Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ chuyên ngành Giáo dục học (mã số: 9140101) của nghiên cứu sinh Bùi Thị Giáng Hương, với đề tài "Tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi", được bảo vệ tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh năm 2024 dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Vũ Trọng Rỹ và PGS. Võ Thị Ngọc Lan.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Nghị quyết số 29-NQ/TW của Ban Chấp hành Trung ương Đảng về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đề ra định hướng chuyển mạnh quá trình giáo dục từ trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực người học, thực hiện nguyên lý học đi đôi với hành, lý luận gắn liền với thực tiễn. Trong chương trình giáo dục mầm non, hoạt động khám phá khoa học giữ vai trò phát triển nhận thức, kích thích trí tò mò, rèn luyện các kỹ năng tư duy (quan sát, so sánh, phân loại, suy luận) và kỹ năng giải quyết vấn đề cho trẻ 5 - 6 tuổi nhằm chuẩn bị tâm thế vào lớp một.

Tuy nhiên, khảo sát thực tế tại các trường mầm non trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh ghi nhận giáo viên chủ yếu tập trung truyền thụ kiến thức lý thuyết, phương pháp tổ chức mang nặng tính áp đặt lấy giáo viên làm trung tâm, nội dung học tập chưa gắn liền với trải nghiệm thực tiễn của trẻ (Trần Thị Huyền Trân, 2015; Trần Thị Phương, 2020). Giáo dục STEM tích hợp bốn lĩnh vực Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics) là xu hướng giáo dục giúp khắc phục hạn chế này. Tại Việt Nam, các nghiên cứu lý luận và thực nghiệm chuyên sâu về quy trình tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho lứa tuổi mẫu giáo 5 - 6 tuổi vẫn còn thiếu vắng, tạo nên khoảng trống học thuật cần được giải quyết.

Mục tiêu và giả thuyết nghiên cứu

  • Mục tiêu nghiên cứu: Đề xuất quy trình tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi ở trường mầm non tại Thành phố Hồ Chí Minh nhằm góp phần phát triển năng lực khám phá khoa học của trẻ.
  • Giả thuyết nghiên cứu: Nếu tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi theo quy trình bốn giai đoạn gồm: (1) Lựa chọn chủ đề theo định hướng giáo dục STEM, (2) Xây dựng môi trường giáo dục theo định hướng giáo dục STEM, (3) Thực hiện hoạt động khám phá khoa học theo ba pha học tập (khám phá, phát hiện và thiết kế kỹ thuật), (4) Đánh giá và điều chỉnh hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ phát triển năng lực khám phá khoa học ở trẻ.

Nhiệm vụ nghiên cứu

  1. Nghiên cứu cơ sở lý luận về tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi.
  2. Khảo sát, đánh giá thực trạng năng lực khám phá khoa học của trẻ 5 - 6 tuổi và thực trạng tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM tại các trường mầm non trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh.
  3. Xây dựng quy trình tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi ở trường mầm non.
  4. Tổ chức thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng tính hiệu quả và độ tin cậy của quy trình đã đề xuất.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Khách thể nghiên cứu: Hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi.
  • Đối tượng nghiên cứu: Tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi.
  • Phạm vi không gian: Khảo sát thực trạng tại 27 trường mầm non (17 trường công lập, 10 trường ngoài công lập) thuộc 22 quận, huyện và thành phố Thủ Đức trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh. Thực nghiệm sư phạm tại Trường Mầm non A (Quận 10) và Trường Mầm non B (Quận Bình Tân).
  • Phạm vi thời gian: Khảo sát thực trạng triển khai trong học kỳ 1 năm học 2021 - 2022 (từ tháng 9/2021); thực nghiệm sư phạm tiến hành trong 18 tuần của học kỳ 1 năm học 2022 - 2023.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trong và ngoài nước

Luận án đã phân tích và tổng hợp các công trình khoa học theo ba nhóm nội dung chính:

                               CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIỀN ĐỀ
1. Hoạt động khám phá khoa học        2. Giáo dục STEM mầm non             3. Tích hợp STEM vào KPKH
- Cảm quan, tự nhiên (Comenius,       - Quan niệm môn học/hướng dẫn        - Chuẩn K-12, CSMEE (NRC, 1998, 2012)
  Rousseau, Pestalozzi, Frobel)         (Sanders, Bybee, McDonald)         - Chu trình trải nghiệm (Kolb, 
- Kiến tạo nhận thức (Piaget,         - Tích hợp mầm non (Brunton,           Hoàng Thị Phương, 2018)
  Bruner, Dewey, Vygotsky)              Chesloff, Nguyễn Thành Hải)        - Học qua chơi STEM (Torres-Crespo,
- Khung chương trình VN & quốc tế     - Tiến trình EDP (Stone-MacDonald,     Campbell et al., KLab4Kids)
  (NRC, Campbell, Hoàng Thị Oanh)       Jolly, English & Moore)
  • Nghiên cứu về hoạt động khám phá khoa học cho trẻ mầm non: Lịch sử giáo dục ghi nhận tư tưởng của Comenius (sử dụng tối đa 5 giác quan), Rousseau (học qua quan sát tự nhiên và thử - sai), Pestalozzi (học bằng đầu óc, bàn tay và trái tim), Frobel (nhận biết tự nhiên qua trò chơi ngoài trời), Montessori (khám phá cảm quan qua bộ học liệu) và Dewey (1929, học tập qua trải nghiệm thực tế). Về sau, các nghiên cứu của Piaget (1969, 1975), Bruner (1961), Harlen (2006, 2014), Charlesworth (2016) và Contant cùng cộng sự (2018) xác lập nền tảng kiến tạo trong giáo dục khoa học. Tại Việt Nam, các công trình của Lê Thị Ninh (1990), Nguyễn Thị Thư (1997), Trần Thị Ngọc Trâm (2004), Nguyễn Thị Thu Hiền (2005), Hoàng Thị Oanh và Nguyễn Thị Xuân (2010), Hoàng Thị Phương (2020) đã định hình phương pháp cho trẻ làm quen với môi trường xung quanh và khám phá khoa học.
  • Nghiên cứu về giáo dục STEM mầm non: Khái niệm và phương thức giáo dục STEM được tiếp cận theo hướng tích hợp liên môn (Sanders, 2009; Bybee, 2010; Merrill & Daugherty, 2010; McDonald, 2016) hoặc hướng dẫn giải quyết vấn đề (Smith & Kidwell, 2000; Thibaut et al., 2018). Vai trò của STEM đối với trẻ nhỏ được khẳng định trong công trình của Chesloff (2013), Brunton và Thornton (2014), DeJarnette (2018), cùng các nghiên cứu trong nước của Nguyễn Thành Hải (2019), Văn Thị Minh Tư và Chu Thị Hồng Nhung (2020), Đặng Út Phượng và Hoàng Quý Tỉnh (2021). Hai mô hình tiến trình cốt lõi được áp dụng là học tập khám phá điều tra (Inquiry-based learning) và quy trình thiết kế kỹ thuật (Engineering Design Process - EDP) (Jolly, 2017; English & Moore, 2018; Chu Thị Hồng Nhung et al., 2021).
  • Nghiên cứu về tổ chức khám phá khoa học theo định hướng STEM: Các tác giả quốc tế như Eshach (2006), Charlesworth (2016), Campbell, Jobling và Howitt (2018), Torres-Crespo và cộng sự (2014), Dejonckheere cùng cộng sự (2016), cùng dự án châu Âu KLab4Kids (2018 - 2021) đã chứng minh việc lồng ghép kỹ thuật và công nghệ vào khám phá khoa học giúp tăng cường tư duy khoa học và năng lực thực hành của trẻ mầm non.

Khoảng trống nghiên cứu luận án giải quyết

Mặc dù các nghiên cứu trước đã đề cập đến các thành tố riêng lẻ của khám phá khoa học hoặc hoạt động trải nghiệm STEM, phần lớn các công trình tại Việt Nam dừng lại ở mức độ bài viết lý luận tổng quan hoặc giáo án mẫu đơn lẻ. Chưa có công trình nào xây dựng hoàn chỉnh khung lý luận, bộ công cụ đánh giá năng lực khám phá khoa học và một quy trình sư phạm chuẩn hóa kết hợp giữa chu trình khám phá khoa học và quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP) dành riêng cho trẻ 5 - 6 tuổi được kiểm chứng qua thực nghiệm có đối chứng tại các trường mầm non.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và các phương pháp tiếp cận

Luận án xây dựng cơ sở khoa học dựa trên ba phương pháp tiếp cận chính:

  • Tiếp cận hoạt động: Dựa trên lý thuyết hoạt động của A. N. Leontiev, xác định tâm lý và năng lực của trẻ được hình thành và phát triển thông qua cấu trúc: Hoạt động (động cơ) - Hành động (mục đích) - Thao tác (phương tiện, điều kiện thực hiện). Năng lực khám phá khoa học của trẻ chỉ được hình thành thông qua các thao tác thực hành, trải nghiệm và giải quyết vấn đề trực tiếp.
  • Tiếp cận quan điểm phức hợp: Xem xét quá trình nhận thức của trẻ mầm non dưới góc độ đa ngành gồm sinh lý học lứa tuổi, tâm lý học phát triển và giáo dục học mầm non.
  • Tiếp cận giáo dục STEM: Vận dụng nguyên tắc tích hợp kiến thức liên môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học gắn với các tình huống thực tiễn đời sống hàng ngày của trẻ.
                         KHUNG CẤU TRÚC NĂNG LỰC KHÁM PHÁ KHOA HỌC
1. Năng lực nhận biết & điều tra       2. Năng lực thiết kế & GQVĐ           3. Năng lực giao tiếp & chia sẻ
- Quan sát đa giác quan                - Xác định vấn đề thực tế             - Thảo luận, làm việc nhóm
- So sánh, phân loại đối tượng         - Lập kế hoạch, chọn vật liệu         - Trình bày kết quả, sản phẩm
- Dự đoán hiện tượng, suy luận         - Chế tạo, thử nghiệm, sửa đổi        - Phản ánh quá trình trải nghiệm

Phương pháp nghiên cứu và công cụ thu thập dữ liệu

Luận án kết hợp đồng bộ các phương pháp nghiên cứu định tính và định lượng:

  • Phương pháp nghiên cứu lý luận: Phân tích, tổng hợp, so sánh, đối chiếu và hệ thống hóa tài liệu khoa học trong và ngoài nước.
  • Phương pháp điều tra bằng bảng hỏi: Sử dụng phiếu hỏi An-két hỗn hợp theo thang đo Likert 5 mức đối với 45 cán bộ quản lý (Hiệu trưởng, Phó Hiệu trưởng chuyên môn) và 319 giáo viên mầm non tại 27 trường mầm non trên địa bàn 22 quận, huyện, thành phố thuộc Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Phương pháp quan sát: Dự giờ trực tiếp các hoạt động khám phá khoa học trong giai đoạn khảo sát thực trạng và các tiết thực nghiệm sư phạm; sử dụng Biên bản quan sát (Phụ lục 7) và Bảng kiểm quan sát hành vi của trẻ (Phụ lục 12).
  • Phương pháp phỏng vấn sâu: Phỏng vấn cán bộ quản lý và giáo viên mầm non trực tiếp phụ trách lớp 5 - 6 tuổi nhằm làm rõ nhận thức, thuận lợi, khó khăn và các yếu tố ảnh hưởng.
  • Phương pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động: Phân tích kế hoạch giáo dục của giáo viên, hồ sơ cá nhân của trẻ và đánh giá các sản phẩm học tập/mô hình kỹ thuật do trẻ chế tạo bằng Phiếu đánh giá sản phẩm (Phụ lục 14).
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm có đối chứng trong 18 tuần tại 2 trường mầm non với tổng số 106 trẻ (gồm 40 trẻ tại Trường Mầm non A, Quận 10 và 66 trẻ tại Trường Mầm non B, Quận Bình Tân).
  • Phương pháp xử lý dữ liệu thống kê: Sử dụng phần mềm SPSS phiên bản 20.0 để tính điểm trung bình ($\bar{X}$), độ lệch chuẩn ($SD$), kiểm tra độ tin cậy thang đo bằng hệ số Cronbach's Alpha, kiểm định hệ số tương quan Pearson, kiểm định Independent Samples T-Test (so sánh nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm) và Paired Samples T-Test (so sánh trước và sau thực nghiệm).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan các công trình nghiên cứu về tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi

Chương này tổng thuật toàn diện lịch sử nghiên cứu từ các quan điểm kinh điển về giáo dục khoa học mầm non đến các xu hướng giáo dục STEM hiện đại trên thế giới và tại Việt Nam. Tác giả phân tích các mô hình dạy học khám phá của Bruner, quy trình chu trình trải nghiệm của David Kolb, mô hình 5E của Bybee và quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP).

Chương 1 làm rõ ba cách hiểu chính về giáo dục STEM trong trường mầm non: STEM dưới dạng môn học tích hợp, STEM dưới dạng phương thức hướng dẫn sư phạm, và STEM dưới dạng định hướng nhận thức nghề nghiệp. Từ việc phân tích các thành tựu của các dự án quốc tế và tình hình nghiên cứu trong nước, tác giả xác định sự cần thiết phải thiết kế một quy trình sư phạm cụ thể nhằm kết hợp hoạt động tìm hiểu khoa học tự nhiên với hoạt động thiết kế chế tạo kỹ thuật cho trẻ mẫu giáo lớn.

Chương 2: Cơ sở lý luận về tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi

Chương 2 làm sáng tỏ hệ thống khái niệm công cụ gồm: hoạt động khám phá khoa học, giáo dục STEM mầm non, tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM, và năng lực khám phá khoa học của trẻ 5 - 6 tuổi. Luận án phân tích sự tương tác liên kết giữa bốn lĩnh vực Science - Technology - Engineering - Mathematics trong môi trường giáo dục mầm non:

Thành tố STEM Biểu hiện trong hoạt động khám phá của trẻ 5 - 6 tuổi
Khoa học (S) Quan sát, tìm hiểu các thuộc tính, quy luật đơn giản của sự vật, hiện tượng tự nhiên và đời sống xung quanh.
Công nghệ (T) Nhận biết và sử dụng các dụng cụ, phương tiện đơn giản (kính lúp, kéo, thước đo, thiết bị số) để hỗ trợ quá trình tìm tòi.
Kỹ thuật (E) Vận dụng quy trình thiết kế kỹ thuật: lên ý tưởng, phác thảo, lựa chọn vật liệu, lắp ráp và thử nghiệm mô hình giải quyết vấn đề.
Toán học (M) Ứng dụng các biểu tượng toán học: đếm số lượng, đo lường kích thước, so sánh dung tích, nhận dạng hình dạng và phân loại.

Tác giả kế thừa quy trình học tập khám phá của Bruton & Thornton, Contant et al. và quy trình thiết kế kỹ thuật của Stone-MacDonald để xây dựng khung cấu trúc năng lực khám phá khoa học của trẻ 5 - 6 tuổi gồm các tiêu chí đo lường cụ thể về nhận thức khoa học, kỹ năng thao tác kỹ thuật và thái độ hợp tác.

                           QUY TRÌNH TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG 4 GIAI ĐOẠN
Giai đoạn 1: Chuẩn bị                 Giai đoạn 2: Môi trường                Giai đoạn 3: Thực hiện
- Lựa chọn chủ đề tích hợp             - Môi trường vật chất đa dạng          - Pha 1: Khám phá (S, M)
- Xác định mục tiêu liên môn           - Môi trường tâm lý cởi mở             - Pha 2: Phát hiện vấn đề
                                                                             - Pha 3: Thiết kế kỹ thuật (E, T)
                              Giai đoạn 4: Đánh giá & Điều chỉnh
                              - Đánh giá quá trình và tổng kết
                              - Điều chỉnh nội dung, phương pháp

Chương 3: Thực trạng tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi

Chương 3 trình bày số liệu khảo sát thực tế tại 27 trường mầm non trên địa bàn 22 quận/huyện/thành phố thuộc Thành phố Hồ Chí Minh với 45 cán bộ quản lý và 319 giáo viên mầm non.

Chỉ số khảo sát thực trạng Kết quả và nhận định thực tế
Nhận thức về tầm quan trọng Phần lớn cán bộ quản lý và giáo viên đánh giá hoạt động giáo dục STEM có vai trò quan trọng trong việc phát triển kỹ năng thế kỷ 21 cho trẻ.
Mức độ tích hợp kiến thức STEM Việc tích hợp thành tố Khoa học và Toán học diễn ra thường xuyên; thành tố Công nghệ và Kỹ thuật còn hạn chế và mang tính hình thức.
Phương pháp giảng dạy chủ đạo Giáo viên vẫn chủ yếu sử dụng phương pháp quan sát truyền thống, làm mẫu, giải thích; phương pháp dạy học giải quyết vấn đề và thiết kế thử nghiệm ít được áp dụng.
Hình thức và phương tiện Không gian tổ chức chủ yếu bó hẹp trong lớp học; học liệu phục vụ hoạt động thiết kế kỹ thuật còn đơn điệu, thiếu nguyên vật liệu mở tái chế.
Mức độ năng lực của trẻ Năng lực quan sát và trả lời câu hỏi đạt mức khá; năng lực phát hiện vấn đề thực tế, lập kế hoạch thiết kế và chế tạo sản phẩm còn ở mức trung bình và yếu.
Yếu tố ảnh hưởng Năng lực thiết kế bài giảng STEM của giáo viên, cơ sở vật chất, sĩ số trẻ đông và quỹ thời gian tổ chức hoạt động là những rào cản chính.

Chương 4: Tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi

Chương này đề xuất hệ thống nguyên tắc sư phạm và hoàn thiện quy trình tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM gồm 4 giai đoạn với 3 pha học tập:

  • Giai đoạn 1: Lựa chọn và xây dựng chủ đề theo định hướng giáo dục STEM: Xác định mục tiêu tích hợp kiến thức, kỹ năng của 4 lĩnh vực; lựa chọn nội dung xuất phát từ tình huống thực tiễn gần gũi với trẻ.
  • Giai đoạn 2: Xây dựng môi trường giáo dục theo định hướng giáo dục STEM: Thiết kế môi trường vật chất đa dạng (góc khám phá, góc kỹ thuật, nguyên vật liệu mở, học liệu tái chế) và môi trường tâm lý xã hội kích thích sự tự tin, hợp tác.
  • Giai đoạn 3: Thực hiện hoạt động khám phá khoa học theo 3 pha học tập:
    • Pha 1 - Khám phá: Trẻ sử dụng các giác quan để tìm hiểu các thuộc tính, quy luật của đối tượng khoa học (thành tố S và M).
    • Pha 2 - Phát hiện: Giáo viên dẫn dắt trẻ phát hiện tình huống có vấn đề trong thực tế đời sống cần giải quyết.
    • Pha 3 - Thiết kế kỹ thuật: Trẻ thực hiện chu trình EDP gồm tưởng tượng phương án, vẽ phác thảo thiết kế, lựa chọn dụng cụ/công nghệ (thành tố T), tiến hành chế tạo (thành tố E), thử nghiệm sản phẩm, đánh giá và cải tiến mô hình.
  • Giai đoạn 4: Đánh giá và điều chỉnh hoạt động khám phá khoa học: Thực hiện đánh giá chẩn đoán, đánh giá quá trình và đánh giá tổng kết dựa trên bộ tiêu chí đo lường năng lực của trẻ.

Chương 4 cung cấp hai kế hoạch tổ chức hoạt động mẫu:

  1. Chủ đề "Bệnh viện thú y": Tích hợp tìm hiểu đặc điểm động vật nuôi, thiết kế lồng vận chuyển, cân đo trọng lượng và chế tạo dụng cụ chăm sóc thú cưng.
  2. Chủ đề "Trung tâm huấn luyện phòng cháy chữa cháy và cứu nạn cứu hộ nhí": Tích hợp khám phá tính chất của lửa, nước, không khí, thiết kế thang thoát hiểm, bình xịt chữa cháy mini và mô hình ròng rọc cứu hộ.

Chương 5: Thực nghiệm sư phạm quy trình tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi

Chương 5 trình bày toàn bộ tiến trình và kết quả thực nghiệm sư phạm trong 18 tuần tại Trường Mầm non A (Quận 10) và Trường Mầm non B (Quận Bình Tân) trên 106 trẻ (chia thành 2 lớp đối chứng và 2 lớp thực nghiệm).

               QUÁ TRÌNH KIỂM CHỨNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM (18 TUẦN)
Nhóm Thực nghiệm (TN: 53 trẻ)                                 Nhóm Đối chứng (ĐC: 53 trẻ)
Học theo quy trình STEM 4 giai đoạn                           Học theo phương pháp khám phá truyền thống
(Khám phá -> Phát hiện -> Thiết kế EDP)                       (Quan sát, làm mẫu, ghi nhớ kiến thức)
             KẾT QUẢ ĐO LƯỜNG SAU THỰC NGHIỆM BẰNG SPSS 20.0:
             - Trước TN: Điểm trung bình ĐC và TN tương đương (p > 0.05)
             - Sau TN: Điểm trung bình nhóm TN cao vượt trội so với ĐC (p < 0.05)
             - T-test từng cặp nhóm TN: Tiến bộ có ý nghĩa thống kê rõ rệt
  • Kết quả đo lường trước thực nghiệm: Điểm đánh giá năng lực khám phá khoa học của nhóm đối chứng và nhóm thực nghiệm tại cả hai trường tương đương nhau; kiểm định Independent Samples T-Test cho thấy sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê ($p > 0.05$), khẳng định tính tương đồng về điều kiện xuất phát.
  • Kết quả đo lường sau thực nghiệm: Sau khi áp dụng quy trình 4 giai đoạn, điểm trung bình năng lực khám phá khoa học của nhóm thực nghiệm ở cả hai chủ đề đều cao hơn nhóm đối chứng một cách rõ rệt. Kiểm định Independent Samples T-Test giữa hai nhóm sau thực nghiệm cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ($p < 0.05$).
  • Kiểm định sự tiến bộ nội bộ: Kết quả Paired Samples T-Test đối với nhóm thực nghiệm trước và sau 18 tuần can thiệp cho thấy mức độ cải thiện vượt bậc ở tất cả các năng lực thành phần, đặc biệt là năng lực phát hiện vấn đề, lập kế hoạch thiết kế kỹ thuật, kỹ năng thao tác dụng cụ và năng lực phối hợp làm việc nhóm.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt lý luận

  • Hệ thống hóa và làm sáng tỏ cơ sở lý luận về tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi trong bối cảnh đổi mới giáo dục mầm non tại Việt Nam.
  • Xác định cấu trúc, nội dung và các tiêu chí đánh giá năng lực khám phá khoa học của trẻ 5 - 6 tuổi gồm các thành tố: nhận thức khoa học, kỹ năng giải quyết vấn đề thông qua quy trình thiết kế kỹ thuật, kỹ năng sử dụng công cụ và thái độ hợp tác.
  • Xây dựng quy trình sư phạm 4 giai đoạn kết hợp 3 pha học tập (Khám phá - Phát hiện - Thiết kế kỹ thuật), tạo mô hình tích hợp liên môn giữa khám phá khoa học truyền thống và quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP).

Đóng góp về mặt thực tiễn

  • Phản ánh thực trạng tổ chức hoạt động khám phá khoa học và mức độ năng lực khám phá khoa học của trẻ 5 - 6 tuổi tại 27 trường mầm non thuộc 22 quận, huyện, thành phố trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh, chỉ rõ các thuận lợi, hạn chế và nguyên nhân cốt lõi.
  • Thiết kế bộ giáo án minh họa chi tiết cho hai chủ đề giáo dục STEM ("Bệnh viện thú y" và "Trung tâm huấn luyện phòng cháy chữa cháy và cứu nạn cứu hộ nhí") kèm bộ công cụ đo nghiệm, bảng kiểm quan sát hành vi và tiêu chí đánh giá sản phẩm.
  • Kết quả thực nghiệm sư phạm tại 2 trường mầm non (Quận 10 và Quận Bình Tân) cung cấp bằng chứng thực nghiệm về tính khả thi, hiệu quả của quy trình trong việc nâng cao năng lực khám phá khoa học cho trẻ 5 - 6 tuổi.

Khuyến nghị và giải pháp đề xuất

  • Đối với Sở và Phòng Giáo dục và Đào tạo: Tổ chức các lớp bồi dưỡng chuyên môn, tập huấn chuyên sâu về phương pháp giáo dục STEM mầm non; xây dựng cẩm nang hướng dẫn thiết kế hoạt động tích hợp cho giáo viên.
  • Đối với Ban Giám hiệu các trường mầm non: Tăng cường đầu tư cơ sở vật chất, trang bị góc hoạt động STEM với nguồn nguyên vật liệu tái chế, vật liệu mở phong phú; tạo điều kiện linh hoạt về thời khóa biểu để trẻ có đủ thời gian trải nghiệm trọn vẹn chu trình thiết kế.
  • Đối với giáo viên mầm non: Chủ động đổi mới vai trò từ người truyền thụ kiến thức sang người tổ chức, gợi mở và hỗ trợ trẻ tự tìm tòi; chuyển đổi từ các tiết học thuần túy quan sát thụ động sang các hoạt động giải quyết vấn đề thực tế gắn với kỹ năng thiết kế, chế tạo.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

  • Phạm vi khảo sát thực trạng mới chỉ tập trung tại 27 trường mầm non trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh, chưa mở rộng ra các tỉnh thành thuộc các vùng kinh tế - xã hội khác.
  • Địa bàn thực nghiệm sư phạm mới chỉ triển khai tại 2 trường mầm non (Trường Mầm non A - Quận 10 và Trường Mầm non B - Quận Bình Tân) với thời lượng 18 tuần trong khuôn khổ học kỳ 1 năm học 2022 - 2023.
  • Đối tượng nghiên cứu mới chỉ tập trung vào lứa tuổi mẫu giáo 5 - 6 tuổi (mẫu giáo lớn), chưa mở rộng sang các độ tuổi nhỏ hơn trong bậc mầm non.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Mở rộng phạm vi khảo sát và thực nghiệm quy trình tại các địa phương có điều kiện kinh tế, cơ sở vật chất khác nhau (khu vực nông thôn, miền núi, vùng sâu vùng xa).
  • Nghiên cứu điều chỉnh và xây dựng quy trình tổ chức hoạt động khám phá khoa học định hướng STEM cho các nhóm tuổi mầm non khác (trẻ mẫu giáo bé 3 - 4 tuổi và mẫu giáo nhỡ 4 - 5 tuổi).
  • Khai thác và thiết kế thêm nhiều chủ đề khám phá khoa học tích hợp STEM gắn với văn hóa bản địa, môi trường sinh thái và đời sống xã hội đa dạng.

Giá trị tham khảo

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và nhà nghiên cứu: Luận án cung cấp khung lý thuyết hệ thống về giáo dục STEM mầm non, phương pháp tiếp cận hoạt động kết hợp với chu trình thiết kế kỹ thuật (EDP), cùng hệ thống thang đo và phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm bằng SPSS.
  • Cán bộ quản lý giáo dục mầm non: Cung cấp bức tranh thực trạng và cơ sở khoa học để xây dựng kế hoạch bồi dưỡng năng lực tổ chức hoạt động STEM cho đội ngũ giáo viên tại các cơ sở giáo dục.
  • Giáo viên mầm non: Bản mô tả chi tiết quy trình 4 giai đoạn, 3 pha học tập cùng hệ thống giáo án mẫu, bảng kiểm quan sát hành vi và tiêu chí đánh giá sản phẩm là tài liệu tham khảo trực tiếp để ứng dụng vào giảng dạy thực tế tại các lớp mẫu giáo 5 - 6 tuổi.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy trình tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM đề xuất trong luận án gồm những giai đoạn nào?

Quy trình gồm 4 giai đoạn liên hoàn:

  • Giai đoạn 1: Lựa chọn và xây dựng chủ đề theo định hướng giáo dục STEM (xác định mục tiêu tích hợp kiến thức liên môn S-T-E-M và bối cảnh thực tế).
  • Giai đoạn 2: Xây dựng môi trường giáo dục theo định hướng giáo dục STEM (chuẩn bị môi trường vật chất với học liệu mở, góc trải nghiệm và môi trường tâm lý cởi mở).
  • Giai đoạn 3: Thực hiện hoạt động khám phá khoa học qua 3 pha học tập (Pha 1: Khám phá kiến thức khoa học nền tảng; Pha 2: Phát hiện vấn đề thực tế cần giải quyết; Pha 3: Thiết kế kỹ thuật gồm phác thảo, chế tạo, thử nghiệm và cải tiến sản phẩm).
  • Giai đoạn 4: Đánh giá và điều chỉnh hoạt động (kết hợp đánh giá quá trình và đánh giá tổng kết năng lực của trẻ).

2. Mẫu khảo sát thực trạng của luận án được thực hiện trên quy mô nào?

Khảo sát thực trạng được thực hiện trên cỡ mẫu gồm 45 cán bộ quản lý (Hiệu trưởng, Phó Hiệu trưởng chuyên môn) và 319 giáo viên mầm non tại 27 trường mầm non (17 trường công lập, 10 trường ngoài công lập) phân bố trên địa bàn 22 quận, huyện và thành phố Thủ Đức thuộc Thành phố Hồ Chí Minh trong học kỳ 1 năm học 2021 - 2022.

3. Thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại đâu và sử dụng các chủ đề giáo dục nào?

Thực nghiệm sư phạm có đối chứng được triển khai trong 18 tuần của học kỳ 1 năm học 2022 - 2023 trên 106 trẻ 5 - 6 tuổi tại hai cơ sở: Trường Mầm non A (Quận 10, gồm 40 trẻ) và Trường Mầm non B (Quận Bình Tân, gồm 66 trẻ). Nội dung can thiệp thực nghiệm dựa trên hai chủ đề minh họa: Chủ đề "Bệnh viện thú y" và Chủ đề "Trung tâm huấn luyện phòng cháy chữa cháy và cứu nạn cứu hộ nhí".

4. Luận án sử dụng những công cụ và phương pháp thống kê nào để kiểm định dữ liệu?

Tác giả sử dụng phần mềm SPSS phiên bản 20.0 để xử lý số liệu; áp dụng công thức thống kê tính điểm trung bình ($\bar{X}$), độ lệch chuẩn ($SD$), đánh giá độ tin cậy thang đo bằng hệ số Cronbach's Alpha, phân tích tương quan Pearson, sử dụng kiểm định Independent Samples T-Test để so sánh nhóm đối chứng - thực nghiệm và Paired Samples T-Test để đánh giá sự tiến bộ của trẻ trước và sau thực nghiệm.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Bùi Thị Giáng Hương đã giải quyết khoảng trống nghiên cứu về việc tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5 - 6 tuổi tại các trường mầm non. Thông qua phương pháp tiếp cận hoạt động và lý thuyết kiến tạo, luận án đã xây dựng quy trình sư phạm chuẩn hóa gồm 4 giai đoạn và 3 pha học tập, tích hợp chu trình khám phá khoa học với quy trình thiết kế kỹ thuật. Kết quả khảo sát thực trạng trên 27 trường mầm non và thực nghiệm sư phạm có đối chứng trên 106 trẻ tại Thành phố Hồ Chí Minh đã kiểm chứng tính hiệu quả của quy trình trong việc nâng cao năng lực khám phá khoa học của trẻ. Công trình là tài liệu tham khảo khoa học hữu ích cho các nhà nghiên cứu, cán bộ quản lý và giáo viên mầm non trong quá trình thực hiện đổi mới giáo dục hiện nay.