Xây dựng Website bản đồ học tập thông minh tích hợp trí tuệ nhân tạo AI phục vụ dạy học Địa lý địa phương lớp 3 trên địa bàn TP Hà Nội

Đây là nội dung trong một đề tài nghiên cứu của nhóm bạn Bùi Minh Tuyên, Nguyễn Minh Châu, Hà Nguyễn Khánh Linh, Phương Minh Ngọc.

Theo nội dung nghiên cứu này, chủ trương đưa nội dung Giáo dục địa phương vào trong chương trình giáo dục phổ thông thể hiện tính đúng đắn và kịp thời của Bộ Giáo dục và Đào tạo khi nhận thấy sự cần thiết trong việc giáo dục ý thức, tư tưởng, hiểu biết của học sinh về văn hóa, lịch sử, địa lí cũng như cập nhật thông tin về tình hình kinh tế, xã hội của địa phương mình đang sinh sống và học tập.

Hình ảnh minh họa trong nghiên cứu.

Tuy nhiên, việc triển khai giảng dạy nội dung giáo dục địa phương thành phố Hà Nội, trong đó việc tìm kiếm các tư liệu còn nhiều vấn đề đặt ra. Bằng phương pháp phân tích, tổng hợp, bản đồ - bản đồ biểu đồ, thống kê; nhóm tác giả đã tập trung xây dựng nền tảng bản đồ học tập thông minh tích hợp AI nhằm hỗ trợ dạy - học Địa lí địa phương lớp 3 tại Hà Nội theo hướng trực quan và dễ tiếp cận.

Sản phẩm được phát triển dưới dạng website với bản đồ tương tác làm trung tâm, cho phép học sinh quan sát, tìm kiếm và khám phá các địa danh thông qua hình ảnh, video và thông tin ngắn gọn.

Nền tảng tích hợp học liệu đa phương tiện, chatbox AI hỗ trợ hỏi - đáp và hệ thống bài tập trắc nghiệm bám sát GDPT 2018, giúp học sinh học chủ động hơn và giáo viên thuận tiện theo dõi mức độ hiểu bài. Hệ thống được thiết kế theo mô hình 4 lớp và xây dựng qua 5 bước từ xác định mục tiêu đến thử nghiệm thực tế.

Kết quả ban đầu cho thấy nền tảng có tính ứng dụng cao, góp phần làm cho việc dạy học Địa lí địa phương trở nên sinh động, hiệu quả và phù hợp với định hướng chuyển đổi số trong giáo dục tiểu học.

Nhóm nghiên cứu chỉ ra, trong những năm gần đây, sự bùng nổ của Trí tuệ nhân tạo (AI) đã tạo ra những chuyển biến mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là trong lĩnh vực giáo dục. Việc sử dụng công nghệ không chỉ giúp duy trì quá trình giảng dạy và học tập trong tình huống khẩn cấp như đại dịch mà còn tạo ra cơ hội cho sự sáng tạo trong giáo dục, hướng tới một nền giáo dục tiên tiến và chất lượng hơn (UNESCO., 2021).

Chính vì vậy, AI đang dần trở thành một “trợ lý” hữu ích trong giáo dục. “Trợ lý” này xuất hiện đúng vào thời điểm giáo dục cần những công cụ đủ linh hoạt để cá nhân hóa việc học, đồng thời giảm áp lực cho giáo viên trước yêu cầu đổi mới ngày càng cao (Phương Cúc., 2026).

Và khi được ứng dụng đúng cách, AI có thể hỗ trợ học sinh ngay lúc các em vướng mắc, gợi ý nội dung phù hợp với mức độ của từng em, đồng thời giúp giáo viên theo dõi quá trình học một cách thuận tiện hơn.

Điều này đặc biệt phù hợp với xu hướng dạy học hiện nay: khuyến khích học sinh học chủ động, học qua trải nghiệm và được hỗ trợ theo khả năng riêng, thay vì học theo một “khuôn mẫu” chung cho tất cả.

Với học sinh tiểu học, hiệu quả học tập thường đến từ những gì các em được nhìn thấy và được thao tác. Các em tiếp thu nhanh hơn khi bài học có hình ảnh, có hoạt động khám phá, có tương tác rõ ràng, thay vì chỉ đọc và chép.

Trong khi đó, nội dung Địa lí địa phương lớp 3 lại gắn chặt với không gian sống quanh các em: địa danh, cảnh quan, hoạt động của con người… Đây là mảng kiến thức càng trực quan thì càng dễ hiểu, càng “thấy được” thì càng nhớ lâu.

Vì vậy, việc kết hợp bản đồ, hình ảnh, video và dữ liệu không gian trong một môi trường học tập số là hướng đi rất phù hợp với tinh thần GDPT 2018 về phát triển năng lực và tăng cường ứng dụng công nghệ.

Tuy nhiên, thực tế dạy học Giáo dục địa phương tại Hà Nội vẫn còn không ít khó khăn: nhiều lớp vẫn dựa chủ yếu vào bản đồ giấy và tranh ảnh tĩnh; giáo viên mất nhiều thời gian tìm kiếm, chọn lọc tư liệu từ nhiều nguồn; học liệu số thiếu tính hệ thống và chưa có một nền tảng dùng chung thuận tiện cho cả dạy và học.

Với những khó khăn về tài liệu, nhiều trường phổ thông chưa đưa nội dung giáo dục địa phương vào giảng dạy trong năm học 2021-2022 [4]. Chính khoảng trống này đặt ra nhu cầu cấp thiết phải xây dựng website tích hợp AI dành riêng cho Địa lí địa phương lớp 3 tại Hà Nội, nhằm biến bài học từ “nghe để biết” thành “nhìn để hiểu - khám phá để nhớ”, đồng thời giúp giáo viên tổ chức dạy học nhẹ nhàng nhưng hiệu quả hơn.

Một trong những ứng dụng mà nghiên cứu chỉ ra.

Một số kết quả nghiên cứu được nêu ra bao gồm:

Giá trị sư phạm và tính ứng dụng thực tế của nền tảng bản đồ học tập thông minh tích hợp trí tuệ nhân tạo AI

Nền tảng bản đồ học tập thông minh tích hợp AI được thiết kế nhằm tối ưu hóa khả năng tương tác và trực quan hóa dữ liệu không gian cho học sinh tiểu học: học sinh không chỉ “nghe để biết” mà được “nhìn để hiểu - chạm để nhớ”. Trên nền tảng, mỗi địa danh của Hà Nội hiện lên rõ ràng qua vị trí trên bản đồ tương tác; các em có thể phóng to, thu nhỏ, quan sát từng khu vực rồi nhấn vào địa điểm để xem nội dung mô tả ngắn gọn, video giới thiệu, hình ảnh V360 và các tư liệu trực quan khác. Nhờ vậy, kiến thức không còn là những dòng chữ khô khan, mà trở thành trải nghiệm gần gũi như một “chuyến tham quan số”, giúp học sinh hình dung được không gian sống quanh mình, nhận ra mối liên hệ giữa các địa điểm và ghi nhớ kiến thức tự nhiên hơn.

Việc triển khai nền tảng bản đồ học tập thông minh tích hợp AI không chỉ đơn thuần là thay đổi công cụ dạy học, mà là một bước chuyển đổi về phương thức tiếp cận tri thức địa lí địa phương. Qua quá trình thực nghiệm, giá trị của nền tảng được khẳng định rõ nét trên ba phương diện chủ chốt:

Thứ nhất, đáp ứng tính cấp thiết trong đổi mới giáo dục. Hiện nay, giáo viên đảm nhiệm nội dung dạy học Địa lí địa phương chủ yếu tự biên soạn, tự xoay sở tra cứu, tìm hiểu tài liệu online để giảng dạy. Phương pháp chủ yếu vẫn là “học chay” bằng các file FDE mà Sở Giáo dục và Đào tạo gửi qua email nội bộ về các đơn vị [5]. Nền tảng đã giải quyết triệt để vấn đề này bằng cách số hóa toàn bộ hệ thống địa danh, video và hình ảnh V360 vào một giao diện bản đồ duy nhất. Điều này giúp giáo viên giảm tối đa thời gian chuẩn bị học liệu rời rạc, đồng thời chuyển đổi từ mô hình dạy học truyền thống sang mô hình “lớp học tương tác”, phù hợp với định hướng phát triển năng lực của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018.

Hình ảnh mô phỏng từ ứng dụng của nghiên cứu.

Thứ hai, tối ưu hóa hiệu quả sư phạm thông qua cá nhân hóa học tập. Phân tích kết quả bài kiểm tra ở Bước 5 cho thấy sự cải thiện vượt trội về chất lượng tiếp thu: tỷ lệ học sinh đạt mức độ hoàn thành tốt tăng đáng kể so với phương pháp học truyền thống. Nhờ mạch logic “Xem - Hỏi - Luyện - Tóm tắt”, kiến thức không còn là những dòng chữ khô khan mà được chuyển hóa thành trải nghiệm thị giác và xúc giác. Sự hiện diện của Chatbot AI đóng vai trò như một trợ lý sư phạm 1-1, giải đáp ngay lập tức các thắc mắc và gợi ý nội dung trọng tâm, giúp học sinh tiểu học - đối tượng vốn có khả năng tập trung ngắn hạn - luôn duy trì được mạch tư duy và sự hứng thú trong suốt tiết học.

Thứ ba, tính ổn định kỹ thuật và khả năng tương tác cao. Về mặt kỹ thuật, hệ thống bản đồ tương tác đa điểm và Chatbot AI vận hành ổn định, ngôn ngữ phản hồi được tinh chỉnh phù hợp với đặc điểm nhận thức của học sinh tiểu học. Tính năng sơ đồ tư duy tự động và hệ thống câu hỏi phân hóa giúp giáo viên nhanh chóng nắm bắt phổ điểm của cả lớp, từ đó có những điều chỉnh sư phạm kịp thời cho từng nhóm đối tượng. Chính sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa công nghệ bản đồ số và trí tuệ nhân tạo đã biến bài học về Hà Nội trở nên sống động, giúp học sinh không chỉ ghi nhớ địa danh mà còn nảy sinh lòng tự hào và ham muốn khám phá không gian sống xung quanh mình.

Một phần nội dung trong đề tài nghiên cứu.

Cấu trúc và mô hình hệ thống

Mô hình hệ thống

Nền tảng bản đồ học tập thông minh tích hợp trí tuệ nhân tạo AI được thiết kế theo mô hình gồm 4 lớp, kết nối với nhau theo cấu trúc logic, bảo đảm tính đồng bộ và hỗ trợ tương tác đa chiều giữa HS, GV và dữ liệu học tập. Cách tổ chức này phù hợp với mô hình kiến trúc phần mềm phân lớp, giúp hệ thống vận hành ổn định, dễ mở rộng và thuận tiện tích hợp các công nghệ mới.

Lớp dữ liệu bản đồ:

Lớp dữ liệu bản đồ là nền tảng cốt lõi, lưu trữ và quản lý toàn bộ dữ liệu không gian liên quan đến các địa danh, di sản, làng nghề, danh thắng và các yếu tố địa lí thuộc địa bàn thành phố Hà Nội phục vụ chương trình địa lí địa phương lớp 3. Dữ liệu bao gồm bản đồ nền, tọa độ vị trí, mô hình hóa không gian, ảnh minh họa, video và các yếu tố bản đồ số. Lớp dữ liệu bản đồ được tổ chức theo chuẩn GIS, đảm bảo tính chính xác, cập nhật và thống nhất, làm cơ sở cho việc hiển thị trực quan và phân tích bằng AI.

Lớp nội dung học tập

Lớp nội dung học tập đóng vai trò gắn kết dữ liệu bản đồ với chương trình giáo dục địa phương lớp 3. Nội dung học tập được thiết kế theo từng chủ đề như Thăng Long tứ trấn, Làng cổ Đường Lâm, Nghề dệt lụa Vạn Phúc…, bao gồm văn bản, hình ảnh, câu hỏi tương tác, nhiệm vụ học tập, video minh họa và trò chơi giáo dục. Tất cả nội dung đều được căn cứ vào yêu cầu cần đạt của sách giáo dục địa lí địa phương lớp 3, đảm bảo tính sư phạm, tính chính xác và phù hợp với đặc điểm nhận thức của HS tiểu học. Lớp nội dung này hoạt động như “kho học liệu số”, liên tục được cập nhật và mở rộng.

Lớp AI tương tác

Lớp AI là thành phần quyết định tính thông minh của hệ thống, chịu trách nhiệm phân tích dữ liệu học tập, nhận diện hành vi người dùng và đưa ra các phản hồi, gợi ý hoặc nhiệm vụ học tập phù hợp. AI hỗ trợ cá nhân hóa nội dung dựa trên tốc độ và mức độ hiểu bài của từng HS; tự động tạo câu hỏi, đánh giá kết quả, phân tích lỗi sai và gợi ý nội dung bổ trợ; đồng thời tối ưu hóa lộ trình học tập thông qua các thuật toán học máy. Lớp AI cũng đảm nhiệm khả năng tương tác trực tiếp, cho phép HS đặt câu hỏi, nhận giải thích, hướng dẫn hoặc lời nhắc trong thời gian thực.

Lớp người dùng

Lớp người dùng bao gồm HS, GV và quản trị hệ thống. Người dùng được tiếp cận giao diện trực quan, thân thiện, phù hợp với lứa tuổi và vai trò. HS có thể quan sát bản đồ, thực hiện nhiệm vụ học tập, tương tác với AI và theo dõi tiến trình cá nhân. GV có công cụ tạo bài giảng, quản lý lớp học, phân tích dữ liệu học tập và điều chỉnh hoạt động dạy học. Lớp người dùng là nơi diễn ra sự tương tác đa chiều giữa người học - người dạy - nội dung AI, đảm bảo tính kết nối đồng bộ của toàn hệ thống.

Cấu trúc bản đồ học tập

Trong giáo dục hiện đại, bản đồ học tập thông minh được thiết kế theo một cấu trúc đa lớp nhằm đảm bảo tính rõ ràng, nhất quán và khả năng mở rộng, đồng thời đáp ứng tốt các yêu cầu về tương tác trong dạy học. Ở mức độ chung nhất, hệ thống thường bao gồm lớp dữ liệu bản đồ làm nền tảng, nơi lưu trữ các thông tin không gian như ranh giới, địa danh hay các thực thể địa lí quan trọng dưới dạng dữ liệu chuẩn hóa. Phía trên đó là lớp nội dung học tập, nơi các kiến thức, nhiệm vụ, tư liệu đa phương tiện và các hoạt động được tổ chức thành từng mô-đun gắn với mục tiêu sư phạm rõ ràng. Lớp AI tương tác đóng vai trò xử lý và phân tích toàn bộ dữ liệu, từ đó gợi ý đường học tập, tạo câu hỏi, hỗ trợ hỏi và đáp và cá nhân hóa trải nghiệm dựa trên đặc điểm của từng người học. Bao trùm lên toàn bộ cấu trúc là lớp người dùng, gồm HS, GV và quản trị, với giao diện phù hợp từng nhóm và hệ thống phân quyền chặt chẽ nhằm đảm bảo tính an toàn, chính xác và thuận tiện trong thao tác.

Khi áp dụng cấu trúc này vào nền tảng bản đồ học tập phục vụ dạy học Địa lí địa phương lớp 3 tại Hà Nội, các lớp được cụ thể hóa để phù hợp với mục tiêu chương trình và đặc điểm nhận thức của HS tiểu học. Lớp dữ liệu bản đồ bao gồm ranh giới quận huyện, hệ thống sông hồ, di sản văn hóa, làng nghề truyền thống, đền chùa, phố cổ và các địa danh gắn bó với HS Hà Nội. Các đối tượng trên bản đồ được mô tả bằng metadata ngắn gọn, trong sáng, phù hợp lứa tuổi. Lớp nội dung học tập được xây dựng theo từng chủ đề trong sách giáo khoa Địa lí địa phương lớp 3 như “Thăng Long tứ trấn”, “Làng cổ Đường Lâm”, “Nghệ thuật múa rối nước", “Nghề dệt lụa Vạn Phúc”… Mỗi chủ đề gồm mục tiêu cần đạt, mô tả kiến thức, hình ảnh minh họa, video tham quan, bài tập ngắn, câu hỏi trắc nghiệm và các hoạt động khám phá theo hướng trực quan - trải nghiệm. Lớp AI tương tác được triển khai để hỗ trợ HS thông qua gợi ý bài học, nhận diện lỗi và đưa ra phản hồi nhanh, trả lời câu hỏi tự nhiên bằng tiếng Việt, đồng thời phân tích quá trình học để điều chỉnh độ khó cho phù hợp với năng lực từng em. Cuối cùng, lớp người dùng được tối ưu hóa: HS sử dụng giao diện thân thiện, nhiều hình ảnh; GV có bảng điều khiển để theo dõi tiến độ lớp và tùy chỉnh nội dung; quản trị viên quản lý toàn bộ dữ liệu, đảm bảo hệ thống vận hành ổn định.

Bốn lớp này liên kết chặt chẽ với nhau theo một dòng tương tác liên tục: dữ liệu bản đồ cung cấp khung không gian, nội dung học tập “lấp đầy” khung này bằng kiến thức phù hợp, AI nâng cao trải nghiệm thông qua cá nhân hóa, và người dùng hoàn thiện hệ thống bằng chính hoạt động học tập và phản hồi của họ. Nhờ sự gắn kết này, nền tảng bản đồ học tập thông minh không chỉ hoạt động như một công cụ trực quan hóa địa lí mà còn trở thành môi trường học tập tương tác, hiện đại và giàu trải nghiệm, phù hợp đặc thù lứa tuổi lớp 3 và góp phần quan trọng vào đổi mới dạy học Địa lí địa phương tại Hà Nội.

Các bước xây dựng nên tảng bản đồ học tập thông minh

Quy trình xây dựng nền tảng bản đồ học tập thông minh tích hợp AI được triển khai theo 5 bước, thực hiện tuần tự và có sự liên kết chặt chẽ với nhau:

Bước 1: Xác định nhu cầu, mục tiêu của sản phẩm

Phân tích nội dung yêu cầu đổi mới dạy học Địa lí địa phương lớp 3 theo Chương trình GDPT 2018, trong đó nhấn mạnh tính trực quan, trải nghiệm và phát triển năng lực học sinh. Đồng thời, nhu cầu ứng dụng công nghệ số và AI trong dạy học tiểu học được xem xét nhằm hỗ trợ học sinh học dễ hiểu hơn và giúp giáo viên thuận tiện hơn trong tổ chức bài dạy.

Bước 2: Thu thập dữ liệu

Tiến hành thu thập dữ liệu về các địa danh Hà Nội phục vụ nội dung Địa lí địa phương lớp 3, bao gồm thông tin mô tả ngắn gọn, hình ảnh, video giới thiệu, tọa độ bản đồ và tài liệu tham khảo từ các nguồn chính thống. Song song với đó, hệ thống câu hỏi và bài tập ôn tập được xây dựng để gắn với từng địa danh và phù hợp với trình độ học sinh tiểu học.

Bước 3: Thiết kế giao diện

Trên cơ sở nội dung và chức năng đã xác định, nhóm tiến hành thiết kế giao diện website theo hướng đơn giản, thân thiện và dễ thao tác với học sinh lớp 3. Giao diện được phác thảo bố cục, hoàn thiện hình thức (màu sắc, biểu tượng, cách hiển thị bản đồ), sau đó tạo bản mẫu tương tác để kiểm tra luồng thao tác và trải nghiệm người dùng trước khi lập trình.

Bước 4: Phát triển sản phẩm

Tiến hành lập trình website và tích hợp các tính năng chính của nền tảng như bản đồ tương tác hiển thị địa danh, nội dung giới thiệu, video minh họa, bài tập củng cố và chatbox AI hỗ trợ hỏi–đáp. Giai đoạn này tập trung bảo đảm nền tảng hoạt động ổn định, phù hợp với học sinh tiểu học và thuận tiện cho giáo viên sử dụng trong giờ học.

Bước 5: Thử nghiệm sản phẩm

Sau khi hoàn thiện các chức năng cơ bản, nền tảng được đưa vào thử nghiệm ở quy mô nhỏ với sự tham gia của giáo viên và học sinh. Thông qua quá trình sử dụng thực tế, nhóm nghiên cứu thu thập phản hồi, đánh giá mức độ phù hợp, tính dễ dùng và hiệu quả hỗ trợ học tập, từ đó điều chỉnh nội dung và chức năng để tiếp tục hoàn thiện sản phẩm.

Kết luận nghiên cứu, nhóm tác giả khẳng định, đề tài xây dựng nền tảng bản đồ học tập thông minh tích hợp AI nhằm giúp học sinh lớp 3 học Địa lí địa phương Hà Nội theo cách trực quan, dễ hiểu và hứng thú hơn, đồng thời hỗ trợ giáo viên tổ chức bài dạy thuận tiện. Sản phẩm được phát triển dưới dạng website với bản đồ tương tác làm trung tâm, kết hợp nội dung địa danh kèm hình ảnh, video, thuyết minh, hệ thống câu hỏi - bài tập trắc nghiệm và chatbox AI hỗ trợ hỏi - đáp.

Trước đây, với những Phương pháp cũ, giáo viên dễ mất thời gian để tìm kiếm tài liệu bài giảng, học sinh sẽ mất hứng thú học tập và khiến tiết học trở nên nhàm chán. Khi áp dụng phương pháp dạy học bằng website bản đồ học tập thông minh, nền tảng có tính ứng dụng trong thực tế: học sinh tham gia tích cực hơn, dễ ghi nhớ kiến thức hơn; giáo viên tiết kiệm thời gian chuẩn bị học liệu và thuận lợi hơn trong theo dõi mức độ hiểu bài của học sinh.

Nhìn chung, đề tài đã đạt mục tiêu xây dựng và thử nghiệm nền tảng, đồng thời mở ra khả năng tiếp tục hoàn thiện và nhân rộng nếu được bổ sung dữ liệu địa danh, học liệu và tối ưu các tính năng theo nhu cầu lớp học.

Bùi Minh Tuyên - Nguyễn Minh Châu - Hà Nguyễn Khánh Linh - Phương Minh Ngọc