Trong bối cảnh chuyển đổi số trong giáo dục hiện nay, trí tuệ nhân tạo (AI) là một công cụ đắc lực hỗ trợ cho hoạt động dạy học giúp nâng cao chất lượng giảng dạy. Sử dụng AI thiết kế video trong dạy học hình học giúp giáo viên chuẩn bị kế hoạch bài dạy hiệu quả, tăng tính tương tác, phát triển trí tưởng tượng không gian, cải thiện khả năng tiếp thu kiến thức của học sinh. Bài viết này đề xuất quy trình thiết kế video dạy học các nội dung diện tích lớp 5 bằng các công cụ AI như Chat GPT, Gemini và các phần mềm Powerpoint, Canva có tích hợp AI và đưa ra các hướng thiết kế các video trong dạy học diện tích. Sử dụng AI trong dạy học góp phần nâng cao chất lượng dạy học theo hướng hiện đại và hiệu quả.

1. Đặt vấn đề

Trong bối cảnh chuyển đổi số diễn ra mạnh mẽ, trí tuệ nhân tạo (AI) đang trở thành một động lực quan trọng, góp phần thúc đẩy những đổi mới trong lĩnh vực giáo dục. Việc ứng dụng AI trong dạy học Toán có khả năng tạo lập môi trường học tập tương tác, trong đó học sinh giữ vai trò trung tâm trong quá trình khám phá và kiến tạo tri thức. Tuy nhiên, trong dạy học môn toán ở bậc tiểu học, việc khai thác tiềm năng của AI còn nhiều hạn chế. Việc sử dụng AI trong dạy học toán ở tiểu học thường hỗ trợ tra cứu thông tin, thiết kế kế hoạch bài dạy, tạo bài tập nhằm cá nhân hóa quá trình học tập cho học sinh, chưa có nhiều công trình nghiên cứu tích hợp AI vào dạy học.

Trong chương trình Toán lớp 5, hình học được xem là một trong nội dung kiến thức có tính đặc thù cao, yêu cầu học sinh phải có khả năng tưởng tượng không gian, phân tích và suy luận logic. Trên thực tế, nhiều học sinh gặp khó khăn trong việc hình dung các đối tượng hình học khi chỉ được tiếp cận thông qua hình vẽ tĩnh trong sách giáo khoa hoặc lời giảng của giáo viên. Vì vậy, thiết kế các video dạy học hình học lớp 5 được xem là một hướng đi tiềm năng giúp học sinh không chỉ hiểu rõ hơn về đặc điểm, tính chất của các hình mà còn có cơ hội phát triển tư duy logic, tư duy không gian và khả năng giải quyết vấn đề.  Video dạy học hình học cho phép biểu diễn các khái niệm hình học thông qua các mô hình trực quan và động, qua đó hỗ trợ quá trình hình thành và phát triển biểu tượng toán học một cách chính xác và bền vững; Video tạo điều kiện mô phỏng các phép biến đổi hình học một cách linh hoạt và trực quan, giúp học sinh nhận thức sâu sắc bản chất của các quan hệ hình học; Việc kết hợp hình ảnh, âm thanh, chuyển động trong video phù hợp với đặc điểm phát triển tâm lý lứa tuổi tiểu học, góp phần tăng cường sự chú ý có chủ định và duy trì hứng thú học tập cho học sinh. Từ đó nâng cao chất lượng học tập của học sinh và góp phần thúc đẩy đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực người học.

Thực tiễn sư phạm cho thấy, giáo viên khi ứng dụng AI vào giảng dạy thường gặp phải một số khó khăn, chẳng hạn như hạn chế về kiến thức công nghệ, quá trình sản xuất video đòi hỏi đầu tư đáng kể về thời gian và công sức, ngoài ra việc thiết kế video học tập đòi hỏi sự kết hợp giữa chuyên môn sư phạm, kỹ năng công nghệ và khả năng sáng tạo nội dung. Giáo viên có thể gặp rào cản về kỹ thuật, không biết cách sử dụng AI để tạo nội dung hấp dẫn hoặc chưa có định hướng và quy trình cụ thể để tích hợp AI vào thiết kế video dạy học phù hợp.

Bài viết này đề xuất một số định hướng thiết kế video trong dạy học diện tích ở lớp 5, đưa ra tiến trình tích hợp AI vào thiết kế các video dạy học diện tích lớp 5. Mục tiêu của nghiên cứu này là cung cấp một hướng đi khả thi để giáo viên có thể khai thác công nghệ AI trong thiết kế các sản phẩm giáo dục sáng tạo, từ đó nâng cao hiệu quả dạy và học. Chúng tôi hy vọng rằng nghiên cứu sẽ góp phần cải thiện hiệu quả dạy học, giúp giáo viên tiếp cận công nghệ một cách dễ dàng hơn và tận dụng tối đa lợi ích mà AI mang lại trong bối cảnh chuyển đổi số hiện nay.

2. Nội dung nghiên cứu

2.1. Quy trình sử dụng các phần mềm AI thiết kế các video dạy học hình học

Để tạo được các video hỗ trợ dạy học trực quan nhằm phát triển năng lực cho học sinh, giáo viên có thể sử dụng quy trình thiết kế với ba giai đoạn chính dưới đây:

Giai đoạn 1: Xác định mục đích của thiết kế

Trong giai đoạn này, căn cứ vào nội dung dạy học công thức tính diện tích, giáo viên xác định yêu cầu cần đạt cho nội dung dạy học và mục đích thiết kế các video dạy học (các định hướng thiết kế, giáo viên có thể tham khảo mục 2.2 do chúng tôi đề xuất). Tìm hiểu và lựa chọn các phần mềm phù hợp để hỗ trợ các công đoạn như lên kịch bản, vẽ hình và tạo các hiệu ứng động, tạo video và hiệu chỉnh, cuối cùng là lồng tiếng.

Giai đoạn 2: Thực hiện

Dựa trên các yêu cầu cần đạt khi thiết kế video ở bước chuẩn bị, giáo viên tiến hành xây dựng video sao cho đảm bảo tính trực quan và sinh động theo tiến trình cụ thể như sau:

- Bước 1: Sử dụng các công cụ AI xây dựng và lựa chọn các kịch bản cho video như: ChatGPT, Deepseek, Gemini. Giáo viên điều chỉnh kịch bản và lời thoại của video phù hợp mục đích dạy học.

- Bước 2: Sử dụng các công cụ vẽ hình để đảm bảo tính chính xác trong hình vẽ và tạo hiệu ứng, chẳng hạn Powerpoint, Canva, GeoGebra, Procraete, …

- Bước 3: Tạo hiệu ứng và hiệu chỉnh video sử dụng các công cụ như Studio AI, Gemini, GeoGebra, Canva, Capcut, InShot, …

-  Bước 4: Lồng tiếng cho video phù hợp mục đích dạy học sử dụng các công cụ Vbee, Voice AI, Capcut, …

Giai đoạn 3: Hoàn thiện

 Sau khi đã đi qua bước khởi tạo ý tưởng và thực hiện kỹ thuật, giai đoạn hoàn thiện đóng vai trò là khâu cuối cùng để đảm bảo sản phẩm video không chỉ chính xác về mặt công nghệ mà còn tối ưu về mặt sư phạm. Giáo viên chỉnh sửa nội dung, ngôn ngữ trong video phù hợp với tiến trình dạy học dự kiến.

2.2. Các hướng thiết kế video dạy học diện tích bằng các công cụ AI.

a. Thiết kế video nhằm khám phá công thức diện tích các hình trực quan.

Khi dạy học khám phá công thức tính diện tích hình tam giác hay hình thang, để giúp học sinh tự mình xây dựng công thức, giáo viên có thể thực hiện thông qua các hoạt động cắt ghép hình để đưa việc tính diện tích hình tam giác, hình thang về tính diện tích các hình quen thuộc đã học. Việc vẽ hình trên giấy rồi cắt ghép thủ công đòi hỏi sự chuẩn bị kiến thức và đồ dùng dạy học cẩn thận, HS phải thực hiện chính xác các thao tác cắt ghép, tuy nhiên trong quá trình dạy học một số HS vẽ hình hoặc thao tác chậm, thiếu chính xác có thể khiến việc dạy học lãng phí gian.Việc cắt ghép hình có thể được mô hình hóa bằng các video hình học động mô phỏng quá trình cắt ghép một cách trực quan, chính xác từng chi tiết. Các video này được thiết kế dựa trên tiến trình dạy học sau:

 Hoạt động 1: Khởi động. Trong hoạt động này, video giới thiệu vấn đề, yêu cầu học sinh tìm công thức tính diện tích của hình.

Hoạt động 2: Khám phá. Video thực hiện quá trình phân chia và cắt ghép hình, yêu cầu học sinh tìm mối liên hệ giữa diện tích của hình ban đầu và diện tích của hình sau khi cắt ghép.

Hoạt động 3: Giải thích tính đúng đắn của công thức và yêu cầu học sinh phát biểu về công thức tính diện tích. Video đưa ra các câu hỏi dẫn dắt học sinh tìm công thức tính diện tích, cuối cùng yêu cầu học sinh phát biểu về công thức diện tích hình cần tìm.

b. Thiết kế video xây dựng chiến lược giải bài toán tư duy hình học

Các bài toán tính diện tích của một hình không thể sử dụng trực tiếp công thức mà cần trí tưởng tượng và tư duy hình học của học sinh tiểu học không phải học sinh nào cũng có thể giải được. Thiết kế các video định hướng lời giải cho các bài toán tư duy hình học cho phép mô phỏng trực quan quá trình dựng hình, phân tích và khám phá ý tưởng giải toán thông qua hình ảnh động, học sinh dễ dàng nắm bắt bản chất vấn đề, hiểu được mối liên hệ hình học, dễ dàng xây dựng chiến lược giải từ đó phát triển trí tưởng tượng không gian, tư duy logic và nâng cao khả năng giải quyết vấn đề. Ý tưởng thiết kế video cho lớp các bài toán này xuất phát từ việc căn cứ vào các mối liên hệ trong hình, chia hình cần tính diện tích thành các phần, cắt ghép các phần đó đưa diện tích hình ban đầu thành tổng hoặc hiệu diện tích các hình có thể sử dụng công thức tính.

Chẳng hạn bài toán: “Cho hình vuông ABCD cạnh bằng 4. Các nửa đường tròn đường kính là các cạnh hình vuông giao nhau như hình vẽ. Tính diện tích hình được tô màu.”

Hình 1. Ví dụ tính diện tích cho bài toán tư duy hình học

Đây là một bài toán khó đối với học sinh lớp 5, tuy nhiên, bài toán này dễ dàng tìm ra chiến lược giải dưới một thiết kế video trực quan cắt và ghép hình để định hướng. Từ video, học sinh nhận thấy diện tích phần tô màu gồm 2 phần bằng nhau, khi khai triển hình ban đầu ra, diện tích mỗi phần là hiệu diện tích hình tròn đường kính là cạnh hình vuông cho diện tích hình vuông nội tiếp nó như hình vẽ.

Hình 2. Cách tính diện tích hình được tô màu (Hình cắt từ video dạy học)

c. Thiết kế video phát triển trí tưởng tượng không gian nhằm khám phá công thức tính diện tích của hình không gian

Hình học không gian là thách thức đối với khá nhiều học sinh lớp 5 do hạn chế về khả năng tư duy trừu tượng và tưởng tượng vật thể trong không gian ba chiều. Việc chuyển từ một hình hộp chữ nhật khối sang sơ đồ khai triển mặt phẳng đòi hỏi một bước nhảy vọt về nhận thức. Sử dụng video dạy học thiết kế bởi AI giúp cụ thể hóa quá trình này thông qua các thao tác mô phỏng chuyển động, biến những khái niệm tĩnh trên trang giấy thành những trải nghiệm động có tính logic cao. Để thiết kế các video khám phá công thức diện tích của hình không gian hiệu quả, học sinh cần được trải nghiệm tìm hiểu các tính chất của hình đó trong không gian 3 chiều, trải nghiệm trải hình không gian lên mặt phẳng, từ các tính chất hình không gian, học sinh khám phá công thức tính diện tích thông qua hệ thống các câu hỏi dẫn dắt.

3. Kết luận

Bài viết này đã đề xuất một quy trình thiết kế video dạy học nội dung diện tích lớp 5 với sự hỗ trợ của các công cụ AI như ChatGPT, Gemini cùng với các phần mềm Microsoft PowerPoint và Canva có tích hợp AI. Bài viết cũng đưa ra các định hướng thiết kế video dạy học diện tích và minh họa bằng dạy học một số nội dung tính diện tích ở lớp 5. Các định hướng này cùng với quy trình thiết kế giúp giáo viên xây dựng các video trực quan, sinh động và có tính tương tác cao, qua đó hỗ trợ học sinh phát triển tư duy hình học, khả năng tưởng tượng không gian và cải thiện khả năng học tập của học sinh.