Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh toàn cầu hóa và cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, việc đổi mới giáo dục nhằm phát triển năng lực cho học sinh trở thành yêu cầu cấp thiết. Theo ước tính, đến năm 2030, máy tính sẽ thay thế khoảng 60% công việc hiện nay, đồng thời nhu cầu nhân lực trong lĩnh vực STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học) ngày càng tăng cao. Tại Việt Nam, giáo dục STEM được xem là định hướng quan trọng trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 nhằm trang bị cho học sinh các kỹ năng cần thiết để thích ứng với sự thay đổi của xã hội và thị trường lao động. Môn Toán, đặc biệt là chủ đề hình học trực quan lớp 6, giữ vai trò then chốt trong việc phát triển tư duy logic, sáng tạo và khả năng vận dụng kiến thức liên môn.

Luận văn tập trung nghiên cứu tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong chủ đề hình học trực quan Toán lớp 6 tại trường THCS Thị Trấn Văn Điển, huyện Thanh Trì, Hà Nội. Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá thực trạng, đề xuất biện pháp tổ chức dạy học STEM hiệu quả, góp phần nâng cao hứng thú và chất lượng học tập môn Toán. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào quá trình tổ chức dạy học STEM trong chủ đề hình học trực quan, giai đoạn năm học 2023-2024. Nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc đổi mới phương pháp dạy học Toán, phát triển năng lực STEM cho học sinh trung học cơ sở, đồng thời hỗ trợ giáo viên trong việc thiết kế bài giảng tích hợp liên môn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: dạy học tích hợp và giáo dục STEM. Dạy học tích hợp được hiểu là phương pháp tổ chức học tập nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn, giúp học sinh hiểu sâu sắc và vận dụng hiệu quả kiến thức. Đặc trưng của dạy học tích hợp bao gồm thiết lập mối quan hệ logic giữa các kiến thức, lựa chọn nội dung phù hợp với thực tiễn, và phát triển năng lực tìm kiếm, quản lý kiến thức.

Giáo dục STEM là sự kết hợp liên ngành giữa Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, nhằm trang bị cho học sinh kiến thức và kỹ năng thực hành để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Giáo dục STEM nhấn mạnh phát triển năng lực đặc thù của từng lĩnh vực, năng lực cốt lõi như tư duy phản biện, hợp tác, sáng tạo, đồng thời định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Trong chương trình giáo dục phổ thông 2018, STEM được tích hợp trong các môn học và hoạt động trải nghiệm, đặc biệt môn Toán đóng vai trò trung tâm trong việc phát triển tư duy logic và khả năng vận dụng kiến thức liên môn.

Ba khái niệm chính được sử dụng trong nghiên cứu gồm:

  • Hình học trực quan: phương pháp dạy học hình học dựa trên hình ảnh, vật thể trực quan giúp học sinh đi từ cụ thể đến trừu tượng.
  • Dạy học theo định hướng STEM: tổ chức hoạt động học tập tích hợp các lĩnh vực STEM, tập trung vào giải quyết vấn đề thực tiễn và phát triển năng lực cho học sinh.
  • Phương pháp “Học qua hành” (Learning by doing): phương pháp dạy học dựa trên thực hành, trải nghiệm giúp học sinh hiểu sâu và nhớ lâu kiến thức.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu lý luận, điều tra khảo sát, thực nghiệm sư phạm và phân tích thống kê toán học.

  • Nguồn dữ liệu:

    • Tài liệu lý luận về dạy học tích hợp, giáo dục STEM, chương trình giáo dục phổ thông 2018.
    • Phiếu khảo sát ý kiến 25 giáo viên Toán tại các trường THCS huyện Thanh Trì.
    • Kết quả kiểm tra học sinh lớp 6A11 trường THCS Thị Trấn Văn Điển trước và sau thực nghiệm.

  • Phương pháp chọn mẫu:

    • Mẫu khảo sát gồm 25 giáo viên Toán được chọn ngẫu nhiên từ 4 trường THCS trong huyện Thanh Trì nhằm đảm bảo tính đại diện.
    • Lớp thực nghiệm gồm học sinh lớp 6A11 được chọn theo phương pháp chọn mẫu thuận tiện.

  • Phương pháp phân tích:

    • Phân tích định tính nội dung khảo sát, đánh giá thực trạng nhận thức và khó khăn của giáo viên.
    • Phân tích định lượng kết quả kiểm tra học sinh bằng thống kê mô tả, phân phối tần số, so sánh trung bình điểm trước và sau thực nghiệm.
    • Sử dụng phần mềm thống kê hỗ trợ xử lý số liệu nhằm đảm bảo tính chính xác và khách quan.

  • Timeline nghiên cứu:

    • Giai đoạn 1 (tháng 1-3/2024): Nghiên cứu lý luận, xây dựng công cụ khảo sát.
    • Giai đoạn 2 (tháng 4-5/2024): Tiến hành khảo sát, thực nghiệm sư phạm tại trường THCS Thị Trấn Văn Điển.
    • Giai đoạn 3 (tháng 6/2024): Phân tích dữ liệu, viết báo cáo và hoàn thiện luận văn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nhận thức của giáo viên về giáo dục STEM:

    • 68% giáo viên hiểu đúng khái niệm giáo dục STEM, 12% chưa hiểu đúng.
    • 88% giáo viên đánh giá giáo dục STEM là cần thiết, tuy nhiên vẫn còn 8% cho rằng không cần thiết.
    • 80% giáo viên nhận thức đúng vai trò của môn Toán trong giáo dục STEM.

  2. Khó khăn khi tổ chức dạy học STEM:

    • 72% giáo viên thiếu thời gian đầu tư thiết kế chủ đề dạy học STEM.
    • 64% gặp khó khăn trong việc chọn lọc chủ đề phù hợp với nội dung bài dạy.
    • 60% cho rằng dạy học STEM không đem lại kết quả cao trong các kỳ thi khảo sát hiện nay.
    • 60% phản ánh thiếu thốn cơ sở vật chất, không đảm bảo điều kiện tổ chức dạy học STEM.

  3. Kết quả thực nghiệm sư phạm:

    • Điểm trung bình bài kiểm tra sau thực nghiệm của lớp thực nghiệm tăng khoảng 15% so với trước thực nghiệm.
    • Tỷ lệ học sinh đạt điểm trên trung bình tăng từ 55% lên 75% sau khi áp dụng phương pháp dạy học STEM.
    • Học sinh thể hiện sự hứng thú và tích cực tham gia các hoạt động nhóm, thảo luận và thực hành trong bài học.

  4. Đánh giá về hiệu quả dạy học STEM:

    • Giáo viên và học sinh đều đánh giá cao tính thực tiễn và sự hấp dẫn của bài học theo định hướng STEM.
    • Việc tích hợp kiến thức Toán với các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ và Kỹ thuật giúp học sinh hiểu sâu hơn và vận dụng linh hoạt kiến thức.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát cho thấy đa số giáo viên đã nhận thức đúng về vai trò và ý nghĩa của giáo dục STEM, phù hợp với các nghiên cứu gần đây về đổi mới giáo dục phổ thông. Tuy nhiên, khó khăn về thời gian, nguồn lực và cơ sở vật chất vẫn là rào cản lớn trong việc triển khai dạy học STEM hiệu quả. Điều này tương đồng với báo cáo của ngành giáo dục về thực trạng áp dụng STEM tại các trường trung học cơ sở.

Kết quả thực nghiệm sư phạm chứng minh rằng tổ chức dạy học theo định hướng STEM trong chủ đề hình học trực quan lớp 6 góp phần nâng cao kết quả học tập và phát triển năng lực cho học sinh. Việc học sinh tăng 20% tỷ lệ đạt điểm trên trung bình sau thực nghiệm cho thấy hiệu quả tích cực của phương pháp này. Các biểu đồ phân phối điểm kiểm tra trước và sau thực nghiệm minh họa rõ sự cải thiện về mặt chất lượng học tập.

Ngoài ra, việc học sinh tham gia tích cực vào các hoạt động thực hành, thảo luận nhóm cũng phản ánh đặc trưng của giáo dục STEM là phát triển kỹ năng hợp tác, tư duy phản biện và sáng tạo. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả này phù hợp với xu hướng giáo dục STEM toàn cầu, nhấn mạnh vai trò của phương pháp “Học qua hành” trong phát triển năng lực học sinh.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc áp dụng dạy học STEM đòi hỏi sự chuẩn bị kỹ lưỡng về mặt thiết kế bài học, đào tạo giáo viên và đầu tư cơ sở vật chất. Việc thiếu đồng bộ trong các yếu tố này có thể ảnh hưởng đến hiệu quả triển khai, như phản ánh qua ý kiến giáo viên về khó khăn trong nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo, bồi dưỡng giáo viên về giáo dục STEM

    • Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về thiết kế bài dạy STEM và phương pháp dạy học tích hợp.
    • Mục tiêu: 100% giáo viên Toán THCS được đào tạo trong vòng 12 tháng.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các trường đại học sư phạm.

  2. Phát triển nguồn tài liệu, bài giảng mẫu theo định hướng STEM

    • Xây dựng bộ tài liệu tham khảo, kế hoạch bài dạy STEM minh họa cho chủ đề hình học trực quan lớp 6.
    • Mục tiêu: Cung cấp ít nhất 5 bài giảng mẫu trong 6 tháng tới.
    • Chủ thể thực hiện: Nhà trường và các tổ chuyên môn.

  3. Cải thiện cơ sở vật chất và trang thiết bị dạy học

    • Đầu tư trang thiết bị thực hành, mô hình trực quan phục vụ dạy học STEM.
    • Mục tiêu: Trang bị đầy đủ thiết bị cho ít nhất 3 phòng học STEM trong 1 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Ban giám hiệu nhà trường, phối hợp với các đơn vị tài trợ.

  4. Tăng cường thời gian và không gian tổ chức hoạt động STEM

    • Lập kế hoạch dành thời gian cho các hoạt động trải nghiệm, dự án STEM trong chương trình học.
    • Mục tiêu: Ít nhất 1 tiết học/tuần dành cho hoạt động STEM.
    • Chủ thể thực hiện: Giáo viên chủ nhiệm, tổ chuyên môn và học sinh.

  5. Xây dựng hệ thống đánh giá đa dạng, phù hợp với dạy học STEM

    • Áp dụng phiếu đánh giá theo tiêu chí (rubric), hồ sơ học tập để đánh giá năng lực học sinh toàn diện.
    • Mục tiêu: 100% giáo viên sử dụng công cụ đánh giá mới trong 1 học kỳ.
    • Chủ thể thực hiện: Giáo viên và ban giám hiệu nhà trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên Toán trung học cơ sở

    • Lợi ích: Nắm bắt phương pháp dạy học STEM, thiết kế bài giảng tích hợp, nâng cao hiệu quả giảng dạy.
    • Use case: Áp dụng các biện pháp tổ chức dạy học STEM trong chủ đề hình học trực quan để tăng hứng thú học sinh.

  2. Nhà quản lý giáo dục và cán bộ chuyên môn

    • Lợi ích: Hiểu rõ thực trạng, khó khăn và giải pháp triển khai giáo dục STEM tại trường phổ thông.
    • Use case: Xây dựng kế hoạch đào tạo, đầu tư cơ sở vật chất và hỗ trợ giáo viên.

  3. Sinh viên, nghiên cứu sinh ngành Sư phạm Toán và Giáo dục học

    • Lợi ích: Tham khảo cơ sở lý luận, phương pháp nghiên cứu và kết quả thực nghiệm về dạy học STEM.
    • Use case: Phát triển đề tài nghiên cứu, luận văn liên quan đến đổi mới phương pháp dạy học.

  4. Các nhà hoạch định chính sách giáo dục

    • Lợi ích: Cung cấp dữ liệu thực tiễn và đề xuất chính sách hỗ trợ phát triển giáo dục STEM trong hệ thống giáo dục phổ thông.
    • Use case: Xây dựng chính sách đào tạo giáo viên, phát triển chương trình và đầu tư cơ sở vật chất.

Câu hỏi thường gặp

  1. Giáo dục STEM là gì và tại sao quan trọng trong giáo dục phổ thông?
    Giáo dục STEM là phương pháp tích hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh. Nó giúp học sinh phát triển tư duy phản biện, sáng tạo và kỹ năng hợp tác, chuẩn bị cho nghề nghiệp trong thế kỷ 21.

  2. Làm thế nào để tổ chức dạy học STEM hiệu quả trong môn Toán lớp 6?
    Hiệu quả đạt được khi giáo viên thiết kế bài học tích hợp kiến thức liên môn, sử dụng phương pháp “Học qua hành”, tổ chức hoạt động nhóm, thực hành và đánh giá đa dạng. Cần chuẩn bị kỹ lưỡng về nội dung, thiết bị và thời gian phù hợp.

  3. Những khó khăn phổ biến khi triển khai dạy học STEM là gì?
    Khó khăn thường gặp gồm thiếu thời gian thiết kế bài học, thiếu nguồn tài liệu tham khảo, cơ sở vật chất hạn chế, năng lực giáo viên chưa đồng đều và sự khác biệt về trình độ học sinh.

  4. Phương pháp đánh giá nào phù hợp với dạy học STEM?
    Đánh giá theo tiêu chí (rubric), hồ sơ học tập (portfolio), đánh giá quá trình và sản phẩm là các phương pháp phù hợp. Chúng giúp đánh giá toàn diện năng lực, thái độ và kỹ năng của học sinh trong quá trình học tập.

  5. Dạy học hình học trực quan theo định hướng STEM có lợi ích gì?
    Phương pháp này giúp học sinh phát triển tư duy trực quan, khả năng tưởng tượng không gian, vận dụng kiến thức Toán vào thực tiễn, tăng hứng thú học tập và phát triển kỹ năng hợp tác, sáng tạo thông qua các hoạt động thực hành.

Kết luận

  • Giáo dục STEM trong chủ đề hình học trực quan Toán lớp 6 góp phần nâng cao chất lượng học tập và phát triển năng lực cho học sinh trung học cơ sở.
  • Đa số giáo viên nhận thức đúng về vai trò và ý nghĩa của giáo dục STEM, nhưng còn gặp nhiều khó khăn về thời gian, nguồn lực và cơ sở vật chất.
  • Thực nghiệm sư phạm cho thấy phương pháp dạy học STEM giúp tăng điểm số và hứng thú học tập của học sinh.
  • Cần tăng cường đào tạo giáo viên, phát triển tài liệu, cải thiện cơ sở vật chất và xây dựng hệ thống đánh giá phù hợp để triển khai hiệu quả giáo dục STEM.
  • Luận văn cung cấp cơ sở lý luận, thực tiễn và đề xuất giải pháp thiết thực, làm tài liệu tham khảo hữu ích cho giáo viên, nhà quản lý và các nhà nghiên cứu giáo dục.

Hành động tiếp theo: Các trường THCS nên triển khai đào tạo giáo viên về STEM, xây dựng bài giảng mẫu và tổ chức thực nghiệm mở rộng để nhân rộng mô hình dạy học hiệu quả. Các nhà quản lý cần hỗ trợ về chính sách và đầu tư cơ sở vật chất nhằm thúc đẩy giáo dục STEM phát triển bền vững.