Các yếu tố tạo tác AI trong tứ diện dạy học lý thuyết Didactic toán

Nghiên cứu tập trung vào việc mở rộng mô hình tứ diện xã hội-dạy học trong giáo dục toán học bằng cách đề xuất thêm một đỉnh mới dành riêng cho các yếu tố tạo tác trí tuệ nhân tạo (AI artifacts). Xuất phát từ thực tế rằng trí tuệ nhân tạo đang ngày càng ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình dạy và học, đặc biệt là trong các môn khoa học chính xác như toán học, nghiên cứu cho rằng mô hình tứ diện truyền thống - vốn mô tả mối quan hệ giữa giáo viên, học sinh, toán học và công nghệ - cần được điều chỉnh để phản ánh đúng những thay đổi do AI mang lại.

Ban đầu, khái niệm mô hình dạy học được hình thành dưới dạng tam giác dạy học (didactical triangle) do Vygotsky đề xuất, trong đó mối quan hệ giữa học sinh, giáo viên và nội dung học được nhấn mạnh. David Tall sau đó mở rộng mô hình này thành tứ diện bằng cách bổ sung yếu tố công nghệ, đại diện là máy tính. Rezat và Sträßer (2012) phát triển thêm mô hình này thành tứ diện xã hội-dạy học (socio-didactical tetrahedron), trong đó khái niệm “tạo tác” được sử dụng để chỉ các công cụ - vật lý hoặc phi vật lý - hỗ trợ cho quá trình học tập, bao gồm sách giáo khoa, phần mềm, công nghệ số và thiết bị dạy học. Mô hình này cho phép mô tả sâu sắc các tương tác giữa người học, giáo viên, toán học và công nghệ trong bối cảnh lớp học hiện đại.

Tuy nhiên, trong bối cảnh sự phát triển nhanh chóng của các công cụ trí tuệ nhân tạo như ChatGPT, Mathway, Photomath hay Julius AI, việc tái cấu trúc lại mô hình tứ diện này là điều vô cùng cần thiết. Các công cụ AI không đơn thuần chỉ là công nghệ hỗ trợ giống như IT artifacts (tạo tác CNTT) mà mang trong mình những năng lực “giống người” như học tập, thích nghi, phản hồi theo ngữ cảnh, tạo sinh nội dung và thậm chí ra quyết định dựa trên dữ liệu. Do đó, việc xếp AI vào cùng nhóm với IT artifacts là không còn phù hợp về mặt lý luận lẫn thực tiễn.

Nguồn: Pexels.com

Dựa trên nghiên cứu của Bawack và cộng sự (2019), nghiên cứu chỉ ra sáu điểm khác biệt then chốt giữa IT artifacts và AI artifacts: (1) Tính trung lập; (2) Khả năng tiến hóa; (3) Khả năng thích nghi với người dùng; (4) Khả năng học hỏi; (5) Khả năng thích nghi với môi trường; (6) Hình thái nhận thức. Từ đó, bài viết đề xuất một mô hình tứ diện mới, trong đó đỉnh “AI artifacts” tách biệt hoàn toàn với IT artifacts. Đồng thời, vị trí trung tâm của mô hình được dành cho học sinh -phản ánh triết lý giáo dục hiện đại lấy người học làm trung tâm trong môi trường học tập số hóa.

Trong mô hình mở rộng này, bài viết mô tả các mối quan hệ mới hình thành giữa học sinh và AI, giữa giáo viên và AI, giữa AI và toán học và giữa AI với các công nghệ IT. Chẳng hạn, học sinh có thể học tập trực tiếp với AI thông qua các hệ thống hỗ trợ thông minh như ChatGPT hoặc Mathway, giúp cá nhân hóa quá trình học, gợi ý nhiều cách giải khác nhau và phát triển tư duy sáng tạo. Giáo viên trong mô hình mới đóng vai trò “người trung gian” quan trọng, không chỉ hướng dẫn học sinh sử dụng công cụ AI hiệu quả, mà còn đảm bảo tính toàn vẹn học thuật, kích thích tư duy phản biện và kỹ năng phân tích. Ngoài ra, mối quan hệ giữa AI và toán học được thể hiện qua việc tích hợp các công cụ AI vào việc giảng dạy các khái niệm toán học như hình học, đại số, giải tích…với các ví dụ như Julius AI, GeoGebra kết hợp AI, hay Photomath.

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng quan hệ thống (systematic review) theo hướng dẫn của PRISMA để rà soát tài liệu trong khoảng thời gian từ 2012 đến 2024. Quá trình lọc lựa ban đầu từ hơn 260 tài liệu dẫn đến 58 bài báo và chương sách có liên quan, tập trung vào hai trục chính: (1) Ứng dụng mô hình tứ diện xã hội-dạy học trong giáo dục toán học; (2) Vai trò và tác động của AI trong bối cảnh dạy và học hiện đại. Kết quả cho thấy, sự xuất hiện của AI không chỉ tạo ra một yếu tố bổ sung vào hệ sinh thái giáo dục, mà còn thay đổi bản chất của các mối quan hệ truyền thống trong lớp học. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc tái cấu trúc lại mô hình lý thuyết để phản ánh đầy đủ sự chuyển biến này. Mô hình tứ diện phát triển được nghiên cứu đề xuất cung cấp một khung lý thuyết mới cho việc nghiên cứu, đánh giá và thiết kế các phương pháp dạy học toán học trong thời đại số.

Cuối cùng, mặc dù AI mang lại nhiều cơ hội trong học tập toán học - từ tự học, đánh giá năng lực, đến hỗ trợ học sinh đặc biệt - nhưng vai trò của giáo viên vẫn giữ vị trí trung tâm, đặc biệt là trong việc đảm bảo chất lượng sư phạm, đạo đức học thuật và năng lực tư duy độc lập cho người học. Trong tương lai, các nghiên cứu cần tiếp tục làm rõ hơn cách tích hợp AI hiệu quả, đánh giá tác động của AI đối với kết quả học tập, cũng như phát triển các chiến lược sư phạm giúp giáo viên tận dụng tối đa tiềm năng của AI mà không làm mất đi giá trị nhân văn cốt lõi trong giáo dục.

Hoàng Dũng lược dịch

Nguồn:

Mani, J., & Zargeh, C. (2025). AI artifacts in the mathematics didactical tetrahedron: A developed model. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 21(5), em2630. https://doi.org/10.29333/ejmste/16307