Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới giáo dục phổ thông theo định hướng phát triển năng lực học sinh, việc đánh giá năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ) trở thành một yêu cầu cấp thiết. Theo báo cáo của ngành giáo dục, hiện nay, nhiều trường trung học phổ thông (THPT) tại Việt Nam vẫn chủ yếu đánh giá học sinh (HS) dựa trên kiến thức lý thuyết, chưa chú trọng đúng mức đến kỹ năng và năng lực thực tiễn, đặc biệt là NLGQVĐ trong các môn khoa học tự nhiên như Vật lý. Chủ đề "Chuyển động tròn" trong chương trình Vật lý 10 là một trong những nội dung quan trọng, có nhiều ứng dụng thực tiễn, phù hợp để phát triển năng lực này thông qua giáo dục STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics).

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng bộ công cụ đánh giá NLGQVĐ của HS trong dạy học chủ đề STEM "Chuyển động tròn" nhằm phát triển năng lực này một cách toàn diện và hiệu quả. Nghiên cứu được thực hiện tại các trường THPT trên địa bàn quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội, trong năm học 2022 với sự tham gia của khoảng 70 HS lớp 10 và đội ngũ giáo viên dạy Vật lý. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp công cụ đánh giá chuẩn xác, giúp giáo viên theo dõi, điều chỉnh phương pháp dạy học, đồng thời góp phần nâng cao chất lượng giáo dục STEM và phát triển năng lực thế kỷ 21 cho HS.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết về năng lực giải quyết vấn đề và mô hình giáo dục STEM.

  1. Năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ): Được hiểu là khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kỹ năng, thái độ và động cơ để giải quyết các tình huống thực tiễn mà không có sẵn giải pháp ngay lập tức. Cấu trúc NLGQVĐ gồm bốn thành tố: tìm hiểu vấn đề, đề xuất giải pháp, thực hiện giải pháp và đánh giá, phản ánh giải pháp, xây dựng vấn đề mới. Mỗi thành tố được phân tích chi tiết qua các chỉ số hành vi và mức độ biểu hiện cụ thể, giúp đánh giá chính xác năng lực của HS.

  2. Giáo dục STEM: Là mô hình giáo dục liên môn, tích hợp kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học nhằm giúp HS vận dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. Mục tiêu của giáo dục STEM là phát triển năng lực thế kỷ 21, bao gồm tư duy hệ thống, sáng tạo, giải quyết vấn đề và kỹ năng làm việc nhóm. Tiến trình bài học STEM được thiết kế qua 8 bước từ xác định vấn đề đến trình bày, thảo luận và cải tiến sản phẩm.

Các khái niệm chính bao gồm: chuyển động tròn đều, lực hướng tâm, gia tốc hướng tâm, áp lực, thiết kế cầu vòm, và các tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng kết hợp các phương pháp sau:

  • Phương pháp nghiên cứu lý luận: Tổng hợp, hệ thống hóa các tài liệu về NLGQVĐ, giáo dục STEM và chương trình Vật lý 10, đặc biệt là chủ đề "Chuyển động tròn".

  • Phương pháp khảo sát thực trạng: Thu thập dữ liệu từ 70 HS lớp 10 và giáo viên dạy Vật lý tại các trường THPT trên địa bàn quận Bắc Từ Liêm thông qua phiếu điều tra, phỏng vấn và quan sát giờ học. Thời gian khảo sát vào tháng 10 năm 2022.

  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm dạy học chủ đề STEM "Chuyển động tròn" với kế hoạch dạy học và bộ công cụ đánh giá được xây dựng, nhằm kiểm định tính khả thi và hiệu quả của công cụ.

  • Phương pháp thống kê toán học: Xử lý, phân tích số liệu thu thập được từ khảo sát và thực nghiệm bằng các công cụ thống kê để đánh giá mức độ phát triển năng lực và hiệu quả của bộ công cụ.

Cỡ mẫu khảo sát gồm 70 HS và 30 giáo viên, được chọn theo phương pháp chọn mẫu thuận tiện nhằm đảm bảo tính đại diện cho nhóm nghiên cứu. Phân tích dữ liệu tập trung vào mô tả tần suất, tỷ lệ phần trăm và so sánh mức độ năng lực trước và sau thực nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng dạy học STEM và đánh giá NLGQVĐ: Khoảng 40% giáo viên đã áp dụng dạy học theo định hướng STEM, 30% có kế hoạch áp dụng, còn lại chưa triển khai do thiếu thiết bị, tài liệu và thời gian. 63,3% giáo viên sử dụng phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề, nhưng việc đánh giá NLGQVĐ còn hạn chế, chủ yếu tập trung vào sản phẩm mà chưa đánh giá sâu quá trình và năng lực HS.

  2. Khó khăn của HS trong học tập chủ đề "Chuyển động tròn": 34,3% HS cho biết ít được tiếp cận các câu hỏi gắn với thực tiễn, chỉ 17,1% HS tự đặt được câu hỏi liên quan kiến thức và thực tiễn. Các hoạt động thực hành, chế tạo sản phẩm STEM chiếm tỷ lệ thấp (7,1%), dẫn đến hạn chế trong phát triển năng lực giải quyết vấn đề.

  3. Hiệu quả bộ công cụ đánh giá: Qua thực nghiệm sư phạm với bộ công cụ đánh giá được xây dựng, điểm trung bình năng lực giải quyết vấn đề của HS tăng từ mức khoảng 5,2 lên 7,8 (tăng 50%), trong đó 65% HS đạt mức năng lực tốt (điểm ≥ 8,0). Bộ công cụ giúp giáo viên đánh giá chi tiết từng thành tố năng lực, từ nhận diện vấn đề đến đề xuất và thực hiện giải pháp, cũng như đánh giá và vận dụng vào tình huống mới.

  4. Phản hồi từ giáo viên và HS: 85% giáo viên đánh giá bộ công cụ phù hợp, dễ sử dụng và hỗ trợ hiệu quả trong việc theo dõi tiến trình phát triển năng lực của HS. HS thể hiện sự hào hứng, tích cực tham gia các hoạt động STEM, đặc biệt trong việc thiết kế và chế tạo mô hình cầu vòm, qua đó nâng cao khả năng vận dụng kiến thức và kỹ năng thực hành.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát và thực nghiệm cho thấy việc áp dụng dạy học theo định hướng STEM kết hợp với bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề giúp nâng cao chất lượng học tập môn Vật lý, đặc biệt trong chủ đề "Chuyển động tròn". Nguyên nhân chính là do bộ công cụ đánh giá được thiết kế dựa trên cơ sở lý luận vững chắc, phản ánh đầy đủ các thành tố của năng lực giải quyết vấn đề, đồng thời phù hợp với đặc điểm chương trình và thực tiễn dạy học.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả này tương đồng với báo cáo của một số nghiên cứu quốc tế về hiệu quả của giáo dục STEM trong phát triển năng lực thế kỷ 21. Việc tập trung đánh giá quá trình và sản phẩm học tập giúp giáo viên có cái nhìn toàn diện hơn về năng lực HS, từ đó điều chỉnh phương pháp dạy học phù hợp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột thể hiện sự thay đổi điểm năng lực giải quyết vấn đề trước và sau thực nghiệm, bảng phân loại mức độ năng lực HS theo từng tiêu chí đánh giá, và biểu đồ tròn phản ánh tỷ lệ HS đạt các mức năng lực khác nhau.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo giáo viên về dạy học STEM và đánh giá năng lực: Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về thiết kế bài học STEM và sử dụng bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề nhằm nâng cao năng lực chuyên môn cho giáo viên. Thời gian thực hiện trong vòng 6 tháng, do Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các trường đại học tổ chức.

  2. Trang bị cơ sở vật chất và tài liệu hỗ trợ: Đầu tư thiết bị, nguyên vật liệu phục vụ cho các hoạt động thực hành STEM, đồng thời xây dựng thư viện tài liệu tham khảo về STEM và đánh giá năng lực. Mục tiêu nâng tỷ lệ trường có đủ điều kiện dạy học STEM lên 80% trong 2 năm tới.

  3. Áp dụng bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề rộng rãi: Khuyến khích các trường THPT áp dụng bộ công cụ đã xây dựng trong các chủ đề STEM của môn Vật lý và các môn khoa học khác để đánh giá năng lực HS một cách toàn diện và khách quan. Thời gian triển khai từ năm học tiếp theo.

  4. Phát triển chương trình dạy học tích hợp STEM: Xây dựng và hoàn thiện các chủ đề STEM phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông mới, chú trọng phát triển năng lực giải quyết vấn đề và kỹ năng thực hành cho HS. Chủ thể thực hiện là các tổ chuyên môn và ban giám hiệu các trường THPT, phối hợp với các chuyên gia giáo dục.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên Vật lý THPT: Nhận được tài liệu tham khảo về thiết kế bài học STEM và bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề, giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy và đánh giá HS.

  2. Nhà quản lý giáo dục: Có cơ sở để xây dựng chính sách, kế hoạch đào tạo và trang bị cơ sở vật chất phục vụ dạy học STEM, đồng thời thúc đẩy đổi mới phương pháp đánh giá năng lực HS.

  3. Nghiên cứu sinh, học viên cao học ngành Sư phạm Vật lý: Tài liệu tham khảo quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo về phát triển năng lực và đổi mới phương pháp dạy học môn Vật lý.

  4. Phụ huynh và HS: Hiểu rõ hơn về phương pháp dạy học STEM và cách đánh giá năng lực, từ đó phối hợp hiệu quả với nhà trường trong việc phát triển năng lực học tập.

Câu hỏi thường gặp

  1. Bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề gồm những tiêu chí nào?
    Bộ công cụ gồm 5 tiêu chí chính: phân tích và hiểu đúng vấn đề, đề xuất giải pháp, lập luận logic, đánh giá giải pháp, và vận dụng vào bối cảnh mới. Mỗi tiêu chí được chấm điểm từ 0 đến 2, tổng điểm tối đa là 10.

  2. Làm thế nào để giáo viên áp dụng bộ công cụ trong thực tế?
    Giáo viên có thể sử dụng bộ công cụ để đánh giá qua các bài tập, dự án STEM hoặc quan sát quá trình HS thực hiện nhiệm vụ. Ví dụ, trong chủ đề "Chuyển động tròn", giáo viên đánh giá HS qua việc thiết kế và chế tạo mô hình cầu vòm.

  3. Bộ công cụ có phù hợp với các môn học khác ngoài Vật lý không?
    Mặc dù được thiết kế cho môn Vật lý, các tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề có thể điều chỉnh và áp dụng cho các môn khoa học tự nhiên khác như Hóa học, Sinh học hoặc Toán học trong bối cảnh giáo dục STEM.

  4. Thời gian thực hiện một chủ đề STEM trong nghiên cứu là bao lâu?
    Chủ đề STEM "Chuyển động tròn" được tổ chức trong 6 tiết học trên lớp, bao gồm các hoạt động từ nảy sinh vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền, thiết kế, chế tạo đến trình bày và đánh giá sản phẩm.

  5. Kết quả thực nghiệm có thể áp dụng rộng rãi ở các trường khác không?
    Kết quả nghiên cứu có tính khả thi cao và có thể áp dụng tại các trường THPT có điều kiện tương tự. Tuy nhiên, cần có sự điều chỉnh phù hợp với đặc điểm từng trường và đội ngũ giáo viên.

Kết luận

  • Đã xây dựng thành công bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS trong dạy học chủ đề STEM "Chuyển động tròn" - Vật lý 10, phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông mới.
  • Bộ công cụ giúp đánh giá toàn diện các thành tố năng lực giải quyết vấn đề, hỗ trợ giáo viên theo dõi và phát triển năng lực HS hiệu quả.
  • Thực nghiệm sư phạm cho thấy sự cải thiện rõ rệt về năng lực giải quyết vấn đề của HS sau khi áp dụng bộ công cụ và phương pháp dạy học STEM.
  • Đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm nâng cao chất lượng dạy học STEM và đánh giá năng lực tại các trường THPT.
  • Khuyến nghị các nhà quản lý, giáo viên và nghiên cứu sinh tiếp tục phát triển và ứng dụng bộ công cụ trong thực tiễn giáo dục.

Next steps: Triển khai đào tạo giáo viên, hoàn thiện tài liệu hướng dẫn sử dụng bộ công cụ, mở rộng nghiên cứu sang các chủ đề STEM khác và các môn học liên quan.

Call to action: Các trường THPT và giáo viên Vật lý nên áp dụng bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề để nâng cao chất lượng dạy học STEM, góp phần phát triển toàn diện năng lực học sinh trong kỷ nguyên mới.