I. Tổng quan dạy học hình học và đo lường ở tiểu học theo GD STEM
Nghiên cứu của Dương Thị Ngọc Ánh tại Trường Đại học Sư phạm thuộc Đại học Thái Nguyên tập trung vào đổi mới giáo dục. Mạch kiến thức hình học và đo lường giữ vị trí then chốt trong chương trình môn Toán tiểu học. Nội dung này giúp học sinh hình thành biểu tượng không gian và phát triển tư duy logic. Giáo dục STEM kết hợp kiến thức liên môn để giải quyết vấn đề thực tế. Học sinh tiếp cận toán học qua các hoạt động trải nghiệm trực quan. Các mô hình hình học không còn là lý thuyết trừu tượng trên trang sách. Học sinh tự tay lắp ráp và đo đạc các vật thể thực tế trong đời sống. Sự chuyển đổi này đáp ứng yêu cầu của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018. Mục tiêu chính là phát triển phẩm chất và năng lực cho người học. Tác giả luận văn khẳng định sự cần thiết của việc xây dựng bài học STEM chuẩn mực. Môi trường học tập tích cực kích thích tính tò mò và sáng tạo của trẻ nhỏ. Nền tảng toán học tiểu học vì thế trở nên sinh động và hữu ích hơn.
1.1. Vị trí của mạch hình học và đo lường trong môn Toán
Hình học và đo lường là hợp phần cốt lõi trong chương trình Toán tiểu học. Nội dung cung cấp các biểu tượng trực quan về hình phẳng và hình khối. Học sinh nhận biết các đại lượng như độ dài, diện tích, thể tích và khối lượng. Khả năng định hướng không gian của học sinh được hình thành vững chắc qua từng bài học. Kiến thức đo lường liên kết chặt chẽ với các thao tác thực hành thường nhật. Học sinh biết dùng thước kẻ, cân đồng hồ và dụng cụ đo thông dụng. Việc rèn luyện kỹ năng tính toán chu vi, diện tích tạo tiền đề học tập bậc cao hơn. Năng lực giải quyết vấn đề bắt đầu từ những trải nghiệm trực giác này.
1.2. Vai trò của định hướng giáo dục STEM ở bậc tiểu học
Giáo dục STEM phá vỡ ranh giới cứng nhắc giữa các môn học truyền thống. Phương pháp này tích hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trong từng hoạt động. Học sinh không chỉ tiếp thu lý thuyết thụ động mà còn được tham gia sáng tạo. Quá trình thiết kế sản phẩm giúp học sinh vận dụng ngay kiến thức toán học. Trẻ em phát triển toàn diện kỹ năng giao tiếp, tư duy phản biện và làm việc nhóm. Tinh thần hợp tác và sự tự tin tăng lên rõ rệt khi trẻ hoàn thành nhiệm vụ. Dạy học STEM còn nuôi dưỡng đam mê khám phá thế giới xung quanh ngay từ nhỏ. Phương thức này đáp ứng toàn diện mục tiêu giáo dục hiện đại.
II. Thực trạng dạy học hình học và đo lường theo GD STEM ở tiểu học
Nghiên cứu của Dương Thị Ngọc Ánh tiến hành khảo sát thực địa tại Thái Nguyên. Dữ liệu ghi nhận từ 30 giáo viên và 120 học sinh trường Tiểu học Lương Sơn và Ninh Sơn. Kết quả cho thấy 66,7% giáo viên đã tham gia các lớp tập huấn về giáo dục STEM. Tuy nhiên, vẫn còn 33,3% giáo viên chưa từng tiếp cận chương trình bồi dưỡng chuyên môn này. Việc thiết kế bài học STEM môn Toán còn gặp nhiều trở ngại về thời gian và cơ sở vật chất. Đa số giáo viên còn lúng túng khi xác định tiêu chí kỹ thuật cho sản phẩm học tập. Về phía người học, có đến 91,6% học sinh hào hứng khi giải các bài toán thực tiễn. Cụ thể, 41,6% học sinh rất thích thú và 50% học sinh cảm thấy hứng thú. Dù vậy, vẫn còn 16,6% học sinh chưa quan tâm đến nội dung liên hệ thực tế. Khoảng cách giữa lý thuyết sách giáo khoa và ứng dụng thực tế vẫn còn hiện hữu. Thực trạng này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc chuẩn hóa quy trình dạy học tích hợp.
2.1. Năng lực triển khai giáo dục STEM của giáo viên tiểu học
Phần lớn giáo viên nhận thức rõ lợi ích của giáo dục STEM trong việc đổi mới phương pháp giảng dạy. Tuy vậy, tỷ lệ một phần ba giáo viên chưa qua tập huấn phản ánh khoảng trống chuyên môn lớn. Thầy cô thường gặp lúng túng trong việc kết nối kiến thức hình học trừu tượng với kỹ thuật và công nghệ chế tạo. Việc xây dựng tiêu chí đánh giá sản phẩm của học sinh cũng thiếu các công cụ chuẩn mực. Áp lực hoàn thành phân phối chương trình khiến nhiều giáo viên e ngại tổ chức hoạt động trải nghiệm kéo dài. Nguồn học liệu tham khảo về các bài toán hình học STEM thực tiễn chưa phong phú. Đây là rào cản chính hạn chế tính linh hoạt của giáo viên.
2.2. Khó khăn nhận thức của học sinh khi học hình học không gian
Tư duy của học sinh tiểu học mang nặng tính trực quan cụ thể. Trẻ gặp nhiều khó khăn khi phải tưởng tượng các hình khối ba chiều từ hình vẽ phẳng trên giấy. Việc hiểu bản chất các đơn vị đo lường như diện tích, thể tích thường mang tính máy móc. Học sinh dễ học thuộc công thức tính chu vi, diện tích nhưng không hiểu ý nghĩa thực tế. Khi gặp các bài toán tình huống đời sống, trẻ thường lúng túng trong khâu lựa chọn công cụ đo phù hợp. Tâm lý sợ sai và thói quen tính toán thụ động làm giảm khả năng sáng tạo độc lập của học sinh. Dù vậy, tinh thần ham thích khám phá các ứng dụng thực tế vẫn rất cao.
III. Phương pháp dạy học hình học và đo lường theo GD STEM ở tiểu học
Nghiên cứu đề xuất quy trình dạy học 4 bước bài bản nhằm khắc phục những bất cập trên. Bước đầu tiên là lựa chọn chủ đề bài học gắn liền với đời sống hàng ngày của học sinh. Giáo viên đưa ra các tình huống chân thực như thiết kế hộp quà, sắp xếp góc học tập hay đo đạc sân trường. Bước thứ hai là xác định rõ vấn đề cần giải quyết, giúp kích thích nhu cầu nhận thức của trẻ. Học sinh buộc phải huy động các kiến thức hình học để tìm kiếm lời giải khả thi. Bước thứ ba là xây dựng bộ tiêu chí cụ thể cho sản phẩm hoặc mô hình thực tế. Học sinh dựa vào tiêu chí này để đo đạc chính xác kích thước, diện tích và tính toán chu vi. Bước cuối cùng là tổ chức chế tạo sản phẩm, thử nghiệm và báo cáo kết quả trước tập thể lớp. Cách tiếp cận này giúp học sinh tiểu học tiếp thu kiến thức một cách tự nhiên và sâu sắc. Trẻ hiểu rõ nguồn gốc và giá trị thực tế của mỗi công thức toán học.
3.1. Quy trình thiết kế bài học STEM 4 bước theo Robotsteam
Quy trình 4 bước Robotsteam tạo khung sư phạm logic cho giáo viên khi thiết kế bài học. Đầu tiên, giáo viên phân tích chương trình toán và chọn chủ đề có tính ứng dụng cao. Tiếp theo, giáo viên xác định vấn đề STEM kiến tạo hoặc vận dụng để giao việc cho học sinh. Bước ba đòi hỏi xây dựng bộ tiêu chí kỹ thuật rõ ràng cho sản phẩm chế tạo. Học sinh dựa vào đây để vẽ bản phác thảo hình học và tính toán kích thước chi tiết. Cuối cùng, học sinh thử nghiệm mô hình, điều chỉnh sai số kỹ thuật và hoàn thiện sản phẩm. Các bước diễn ra liền mạch giúp học sinh làm chủ kiến thức đo lường và hình khối qua hành động thực tiễn.
3.2. Xây dựng tình huống thực tiễn gắn với hình học và đo lường
Tình huống thực tế tạo động lực học tập tự nhiên cho học sinh tiểu học. Giáo viên có thể yêu cầu học sinh thiết kế hộp đựng bút từ bìa tái chế. Hoạt động này đòi hỏi các em nhận dạng hình khối, đo chiều dài và tính diện tích mặt đáy. Một tình huống khác là lập kế hoạch làm mới góc đọc sách của lớp học. Trẻ tự đo đạc chiều dài kệ sách, ước lượng không gian sắp xếp đồ dùng và tính toán chu vi viền trang trí. Những nhiệm vụ này giúp xóa bỏ cảm giác khô khan của những con số hình học. Học sinh nhận thức sâu sắc rằng toán học luôn gắn liền với mọi hoạt động xung quanh.
IV. Ứng dụng dạy học hình học và đo lường theo GD STEM tại Thái Nguyên
Nghiên cứu của tác giả Dương Thị Ngọc Ánh mang lại giá trị thực tiễn to lớn cho ngành giáo dục tiểu học tại Thái Nguyên. Luận văn đã xây dựng hệ thống bài học mẫu về hình học và đo lường bám sát chuẩn kiến thức hiện hành. Việc áp dụng mô hình STEM giúp đổi mới phương pháp dạy học của giáo viên tại các trường tiểu học địa phương. Học sinh hình thành kỹ năng tư duy không gian và giải quyết vấn đề linh hoạt. Kết quả thực nghiệm tại trường Tiểu học Lương Sơn và Ninh Sơn chứng minh tính khả thi của giải pháp. Tỷ lệ học sinh hứng thú học toán tăng lên vượt bậc sau các tiết học thực hành. Giáo viên có thêm tài liệu tham khảo đáng tin cậy để tự tin triển khai các chủ đề STEM tương tự. Đề tài mở ra hướng tiếp cận sư phạm hiệu quả cho nhiều trường tiểu học trên địa bàn tỉnh. Đây là cơ sở khoa học vững chắc để nhân rộng mô hình trong tương lai.
4.1. Hiệu quả cải thiện hứng thú học toán của học sinh tiểu học
Dạy học theo định hướng STEM mang lại sự thay đổi tích cực trong thái độ học tập của trẻ nhỏ. Học sinh chuyển từ trạng thái thụ động ghi nhớ sang chủ động khám phá và sáng tạo. Việc tự tay cắt ghép các mô hình khối lăng trụ hay hình hộp chữ nhật giúp kiến thức trở nên dễ hiểu. Tỷ lệ học sinh hào hứng học tập đạt trên 91% là minh chứng rõ nét cho tính hiệu quả của phương pháp. Không khí lớp học trở nên sôi nổi hơn nhờ các hoạt động thảo luận nhóm và chế tạo đồ vật. Học sinh không còn cảm thấy khô khan hay áp lực trước các bài toán đo lường kích thước.
4.2. Khuyến nghị nhân rộng mô hình STEM tại các trường tiểu học
Để phát huy tối đa hiệu quả, các cơ sở giáo dục cần đẩy mạnh công tác bồi dưỡng giáo viên về STEM. Nhà trường cần tổ chức các buổi hội thảo chuyên đề chia sẻ kinh nghiệm thiết kế bài dạy hình học thực hành. Cơ sở vật chất và đồ dùng dạy học cần được bổ sung đồng bộ để phục vụ chế tạo mô hình. Ban giám hiệu nên khuyến khích giáo viên linh hoạt điều chỉnh thời lượng tiết học cho phù hợp. Sự phối hợp giữa nhà trường và gia đình trong việc chuẩn bị nguyên vật liệu tái chế cũng rất quan trọng. Những giải pháp đồng bộ này sẽ giúp mô hình STEM phát triển bền vững trong môi trường tiểu học.
