Tổng quan nghiên cứu

Giáo dục STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) đang trở thành xu hướng đổi mới quan trọng trong giáo dục phổ thông nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và kỹ năng thực tiễn cho học sinh. Tại nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, hệ thống giáo dục đang trong giai đoạn cải cách theo định hướng phát triển năng lực người học, đặc biệt chú trọng đến việc áp dụng giáo dục STEM trong dạy học các môn khoa học tự nhiên. Luận văn tập trung nghiên cứu tổ chức dạy học chủ đề “Hệ Mặt trời” trong môn Khoa học tự nhiên lớp 8 tại hai trường THCS Sặn Ti Phạp và THCS Phặn Luông, tỉnh Luang Prabang, Lào, nhằm nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua phương pháp dạy học STEM.

Mục tiêu nghiên cứu là thiết kế và tổ chức hoạt động dạy học chủ đề “Hệ Mặt trời” theo định hướng giáo dục STEM, đồng thời đánh giá hiệu quả của phương pháp này trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. Phạm vi nghiên cứu bao gồm nội dung kiến thức chương “Hệ Mặt trời” trong chương trình Khoa học tự nhiên lớp 8, với khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm tại hai trường THCS trong năm học 2020. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc góp phần đổi mới phương pháp dạy học, nâng cao chất lượng giáo dục STEM tại Lào, đồng thời cung cấp mô hình tổ chức dạy học có thể áp dụng rộng rãi trong các trường phổ thông.

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, tập trung vào phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Hai khung lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  1. Lý thuyết giáo dục STEM: STEM là mô hình giáo dục tích hợp liên môn giữa Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, nhằm phát triển kiến thức chuyên môn và kỹ năng thực hành, sáng tạo cho học sinh. Giáo dục STEM nhấn mạnh việc học qua dự án, trải nghiệm thực tế và phát triển năng lực cốt lõi như tư duy phản biện, hợp tác, sáng tạo và giải quyết vấn đề.

  2. Lý thuyết năng lực giải quyết vấn đề (NL QVĐ): Năng lực giải quyết vấn đề được hiểu là khả năng nhận diện, phân tích tình huống, đề xuất và thực hiện giải pháp trong các tình huống không có sẵn lời giải. Cấu trúc năng lực bao gồm bốn thành tố chính: phân tích và phát hiện vấn đề, đề xuất và lựa chọn giải pháp, lập kế hoạch và thực hiện giải pháp, đánh giá và hoàn thiện quá trình giải quyết. Các biểu hiện năng lực được đánh giá qua các chỉ số hành vi cụ thể như phân tích tình huống, thu thập thông tin, lập kế hoạch, thực hiện và đánh giá kết quả.

Ba đến năm khái niệm chuyên ngành được sử dụng gồm: giáo dục STEM, năng lực giải quyết vấn đề, phương pháp dạy học tích cực, thiết kế bài học STEM, và đánh giá năng lực học sinh.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp hỗn hợp kết hợp nghiên cứu lý thuyết, khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm. Cụ thể:

  • Nguồn dữ liệu: Tài liệu chuyên ngành về giáo dục STEM, các nghiên cứu trong và ngoài nước về dạy học STEM và năng lực giải quyết vấn đề; dữ liệu khảo sát từ 55 giáo viên và 20 học sinh tại hai trường THCS Sặn Ti Phạp và Phặn Luông, tỉnh Luang Prabang, Lào; kết quả thực nghiệm sư phạm trên học sinh lớp 8.

  • Phương pháp phân tích: Phân tích định tính các tài liệu lý thuyết, thống kê mô tả kết quả khảo sát bằng phần mềm thống kê, đánh giá định tính và định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm thông qua bảng điểm, phiếu đánh giá và quan sát.

  • Timeline nghiên cứu: Khảo sát thực trạng được tiến hành trong tháng 6 năm 2020; thiết kế giáo án và bộ công cụ đánh giá trong tháng 7; thực nghiệm sư phạm diễn ra trong học kỳ II năm học 2020 tại hai trường THCS; phân tích và tổng hợp kết quả trong tháng 9-10 năm 2020.

Cỡ mẫu khảo sát gồm 55 giáo viên dạy các môn khoa học tự nhiên và 20 học sinh lớp 8, được chọn theo phương pháp chọn mẫu thuận tiện nhằm đảm bảo tính đại diện cho thực trạng dạy học STEM tại địa phương.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiểu biết và áp dụng giáo dục STEM của giáo viên còn hạn chế: Kết quả khảo sát cho thấy 80% giáo viên chưa từng nghe về giáo dục STEM, chỉ 5% hiểu biết ở mức khá và 2 giáo viên (khoảng 4%) hiểu sâu về STEM. Hơn 95% giáo viên chưa được tập huấn hoặc tự tìm hiểu về phương pháp này.

  2. Giáo viên đánh giá cao tầm quan trọng của giáo dục STEM: 82% giáo viên cho rằng tổ chức hoạt động giáo dục STEM ở trường phổ thông là quan trọng hoặc rất quan trọng, tuy nhiên chỉ 6% giáo viên thường xuyên áp dụng phương pháp này trong giảng dạy.

  3. Khó khăn trong tổ chức dạy học STEM: 63.6% giáo viên cho biết không đủ thời gian để thực hiện các hoạt động STEM do lịch học dày đặc; 94.5% phản ánh thiếu phương tiện dạy học phù hợp; 49% cho rằng trình độ học sinh chưa phù hợp với phương pháp này; chỉ 1.8% cho biết học sinh không hứng thú, ngược lại đa số học sinh rất tích cực tham gia.

  4. Thiết kế chủ đề “Hệ Mặt trời” theo định hướng STEM: Chủ đề được thiết kế với mục tiêu phát triển kiến thức về cấu tạo, chuyển động các hành tinh, kỹ năng thiết kế mô hình và năng lực giải quyết vấn đề. Thời gian dạy học là 2 tiết chính khóa và 1 tuần để học sinh thực hiện chế tạo mô hình. Các hoạt động bao gồm tìm hiểu kiến thức nền, đề xuất ý tưởng, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và báo cáo sản phẩm.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát phản ánh thực trạng giáo viên tại các trường THCS ở Lào còn thiếu kiến thức và kỹ năng về giáo dục STEM, điều này ảnh hưởng đến việc áp dụng phương pháp dạy học tích cực, liên môn. Tuy nhiên, sự đánh giá cao về tầm quan trọng của STEM cho thấy tiềm năng phát triển phương pháp này nếu được hỗ trợ đào tạo và trang bị đầy đủ phương tiện.

Khó khăn về thời gian và phương tiện là những thách thức phổ biến trong đổi mới giáo dục STEM tại nhiều quốc gia đang phát triển. Việc thiết kế chủ đề “Hệ Mặt trời” với các hoạt động trải nghiệm, chế tạo mô hình giúp học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo và kỹ năng hợp tác nhóm, phù hợp với mục tiêu giáo dục STEM.

So sánh với các nghiên cứu trong khu vực, kết quả này tương đồng với báo cáo của ngành giáo dục Lào và các nghiên cứu tại Việt Nam, cho thấy giáo dục STEM còn mới mẻ và cần được đầu tư phát triển bài bản. Việc tổ chức dạy học theo chủ đề STEM không chỉ nâng cao kiến thức mà còn tạo hứng thú học tập, giúp học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện mức độ hiểu biết và áp dụng STEM của giáo viên, bảng thống kê các khó khăn trong tổ chức dạy học, và bảng phân phối thời gian, nội dung hoạt động của chủ đề “Hệ Mặt trời”.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tổ chức tập huấn chuyên sâu về giáo dục STEM cho giáo viên: Cần triển khai các khóa đào tạo nâng cao nhận thức và kỹ năng dạy học STEM cho giáo viên các trường THCS trong tỉnh Luang Prabang trong vòng 6 tháng tới, do Sở Giáo dục phối hợp với các viện nghiên cứu giáo dục thực hiện.

  2. Trang bị đầy đủ phương tiện dạy học STEM: Đầu tư mua sắm và phát triển các thiết bị, dụng cụ phục vụ dạy học STEM như bộ mô hình, thiết bị thí nghiệm đơn giản, phần mềm hỗ trợ học tập trong vòng 1 năm, nhằm khắc phục khó khăn về phương tiện hiện tại.

  3. Xây dựng và phổ biến các chủ đề dạy học STEM phù hợp với chương trình và điều kiện địa phương: Phát triển bộ giáo án mẫu và tài liệu hướng dẫn tổ chức dạy học theo chủ đề STEM, trong đó có chủ đề “Hệ Mặt trời”, để giáo viên dễ dàng áp dụng, hoàn thành trong 3 tháng.

  4. Khuyến khích tổ chức hoạt động trải nghiệm và câu lạc bộ STEM cho học sinh: Tạo điều kiện cho học sinh tham gia các hoạt động ngoại khóa, câu lạc bộ STEM nhằm phát triển kỹ năng thực hành, sáng tạo và giải quyết vấn đề, với sự hỗ trợ của nhà trường và cộng đồng trong năm học tới.

  5. Xây dựng hệ thống đánh giá năng lực giải quyết vấn đề toàn diện: Áp dụng đồng bộ các công cụ đánh giá như quan sát, hồ sơ học tập, tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng và bài kiểm tra để đánh giá chính xác năng lực học sinh, đồng thời làm cơ sở điều chỉnh phương pháp dạy học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên các môn khoa học tự nhiên và công nghệ tại trường phổ thông: Luận văn cung cấp mô hình thiết kế và tổ chức dạy học theo định hướng STEM, giúp giáo viên nâng cao kỹ năng giảng dạy tích hợp, phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

  2. Nhà quản lý giáo dục và cán bộ chuyên môn Sở Giáo dục: Tài liệu là cơ sở tham khảo để xây dựng chính sách, kế hoạch đào tạo giáo viên và phát triển chương trình giáo dục STEM phù hợp với điều kiện thực tế của địa phương.

  3. Nghiên cứu sinh, học viên cao học ngành giáo dục và phương pháp dạy học: Luận văn cung cấp cơ sở lý luận, phương pháp nghiên cứu và kết quả thực nghiệm có giá trị tham khảo cho các đề tài nghiên cứu về đổi mới phương pháp dạy học và phát triển năng lực học sinh.

  4. Các tổ chức, doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực giáo dục STEM: Thông tin về thực trạng, khó khăn và nhu cầu phát triển giáo dục STEM tại Lào giúp các tổ chức có định hướng hỗ trợ, hợp tác phát triển các chương trình đào tạo, cung cấp thiết bị và tài liệu 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 tích hợp liên môn giữa Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học nhằm phát triển kiến thức và kỹ năng thực hành cho học sinh. Nó giúp học sinh phát triển tư duy phản biện, sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề, đáp ứng yêu cầu của xã hội hiện đại.

  2. Làm thế nào để thiết kế một chủ đề dạy học theo định hướng STEM?
    Thiết kế chủ đề STEM cần lựa chọn nội dung gắn liền với thực tiễn, xác định vấn đề cần giải quyết, xây dựng các hoạt động học tập theo quy trình thiết kế kỹ thuật gồm nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất ý tưởng, chế tạo mô hình, thử nghiệm và báo cáo sản phẩm.

  3. Khó khăn phổ biến khi áp dụng giáo dục STEM trong trường phổ thông là gì?
    Khó khăn bao gồm thiếu thời gian trong lịch học, thiếu phương tiện dạy học phù hợp, trình độ học sinh chưa đồng đều, và giáo viên chưa được đào tạo bài bản về phương pháp STEM. Những khó khăn này cần được giải quyết để nâng cao hiệu quả dạy học.

  4. Năng lực giải quyết vấn đề được đánh giá như thế nào trong giáo dục STEM?
    Năng lực giải quyết vấn đề được đánh giá qua các chỉ số hành vi như phân tích tình huống, thu thập và xử lý thông tin, đề xuất và lựa chọn giải pháp, thực hiện và đánh giá kết quả. Các công cụ đánh giá gồm quan sát, hồ sơ học tập, tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng và bài kiểm tra.

  5. Làm sao để học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề qua chủ đề “Hệ Mặt trời”?
    Thông qua việc học sinh tìm hiểu kiến thức về cấu tạo và chuyển động các hành tinh, thiết kế và chế tạo mô hình Hệ Mặt trời, học sinh được rèn luyện kỹ năng nghiên cứu, hợp tác nhóm, tư duy sáng tạo và thực hành giải quyết vấn đề thực tiễn.

Kết luận

  • Luận văn đã làm rõ cơ sở lý luận và thực tiễn về tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM tại các trường THCS ở Lào, đặc biệt trong chủ đề “Hệ Mặt trời” môn Khoa học tự nhiên lớp 8.
  • Kết quả khảo sát cho thấy giáo viên còn hạn chế về hiểu biết và áp dụng giáo dục STEM, nhưng đánh giá cao tầm quan trọng và có nhu cầu được đào tạo.
  • Chủ đề “Hệ Mặt trời” được thiết kế theo quy trình STEM với các hoạt động trải nghiệm, chế tạo mô hình giúp phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.
  • Thực nghiệm sư phạm chứng minh tính khả thi và hiệu quả của phương pháp dạy học STEM trong việc nâng cao hứng thú và năng lực học sinh.
  • Đề xuất các giải pháp đào tạo giáo viên, trang bị phương tiện, xây dựng tài liệu và tổ chức hoạt động trải nghiệm nhằm phát triển giáo dục STEM tại Lào trong thời gian tới.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý giáo dục và nhà trường cần phối hợp triển khai đào tạo, đầu tư trang thiết bị và nhân rộng mô hình dạy học STEM để nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông. Độc giả quan tâm có thể liên hệ tác giả hoặc trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên để nhận tài liệu chi tiết và hỗ trợ chuyên môn.