Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp 4.0, việc đổi mới giáo dục nhằm phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao trở thành ưu tiên hàng đầu của nhiều quốc gia, trong đó có nước CHDCND Lào. Theo chiến lược phát triển giáo dục và thể thao đến năm 2025 của Bộ Giáo dục và Thể thao Lào, mục tiêu là nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông, phát triển năng lực người học, đồng thời đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội. Giáo dục STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) được xem là phương thức giáo dục tiên tiến, giúp học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo và kỹ năng thực hành.

Luận văn tập trung nghiên cứu tổ chức dạy học chủ đề “Kính tiềm vọng” trong môn Khoa học tự nhiên lớp 7 theo định hướng giáo dục STEM tại trường Trung học cơ sở Xôn Ná Bu Li, tỉnh Sạ Vẳn Ná Khệt, nước CHDCND Lào. Nghiên cứu nhằm thiết kế chủ đề dạy học phù hợp, từ đó bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Thời gian nghiên cứu thực nghiệm diễn ra trong năm học 2020-2021.

Việc tổ chức dạy học theo định hướng STEM tại Lào còn nhiều hạn chế, với 83% giáo viên chưa biết hoặc mới biết sơ lược về STEM, 75% giáo viên đánh giá rất cần thiết đưa STEM vào trường THCS, nhưng chỉ 8% giáo viên áp dụng thường xuyên. Học sinh cũng bày tỏ mong muốn được học lý thuyết gắn liền với thực tiễn, tăng cường thí nghiệm và trải nghiệm. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển chương trình giáo dục STEM phù hợp với điều kiện thực tế tại Lào, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục và phát triển năng lực học sinh.

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, trong đó STEM là sự tích hợp liên môn giữa Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. Chu trình STEM mô tả quy trình sáng tạo khoa học và kỹ thuật liên tục phát triển kiến thức và công nghệ mới.

Giáo dục STEM được hiểu là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. Mục tiêu giáo dục STEM bao gồm phát triển năng lực đặc thù về STEM, năng lực cốt lõi như tư duy phản biện, sáng tạo, giao tiếp, hợp tác, tự chủ và định hướng nghề nghiệp.

Năng lực giải quyết vấn đề được cấu trúc thành 4 thành tố chính: tìm hiểu vấn đề, đề xuất giải pháp, thực hiện giải pháp và đánh giá, phản ánh giải pháp. Mỗi thành tố bao gồm các hành vi cụ thể như quan sát, phân tích, lập kế hoạch, thực hiện và điều chỉnh giải pháp.

Phương pháp dạy học theo định hướng STEM được thiết kế theo quy trình gồm 5 hoạt động: xác định vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp, lựa chọn giải pháp, chế tạo mẫu thử nghiệm và đánh giá, báo cáo sản phẩm và điều chỉnh. Các phương pháp dạy học tích cực như dạy học dựa trên vấn đề, mô hình 5E, dạy học dự án, học tập dựa trên thách thức được vận dụng linh hoạt nhằm phát triển năng lực học sinh.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết, điều tra thực trạng và thực nghiệm sư phạm.

  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ chương trình giáo dục môn Khoa học tự nhiên lớp 7 tại Lào, phiếu phỏng vấn 12 giáo viên và 65 học sinh tại các trường THCS trong huyện Xôn Ná Bu Li, tỉnh Sạ Vẳn Ná Khệt. Ngoài ra, dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ quá trình tổ chức dạy học chủ đề “Kính tiềm vọng” tại trường THCS Xôn Ná Bu Li.

  • Phương pháp chọn mẫu: Mẫu chọn theo phương pháp phi xác suất, tập trung vào các trường THCS tiêu biểu trong huyện nhằm phản ánh thực trạng dạy học STEM tại địa phương.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phân tích định tính và định lượng để đánh giá thực trạng, hiệu quả dạy học và sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. Các công cụ đánh giá bao gồm phiếu quan sát, hồ sơ học tập, bài kiểm tra và đánh giá đồng đẳng.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm học 2020-2021, gồm các giai đoạn: khảo sát thực trạng (tháng 9-10/2020), thiết kế chủ đề và công cụ đánh giá (tháng 11-12/2020), thực nghiệm sư phạm (tháng 1-4/2021), xử lý số liệu và hoàn thiện luận văn (tháng 5-6/2021).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng nhận thức và áp dụng giáo dục STEM của giáo viên: 83% giáo viên được khảo sát biết về giáo dục STEM nhưng chỉ 8% áp dụng thường xuyên trong dạy học. 75% giáo viên cho rằng việc đưa giáo dục STEM vào trường THCS là rất cần thiết.

  2. Hứng thú và mong muốn của học sinh: 83% học sinh thích hoặc rất thích các giờ học có thí nghiệm/ứng dụng kỹ thuật; 82% học sinh mong muốn học lý thuyết gắn liền với thực tiễn; 89% học sinh muốn được áp dụng lý thuyết để chế tạo sản phẩm gắn với cuộc sống.

  3. Thiết kế chủ đề “Kính tiềm vọng” theo định hướng STEM: Chủ đề được thiết kế gồm 3 tiết học, tập trung vào kiến thức phản xạ ánh sáng qua gương phẳng, ảnh của vật qua gương phẳng, kết hợp các hoạt động thực hành chế tạo kính tiềm vọng dài 50-100 cm. Tiêu chí đánh giá sản phẩm gồm 6 tiêu chí với tổng điểm 70, trong đó tiêu chí quan sát được vật khi bị che khuất tầm nhìn chiếm 20 điểm.

  4. Hiệu quả thực nghiệm sư phạm: Qua thực nghiệm tại trường THCS Xôn Ná Bu Li, học sinh thể hiện sự tiến bộ rõ rệt về năng lực giải quyết vấn đề với mức tăng trung bình khoảng 30% so với trước khi thực nghiệm. Học sinh chủ động hơn trong việc đề xuất giải pháp, lập kế hoạch và thực hiện chế tạo sản phẩm.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát cho thấy giáo viên và học sinh tại Lào có nhận thức tích cực về giáo dục STEM nhưng còn hạn chế trong việc áp dụng thực tế do thiếu kinh nghiệm và tài liệu hướng dẫn. Điều này phù hợp với báo cáo của ngành giáo dục Lào về việc cần tăng cường bồi dưỡng giáo viên và phát triển chương trình phù hợp.

Việc thiết kế chủ đề “Kính tiềm vọng” dựa trên kiến thức chương trình môn Khoa học tự nhiên lớp 7, kết hợp các hoạt động thực hành và đánh giá năng lực giải quyết vấn đề, đã tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức liên môn và phát triển kỹ năng thực hành. Các biểu đồ kết quả thực nghiệm có thể minh họa sự tăng trưởng năng lực giải quyết vấn đề qua từng hoạt động dạy học.

So sánh với các nghiên cứu trước đây về dạy học STEM tại Lào, chủ đề này có ưu điểm là ngắn gọn, dễ tổ chức, phù hợp với điều kiện thực tế và khả năng của học sinh trung học cơ sở. Việc áp dụng phương pháp dạy học dự án và mô hình 5E giúp tăng cường sự tương tác, sáng tạo và hợp tác trong lớp học.

Nghiên cứu góp phần bổ sung tài liệu tham khảo cho giáo viên và sinh viên Việt Nam, Lào về tổ chức dạy học STEM, đồng thời mở ra hướng phát triển các chủ đề STEM khác phù hợp với chương trình và điều kiện địa phương.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường bồi dưỡng giáo viên về giáo dục STEM: Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về thiết kế và tổ chức dạy học STEM, đặc biệt là các chủ đề ngắn gọn, dễ áp dụng. Mục tiêu nâng tỷ lệ giáo viên áp dụng thường xuyên giáo dục STEM lên ít nhất 50% trong vòng 2 năm. Chủ thể thực hiện: Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh, các trường đại học sư phạm.

  2. Phát triển tài liệu và hướng dẫn dạy học STEM phù hợp: Biên soạn tài liệu hướng dẫn thiết kế chủ đề STEM dựa trên chương trình môn học hiện hành, có minh họa cụ thể về phương pháp và công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề. Thời gian hoàn thành trong 1 năm. Chủ thể thực hiện: Bộ Giáo dục và Thể thao Lào phối hợp với các trường đại học.

  3. Tăng cường trang thiết bị và điều kiện thực hành: Đầu tư trang thiết bị thí nghiệm, vật liệu tái chế phục vụ dạy học STEM tại các trường THCS, đảm bảo mỗi lớp có đủ dụng cụ để thực hiện các hoạt động chế tạo và thí nghiệm. Mục tiêu trong 3 năm tới đạt chuẩn tối thiểu 1 bộ dụng cụ STEM/lớp. Chủ thể thực hiện: Nhà trường, chính quyền địa phương.

  4. Khuyến khích học sinh tham gia các hoạt động trải nghiệm và dự án STEM: Tổ chức các câu lạc bộ STEM, cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật cấp trường và cấp huyện nhằm phát huy năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh. Thời gian triển khai liên tục hàng năm. Chủ thể thực hiện: Nhà trường, các tổ chức giáo dục phi chính phủ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên trung học cơ sở môn Khoa học tự nhiên: Nghiên cứu cung cấp phương pháp và thiết kế chủ đề dạy học STEM cụ thể, giúp giáo viên nâng cao hiệu quả giảng dạy và phát triển năng lực học sinh.

  2. Sinh viên sư phạm ngành Vật lý và Khoa học tự nhiên: Tài liệu tham khảo hữu ích cho việc học tập, nghiên cứu và thực hành phương pháp dạy học STEM, đặc biệt trong bối cảnh giáo dục Lào và khu vực.

  3. Nhà quản lý giáo dục và chuyên viên đào tạo giáo viên: Cung cấp cơ sở dữ liệu thực tiễn về thực trạng và giải pháp phát triển giáo dục STEM, hỗ trợ xây dựng chính sách và chương trình đào tạo phù hợp.

  4. Các tổ chức phi chính phủ và dự án phát triển giáo dục: Thông tin chi tiết về nhu cầu, khó khăn và hiệu quả của giáo dục STEM tại địa phương, làm cơ sở để thiết kế các chương trình hỗ trợ và can thiệp giáo dục.

Câu hỏi thường gặp

  1. Giáo dục STEM là gì và tại sao quan trọng?
    Giáo dục STEM là mô hình giáo dục tích hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, giúp học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo và kỹ năng thực hành. Nó quan trọng vì đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực chất lượng cao trong thời đại công nghiệp 4.0.

  2. Chủ đề “Kính tiềm vọng” được thiết kế như thế nào theo định hướng STEM?
    Chủ đề gồm 3 tiết học, tập trung vào kiến thức phản xạ ánh sáng qua gương phẳng, kết hợp hoạt động thiết kế, chế tạo và thử nghiệm kính tiềm vọng dài 50-100 cm, giúp học sinh vận dụng kiến thức liên môn và phát triển kỹ năng thực hành.

  3. Làm thế nào để đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh?
    Đánh giá dựa trên quan sát quá trình học tập, hồ sơ học tập, bài kiểm tra và đánh giá đồng đẳng, tập trung vào khả năng tìm hiểu vấn đề, đề xuất giải pháp, thực hiện và đánh giá giải pháp trong bối cảnh thực tiễn.

  4. Khó khăn chính khi áp dụng giáo dục STEM tại Lào là gì?
    Khó khăn gồm thiếu kiến thức và kinh nghiệm của giáo viên về STEM, thiếu tài liệu hướng dẫn, hạn chế về trang thiết bị thực hành, và hệ thống đánh giá chưa phù hợp với phương pháp dạy học tích cực.

  5. Làm sao để tăng cường hứng thú học tập STEM cho học sinh?
    Tăng cường các hoạt động thực hành, trải nghiệm, chế tạo sản phẩm gắn với thực tiễn, tổ chức học theo nhóm, sử dụng phương pháp dạy học dự án và mô hình 5E để học sinh chủ động, sáng tạo và hợp tác trong học tập.

Kết luận

  • Luận văn đã thiết kế thành công chủ đề dạy học “Kính tiềm vọng” theo định hướng giáo dục STEM phù hợp với chương trình Khoa học tự nhiên lớp 7 tại Lào.
  • Thực nghiệm sư phạm cho thấy chủ đề giúp phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học cơ sở với mức tăng khoảng 30%.
  • Giáo viên và học sinh tại địa phương có nhận thức tích cực về STEM nhưng còn hạn chế trong áp dụng do thiếu tài liệu và kinh nghiệm.
  • Đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm nâng cao năng lực giáo viên, phát triển tài liệu, cải thiện điều kiện thực hành và khuyến khích hoạt động trải nghiệm STEM.
  • Nghiên cứu mở ra hướng phát triển giáo dục STEM tại Lào, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục và phát triển nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu thời đại.

Hành động tiếp theo: Các nhà quản lý giáo dục và giáo viên nên phối hợp triển khai các đề xuất nhằm phổ biến và nâng cao hiệu quả giáo dục STEM tại các trường trung học cơ sở. Độc giả quan tâm có thể áp dụng thiết kế chủ đề và phương pháp nghiên cứu trong thực tiễn giảng dạy và nghiên cứu tiếp theo.