Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới giáo dục toàn cầu và yêu cầu phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao, giáo dục STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học) đã trở thành một xu hướng quan trọng nhằm nâng cao năng lực học sinh, đặc biệt trong các môn học mang tính ứng dụng như Toán học. Tại Việt Nam, chương trình Giáo dục Phổ thông 2018 đã nhấn mạnh việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát triển năng lực và sáng tạo người học, trong đó giáo dục STEM được xem là một giải pháp thiết yếu để đáp ứng yêu cầu của cách mạng công nghiệp 4.0.

Luận văn tập trung nghiên cứu tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM một số chủ đề hình học cho học sinh lớp 8 tại trường THCS Ngũ Hiệp, huyện Thanh Trì, Hà Nội trong giai đoạn từ tháng 9 đến tháng 11 năm 2024. Mục tiêu chính là đề xuất và thực nghiệm các biện pháp tổ chức dạy học STEM nhằm nâng cao chất lượng học tập môn Toán, đặc biệt trong phần hình học. Nghiên cứu nhằm làm rõ hiệu quả của phương pháp này trong việc phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tăng cường hứng thú học tập và kỹ năng giải quyết vấn đề cho học sinh.

Theo khảo sát thực tế, phần lớn giáo viên và học sinh đều nhận thức tích cực về vai trò của giáo dục STEM trong dạy học Toán, với hơn 70% giáo viên đánh giá STEM giúp tăng cường khả năng ứng dụng kiến thức vào thực tế và 63% học sinh rất hứng thú khi học theo phương pháp này. Tuy nhiên, vẫn còn tồn tại nhiều khó khăn như thiếu thời gian thiết kế bài học, cơ sở vật chất hạn chế và năng lực tổ chức của giáo viên chưa đồng đều. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở lý luận và thực tiễn để phát triển mô hình dạy học STEM phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông hiện hành, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục Toán ở bậc trung học cơ sở.

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 được hiểu là sự tích hợp liên ngành giữa Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh. Theo chương trình GDPT 2018, giáo dục STEM không chỉ truyền đạt kiến thức mà còn phát triển kỹ năng tư duy phản biện, sáng tạo, làm việc nhóm và tự học.

Hai lý thuyết trọng tâm được áp dụng gồm:

  • Lý thuyết tích hợp liên ngành STEM: Nhấn mạnh sự kết nối sâu sắc giữa các môn học STEM, không chỉ là sự kết hợp bề mặt mà là sự liên kết nội dung, phương pháp và mục tiêu giáo dục nhằm giải quyết các vấn đề thực tế.
  • Mô hình tổ chức dạy học STEM theo quy trình 5 bước: Giao nhiệm vụ, nghiên cứu nhiệm vụ, báo cáo giải pháp, thực hiện nhiệm vụ và báo cáo sản phẩm. Mô hình này giúp học sinh phát triển kỹ năng thực hành, sáng tạo và hợp tác trong quá trình học tập.

Các khái niệm chính bao gồm: giáo dục STEM, tích hợp liên ngành, năng lực giải quyết vấn đề, kỹ năng làm việc nhóm, và phương pháp dạy học trải nghiệm sáng tạo.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu lý luận, khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm.

  • Nguồn dữ liệu: Bao gồm tài liệu khoa học, chương trình GDPT 2018, sách giáo khoa Toán lớp 8, phiếu khảo sát ý kiến của 20 giáo viên và 200 học sinh trường THCS Ngũ Hiệp.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng thống kê mô tả để xử lý dữ liệu khảo sát, phân tích định tính các nhận xét và đánh giá thực nghiệm. Phương pháp thực nghiệm sư phạm được áp dụng để đánh giá hiệu quả tổ chức dạy học STEM qua hai bài kiểm tra định lượng và quan sát định tính.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu diễn ra trong khoảng thời gian từ tháng 9 đến tháng 11 năm 2024, bao gồm giai đoạn khảo sát thực trạng, thiết kế bài học STEM, tổ chức thực nghiệm và đánh giá kết quả.

Cỡ mẫu khảo sát gồm 20 giáo viên Toán lớp 8 và 200 học sinh, được chọn theo phương pháp chọn mẫu thuận tiện nhằm đảm bảo tính đại diện cho trường THCS Ngũ Hiệp. Việc lựa chọn phương pháp phân tích thống kê và thực nghiệm sư phạm nhằm đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy của kết quả nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nhận thức của giáo viên về giáo dục STEM: 70% giáo viên cho rằng STEM giúp tăng cường khả năng ứng dụng kiến thức Toán vào thực tế; 65% đánh giá STEM phát triển kỹ năng làm việc nhóm và khơi dậy hứng thú học tập; 60% nhận thấy STEM giúp học sinh hiểu mối liên hệ giữa lý thuyết và thực hành. Tuy nhiên, chỉ 50% giáo viên cảm thấy STEM giúp đổi mới phương pháp giảng dạy một cách toàn diện.

  2. Mức độ tổ chức hoạt động STEM: Chỉ 10% giáo viên tổ chức hoạt động STEM rất thường xuyên, 35% thường xuyên, còn lại 55% chỉ thỉnh thoảng áp dụng. Việc sử dụng các bước trong quy trình kỹ thuật tổ chức dạy học STEM cũng chưa đồng đều, với chỉ 20% giáo viên thực hiện thiết kế tiến trình tổ chức rất thường xuyên.

  3. Khó khăn trong tổ chức dạy học STEM: 70% giáo viên gặp khó khăn do thiếu cơ sở vật chất; 65% thiếu thời gian thiết kế chủ đề; 60% khó chọn lọc chủ đề phù hợp; 55% gặp khó khăn do trình độ học sinh không đồng đều; 30% cho rằng năng lực giáo viên còn hạn chế.

  4. Hứng thú và hiệu quả học tập của học sinh: 63% học sinh rất hứng thú với phương pháp STEM, 54,5% mong muốn tham gia thường xuyên các tiết học STEM. 72,5% học sinh cho biết STEM giúp cải thiện kỹ năng làm việc nhóm; 53% ghi nhớ kiến thức lâu hơn; 45,5% vận dụng kiến thức vào thực tế tốt hơn. Tuy nhiên, 63% học sinh gặp khó khăn trong việc chủ động tìm hiểu kiến thức để thiết kế sản phẩm.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát và thực nghiệm cho thấy giáo dục STEM có tác động tích cực đến nhận thức và thái độ học tập của học sinh cũng như đổi mới phương pháp giảng dạy của giáo viên. Mức độ hứng thú cao của học sinh phản ánh sự phù hợp của phương pháp STEM trong việc kích thích sự chủ động và sáng tạo. Tuy nhiên, việc tổ chức hoạt động STEM còn hạn chế do nhiều nguyên nhân khách quan như thiếu thời gian, cơ sở vật chất và năng lực tổ chức của giáo viên.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả tương đồng với nhận định rằng giáo dục STEM giúp phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo và làm việc nhóm. Tuy nhiên, khó khăn về nguồn lực và đào tạo giáo viên cũng là thách thức chung trong việc triển khai STEM hiệu quả. Việc trình bày dữ liệu qua biểu đồ tần suất và phân phối tần số trong khảo sát giúp minh họa rõ ràng mức độ nhận thức và tham gia của giáo viên, học sinh, từ đó làm cơ sở cho các đề xuất cải tiến.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường bồi dưỡng chuyên môn cho giáo viên: Tổ chức các khóa đào tạo, tập huấn về thiết kế và tổ chức dạy học STEM, đặc biệt tập trung vào kỹ năng xây dựng chủ đề phù hợp và quy trình tổ chức bài học. Mục tiêu nâng cao năng lực tổ chức STEM cho ít nhất 80% giáo viên trong vòng 1 năm, do Sở Giáo dục và các trường thực hiện.

  2. Cải thiện cơ sở vật chất và trang thiết bị: Đầu tư trang bị phòng học STEM với các dụng cụ thực hành, công nghệ hỗ trợ dạy học nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động trải nghiệm sáng tạo. Mục tiêu hoàn thiện cơ sở vật chất trong 2 năm, do nhà trường phối hợp với các cấp quản lý giáo dục thực hiện.

  3. Xây dựng hệ thống tài liệu và bài giảng mẫu: Phát triển bộ tài liệu hướng dẫn thiết kế bài học STEM theo chủ đề hình học lớp 8, kèm theo các ví dụ thực tế và sản phẩm mẫu để giáo viên tham khảo. Mục tiêu hoàn thành trong 6 tháng, do nhóm nghiên cứu và nhà trường phối hợp thực hiện.

  4. Khuyến khích học sinh tham gia tích cực: Tổ chức các câu lạc bộ STEM, cuộc thi thiết kế sản phẩm sáng tạo nhằm tăng cường sự hứng thú và kỹ năng thực hành cho học sinh. Mục tiêu tăng tỷ lệ học sinh tham gia hoạt động STEM lên trên 75% trong năm học tiếp theo, do nhà trường và giáo viên chủ nhiệm triển khai.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

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

  2. Nhà quản lý giáo dục và chuyên viên đào tạo: Có cơ sở để xây dựng chính sách, chương trình bồi dưỡng giáo viên và đầu tư cơ sở vật chất phù hợp với xu hướng giáo dục STEM.

  3. Sinh viên sư phạm Toán: Tham khảo mô hình tổ chức dạy học STEM thực tiễn, nâng cao năng lực chuyên môn và kỹ năng tổ chức hoạt động giáo dục tích hợp.

  4. Các nhà nghiên cứu giáo dục: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm và phân tích sâu về hiệu quả cũng như khó khăn trong triển khai giáo dục STEM ở bậc trung học cơ sở, làm nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo.

Câu hỏi thường gặp

  1. Giáo dục STEM là gì và tại sao quan trọng trong dạy học Toán?
    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. Trong dạy học Toán, STEM giúp học sinh hiểu sâu kiến thức, phát triển kỹ năng tư duy sáng tạo và ứng dụng kiến thức vào cuộc sống.

  2. Làm thế nào để tổ chức dạy học theo định hướng STEM hiệu quả?
    Hiệu quả đạt được khi giáo viên áp dụng quy trình 5 bước: giao nhiệm vụ, nghiên cứu, báo cáo giải pháp, thực hiện và báo cáo sản phẩm. Đồng thời cần tạo môi trường học tập sáng tạo, khuyến khích làm việc nhóm và liên kết kiến thức liên ngành.

  3. Khó khăn phổ biến khi triển khai dạy học STEM là gì?
    Khó khăn gồm thiếu thời gian thiết kế bài học, cơ sở vật chất hạn chế, năng lực tổ chức của giáo viên chưa đồng đều và học sinh chưa quen với phương pháp học chủ động, sáng tạo.

  4. STEM có tác động như thế nào đến hứng thú học tập của học sinh?
    Nghiên cứu cho thấy hơn 63% học sinh rất hứng thú khi học theo phương pháp STEM, vì phương pháp này giúp các em thấy được ứng dụng thực tế của kiến thức, tăng tính tương tác và sáng tạo trong học tập.

  5. Làm sao để khắc phục khó khăn trong tổ chức dạy học STEM?
    Cần tăng cường bồi dưỡng chuyên môn cho giáo viên, cải thiện cơ sở vật chất, xây dựng tài liệu hướng dẫn và tổ chức các hoạt động ngoại khóa để học sinh làm quen và phát triển kỹ năng STEM.

Kết luận

  • Giáo dục STEM là phương pháp tích hợp liên ngành giúp phát triển năng lực giải quyết vấn đề, sáng tạo và kỹ năng thực hành cho học sinh lớp 8 trong môn Toán, đặc biệt phần hình học.
  • Phần lớn giáo viên và học sinh nhận thức tích cực về vai trò và hiệu quả của STEM, tuy nhiên việc tổ chức còn hạn chế do nhiều khó khăn về thời gian, cơ sở vật chất và năng lực.
  • Thực nghiệm sư phạm cho thấy phương pháp STEM giúp học sinh ghi nhớ kiến thức lâu hơn, phát triển kỹ năng làm việc nhóm và vận dụng kiến thức vào thực tế.
  • Cần có các giải pháp đồng bộ như bồi dưỡng giáo viên, cải thiện cơ sở vật chất, xây dựng tài liệu và khuyến khích học sinh tham gia tích cực để nâng cao hiệu quả dạy học STEM.
  • Nghiên cứu mở ra hướng phát triển mới cho việc đổi mới phương pháp dạy học Toán ở bậc trung học cơ sở, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục trong bối cảnh cách mạng công nghiệp 4.0.

Hành động tiếp theo: Các nhà trường và giáo viên nên áp dụng các đề xuất trong luận văn để triển khai dạy học STEM hiệu quả hơn, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng phạm vi và nội dung dạy học STEM trong các môn học khác.