Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh hội nhập quốc tế và phát triển kinh tế tri thức, việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao trở thành nhiệm vụ trọng tâm của ngành giáo dục Việt Nam. Theo Nghị quyết số 29-NQ/TW năm 2013 và Luật Giáo dục năm 2019, giáo dục phổ thông cần chuyển đổi từ việc trang bị kiến thức thuần túy sang phát triển toàn diện phẩm chất, năng lực và kỹ năng cho học sinh. Trong đó, giáo dục STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học) được xem là một hướng đi quan trọng nhằm phát triển kỹ năng thế kỷ 21 cho học sinh phổ thông.

Luận văn tập trung nghiên cứu việc dạy học thống kê ở trường trung học phổ thông theo hướng phát triển kỹ năng STEM cho học sinh. Nội dung thống kê chiếm khoảng 14% thời lượng chương trình môn Toán phổ thông, có vai trò quan trọng trong việc giúp học sinh vận dụng kiến thức toán học vào thực tiễn. Tuy nhiên, thực trạng dạy học thống kê hiện nay còn nhiều hạn chế, chưa phát huy được tiềm năng phát triển kỹ năng STEM cho học sinh.

Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất và kiểm nghiệm các biện pháp sư phạm nhằm phát triển kỹ năng STEM thông qua dạy học nội dung thống kê tại các trường THPT trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên trong năm học 2019-2020. Nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc nâng cao chất lượng dạy và học môn Toán, góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tư duy phản biện và hợp tác cho học sinh, đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục phổ thông theo định hướng STEM.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình giáo dục STEM, dạy học tích hợp và phát triển kỹ năng thế kỷ 21.

  • Giáo dục STEM được hiểu là phương pháp dạy học tích hợp liên ngành giữa Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, nhằm giúp học sinh vận dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. STEM phát triển kỹ năng khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đồng thời nâng cao năng lực tư duy phản biện, sáng tạo và làm việc nhóm.

  • Dạy học tích hợp là hành động liên kết có hệ thống các kiến thức từ nhiều môn học khác nhau thành nội dung thống nhất, giúp học sinh phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Dạy học tích hợp lấy người học làm trung tâm, khuyến khích học sinh tự tìm tòi, hợp tác và sáng tạo.

  • Kỹ năng STEM bao gồm kỹ năng khoa học (liên kết kiến thức và thực hành), kỹ năng công nghệ (sử dụng và quản lý công nghệ), kỹ năng kỹ thuật (thiết kế, chế tạo sản phẩm) và kỹ năng toán học (áp dụng toán học vào thực tiễn).

  • Dạy học thống kê theo hướng STEM tập trung phát triển năng lực thu thập, phân tích, biểu diễn và xử lý dữ liệu thống kê, sử dụng các công cụ công nghệ hỗ trợ, đồng thời vận dụng kiến thức toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp lý luận và thực nghiệm sư phạm với các bước cụ thể:

  • Nguồn dữ liệu: Tài liệu lý luận về giáo dục STEM, chương trình môn Toán phổ thông, khảo sát thực trạng dạy học thống kê tại các trường THPT Trại Cau và Ngô Quyền (tỉnh Thái Nguyên), thu thập ý kiến của 30 giáo viên Toán và 120 học sinh.

  • Phương pháp phân tích: Phân tích định tính qua phỏng vấn, quan sát; phân tích định lượng qua phiếu khảo sát và thống kê toán học (tần suất, phần trăm).

  • Thực nghiệm sư phạm: Thiết kế và tổ chức dạy học các chủ đề thống kê theo hướng phát triển kỹ năng STEM tại các lớp THPT, đánh giá hiệu quả qua kết quả học tập và phản hồi của học sinh, giáo viên.

  • Timeline nghiên cứu: Khảo sát thực trạng tháng 10/2019; thiết kế chủ đề và biện pháp sư phạm tháng 11-12/2019; thực nghiệm sư phạm tháng 1-3/2020; phân tích kết quả và hoàn thiện luận văn tháng 4-6/2020.

Cỡ mẫu khảo sát gồm 30 giáo viên và 120 học sinh được chọn ngẫu nhiên tại hai trường THPT đại diện cho vùng trung tâm tỉnh Thái Nguyên. Phương pháp chọn mẫu nhằm đảm bảo tính đại diện và khả năng tổng quát hóa kết quả nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng dạy học thống kê còn hạn chế: Khoảng 65% giáo viên cho biết nội dung thống kê chưa được chú trọng bằng các nội dung khác như giải tích, hình học. Học sinh chủ yếu học lý thuyết và giải bài tập trong sách giáo khoa, ít được giao bài tập thực tiễn hoặc mở rộng. Thời lượng dành cho thống kê chiếm khoảng 14% chương trình Toán phổ thông.

  2. Hiểu biết về giáo dục STEM chưa đồng đều: 61% giáo viên nhận thức giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận liên môn, 22% coi là định hướng giáo dục, nhưng chỉ 13% hiểu đúng bản chất dạy học tích hợp. Khoảng 65% giáo viên đánh giá việc dạy học Toán theo hướng STEM là rất cần thiết.

  3. Tần suất tổ chức dạy học STEM còn thấp: 55% giáo viên không thường xuyên tổ chức dạy học Toán theo hướng phát triển kỹ năng STEM, dù 46% thường xuyên đưa tình huống thực tiễn vào bài giảng. Điều này cho thấy giáo viên chú trọng gắn kết thực tiễn nhưng chưa áp dụng đầy đủ phương pháp STEM.

  4. Học sinh có sự tiếp cận và hứng thú với STEM: Khoảng 60% học sinh đã từng nghe hoặc biết về kỹ năng STEM qua các kênh truyền thông, cuộc thi. Học sinh thích các tiết học thực hành, bài toán gắn với thực tiễn nhưng gặp khó khăn do áp lực kiến thức lớn và thời gian hạn chế.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát và thực nghiệm cho thấy việc dạy học thống kê theo hướng phát triển kỹ năng STEM tại các trường THPT tỉnh Thái Nguyên còn nhiều khó khăn do nhận thức chưa đầy đủ của giáo viên, hạn chế về thời gian và phương pháp tổ chức. Tuy nhiên, việc tích hợp các chủ đề thống kê với các hoạt động thực hành, sử dụng công nghệ hỗ trợ đã giúp học sinh phát triển năng lực hợp tác, giải quyết vấn đề và tư duy toán học.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, việc triển khai giáo dục STEM tại Việt Nam còn ở giai đoạn đầu, chưa đồng bộ và thiếu sự hỗ trợ chính thức từ chương trình giáo dục phổ thông. Tuy nhiên, kết quả thực nghiệm cho thấy tiềm năng phát triển kỹ năng STEM qua nội dung thống kê là rất khả quan, phù hợp với xu hướng đổi mới giáo dục toàn cầu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tần suất nhận thức giáo viên về STEM, biểu đồ mức độ tổ chức dạy học STEM, bảng phân phối điểm kiểm tra kết quả học tập thống kê trước và sau thực nghiệm sư phạm, giúp minh họa rõ nét hiệu quả của biện pháp đề xuất.

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 phương pháp dạy học tích hợp STEM và ứng dụng công nghệ trong dạy học thống kê.
    • Mục tiêu: 80% giáo viên Toán THPT được đào tạo trong vòng 1 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các trường đại học sư phạm.

  2. Xây dựng và phổ biến các chủ đề dạy học thống kê theo hướng STEM

    • Thiết kế bộ tài liệu, chủ đề bài học tích hợp các kỹ năng STEM, có hướng dẫn cụ thể cho giáo viên và học sinh.
    • Mục tiêu: Áp dụng tại 50% trường THPT trong tỉnh trong 2 năm tới.
    • Chủ thể thực hiện: Ban biên soạn chương trình, các tổ chuyên môn trường THPT.

  3. Tăng cường sử dụng công nghệ và phần mềm hỗ trợ dạy học

    • Khuyến khích giáo viên và học sinh sử dụng các phần mềm thống kê, công cụ trực tuyến để thu thập, xử lý và biểu diễn dữ liệu.
    • Mục tiêu: 70% tiết học thống kê có ứng dụng công nghệ trong 1 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Nhà trường, giáo viên, học sinh.

  4. Tổ chức các hoạt động trải nghiệm, câu lạc bộ STEM và cuộc thi liên quan

    • Phát triển các câu lạc bộ STEM, tổ chức ngày hội STEM, cuộc thi khoa học kỹ thuật để học sinh thực hành và phát triển kỹ năng.
    • Mục tiêu: Mỗi trường THPT có ít nhất 1 câu lạc bộ STEM hoạt động thường xuyên trong 1 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Nhà trường, các tổ chức giáo dục ngoài nhà trường.

  5. Đánh giá và điều chỉnh chương trình dạy học theo hướng STEM

    • Xây dựng hệ thống đánh giá năng lực STEM cho học sinh, lấy kết quả đánh giá làm cơ sở điều chỉnh nội dung và phương pháp dạy học.
    • Mục tiêu: Triển khai đánh giá định kỳ hàng năm.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Giáo dục và Đào tạo, các trường THPT.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên môn Toán và các môn khoa học tự nhiên

    • Lợi ích: Nắm bắt phương pháp dạy học tích hợp STEM, thiết kế bài giảng thống kê phát triển kỹ năng cho học sinh.
    • Use case: Áp dụng trong giảng dạy, xây dựng kế hoạch bài học, tổ chức hoạt động trải nghiệm.

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

    • Lợi ích: Hiểu rõ thực trạng và giải pháp phát triển giáo dục STEM trong trường phổ thông, từ đó xây dựng chính sách, kế hoạch đào tạo phù hợp.
    • Use case: Lập kế hoạch bồi dưỡng giáo viên, triển khai chương trình STEM.

  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 thực nghiệm sư phạm về giáo dục STEM.
    • Use case: Phát triển đề tài nghiên cứu, luận văn, luận án liên quan.

  4. Các tổ chức, doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực giáo dục STEM

    • Lợi ích: Hiểu nhu cầu, khó khăn của nhà trường trong triển khai STEM, từ đó hỗ trợ thiết bị, tài liệu, chương trình đào tạo phù hợp.
    • Use case: Hợp tác tổ chức hoạt động STEM, cung cấp giải pháp công nghệ giáo dục.

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 dạy học tích hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học nhằm phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy phản biện và sáng tạo cho học sinh. Nó giúp học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn, chuẩn bị cho nghề nghiệp tương lai trong nền kinh tế tri thức.

  2. Tại sao nội dung thống kê phù hợp để phát triển kỹ năng STEM?
    Thống kê giúp học sinh thu thập, phân tích và biểu diễn dữ liệu thực tế, sử dụng công nghệ hỗ trợ tính toán và mô hình hóa. Qua đó, học sinh phát triển kỹ năng toán học, công nghệ và tư duy khoa học, phù hợp với yêu cầu của giáo dục STEM.

  3. Những khó khăn chính khi dạy học thống kê theo hướng STEM là gì?
    Khó khăn gồm nhận thức chưa đầy đủ của giáo viên về STEM, thiếu tài liệu và chủ đề dạy học phù hợp, thời gian học hạn chế, cơ sở vật chất và công nghệ hỗ trợ chưa đầy đủ, cũng như áp lực chương trình học.

  4. Làm thế nào để giáo viên có thể tích hợp STEM hiệu quả trong dạy học thống kê?
    Giáo viên cần được đào tạo bài bản về STEM, thiết kế các chủ đề dạy học tích hợp, sử dụng công nghệ và phần mềm hỗ trợ, tổ chức hoạt động nhóm, thực hành và trải nghiệm thực tế, đồng thời đánh giá kết quả học tập theo hướng phát triển năng lực.

  5. Học sinh sẽ nhận được lợi ích gì khi học thống kê theo hướng STEM?
    Học sinh phát triển kỹ năng thu thập và xử lý dữ liệu, tư duy phản biện, làm việc nhóm, sáng tạo và ứng dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. Điều này giúp các em chuẩn bị tốt hơn cho học tập bậc cao hơn và nghề nghiệp tương lai.

Kết luận

  • Luận văn đã làm rõ vai trò quan trọng của giáo dục STEM trong phát triển kỹ năng thế kỷ 21 cho học sinh phổ thông, đặc biệt qua nội dung thống kê trong môn Toán.
  • Thực trạng dạy học thống kê tại các trường THPT tỉnh Thái Nguyên còn nhiều hạn chế, giáo viên và học sinh chưa được trang bị đầy đủ kiến thức và kỹ năng STEM.
  • Đã đề xuất và thực nghiệm thành công một số chủ đề dạy học thống kê theo hướng phát triển kỹ năng STEM, góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học.
  • Các giải pháp sư phạm bao gồm đào tạo giáo viên, xây dựng chủ đề dạy học, ứng dụng công nghệ, tổ chức hoạt động trải nghiệm và đánh giá năng lực STEM được khuyến nghị triển khai rộng rãi.
  • Tiếp theo, cần mở rộng thực nghiệm tại nhiều trường, hoàn thiện tài liệu hướng dẫn và xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển giáo dục STEM trong toàn quốc.

Call-to-action: Các nhà giáo dục, quản lý và nghiên cứu hãy cùng chung tay triển khai và phát triển giáo dục STEM, bắt đầu từ việc đổi mới dạy học thống kê để nâng cao năng lực học sinh, đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững của đất nước trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0.