Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh toàn cầu hóa và sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, giáo dục STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học) đã trở thành xu hướng tất yếu nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức và kỹ năng cần thiết trong thế kỷ 21. Tại Việt Nam, giáo dục STEM mới được triển khai trong vài năm gần đây, đặc biệt chú trọng ở cấp tiểu học – nền tảng quan trọng cho sự phát triển năng lực học sinh. Mục tiêu của nghiên cứu là thiết kế và tổ chức các kế hoạch bài dạy môn Toán lớp 4 theo định hướng giáo dục STEM, nhằm nâng cao hiệu quả dạy học và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Nghiên cứu được thực hiện tại ba trường tiểu học trên địa bàn quận Hoàn Kiếm, Hà Nội trong năm học 2022-2023, với sự tham gia của 25 giáo viên và 69 học sinh lớp 4. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc góp phần đổi mới phương pháp dạy học Toán, tăng cường sự hứng thú và phát triển kỹ năng mềm cho học sinh, đồng thời hỗ trợ giáo viên trong việc áp dụng giáo dục STEM một cách bài bản và hiệu quả.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình giáo dục STEM, trong đó:

  • Lý thuyết tích hợp liên ngành: Giáo dục STEM là cách tiếp cận liên môn, kết hợp kiến thức và kỹ năng từ Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn, giúp học sinh phát triển tư duy sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề.
  • Mô hình tiến trình khoa học và quy trình thiết kế kỹ thuật: Bài học STEM được xây dựng theo các bước xác định vấn đề, thiết kế giải pháp, tạo sản phẩm và đánh giá, tạo điều kiện cho học sinh trải nghiệm thực hành và phát triển kỹ năng.
  • Khái niệm năng lực STEM: Bao gồm năng lực tư duy logic, sáng tạo, hợp tác, giao tiếp và vận dụng kiến thức liên ngành vào thực tế.

Các khái niệm chính được sử dụng gồm: giáo dục STEM, năng lực giải quyết vấn đề, phương pháp dạy học tích cực, hoạt động trải nghiệm, và thiết kế bài học theo định hướng STEM.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng kết hợp các phương pháp sau:

  • Phương pháp lý luận: Tổng hợp, hệ thống hóa và phân tích tài liệu để xây dựng cơ sở lý thuyết và khung thiết kế bài học.
  • Phương pháp khảo sát thực tiễn: Thu thập dữ liệu từ 25 giáo viên và 69 học sinh lớp 4 tại ba trường tiểu học qua phiếu điều tra, phỏng vấn và quan sát.
  • Phương pháp thống kê toán học: Tính toán tỷ lệ phần trăm, phân tích định lượng để đánh giá nhận thức, mức độ sẵn sàng và thực trạng dạy học STEM.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực hiện các kế hoạch bài dạy STEM đã thiết kế trong thực tế giảng dạy để kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả, đánh giá qua tiêu chí định tính và định lượng.

Thời gian nghiên cứu kéo dài trong năm học 2022-2023, tập trung vào việc khảo sát thực trạng, thiết kế bài dạy và thực nghiệm sư phạm tại các trường tiểu học trên địa bàn Hà Nội.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nhận thức của giáo viên về STEM: 100% giáo viên đã biết đến STEM, trong đó 80% hiểu đúng về khái niệm giáo dục STEM. Tuy nhiên, chỉ 44% nhận thức đúng về các hình thức tổ chức hoạt động giáo dục STEM ở cấp tiểu học, phần lớn tập trung vào hoạt động trải nghiệm (44%) và ít chú ý đến dạy học môn Toán theo định hướng STEM (10%).

  2. Mức độ sẵn sàng dạy học STEM: Chỉ khoảng 40% giáo viên sẵn sàng tổ chức dạy học môn Toán lớp 4 theo định hướng STEM, trong khi 60% còn băn khoăn do thiếu thời gian và kỹ năng thiết kế bài dạy.

  3. Thực trạng tổ chức dạy học STEM: 71% học sinh chưa bao giờ được tham gia hoạt động dạy học môn Toán theo định hướng STEM, 16% hiếm khi và 13% thỉnh thoảng được tham gia. Điều này phản ánh sự hạn chế trong việc triển khai giáo dục STEM tại các trường khảo sát.

  4. Khó khăn khi tổ chức dạy học STEM: 80% giáo viên cho biết khó khăn lớn nhất là thiếu thời gian để thiết kế và tổ chức bài dạy STEM; 60% gặp khó khăn về trình độ và năng lực chuyên môn; 10% phản ánh cơ sở vật chất chưa đáp ứng yêu cầu.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát cho thấy giáo viên đã có nhận thức tích cực về vai trò và ý nghĩa của giáo dục STEM, đồng thời mong muốn áp dụng phương pháp này trong giảng dạy. Tuy nhiên, thực tế triển khai còn nhiều hạn chế do thiếu nguồn lực, thời gian và kỹ năng thiết kế bài dạy phù hợp. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, việc triển khai giáo dục STEM ở Việt Nam còn ở giai đoạn đầu, chưa đồng đều và chưa được phổ biến rộng rãi. Việc thiết kế các kế hoạch bài dạy mẫu theo định hướng STEM sẽ giúp giáo viên có tài liệu tham khảo, giảm bớt khó khăn trong quá trình áp dụng. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân phối mức độ nhận thức và sẵn sàng của giáo viên, biểu đồ tần suất tham gia hoạt động STEM của học sinh, cũng như bảng tổng hợp các khó khăn gặp phải. Những phát hiện này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đào tạo bồi dưỡng giáo viên và đầu tư cơ sở vật chất để nâng cao hiệu quả giáo dục STEM.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tổ chức các khóa đào tạo, bồi dưỡng chuyên sâu về giáo dục STEM cho giáo viên tiểu học nhằm nâng cao năng lực thiết kế và tổ chức bài dạy STEM, tập trung vào kỹ năng tích hợp liên môn và phương pháp dạy học tích cực. Thời gian thực hiện: trong vòng 6 tháng, chủ thể thực hiện là Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các trường đại học sư phạm.

  2. Xây dựng và phổ biến bộ kế hoạch bài dạy mẫu môn Toán lớp 4 theo định hướng STEM để giáo viên có tài liệu tham khảo, giảm bớt áp lực thiết kế bài dạy mới. Thời gian: 3 tháng, chủ thể: Bộ GD&ĐT và các trung tâm nghiên cứu giáo dục.

  3. Đầu tư cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ dạy học STEM như phòng học bộ môn, thiết bị thí nghiệm, vật liệu sáng tạo thân thiện với học sinh nhằm tạo môi trường học tập trải nghiệm thực tế. Thời gian: 1 năm, chủ thể: các trường tiểu học và địa phương.

  4. Tăng cường tổ chức các hoạt động trải nghiệm, câu lạc bộ STEM cho học sinh nhằm khơi dậy niềm đam mê, phát triển kỹ năng mềm và năng lực giải quyết vấn đề. Thời gian: liên tục trong năm học, chủ thể: giáo viên và nhà trường.

  5. Xây dựng chính sách hỗ trợ, khuyến khích giáo viên và học sinh tham gia các cuộc thi, dự án STEM cấp địa phương và quốc gia để nâng cao chất lượng và tính hấp dẫn của giáo dục STEM. Thời gian: hàng năm, chủ thể: Sở GD&ĐT và các tổ chức giáo dục.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên tiểu học: Nhận được hướng dẫn cụ thể về thiết kế và tổ chức bài dạy môn Toán theo định hướng STEM, giúp đổi mới phương pháp giảng dạy và nâng cao hiệu quả học tập.

  2. Cán bộ quản lý giáo dục: Có cơ sở để xây dựng kế hoạch đào tạo, đầu tư cơ sở vật chất và triển khai giáo dục STEM phù hợp với điều kiện thực tế của nhà trường và địa phương.

  3. Sinh viên ngành Sư phạm Tiểu học: Tài liệu tham khảo quý giá để hiểu rõ về giáo dục STEM, phương pháp dạy học tích hợp và phát triển năng lực học sinh.

  4. Nhà nghiên cứu giáo dục: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm và phân tích thực trạng triển khai giáo dục STEM tại Việt Nam, làm nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về đổi mới phương pháp dạy học.

Câu hỏi thường gặp

  1. Giáo dục STEM là gì và tại sao quan trọng đối với học sinh tiểu học?
    Giáo dục STEM là phương pháp dạy học tích hợp liên ngành Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, giúp học sinh phát triển tư duy sáng tạo, kỹ năng giải quyết vấn đề và kỹ năng mềm cần thiết trong thế kỷ 21. Ở tiểu học, STEM tạo nền tảng vững chắc cho sự phát triển toàn diện của học sinh.

  2. Làm thế nào để thiết kế bài dạy môn Toán lớp 4 theo định hướng STEM?
    Bài dạy được thiết kế dựa trên việc phân tích yêu cầu cần đạt, xây dựng vấn đề thực tiễn liên quan, tổ chức hoạt động tìm tòi, khám phá, thực hành và tạo sản phẩm. Quy trình này kết hợp tiến trình khoa học và quy trình thiết kế kỹ thuật, khuyến khích học sinh làm việc nhóm và sáng tạo.

  3. Những khó khăn phổ biến khi triển khai dạy học STEM là gì?
    Khó khăn lớn nhất là thiếu thời gian thiết kế bài dạy, hạn chế về năng lực chuyên môn của giáo viên và cơ sở vật chất chưa đáp ứng yêu cầu. Ngoài ra, việc thay đổi phương pháp dạy học truyền thống cũng là thách thức đối với nhiều giáo viên.

  4. Làm thế nào để nâng cao năng lực giáo viên trong giáo dục STEM?
    Cần tổ chức các khóa đào tạo, bồi dưỡng chuyên sâu về STEM, cung cấp tài liệu hướng dẫn bài dạy mẫu, đồng thời tạo môi trường thực hành và trao đổi kinh nghiệm giữa các giáo viên để nâng cao kỹ năng thiết kế và tổ chức bài học.

  5. Học sinh có thể hưởng lợi gì từ việc học Toán theo định hướng STEM?
    Học sinh được phát triển kiến thức liên ngành, kỹ năng tư duy logic, sáng tạo, hợp tác và giải quyết vấn đề. Qua các hoạt động thực hành và tạo sản phẩm, các em tăng cường sự hứng thú học tập, tự tin vận dụng kiến thức vào cuộc sống và định hướng nghề nghiệp tương lai.

Kết luận

  • Giáo dục STEM là xu hướng tất yếu, góp phần phát triển năng lực toàn diện cho học sinh tiểu học trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0.
  • Nghiên cứu đã làm rõ cơ sở lý luận, thực trạng và thiết kế các kế hoạch bài dạy môn Toán lớp 4 theo định hướng STEM phù hợp với đặc điểm nhận thức của học sinh.
  • Kết quả khảo sát cho thấy giáo viên đã nhận thức được vai trò của STEM nhưng còn nhiều khó khăn trong việc tổ chức dạy học.
  • Đề xuất các giải pháp thiết thực nhằm nâng cao năng lực giáo viên, đầu tư cơ sở vật chất và xây dựng tài liệu bài dạy mẫu để thúc đẩy triển khai giáo dục STEM hiệu quả.
  • Tiếp tục thực nghiệm và mở rộng nghiên cứu để hoàn thiện mô hình dạy học STEM, góp phần đổi mới giáo dục tiểu học tại Việt Nam.

Hành động tiếp theo: Các nhà quản lý giáo dục và giáo viên cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất, đồng thời tham khảo và áp dụng các kế hoạch bài dạy STEM đã được thiết kế để nâng cao chất lượng dạy học môn Toán lớp 4.