CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG WEBGIS MÃ NGUỒN MỞ TRONG DẠY HỌC ĐỊA LÍ 12
1.4. WebGIS trong dạy học địa lí
1.4.4. Vai trò của WebGIS trong dạy học địa lí
1.4.4.1. Nâng cao tính tương tác trong quá trình dạy học
Sự tương tác trong hoạt động dạy học là mối quan hệ tác động qua lại của 3 yếu tố cơ bản là người dạy, người học và môi trường học [14]. Môi trường học gồm rất nhiều yếu tố liên quan, có ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình học tập, có thể và cần tổ chức, điều khiển; các yếu tố đó gồm: mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện, hình thức, nhiệm vụ, đánh giá, tại địa điểm, thời gian xác định [13]. Sử dụng webGIS để dạy học thì cả thầy và trò
đều phải tương tác nhiều hơn, thường xuyên hơn. Học trò có thể sẽ luôn đặt ra các câu hỏi dạng cái gì? để làm gì? làm như thế nào?… trước các thanh công cụ tương đối phong phú của webGIS (hình 1.1).
Hình 1.1. Ví dụ về hệ thống menu của webGIS [104]
WebGIS cho phép thực hiện các thao tác từ đơn giản như: phóng to, thu nhỏ, di chuyển bản đồ, đo lường trên bản đồ (độ dài, diện tích), xác định tọa độ,… đến phức tạp hơn như: lựa chọn bật/tắt các lớp bản đồ, truy vấn, tìm kiếm, thêm dữ liệu (hình 1.2), thậm chí một số webGIS còn cho phép truyền dữ liệu đầu vào để phân tích không gian. Trong giai đoạn đầu sử dụng webGIS, GV phải hướng dẫn HS chi tiết, tỷ mỉ, thậm chí làm mẫu nhiều lần, có thể chính GV và HS nhận thấy các thao tác đó tiêu tốn khá nhiều thời gian trên lớp, nhưng khi xác định webGIS là phương tiện dạy học, thì việc hướng dẫn sử dụng thậm chí có thể được dành thời lượng phù hợp trong chương trình, được viết trong tài liệu dạy học (sách giáo khoa, tài liệu tham khảo,…) và khi HS có được kĩ năng làm việc tốt với webGIS, các em còn có thể giải quyết nhiều bài toán thực tế phức tạp hơn như: tìm địa điểm thích hợp xây một trường học, một bệnh viện hay vạch một tuyến du lịch, …
Tại thời điểm HS/nhóm HS có thể trực tiếp tạo ra được các học liệu từ webGIS (ví dụ: tổ hợp được các lớp bản đồ tạo thành bản đồ chuyên đề, tìm kiếm đối tượng và đánh dấu (bookmark), …) trên cơ sở thực hiện nhiệm vụ và theo hướng dẫn trên phiếu học tập của GV thì thao tác của GV với webGIS đã giảm đi đáng kể, HS được chủ động và sáng tạo hơn trong các tình huống học tập. Để đạt được điều đó, không chỉ HS mà ngay cả GV cũng phải cùng học, cùng tương tác với webGIS để triển khai các hoạt động và nhiệm vụ học tập.
Nguồn dữ liệu, lượng thông tin trên webGIS rất phong phú, thuận lợi để thu hút HS khám phá, nhưng cũng đặt ra yêu cầu đối với GV để điều khiển lớp học cần chỉ dẫn ngắn gọn, rõ ràng và chính xác.
Hình 1.2. Tìm kiếm các đối tượng (A) [106] và thêm dữ liệu (B) trên webGIS [101]
1.4.4.2. Đa dạng hóa các hình thức tổ chức dạy học
Các hình thức tổ chức dạy học rất đa dạng, được phân biệt bởi một số dấu hiệu như: số lượng HS tham gia quá trình học tập; thời điểm HS thực hiện hoạt động học tập; không gian tiến hành học tập; đặc điểm và tính chất hoạt
A
B
động của GV, HS; mục tiêu cần đạt của bài học [22]. GV và HS có thể dạy và học bằng webGIS trong lớp học với nhóm lớn, toàn bộ HS (trong điều kiện hạn chế về trang thiết bị kỹ thuật, cần tối thiểu 1 máy tính có nối mạng internet) hoặc với nhóm nhỏ (trong điều kiện mỗi nhóm HS có 1 máy tính nối mạng internet). Việc dạy học ngoài thực địa với webGIS cũng khả thi trong bối cảnh HS có/được trang bị các thiết bị di động (smartphone, ipad, GPS, …) có kết nối 3G, 4G, wifi (hình 1.3). Các bài tập dạng thêm dữ liệu, cập nhật dữ liệu, tìm địa điểm, tìm tuyến đường đi ngắn nhất, ... là phù hợp nhất trong trường hợp này. Các dạng bài tập về nhà và quá trình tương tác với webGIS giải quyết các tình huống cụ thể góp phần nâng cao hiệu quả của dạy học cá nhân, cá thể hóa, tương thích với dạy học trực tuyến (online).
Hình 1.3. Các thiết bị di động tương thích tốt với webGIS trên thực địa 1.4.4.3. Hình thành và phát triển năng lực của HS
Năng lực là khả năng làm chủ những hệ thống kiến thức, kỹ năng, thái độ và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lý để thực hiện thành công nhiệm vụ hoặc giải quyết hiệu quả vấn đề đặt ra của cuộc sống [33]. Khi GV sử dụng webGIS đễ hỗ trợ các hoạt động học tập, HS được phát huy tối đa tương tác (với GV, với công cụ, thiết bị, giữa HS với HS) trong quá trình thảo luận, làm việc nhóm trong môi trường đa dạng: trong lớp, ngoài thực địa hay làm bài tại nhà. Đây là điều kiện thuận lợi cho việc hình thành và phát triển các năng lực chung (năng lực tự chủ và tự học, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực giao tiếp và hợp tác) [9] cũng như các năng lực đặc thù địa
lí (nhận thức khoa học địa lí: nhận thức thế giới theo quan điểm không gian, giải thích các hiện tượng và quá trình địa lí; tìm hiểu địa lí: sử dụng các công cụ của địa lí học, tổ chức học tập thực địa và khai thác Internet phục vụ môn học; vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: cập nhật thông tin và liên hệ thực tế, thực hiện các chủ đề học tập khám phá từ thực tiễn, vận dụng kiến thức, kĩ
năng địa lí vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn) [7]. Chẳng hạn, thông qua tương tác với bản đồ trên webGIS, HS không chỉ có được kỹ năng sử dụng bản đồ, mà còn có được kỹ năng xử lý số liệu thống kê, kỹ năng chọn lọc và phân tích tranh ảnh, videoclip; sự phối hợp các kỹ năng này làm hình thành và phát triển năng lực sử dụng công cụ của địa lí. Hoặc, việc HS sử dụng các thiết bị di động thông qua ứng dụng webGIS thu thập thông tin ngoài thực địa giúp các em hiểu được tính không gian (vị trí, phân bố,…) của đối tượng, khám phá và giải thích được mối liên hệ giữa các đối tượng ở ngoài thực tế.
1.4.4.4. Tạo ra công cụ, phương tiện dạy học trực quan
Phương tiện dạy học là thiết bị kỹ thuật từ đơn giản đến phức tạp, dùng trong quá trình dạy học [38], là tổ hợp các cơ sở vật chất kỹ thuật trường học nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình dạy học [34]. WebGIS có thể được xem xét là một loại bản đồ địa lí, là phương tiện trực quan trong dạy học địa lí, do vậy việc sử dụng WebGIS kỳ vọng có ảnh hưởng lớn đến sự tổ chức và kết quả của việc dạy học địa lí trong nhà trường. Đối tượng của địa lí là các sự vật, hiện tượng tự nhiên, kinh tế xã hội diễn ra trên các phạm vi không gian khác nhau và thường xuyên biến đổi theo thời gian. Các kiến thức liên quan đến không gian của các đối tượng thường được nhận thức thông qua trả lời một số dạng câu hỏi chính: Cái gì? Ở đâu? Phạm vi nào? Mối liên hệ gì?…;
đối với tính thời gian thì thường là: Bao giờ? Khi nào? Trong bao lâu?… Tính không gian và thời gian đôi khi trở nên trừu tượng đối với HS. Nhưng thông qua các kỹ thuật và công nghệ trên webGIS, các đối tượng, hiện tượng đó được thể hiện trực quan, sinh động từ mức khái quát đến chi tiết, cụ thể, tạo thuận lợi cho HS được tiếp cận và khám phá tri thức.
Hình 1.4. Đảo Phú Quốc (trái) và đảo Cát Bà (phải) [102]
Hình 1.5. Dãy núi Hoàng Liên Sơn trên bản đồ ảnh vệ tinh (trái) và bản đồ địa hình (phải) [102]
Khi sử dụng bản đồ giấy truyền thống, trong nhiều trường hợp, GV và HS phải sử dụng nhiều bản đồ đơn lẻ hoặc một tập bản đồ, atlat để so sánh, phân tích. WebGIS, với kết quả là tạo ra các bản đồ điện tử, có thể hiển thị được nhiều cửa sổ thông qua trình duyệt (web browser) hoặc nhiều khung nhìn (frame) trên màn hình, thuận lợi cho việc quan sát cùng lúc nhiều đối tượng khác nhau, ở cách xa nhau (hình 1.4), minh họa cho cùng một đối tượng, hiện tượng ở nhiều hình thức thể hiện khác nhau (hình 1.5) hay ở nhiều giai đoạn, thời điểm khác nhau (hình 1.6). Điều này có thể giúp cho HS phát triển tư duy
không gian - thời gian, học cách phát hiện những địa điểm có các dị thường địa lí, từ đó tiếp tục có các thao tác tư duy địa lí, tìm mối quan hệ giữa các hiện tượng. Việc sử dụng WebGIS trong dạy học địa lí còn giúp GV và HS có được thói quen mới trong sử dụng, khai thác các bản đồ điện tử trong dạy và học. Ví dụ, bên cạnh việc đọc hiểu, mô tả, so sánh các đối tượng, hiện tượng như bản đồ thông thường, thầy và trò sẽ tận dụng những tiện ích của webGIS để tiến hành các thao tác mới như tìm kiếm, lọc theo điều kiện, tính toán các chỉ số, … nâng cao năng suất lao động và chất lượng phân tích, tổng hợp.
Hình 1.6. Tỷ lệ tử vong vì ung thư trên 100,000 dân tại Đài Loan giai đoạn 1972 - 2011 (trái) và các giai đoạn nhỏ (phải) [103]
1.4.4.5. Cung cấp lượng thông tin, kiến thức phong phú, cập nhật
Mỗi đối tượng của webGIS đều có chứa lượng thông tin khác nhau, từ các điểm, đường, vùng đến hệ thống màu sắc, độ đậm nhạt, kích cỡ to nhỏ của các ký hiệu được tổ chức và trình bày trên các lớp (layer) dữ liệu. Bản đồ giấy truyền thống có lượng thông tin được giới hạn, phù hợp với từng nội dung chuyên đề, bài học cụ thể do quy định của khổ giấy in, tỷ lệ bản đồ. WebGIS có thể chứa rất nhiều lớp dữ liệu, được chồng xếp lên nhau hoặc bật/tắt, thêm/bớt tùy mục đích sử dụng. Do đó, webGIS còn là nguồn cung cấp tư liệu, tri thức mới, phong phú trong quá trình dạy học địa lí. Sự liên kết giữa dữ liệu không gian và dữ liệu
thuộc tính, kết hợp với đa phương tiện trong trình bày giúp làm giảm tải trọng nhưng làm tăng lượng thông tin của bản đồ [62].
Thông tin về đối tượng có thể được hiển thị qua hệ thống bảng biểu thống kê, cửa sổ popup (hình 1.7); biểu đồ (hình 1.8) hay thông qua videoclip, âm thanh, tranh ảnh, hộp textbox, các liên kết (link), … (hình 1.9). Dễ dàng trong cập nhật, đơn giản trong phát hành là một trong những ưu điểm nổi bật của webGIS so với bản đồ truyền thống. Việc cập nhật thông tin chỉ cần tiến hành tại phía máy chủ (server); thông qua mạng internet, người dùng trên toàn cầu có thể gần như ngay lập tức được sử dụng nguồn tư liệu mới nhất đó.
Hình 1.7. Hiển thị thông tin thuộc tính bằng hộp thoại popup (trái) và bằng bảng thống kê (phải) [105]
Hình 1.8. Thông tin thuộc tính trong bảng thống kê và được trực quan hóa bằng biểu đồ [105]
Hình 1.9. Hiển thị đa phương tiện các thông tin thuộc tính của đối tượng [100]
Sử dụng WebGIS trong dạy học có thể là một trong những hướng đi đúng đắn, góp phần nâng cao chất lượng, hiệu quả của dạy học địa lí ở tất cả các cấp học. WebGIS có thể được sử dụng phối hợp với bản đồ truyền thống, đồng thời, WebGIS trở thành một phương thức nâng giá trị của bản đồ lên một tầm cao mới, khẳng định bản đồ là nguồn tri thức không thể thiếu trong dạy học địa lí.