Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục của tác giả Hán Thị Hương Thủy với đề tài "Dạy học trên cơ sở vấn đề bài học STEM chủ đề Các thể của chất môn Khoa học tự nhiên 6" được thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên (năm 2023), thuộc ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lý (mã số: 9140111), dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TS. Đỗ Hương Trà và PGS.TS. Vũ Thị Kim Liên.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 tại Việt Nam chú trọng định hướng phát triển phẩm chất và năng lực cho người học, đồng thời thúc đẩy giáo dục STEM qua các môn học tích hợp như môn Khoa học tự nhiên ở cấp Trung học cơ sở (THCS). Định hướng này được thể hiện qua các văn bản pháp quy như Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ, Công văn số 4325/BGDĐT-GDTrH ngày 01/9/2016 và Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo.

Tuy nhiên, việc triển khai dạy học STEM trong thực tiễn nhà trường phổ thông gặp nhiều rào cản. Khảo sát của nhóm tác giả Trường Đại học Thủ đô (công bố tháng 3/2023) chỉ ra rằng 72,2% giáo viên coi thiếu thời gian trên lớp là khó khăn lớn nhất; đồng thời kiến thức tích hợp liên môn vượt ra ngoài chuyên ngành đào tạo đơn môn của giáo viên. Đa số các nghiên cứu và hoạt động STEM ở Việt Nam hiện nay chủ yếu tập trung vào hoạt động trải nghiệm STEM hoặc câu lạc bộ, nghiên cứu khoa học kỹ thuật dành cho nhóm học sinh năng khiếu; việc triển khai bài học STEM đại trà trong giờ học chính khóa cấp THCS còn rất hạn chế. Bên cạnh đó, phương pháp dạy học trên cơ sở vấn đề (Problem-Based Learning - PBL) vốn được áp dụng nhiều ở bậc đại học nhưng chưa được khai thác bài bản trong các bài học STEM môn Khoa học tự nhiên lớp 6. Việc đánh giá năng lực Khoa học tự nhiên của học sinh theo các tiêu chí hành vi định lượng cũng là một thách thức lớn đối với giáo viên.

Mục tiêu nghiên cứu

Đề xuất quy trình xây dựng, tổ chức dạy học trên cơ sở vấn đề bài học STEM chủ đề "Các thể của chất" môn Khoa học tự nhiên 6 nhằm bồi dưỡng năng lực Khoa học tự nhiên của học sinh.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu:
    1. Nội dung kiến thức chủ đề "Các thể của chất" trong môn Khoa học tự nhiên 6.
    2. Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học trên cơ sở vấn đề bài học STEM.
    3. Năng lực Khoa học tự nhiên của học sinh.
  • Phạm vi nghiên cứu: Các nội dung kiến thức về Các thể (trạng thái) của chất trong chương trình môn Khoa học tự nhiên 6, tập trung vào: Sự đa dạng của chất, Ba thể cơ bản của chất, Sự chuyển đổi thể của chất.
  • Khách thể nghiên cứu: Học sinh lớp 6 tại các trường Trung học cơ sở trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.

Giả thuyết khoa học

Nếu đề xuất được cấu trúc của năng lực Khoa học tự nhiên, đề xuất được quy trình xây dựng, tổ chức dạy học trên cơ sở vấn đề bài học STEM đáp ứng các yêu cầu bồi dưỡng năng lực Khoa học tự nhiên cùng với việc phân tích các nội dung kiến thức chủ đề "Các thể của chất" môn Khoa học tự nhiên 6 thì sẽ góp phần bồi dưỡng năng lực Khoa học tự nhiên của học sinh đáp ứng mục tiêu dạy học của môn học.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan hệ thống các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước trên ba mạch nội dung chính:

[Mạch 1: Dạy học trên cơ sở vấn đề (PBL)] 
[Mạch 2: Giáo dục STEM & bài học STEM] 
[Mạch 3: Bồi dưỡng & đánh giá Năng lực Khoa học / KHTN]

1. Các nghiên cứu về dạy học trên cơ sở vấn đề (PBL)

  • Trên thế giới: PBL khởi xướng tại trường y khoa thuộc Đại học McMaster (Canada) vào những năm 1960 (Barrows, 1980), sau đó mở rộng sang các khối ngành kỹ thuật, kinh tế, luật và giáo dục phổ thông. Các tác giả Donald R. Woods (1994), Barrows và Kelson (1995), Severiens và Schmidt (nghiên cứu trên 305 sinh viên đại học), Loyens, Magda & Rikers, Major C. (2002), Wood D. (2003), Hmelo-Silver C. (2004), Denis Bédard và cộng sự (2012 tại ĐH Sherbrooke, Canada) đã làm rõ cơ sở tâm lý, mục tiêu giáo dục, phát triển kỹ năng tự định hướng và giải quyết vấn đề của PBL.
  • Tại Việt Nam: Các tác giả Đỗ Hương Trà (cuốn sách về các kiểu tổ chức dạy học hiện đại trong môn Vật lý), Lê Văn Hảo (nghiên cứu tại ĐH Nha Trang), Hoàng Thị Hồng và Lê Huy Tùng (ĐH Công nghiệp TP.HCM), Đinh Thị Minh Nguyệt (ĐH Hà Nội), Vũ Hải Yến (ĐH Kỹ thuật Công nghệ TP.HCM), Nguyễn Thị Thanh Huyền (luận án tiến sĩ năm 2022 về PBL phần vật lý hạt nhân) đã nghiên cứu áp dụng PBL chủ yếu ở bậc đại học và cao đẳng.

2. Các nghiên cứu về giáo dục STEM

  • Trên thế giới: Định nghĩa và khung lý thuyết STEM được nghiên cứu bởi Bộ Giáo dục Hoa Kỳ (2007), Tsupros N. (2009), Báo cáo UK STEM education landscape (2016), Bybee (2013 với mô hình 5E), Assouline, Foley Nicpon & Dockery (2012), Sutaphan & Yuenyong (2020 với khung 7 giai đoạn dạy học STEM theo hướng bối cảnh STS).
  • Tại Việt Nam: Tài liệu tập huấn của Bộ GD&ĐT (2019) phân loại 3 hình thức giáo dục STEM. Các tác giả Nguyễn Thanh Nga và cộng sự (2017), Lê Hải Mỹ Ngân (luận án về STEM robotics cho HS THCS), Nguyễn Thị Thu Thủy (luận án về bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp STEM cho GV THCS), Đỗ Thị Phương Thảo và Nguyễn Thị Thúy Hằng (khảo sát nhận thức của giáo sinh), Nguyễn Thị Tố Khuyên (phân tích khó khăn của GV khi chuyển dịch từ đơn môn sang liên môn).

3. Các nghiên cứu về bồi dưỡng năng lực khoa học (NL KH/KHTN)

  • Trên thế giới: Quan điểm đánh giá năng lực khoa học của OECD/PISA (giai đoạn 2003, 2006); các tiêu chí công trình khoa học của Beillerot; khung năng lực Khoa học tự nhiên của Australia và Singapore; nghiên cứu của Brunsell và Horejsi về tích hợp thực hành khoa học và kỹ thuật ở trường phổ thông.
  • Tại Việt Nam: Khái niệm năng lực thực hiện của Nguyễn Đức Trí; cấu trúc năng lực khoa học của Lê Chí Nguyên, Nguyễn Thị Việt Nga; nghiên cứu bồi dưỡng năng lực dạy học và thực nghiệm của Nguyễn Thị Diệu Linh & Đỗ Hương Trà, Hoàng Thị Chiên, Phạm Thị Bích Đào & Phạm Thị Oanh.

Khoảng trống luận án giải quyết

Hầu hết các nghiên cứu về PBL tập trung ở giáo dục đại học; các nghiên cứu STEM ở phổ thông chủ yếu dừng lại ở trải nghiệm hoặc nghiên cứu khoa học. Luận án giải quyết khoảng trống về việc cụ thể hóa quy trình dạy học trên cơ sở vấn đề vào từng bài học STEM chính khóa trong môn Khoa học tự nhiên 6, đồng thời thiết lập khung đánh giá năng lực KHTN định lượng dựa trên các tiêu chí hành vi cụ thể.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

  • Lý thuyết học tập: Dựa trên thuyết kiến tạo (Constructivism) và tâm lý học nhận thức, lấy người học làm trung tâm, coi vấn đề thực tiễn là khởi điểm của quá trình nhận thức.
  • Khái niệm dạy học trên cơ sở vấn đề (PBL): Là quá trình dạy học mà người học tiếp cận kiến thức mới thông qua việc giải quyết các tình huống/vấn đề có bối cảnh thực tiễn, làm việc theo nhóm (6-8 học sinh), tự tìm kiếm thông tin và đề xuất giải pháp, dưới sự hướng dẫn, điều phối của giáo viên.
  • Cấu trúc năng lực Khoa học tự nhiên: Kế thừa Chương trình GDPT 2018 và khung PISA, gồm 3 thành tố:
    1. Nhận thức kiến thức Khoa học tự nhiên: Nhận biết, phân loại, trình bày các khái niệm, hiện tượng, quy luật.
    2. Tìm hiểu thế giới tự nhiên: Đặt câu hỏi, đề xuất giả thuyết, lập kế hoạch thí nghiệm/khảo sát, thu thập và xử lý dữ liệu.
    3. Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học: Giải thích hiện tượng thực tế, đề xuất giải pháp kỹ thuật, thiết kế và chế tạo sản phẩm/mô hình phục vụ đời sống.
Thành tố năng lực Nhận thức KHTN Tìm hiểu thế giới tự nhiên Vận dụng kiến thức, kĩ năng
Bản chất hoạt động Sản sinh và tiếp nhận kiến thức khoa học cốt lõi Nghiên cứu theo quy trình thu thập và phân tích chứng cứ Ứng dụng giải quyết bài toán và tình huống thực tiễn
Hành vi cốt lõi Trình bày, mô tả, so sánh các trạng thái và tính chất của chất Đề xuất phương án thực nghiệm, quan sát, đo lường, kiểm chứng Thiết kế mô hình, chế tạo giải pháp kỹ thuật, giải thích hiện tượng

Phân loại tình huống và quy trình xây dựng tình huống có vấn đề

Luận án chỉ ra hai cách cấu trúc tình huống trong dạy học: tình huống gián đoạn (kết quả giải quyết vấn đề trước làm nảy sinh vấn đề tiếp theo) và tình huống liên tiếp/ghép hình (một vấn đề phức hợp nảy sinh đồng thời nhiều vấn đề thứ cấp). Đối với học sinh lớp 6, luận án lựa chọn kiểu tình huống gián đoạn (dạng thực tế hoặc hư cấu gắn với đời sống).

Quy trình xây dựng tình huống có vấn đề gồm 5 bước:

  • Bước 1: Xác định bối cảnh, chủ đề, nội dung hướng đến có khả năng gây hứng thú cho học sinh và lập bản phác thảo.
  • Bước 2: Dự kiến và đánh giá các nguồn thông tin sẵn có mà học sinh có thể truy cập, điều chỉnh tình huống cho phù hợp.
  • Bước 3: Đặt mình vào vị trí của học sinh (đánh giá dưới góc nhìn của học sinh), xác định trở ngại, mức độ phức tạp và dự kiến tiến trình giải quyết.
  • Bước 4: Viết bản hoàn chỉnh về tình huống vấn đề, đặt vào bối cảnh cụ thể và đưa ra các chỉ dẫn/dấu hiệu định hướng.
  • Bước 5: Thảo luận, lấy ý kiến chuyên gia và hoàn thiện tình huống.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

  • Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích, tổng hợp các văn kiện giáo dục, tài liệu lý luận về PBL, STEM, tâm lý học nhận thức và chương trình môn Khoa học tự nhiên.
  • Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra bằng phiếu hỏi đối với giáo viên, cán bộ quản lý (2 đợt khảo sát) về thực trạng tổ chức dạy học STEM, áp dụng PBL và đánh giá năng lực KHTN.
  • Phương pháp chuyên gia: Trao đổi, xin ý kiến các chuyên gia lý luận dạy học và giáo viên cốt cán để thẩm định quy trình dạy học, ma trận đề kiểm tra và Rubric đánh giá năng lực.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm 2 vòng trên các cặp lớp đối chứng và thực nghiệm tại các trường THCS thuộc tỉnh Vĩnh Phúc.
  • Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng phần mềm thống kê để xử lý số liệu thực nghiệm: kiểm định $t$-test độc lập (Independent Samples T-Test), tính giá trị trung bình ($\bar{X}$), độ lệch chuẩn ($SD$), vẽ đường phân phối chuẩn, tính hệ số mức độ ảnh hưởng SMD (Standardized Mean Difference), phân tích biểu đồ dây theo dõi sự phát triển năng lực của học sinh.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 1 hệ thống hóa lịch sử hình thành và phát triển của dạy học trên cơ sở vấn đề từ trường y khoa McMaster đến giáo dục phổ thông quốc tế và Việt Nam. Tổng quan các quan điểm về giáo dục STEM, chỉ rõ ba hình thức tổ chức STEM tại phổ thông (bài học STEM, trải nghiệm STEM, nghiên cứu khoa học kỹ thuật) theo văn bản chỉ đạo của Bộ GD&ĐT. Phân tích các mô hình năng lực khoa học của PISA (2003, 2006), Australia, Singapore và CT GDPT 2018.

Chương này rút ra 4 vấn đề nghiên cứu then chốt mà luận án cần giải quyết:

  1. Quy trình tổ chức dạy học trên cơ sở vấn đề bài học STEM cho học sinh đầu cấp THCS nhằm đồng thời chiếm lĩnh tri thức và phát triển năng lực KHTN.
  2. Quy trình thiết kế bài học phù hợp với điều kiện thực tiễn trường lớp tại Việt Nam.
  3. Cấu trúc và tiêu chí đánh giá năng lực KHTN định lượng trong dạy học STEM.
  4. Hệ thống các biện pháp dạy học làm cơ sở thiết kế tiến trình bài học STEM cụ thể.

Chương 2: Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học trên cơ sở vấn đề bài học STEM trong việc bồi dưỡng năng lực khoa học tự nhiên của học sinh

Chương 2 làm rõ bản chất, mục tiêu và đặc điểm của dạy học trên cơ sở vấn đề: lấy học sinh làm trung tâm, học qua trải nghiệm, cộng tác nhóm (6-8 học sinh), giáo viên giữ vai trò hỗ trợ/cố vấn, kiến thức mang tính đa lĩnh vực gắn với bối cảnh thực tiễn. Tác giả so sánh PBL với dạy học truyền thống và dạy học dự án; phân tích đặc điểm tâm sinh lý học sinh đầu cấp THCS; làm rõ đặc trưng sản phẩm STEM ở cấp học này (ưu tiên tính đơn giản, nhấn mạnh vào giải pháp và quy trình tìm tòi hơn là kỹ thuật phức tạp).

Chương 2 trình bày chi tiết quy trình 5 bước xây dựng tình huống có vấn đề và cấu trúc năng lực KHTN gồm 3 thành tố và các chỉ số hành vi cụ thể. Kết quả điều tra thực tiễn (2 lần khảo sát trên cán bộ quản lý và giáo viên THCS) phản ánh: 72,2% giáo viên gặp khó khăn về quỹ thời gian trên lớp; trên 51% giáo sinh và giáo viên hiểu chưa chuẩn xác về việc bài học STEM bắt buộc phải tích hợp đầy đủ cả 4 yếu tố S-T-E-M; giáo viên còn lúng túng trong việc thiết kế tình huống và xây dựng công cụ đánh giá năng lực học sinh.

Chương 3: Thiết kế tiến trình dạy học trên cơ sở vấn đề bài học STEM chủ đề Các thể của chất

Dựa trên phân tích chương trình môn Khoa học tự nhiên 6, mục tiêu và yêu cầu cần đạt của chủ đề "Các thể của chất", tác giả xây dựng 3 tiến trình dạy học trên cơ sở vấn đề bài học STEM:

  1. Bài học STEM "Hiện tượng nóng chảy và đông đặc": Học sinh tiếp cận tình huống làm tan chảy nhanh viên nước đá trong điều kiện thời tiết nóng bức (không đưa trực tiếp vào miệng) và đề xuất các giải pháp kỹ thuật làm kem không cần tủ lạnh; thực hiện thí nghiệm, điều chỉnh giải pháp và rút ra kiến thức khoa học về sự nóng chảy, đông đặc.
  2. Bài học STEM "Hiện tượng bay hơi và ngưng tụ": Xuất phát từ bối cảnh người dân vùng ven biển gặp hạn mặn thiếu nước ngọt sinh hoạt; học sinh thảo luận, đề xuất và thử nghiệm các phương án tạo nước ngọt từ nước biển bằng năng lượng mặt trời dựa trên nguyên lý bay hơi và ngưng tụ.
  3. Bài học STEM "Tính chất của chất và sự chuyển thể của chất": Học sinh mô tả chu trình nước trong tự nhiên, thiết kế và hoàn thiện mô hình "Chu trình của nước trong tự nhiên" từ các vật liệu đơn giản.

Chương này cũng hoàn thiện hệ thống công cụ đánh giá gồm: Rubric đánh giá các mức độ đạt được của từng hành vi năng lực KHTN, bảng tiêu chí lượng hóa điểm số tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng và giáo viên đánh giá, cùng ma trận đề kiểm tra đánh giá năng lực.

Chương 4: Thực nghiệm sư phạm

Thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại các trường THCS trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc qua 2 vòng thực nghiệm (Vòng 1 và Vòng 2) trên các cặp lớp tương đương (như lớp 6A - 6A3, lớp 6B - 6A2). Dữ liệu thu thập gồm: điểm đánh giá quá trình qua Rubric, điểm đánh giá đồng đẳng, điểm giáo viên đánh giá nhóm, kết quả 2 bài kiểm tra đánh giá năng lực sau thực nghiệm và nghiên cứu trường hợp chuyên sâu trên 8 học sinh đại diện cho các mức học lực khác nhau.

Số liệu thống kê được phân tích định lượng:

  • Kiểm định $t$-test độc lập: So sánh điểm kiểm tra đầu vào và đầu ra giữa nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ($p < 0,05$).
  • Đường phân phối chuẩn: Điểm số của nhóm thực nghiệm có xu hướng lệch phải so với nhóm đối chứng ở cả 2 bài kiểm tra.
  • Hệ số kích thước ảnh hưởng SMD (Standardized Mean Difference): Đánh giá mức độ tác động của tiến trình dạy học đề xuất đạt mức ảnh hưởng từ trung bình đến cao.
  • Nghiên cứu trường hợp: Biểu đồ dây biểu diễn điểm đánh giá năng lực KHTN qua 3 bài học của 8 học sinh cho thấy sự tiến bộ rõ rệt về các kỹ năng đặt câu hỏi, lập kế hoạch thí nghiệm, đề xuất giải pháp và vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lý luận

  • Đề xuất cấu trúc năng lực Khoa học tự nhiên phù hợp với dạy học STEM môn Khoa học tự nhiên cấp THCS, bao gồm 3 thành tố (Nhận thức kiến thức KHTN; Tìm hiểu thế giới tự nhiên; Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học) được chi tiết hóa thành các tiêu chí và chỉ số hành vi đo lường được.
  • Xây dựng quy trình 5 bước thiết kế tình huống có vấn đề và quy trình tổ chức dạy học trên cơ sở vấn đề bài học STEM nhằm bồi dưỡng năng lực KHTN cho học sinh THCS.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

  • Thiết kế 3 tiến trình bài học STEM cụ thể thuộc chủ đề "Các thể của chất" môn Khoa học tự nhiên 6 theo tiếp cận dạy học trên cơ sở vấn đề, có tính khả thi trong điều kiện cơ sở vật chất của trường phổ thông.
  • Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực KHTN gồm: các Rubric định lượng hành vi, bảng tiêu chí đánh giá đồng đẳng, bảng đánh giá của giáo viên và ma trận đề kiểm tra đánh giá năng lực.
  • Cung cấp nguồn tư liệu thực chứng và số liệu thống kê khoa học làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và cán bộ quản lý trong việc triển khai bài học STEM chính khóa.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

  • Đối với cấp quản lý giáo dục: Cần tăng cường tập huấn chuyên môn cho giáo viên về phương pháp dạy học trên cơ sở vấn đề và thiết kế bài học STEM theo định hướng tích hợp; linh hoạt bố trí thời lượng dạy học.
  • Đối với giáo viên: Chủ động nghiên cứu chương trình, xây dựng các tình huống thực tiễn có tính mở, tổ chức hiệu quả hoạt động nhóm và sử dụng đa dạng các công cụ đánh giá quá trình (Rubric, đánh giá đồng đẳng) thay vì chỉ dùng bài kiểm tra viết truyền thống.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

  • Phạm vi nội dung kiến thức thực nghiệm mới tập trung vào một chủ đề đơn lẻ ("Các thể của chất") trong chương trình môn Khoa học tự nhiên 6.
  • Địa bàn thực nghiệm sư phạm và khảo sát thực tiễn chỉ giới hạn ở một số trường THCS trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  1. Mở rộng quy trình dạy học trên cơ sở vấn đề cho các chủ đề khác trong môn Khoa học tự nhiên ở các khối lớp 6, 7, 8, 9 thuộc Chương trình GDPT 2018.
  2. Mở rộng phạm vi khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm tại các trường THCS ở nhiều vùng miền, địa phương có điều kiện kinh tế - xã hội khác nhau.
  3. Nghiên cứu sâu hơn về quy trình bồi dưỡng năng lực tự học và phát triển chuyên môn cho giáo viên Khoa học tự nhiên trong việc dạy học tích hợp liên môn.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao đối với nhiều nhóm đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Lý luận và Phương pháp dạy học: Tham khảo khung lý luận về dạy học trên cơ sở vấn đề (PBL), cách thức vận dụng PBL vào giáo dục STEM, quy trình thiết kế công cụ nghiên cứu thực nghiệm và phương pháp xử lý số liệu thống kê (T-Test, SMD, phân tích trường hợp).
  • Giáo viên môn Khoa học tự nhiên cấp THCS: Sử dụng trực tiếp 3 tiến trình bài học STEM mẫu (về nóng chảy - đông đặc, bay hơi - ngưng tụ, chu trình nước) cùng hệ thống Rubric đánh giá năng lực trong giảng dạy thực tế.
  • Cán bộ quản lý giáo dục và chuyên viên phụ trách chuyên môn: Tham khảo làm căn cứ chỉ đạo chuyên môn về đổi mới phương pháp dạy học, xây dựng kế hoạch giáo dục nhà trường và tập huấn triển khai bài học STEM theo Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án đã đề xuất quy trình xây dựng tình huống có vấn đề gồm mấy bước?

Luận án đề xuất quy trình 5 bước:

  • Bước 1: Xác định bối cảnh, chủ đề, nội dung hướng đến và lập bản phác thảo.
  • Bước 2: Dự kiến và đánh giá các nguồn thông tin sẵn có mà học sinh có thể tiếp cận.
  • Bước 3: Đặt mình vào vị trí của học sinh để đánh giá mức độ phức tạp và trở ngại nhận thức.
  • Bước 4: Viết bản hoàn chỉnh về tình huống vấn đề đặt trong bối cảnh cụ thể kèm chỉ dẫn định hướng.
  • Bước 5: Thảo luận và điều chỉnh hoàn thiện.

2. Ba tiến trình bài học STEM được thiết kế trong luận án là những bài nào?

Tác giả đã thiết kế 3 tiến trình bài học STEM thuộc chủ đề "Các thể của chất" môn KHTN 6:

  1. Bài học STEM "Hiện tượng nóng chảy và đông đặc" (gắn với tình huống làm tan nhanh đá và làm kem không cần tủ lạnh).
  2. Bài học STEM "Hiện tượng bay hơi và ngưng tụ" (gắn với giải pháp chưng cất nước ngọt từ nước biển cho vùng hạn mặn).
  3. Bài học "Tính chất của chất và sự chuyển thể của chất" (gắn với thiết kế mô hình chu trình của nước trong tự nhiên).

3. Năng lực Khoa học tự nhiên trong luận án được cấu trúc gồm những thành tố nào?

Năng lực Khoa học tự nhiên gồm 3 thành tố:

  1. Nhận thức kiến thức Khoa học tự nhiên.
  2. Tìm hiểu thế giới tự nhiên.
  3. Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học.

4. Khảo sát thực trạng trong luận án chỉ ra những khó khăn lớn nhất nào của giáo viên khi dạy học STEM?

Khảo sát chỉ ra 72,2% giáo viên cho rằng thiếu thời gian tổ chức trên lớp là trở ngại lớn nhất; ngoài ra trên 51% giáo sinh được khảo sát có quan niệm chưa chính xác khi cho rằng bài học STEM bắt buộc phải đủ cả 4 yếu tố (S, T, E, M); giáo viên cũng gặp khó khăn do kiến thức tích hợp vượt ngoài chuyên ngành đào tạo đơn môn và thiếu công cụ đánh giá năng lực định lượng.

5. Những kỹ thuật thống kê toán học nào được sử dụng để xử lý dữ liệu thực nghiệm sư phạm?

Luận án sử dụng kiểm định $t$-test độc lập (Independent Samples T-Test), phân tích điểm trung bình, độ lệch chuẩn, đường phân phối chuẩn, hệ số mức độ ảnh hưởng SMD (Standardized Mean Difference) và biểu đồ dây theo dõi tiến trình phát triển năng lực của 8 học sinh đại diện.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Hán Thị Hương Thủy đã giải quyết một cách có hệ thống cơ sở lý luận và thực tiễn của việc vận dụng dạy học trên cơ sở vấn đề vào các bài học STEM môn Khoa học tự nhiên 6. Công trình đã đề xuất thành công quy trình thiết kế tình huống có vấn đề 5 bước, cấu trúc năng lực Khoa học tự nhiên cùng hệ thống công cụ đánh giá theo tiêu chí hành vi. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại tỉnh Vĩnh Phúc đã khẳng định tính khả thi và hiệu quả của 3 tiến trình bài học STEM được thiết kế trong việc bồi dưỡng năng lực Khoa học tự nhiên cho học sinh đầu cấp Trung học cơ sở. Luận án đóng góp nguồn tài liệu tham khảo thiết thực cho công tác nghiên cứu lý luận dạy học và đổi mới phương pháp giảng dạy môn Khoa học tự nhiên theo Chương trình Giáo dục phổ thông 2018.