Đại dịch COVID-19 là một minh chứng cho sự cần thiết của việc ứng dụng công nghệ vào giáo dục, khi hơn 1,5 tỷ học sinh trên toàn cầu bị ảnh hưởng bởi gián đoạn học tập (theo số liệu của UNESCO).
1. Mô hình Giáo dục thông minh và Trường học thông minh
Mô hình GDTM không chỉ là giải pháp thích ứng mà còn là hướng đi chiến lược nhằm nâng cao chất lượng giáo dục. Tại Hà Nội, đề tài “Xây dựng và thí điểm mô hình giáo dục thông minh cho giáo dục mầm non và phổ thông ở Hà Nội” (2021-2024) đã xây dựng nền tảng lý thuyết và triển khai thử nghiệm mô hình GDTM được hỗ trợ bởi các công nghệ 4.0 như trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (IoT), thực tế ảo/tăng cường (VR/AR) và hệ thống quản lý học tập (LMS). Bài báo này trình bày cấu trúc của mô hình GDTM và đề xuất cơ chế ba đòn bẩy để thúc đẩy việc chuyển đổi trường học theo hướng thông minh hóa và một số kết quả triển khai thí điểm GDTM tại Hà Nội.
Trong bối cảnh giáo dục phổ thông, THTM là nơi diễn ra phần lớn các hoạt động GDTM. Theo các nghiên cứu quốc tế, mô hình một THTM điển hình gồm các thành tố chính sau:
Lớp học thông minh (Smart Classroom): Đây là trung tâm của THTM, nơi học sinh được học tập trong môi trường công nghệ cao với các thiết bị như bảng thông minh, máy tính bảng, và hệ thống âm thanh hỗ trợ. Lớp học này cho phép giáo viên áp dụng các phương pháp giảng dạy hiện đại như lớp học đảo ngược, học dựa trên dự án, và STEM/STEAM. Các công nghệ như AI giúp theo dõi và phân tích tiến trình học tập của học sinh, từ đó hỗ trợ giáo viên điều chỉnh phương pháp dạy phù hợp.
 |
| Hình 1: Mô hình THTM |
Sư phạm thông minh (Smart Pedagogy): Đây là phương pháp giảng dạy được ứng dụng công nghệ để cá nhân hóa học tập cho học sinh. Các hệ thống phân tích học tập giúp thu thập dữ liệu, từ đó đề xuất các chiến lược học tập tối ưu cho từng học sinh, phát huy tư duy sáng tạo và năng lực tự học.
Công nghệ nền tảng: Các công nghệ AI, IoT, VR/AR và phân tích dữ liệu là nền tảng cho THTM, giúp tạo ra hệ sinh thái học tập thông minh, hỗ trợ từ quản lý dữ liệu đến các tài nguyên học tập đa dạng.
Thiết bị thông minh: Các thiết bị như màn hình tương tác, máy tính bảng, Camera AI, các thiết bị IoT,…
Phần mềm: Các phần mềm công cụ, hỗ trợ dạy và học, quản lý,…
Quản lý thông minh: tự động hóa các quá trình quản lý trong nhà trường
Chương trình học thông minh: Chương trình học thích nghi (adaptive program) bao gồm chương trình học tập trung và các chương trình có chứng chỉ với cấu trúc tùy biến có thể thích ứng với các loại người học, sư phạm thông minh.
2. Khung lý thuyết GDTM cho Hà Nội và các yếu tố SMART
Trên cơ sở khảo cứu các nghiên cứu trong và ngoài nước về GDTM, khung lý thuyết của GDTM Hà Nội được xây dựng với 5 yếu tố trụ cột của GDTM, được viết tắt là SMART bao gồm:
Self-directed (Tự định hướng): Học sinh được khuyến khích tự học và quản lý tiến trình học tập của mình qua các công cụ kỹ thuật số.
Motivated (Có động lực): Công nghệ hỗ trợ học tập trải nghiệm, giúp học sinh hứng thú với việc học.
Adaptive (Thích nghi): Cá nhân hóa học tập để đáp ứng nhu cầu và năng lực của từng học sinh.
Resource-Enriched (Nguồn tài liệu phong phú): Đảm bảo học liệu phong phú, dễ truy cập cho học sinh.
Technology-embedded (Tích hợp công nghệ): Tận dụng tối đa công nghệ để mở rộng không gian và thời gian học tập.
Hình 2 mô tả khung GDTM với Môi trường học tập thông minh theo nguyên tắc “Lấy người học làm trung tâm” gồm có Lớp học thông minh (LHTM) và Thư viện thông minh (TVTM) cùng với các môi trường trải nghiệm khác được coi như phần mở rộng của LHTM. Khung này được kết nối với nền tảng E-Learning dạng MOOC dùng chung (Mass Open Online Course - tạm dịch là “Khóa học trực tuyến mở đại trà”), và được kết nối với nền tảng chuyển đổi số của Đô thị thông minh Smart City, nơi mà giáo dục là một trong các lĩnh vực dịch vụ được chuyển đổi số của thành phố Hà Nội. Đầu ra của mô hình là học tập các kỹ năng của thế kỷ 21 và các mục tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông mới 2018.
3. Mô hình “Ba đòn bẩy” hỗ trợ triển khai THTM
3. 1. Khái niệm "đòn bẩy"
Trong mô hình Trường học Thông minh (THTM), "đòn bẩy" là những yếu tố cốt lõi đóng vai trò như các điểm nhấn chiến lược, giúp khuếch đại và tối ưu hóa hiệu quả của các thành phần chính trong mô hình. Các đòn bẩy này tạo ra những tác động lớn, ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống giáo dục, giúp biến mục tiêu lý thuyết của THTM thành các hành động thực tiễn, có thể áp dụng và phát triển bền vững. Mỗi đòn bẩy đều đóng một vai trò nền tảng, hỗ trợ các hoạt động triển khai mô hình Giáo dục thông minh một cách hiệu quả.
Các đòn bẩy trong THTM không chỉ đơn thuần là công nghệ hoặc phương pháp giảng dạy mà còn bao gồm các cơ chế quản lý và chính sách, từ đó đảm bảo rằng mô hình được vận hành trơn tru và phù hợp với nhu cầu của từng nhóm đối tượng tham gia vào hệ thống giáo dục. Ba đòn bẩy chính trong mô hình THTM bao gồm: Dạy và học ứng dụng công nghệ, Môi trường học tập kỹ thuật số, và Cơ chế quản lý và chính sách.
Các đòn bẩy này không chỉ hỗ trợ từng khía cạnh cụ thể mà còn tương tác với nhau, tạo nên một hệ sinh thái Giáo dục thông minh, nơi mọi thành phần từ học sinh, giáo viên, đến quản lý đều được hưởng lợi từ sự tối ưu và đổi mới liên tục.
Trên cơ sở khảo cứu các mô hình trong và ngoài nước, phân tích các đặc điểm của ngành GDHN, nhóm nghiên cứu đã đề xuất mô hình 3 đòn bẩy, để thúc đẩy việc nâng cao 5 yếu tố trụ cột của GDTM, viết tắt là S.M.A.R.T như mô tả trong hình vẽ dưới đây.
 |
| Hình 3 mô hình giáo dục thông minh dựa trên cơ chế đòn bẩy |
Kiến trúc này được sử dụng chung cho cả 4 cấp từ Mầm non đến THPT, tuy nhiên ở mỗi cấp, tùy theo các đặc thù giáo dục và tâm sinh lý lứa tuổi mà các cấu phần hoạt động sẽ được tùy chỉnh cho phù hợp. Nguyên lý chung của cơ chế đòn bẩy là tạo ra được hiệu quả lớn nhất với nguồn lực đầu vào ít nhất bằng cách lựa chọn điểm tác động.
Ba điểm đòn bẩy trong mô hình GDTM đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa nguồn lực và đạt hiệu quả cao nhất. Mỗi điểm đòn bẩy được triển khai nhằm cải thiện các yếu tố thiết yếu trong dạy và học thông minh, tạo môi trường học tập số và cơ chế quản trị linh hoạt. Dưới đây là chi tiết về từng điểm:
3.2. Đòn bẩy 1: Dạy và học ứng dụng công nghệ
Đòn bẩy này nhằm tối ưu hóa quá trình giảng dạy và học tập thông qua các công cụ và nền tảng công nghệ hiện đại:
Cá nhân hóa học tập: Các công nghệ hỗ trợ giáo viên cá nhân hóa nội dung học cho từng học sinh, đảm bảo sự phù hợp với năng lực của từng em.
Khuyến khích học tập trải nghiệm và chủ động: Thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR), và các ứng dụng học tập khác cho phép học sinh trải nghiệm kiến thức thực tiễn, từ đó phát triển kỹ năng sáng tạo và khả năng ứng dụng.
Tạo cộng đồng học tập trực tuyến: Các nền tảng như lớp học ảo và mạng xã hội học tập giúp học sinh và giáo viên kết nối, chia sẻ và học hỏi lẫn nhau.
3.3. Đòn bẩy 2: Môi trường học tập kỹ thuật số
Hạ tầng công nghệ: Đảm bảo mạng kết nối ổn định và tốc độ cao, trang bị thiết bị như máy tính bảng, bảng thông minh, giúp học sinh và giáo viên tiếp cận tài nguyên học tập kỹ thuật số mọi lúc, mọi nơi.
Kho tài nguyên học tập phong phú: Cung cấp các tài liệu học tập số hóa như video, bài giảng và mô phỏng 3D để học sinh dễ dàng truy cập và học tập.
Trang thiết bị học tập thông minh: Các thiết bị như màn hình cảm ứng và máy tính bảng cho phép học sinh tiếp cận dễ dàng với các bài học số và tương tác trực tiếp với nội dung giảng dạy.
Có thể thấy, từ khung GDTM mô tả trong Hình 2, thì môi trường học tập thông minh cũng chính là một môi trường học tập kỹ thuật số với THTM là hạt nhân và được mở rộng bởi TVTM.
Tuy nhiên cần đặc biệt chú ý rằng trong không gian kỹ thuật số, Thư viện không còn bị giới hạn bởi không gian vật lý của thư viện sách truyền thống mà còn có thể mở rộng đến bất kỳ không gian nào, miễn là có truy nhập mạng vào kho học liệu & nội dung số. Do đó, LHTM có thể tích hợp cả Thư viện số thông minh, với sự hỗ trợ mạnh mẽ của công nghệ AI, cá nhân hóa và khuyến nghị cho từng học sinh theo nhu cầu và khả năng tiếp thu của cá nhân học sinh đó.
Hình 4 là một minh họa về một môi trường học tập kỹ thuật số tích hợp LHTM và TVTM, như đề xuất trong khung GDTM.
 |
Hình 4: Môi trường học tập KTS thí điểm trong đề tài với Màn hình tương tác – máy tính bảng (PTCS Nguyễn Đình Chiểu – Q. Hai Bà Trưng) |
3.4. Đòn bẩy 3: Cơ chế quản lý và chính sách
Đòn bẩy này đảm bảo rằng THTM có hệ thống quản lý chặt chẽ và các chính sách hỗ trợ từ cấp quản lý đến giáo viên:
Hệ thống quản lý thông minh: Các hệ thống quản lý học tập (LMS) giúp tự động hóa việc lưu trữ, phân tích dữ liệu học tập và cung cấp các báo cáo chi tiết, từ đó nhà trường có thể điều chỉnh các hoạt động giảng dạy kịp thời.
Dữ liệu và phân tích học tập: Công nghệ phân tích học tập giúp thu thập và phân tích dữ liệu học tập, từ đó hỗ trợ cá nhân hóa lộ trình học tập cho từng học sinh.
Chính sách hỗ trợ và phát triển chuyên môn cho giáo viên: Chính sách này bao gồm các chương trình đào tạo và phát triển kỹ năng ứng dụng công nghệ cho giáo viên, giúp họ nắm bắt và áp dụng các công nghệ vào giảng dạy.[HNC1] Hà Nội
4. Thí điểm và kết quả tại các trường học ở Hà Nội
Trong phạm vi Đề tài: “Xây dựng và thí điểm mô hình giáo dục thông minh đối với giáo dục mầm non và giáo dục phổ thông ở thành phố Hà Nội”, mã số: 01X-12/01-2021-3, do Sở GD & ĐT Hà Nội chủ trì, mô hình này đã được thử nghiệm tại 5 trường:
1. Mẫu giáo mầm non B, Quận Hoàn Kiếm
2. Tiểu học Lê Văn Tám, Quận Hai Bà Trưng
3. THPT Phan Huy Chú, Quận Đống Đa
4. PTCS Nguyễn Đình Chiểu, Quận Hai Bà Trưng
5. THCS Chu Văn An, Quận Long Biên
Bảng dưới đây tổng hợp các mô hình mà nhóm nghiên cứu đã triển khai tại các trường trong thời gian 4 năm thực hiện đề tài (2021-2024).
Bảng 1: Tổng hợp các mô hình thử nghiệm của các trường
Dự án thí điểm mô hình Trường học Thông minh (THTM) tại Hà Nội đã mang lại những kết quả tích cực và đáng chú ý, từ cải thiện động lực học tập của học sinh đến nâng cao hiệu quả giảng dạy của giáo viên và tối ưu hóa công tác quản lý nhà trường. Sau thời gian thí điểm, một số trường đã ứng dụng thực tế mô hình (như thống kê trên Bảng 1). Dưới đây là các hiệu quả nổi bật từ quá trình triển khai thử nghiệm mô hình này tại năm trường thuộc các cấp học mầm non, tiểu học, trung học cơ sở và trung học phổ thông.
Trước tiên, mô hình THTM đã giúp nâng cao động lực học tập và sự hứng thú của học sinh. Việc áp dụng các công nghệ tương tác như bảng thông minh, thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR) đã tạo ra các hoạt động học tập sinh động, giúp học sinh trải nghiệm kiến thức một cách thực tiễn và gần gũi hơn (xem Hình 5). Học sinh không chỉ thấy hứng thú với việc học mà còn chủ động khám phá và tiếp thu kiến thức nhờ các công cụ học tập kỹ thuật số phong phú. Điều này góp phần tạo nên môi trường học tập tích cực và năng động, thúc đẩy tinh thần học hỏi và sáng tạo ở học sinh.
 |
| Ứng dụng thẻ bài AR - Công nghệ thực tế tăng cường (trường MNB) |
Bảng dưới đây là tổng hợp các kết quả đánh giá sau thí điểm đối với khối tiểu học, trong đó 90% các em học sinh được khảo sát tại hai trường đã cảm thấy động lực học tập tăng lên với LHTM và GDTM.
Bảng 2: Kết quả khảo sát học sinh trung học thông qua đánh giá về hiệu quả học tập
Bên cạnh đó, hiệu quả giảng dạy của giáo viên cũng được nâng cao rõ rệt. Nhờ có hệ thống quản lý học tập (LMS) và các công cụ phân tích học tập, giáo viên có thể theo dõi tiến độ và hiệu suất học tập của từng học sinh, từ đó điều chỉnh phương pháp giảng dạy phù hợp với nhu cầu và năng lực của mỗi em. Các bài giảng số hóa và nội dung học tập cá nhân hóa giúp giáo viên tiết kiệm thời gian chuẩn bị tài liệu, đồng thời tăng cường khả năng tương tác với học sinh trong suốt quá trình học.
Cuối cùng, hiệu quả quản lý của nhà trường cũng được cải thiện đáng kể. Các công nghệ quản lý thông minh hỗ trợ nhà trường trong việc lưu trữ, phân tích và quản lý dữ liệu học tập một cách chi tiết, giúp ban lãnh đạo nhà trường dễ dàng giám sát và đánh giá chất lượng giảng dạy và học tập. Các báo cáo tự động từ hệ thống không chỉ hỗ trợ nhà trường trong việc ra quyết định chính xác, mà còn giúp nhanh chóng phát hiện và khắc phục các vấn đề trong quá trình học tập của học sinh.
5. Kết luận và hướng phát triển
Qua việc thí điểm mô hình GDTM với 4 cấp học tại 5 trường trong đề tài: ““Xây dựng và thí điểm mô hình giáo dục thông minh cho giáo dục mầm non và phổ thông ở Hà Nội”- của Sở GD&ĐT HN đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc nâng cao chất lượng dạy và học. Nhóm nghiên cứu đã đề xuất cơ chế “Ba đòn bẩy” như một phương thức hiệu quả để tạo ra tác động lớn và bền vững chỉ với nguồn lực hạn chế bằng cách tác động vào các điểm đòn bẩy.
Nhìn chung, thí điểm THTM tại Hà Nội đã cho thấy tiềm năng to lớn trong việc áp dụng GDTM để cải thiện chất lượng giáo dục. Thành công bước đầu của đề tài tạo nền tảng để mở rộng mô hình THTM ra nhiều trường học khác trên địa bàn Hà Nội, để xây dựng một hệ thống giáo dục thông minh, hiện đại, đáp ứng nhu cầu học tập và phát triển của học sinh trong kỷ nguyên số. Với sự hỗ trợ về chính sách và nếu được đầu tư đúng hướng, mô hình này hứa hẹn sẽ được nhân rộng để góp phần xây dựng nền giáo dục tiên tiến cho Hà Nội nói riêng và cả nước nói chung.
Nguyễn Quang Tuấn - Sở GD&ĐT Hà Nội
Nguyễn Chấn Hùng - Viện Công nghệ Điều khiển và Tự Động hóa, ĐHBK Hà Nội
