh dấu tiêu để cho địa danh hoặc đổi lượng cu thé nao đó

1.3 1hực trạng ứng dụng công nghệ thông tìn trong dạy học

Để tìm hiểu thực trạng ứng dụng công nghệ thông tỉn trong dạy học, mức dộ quan tâm đến đổi mới phương pháp dạy học, mức độ sử đụng kênh

hình trong dạy học, chúng tôi đã tiễn hành phát phiểu điều tra đến 40 giáo

viên trên địa bàn tính Hưng Yên (khu vực thành phố Hưng Yên và lân cận) và

80 hoc sinh tại trường Trung hoc cơ sở Nguyễn Tắt Thành, thành phổ Hung

'Yên Sau khi thu thập, kết quả như sau:

1.3.1 Thực mạng ứng dụng (IS trong đạp học

a Thực trạng ứng dụng công nghệ thông tín trong dạy học ê THƠ

Qua điều tra giáo viên chúng tôi nhận được kết qua 100% GV déu cho

rằng img dung CNTT trong day hoc 14 quan trong va rat quan trong,

Tuy vậy, qua điều tra học sinh thì kết quả cho thấy có đến 65% thầy/cô

giáo không thường xuyên sử dụng công nghệ thông lin trung giảng dạy, chỉ có

13.7% thầy cô rất thường xuyên sử dụng Sự chênh lệch có thể lã do GV da cho

rằng việc ứng dụng CNTT là rất quan trọng nhưng việc sử dựng lại mắt nhiều

thai gaan cho chuẩn bị vả tổ chức hoạt động, đòi hỏi oơ sử vật chất kỹ thuật tối.

Hình 1.6 Biéu đồ thực trạng ứng dụng CNTT tại trường THCS

© Không trường vuyên

@ mường suyên ® Rất tường xuyên

b Thực trạng sử dụng kênh hình trong dạy học Sinh học

Kết quả điều tra cho thấy, đa số giáo viên thường xuyên sử dụng hình

ảnh trong day học, tuy nhiên nguồn hình ảnh còn han ché, chủ yếu là hình ảnh

tĩnh lấy từ sách giáo khoa hoặc tham khảo trên Internet Rất ít giáo viên quan

tâm đến việc tự thiết kế mô hình, hình ảnh, video hoặc hưởng dẫn học sinh

thiết kế để phục vụ học tập Cụ thể, với hình ảnh từ sách giáo khoa, 88,75%

giáo viên thường xuyên lấy hình ảnh từ nguồn này Trong khi đó chỉ cỏ 17%

giáo viên thường xuyên tự thiết kế hình ảnh, sơ đồ; 5,15% giáo viên thường

xuyên hướng dẫn học sinh tự thiết kế và 76,25% giáo viên không bao giờ

hướng dẫn học sinh tự thiết kế

Hình 1.7 Biểu đồ thực trạng sử dụng kênh hình trong dạy học Sinh học

Tìm hiểu thêm về mức độ hứng thú học tập khi sử dụng kênh hình ở

học sinh, chúng tôi có nhận được phản hỏi rất tích cực, 100% học sinh cho

biết mình sẵn sàng hoặc rất sẵn sảng nếu được giao tự thiết kế hình ảnh, mô

hình, sơ đồ phục vụ cho bài hoc

Hình 1.8 Biểu đồ mức độ hứng thú của học sinh với thiết kế hình ảnh, mô

hình phục vụ học tập

@ Knéng sn sang

@ Sin sano 4® Rất sin sang

1.3.2 Thực trạng ứng dụng GIS ở tường THCS

Kết quả điều tra cả giáo viên và học sinh đều cho thấy đã có sự vận dụng GIS trong giảng dạy và học tập tại trường THCS, chứng tỏ mức độ ảnh hưởng nhất định của việc ứng dụng CNTT vào đổi mới PPDH hiện nay Tuy vậy việc ứng dụng của GIS còn chưa nhiều, đa số giáo viên (71.3%) và học sinh (77.5%) chưa từng sử dụng GIS trong dạy và học (hình 1.8) Thực trạng này là do nhiều nguyên nhân cả khách quan va chủ quan Các yếu tố khách quan có thể kề đến do phân lớn giáo viên được khảo sát là giáo viên trong các

cơ sở công lập, giáo viên có thâm niên trên 10 năm chiếm 37.5% Điều tra được tiến hành tại khu vực thành phố Hưng Yên, không phải thành phố lớn cho nên điều kiên để ứng dụng công nghệ cao còn nhiều hạn chế Thêm vảo

đó năng lực CNTT của học sinh là không đồng đều cũng gây không ít khó

khăn cho việc ứng dụng công nghệ hiên đại Ngoài ra một số nguyên nhân

chủ quan như khả năng vận dụng CNTT của giáo viên cũng chưa nhuần

27

nhuyễn, tâm lý lo lắng không phân bố được thời gian cho các hoạt đông cũng

tác động không nhỏ đến tỉnh trang van dung GIS trong day hoc Sinh học

Hình 1.9 Biểu đồ thực trạng sử dung G1S trong dạy học ở trường THCS

sone sdang s0El040g

—

28

Tiểu kết chương 1

Trong chương |, chúng tôi đã trình bảy tổng quan về cơ sở lý luận và

thực tiễn về ứng dụng G15 trong dạy học môn Sinh học Dé tải đã làm được

các nội dung chính sau:

Sơ lược lịch sử nghiên cứu GI8 trên thể giới và ở Việt Nam Từ đó thấy

được tiểm năng ứng dụng GI5 trong khoa học và giáo dục Thấy được những

vm diém đó, tại Việt Nam dang dẫn tiếp cận với xu hướng này, dặc biệt trong,

giáo dục đã cô những nghiên cứu và ứng dụng đạt hiệu quả Nghiền cứu được

cơ sở lý luận ứng dụng GI8 trong nghiên cứu và giảng day, ting quan mỗi

liên hệ giữa ŒI5 và day học theo định hướng 8''HM

Kết quả điều tra thực trạng van dung GIS trong dạy học Sinh học ở một

số trường THƠS trôn địa bản tính Hưng Yên, cỏ thể kết luận mặc dù giáo viên

đều cho rằng mg dụng CNTTL nói chưng và G18 nói riêng trong dạy học là

cần thiết và có ễm năng, tuy nhiên việc ứng dụng vẫn còn chưa thực sự hiệu

quả, đặc biệt lả trong môn Sinh học

Tir co sở 1ï luận và thực tiễn khẳng định việc vận dụng G15 vào đạy học

là cần thiết và đáp ứng được nhụ cầu dạy vả học trong thời gian tới

CHUONG 2

VAN DUNG HE THONG THONG TIN DIA LY TRONG DAY HOC CHU DE GIAO DUC BAO VE MOI TRUONG

PHAN SINH VAT VA MOI TRUONG, SINH HOC 9

2.1 Phân tích nội dung

2.11 Nội dung Sinh học 9

Chương trình Sinh học lớp 9 bao gồm hai phân nội dung kiến thức: Di

truyền và biến dị và Sinh vật và môi trường Trong đó Phần Di truyền và biến

dị gồm 36 tiết, bao gồm 5 chương và Phần Sinh vật và môi trường gồm 29

tiết Cụ thể nội dung các chương trong hình 2.1:

Hình 2.1 Nội dung Sinh học 9 THƠS

[TS Con người, dân số và

30

2.1.2 Nội dung Sinh vật và môi trường trong hệ thông kiển thức Sinh học

trung học cơ sở

Phần Sinh vật và môi trường được day trong học kì II, gồm 29 tiết (chiếm 41,43% thời lượng môn học), dược phân bể thành các tiết học theo phân phối chương trình (Bang 2 1)

Bảng 2.1 Phan phối chương trinh phần Sinh vật và môi trường

PHIẪN H: SINH VAT VA MOI TRUONG Chương I SINIL VAT VA MOI TRƯỜNG

ay Thực hành: Tìm hiểu môi trường và ảnh hưởng của một số nhân tô

sinh thải lên đời sống sinh vật