## Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới giáo dục phổ thông tại Việt Nam, việc chuyển đổi phương pháp dạy học từ truyền thống sang tiếp cận năng lực người học là yêu cầu cấp thiết. Giáo dục STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) được xem là giải pháp hiệu quả nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo và kỹ năng thực hành cho học sinh. Theo khảo sát tại một số trường THPT tỉnh Bắc Giang, có tới 93% giáo viên chưa được tập huấn về giáo dục STEM, trong khi 60% giáo viên nhận thấy cần thiết tổ chức hoạt động giáo dục STEM trong dạy học. Học sinh cũng bày tỏ mong muốn được học lý thuyết gắn liền với thực tiễn, với hơn 90% học sinh thích các giờ học có sử dụng thí nghiệm và ứng dụng kỹ thuật.

Luận văn tập trung nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học một số kiến thức về nguồn điện xoay chiều theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh lớp 12 THPT. Mục tiêu chính là phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua việc tích hợp kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học trong quá trình học tập. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các trường THPT tại tỉnh Bắc Giang trong năm học 2018-2019. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc góp phần đổi mới phương pháp dạy học môn Vật lý, nâng cao chất lượng giáo dục STEM, đồng thời đáp ứng yêu cầu phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao trong thời đại công nghiệp 4.0.

## 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:

- **Lý thuyết tích hợp liên môn STEM**: STEM là sự tích hợp hài hòa giữa bốn lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học nhằm phát triển năng lực toàn diện cho học sinh.
- **Mô hình phát triển năng lực giải quyết vấn đề**: Năng lực này bao gồm bốn thành tố chính: tìm hiểu vấn đề, thiết lập không gian vấn đề, lập kế hoạch và thực hiện giải pháp, đánh giá và phản ánh giải pháp.
- **Khái niệm năng lực STEM**: Bao gồm kỹ năng khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, cùng với năng lực tư duy phản biện, sáng tạo, hợp tác và tự học.

Các khái niệm chính được sử dụng gồm: giáo dục STEM, năng lực giải quyết vấn đề (GQVĐ), tích hợp liên môn, phương pháp dạy học tích cực, và thiết kế bài học theo định hướng STEM.

### Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phối hợp định tính và định lượng:

- **Nguồn dữ liệu**: Thu thập từ khảo sát phiếu phỏng vấn giáo viên và học sinh tại 5 trường THPT tỉnh Bắc Giang, thực nghiệm sư phạm với học sinh lớp 12, và các tài liệu giáo dục STEM.
- **Cỡ mẫu**: 45 giáo viên và 126 học sinh tham gia khảo sát; nhóm thực nghiệm gồm các lớp học tại trường THPT Hiệp Hòa số 1.
- **Phương pháp chọn mẫu**: Mẫu chọn theo phương pháp thuận tiện và có chủ đích nhằm đảm bảo tính đại diện cho các trường THPT trong tỉnh.
- **Phương pháp phân tích**: Sử dụng thống kê mô tả để phân tích kết quả khảo sát, phân tích nội dung để đánh giá ý kiến, và so sánh kết quả thực nghiệm trước và sau khi áp dụng phương pháp dạy học STEM.
- **Timeline nghiên cứu**: Nghiên cứu được thực hiện trong năm học 2018-2019, bao gồm giai đoạn khảo sát, thiết kế hoạt động dạy học, thực nghiệm sư phạm và đánh giá kết quả.

## Kết quả nghiên cứu và thảo luận

### Những phát hiện chính

1. **Hiểu biết và áp dụng giáo dục STEM của giáo viên**: 93% giáo viên chưa được tập huấn về STEM, chỉ 7% có tìm hiểu. Tuy nhiên, 78% giáo viên nhận thấy cần thiết tổ chức hoạt động giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lý.

2. **Khó khăn trong áp dụng STEM**: 91% giáo viên cho biết không đủ thời gian thực hiện do chương trình nặng, 84% thiếu phương tiện dạy học, 98% mất nhiều thời gian thiết kế hoạt động STEM.

3. **Hứng thú và nhu cầu của học sinh**: 73% học sinh cho biết giáo viên thường xuyên sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kỹ thuật trong dạy học; 91% học sinh thích các giờ học có thí nghiệm và ứng dụng kỹ thuật; 90% mong muốn được áp dụng lý thuyết vào thực tiễn và tự tay chế tạo sản phẩm.

4. **Hiệu quả thực nghiệm sư phạm**: Qua thực nghiệm dạy học chủ đề “Nguồn điện xoay chiều” theo định hướng STEM, điểm trung bình đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh tăng khoảng 20% so với trước khi thực nghiệm.

### Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát cho thấy giáo viên và học sinh đều nhận thức rõ vai trò và lợi ích của giáo dục STEM trong phát triển năng lực học sinh, nhất là năng lực giải quyết vấn đề. Tuy nhiên, việc áp dụng còn hạn chế do thiếu điều kiện về thời gian, thiết bị và kỹ năng thiết kế bài học STEM. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trong nước và quốc tế về khó khăn khi triển khai STEM trong trường phổ thông.

Thực nghiệm sư phạm chứng minh rằng tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng STEM giúp học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tăng hứng thú học tập và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh điểm năng lực giải quyết vấn đề trước và sau thực nghiệm, cũng như bảng tổng hợp ý kiến học sinh về mức độ hài lòng với phương pháp dạy học mới.

Kết quả nghiên cứu góp phần khẳng định tính khả thi và hiệu quả của việc tích hợp giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lý, đồng thời làm rõ các yếu tố ảnh hưởng đến việc triển khai phương pháp này tại các trường THPT Việt Nam.

## Đề xuất và khuyến nghị

1. **Tăng cường tập huấn giáo viên về giáo dục STEM**: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về thiết kế bài học và tổ chức hoạt động STEM, nhằm nâng cao năng lực chuyên môn và kỹ năng sư phạm cho giáo viên. Mục tiêu đạt 80% giáo viên được tập huấn trong vòng 1 năm, do Sở Giáo dục và Đào tạo chủ trì.

2. **Đầu tư cơ sở vật chất và thiết bị dạy học**: Trang bị đầy đủ thiết bị thí nghiệm, công cụ kỹ thuật và tài liệu hỗ trợ dạy học STEM tại các trường THPT. Mục tiêu nâng tỷ lệ trường có đủ thiết bị lên 70% trong 2 năm, phối hợp giữa các cấp quản lý và nhà trường.

3. **Xây dựng và phổ biến các chủ đề dạy học STEM phù hợp**: Phát triển bộ chủ đề dạy học tích hợp STEM theo chương trình môn học, đặc biệt là các chủ đề có tính ứng dụng cao như nguồn điện xoay chiều. Thời gian thực hiện trong 1 năm, do các chuyên gia giáo dục và nhà trường phối hợp thực hiện.

4. **Khuyến khích hoạt động nhóm và trải nghiệm thực tế cho học sinh**: Tổ chức các câu lạc bộ STEM, dự án nghiên cứu khoa học và các hoạt động trải nghiệm nhằm phát triển kỹ năng hợp tác, sáng tạo và giải quyết vấn đề. Mục tiêu tăng 50% số học sinh tham gia các hoạt động này trong 2 năm.

5. **Cải tiến phương pháp đánh giá năng lực học sinh**: Áp dụng đa dạng các hình thức đánh giá như quan sát, phỏng vấn, sản phẩm học tập, tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng để phản ánh chính xác năng lực giải quyết vấn đề và kỹ năng STEM của học sinh. Thực hiện đồng bộ trong các trường THPT trong vòng 1 năm.

## Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. **Giáo viên môn Vật lý và các môn STEM**: Nghiên cứu phương pháp dạy học tích hợp STEM, thiết kế bài học và đánh giá năng lực học sinh để nâng cao hiệu quả giảng dạy.

2. **Nhà quản lý giáo dục và Sở Giáo dục và Đào tạo**: Tham khảo để xây dựng chính sách, kế hoạch tập huấn, đầu tư cơ sở vật chất và phát triển chương trình giáo dục STEM phù hợp với điều kiện địa phương.

3. **Sinh viên, nghiên cứu sinh ngành Sư phạm Vật lý và Giáo dục STEM**: Là tài liệu tham khảo quý giá cho các đề tài nghiên cứu, luận văn và phát triển chuyên môn.

4. **Các tổ chức, trung tâm đào tạo STEM và phát triển kỹ năng cho học sinh**: Sử dụng kết quả nghiên cứu để thiết kế chương trình đào tạo, hoạt động ngoại khóa và hỗ trợ giáo dục STEM trong nhà trường.

## Câu hỏi thường gặp

1. **Giáo dục STEM là gì và tại sao quan trọng?**  
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 và kỹ năng thực hành cho học sinh. Nó giúp học sinh chuẩn bị tốt cho nghề nghiệp tương lai và đáp ứng yêu cầu của nền kinh tế hiện đại.

2. **Làm thế nào để tổ chức dạy học theo định hướng STEM hiệu quả?**  
Cần lựa chọn chủ đề gắn liền với thực tiễn, thiết kế hoạt động học tập tích cực, khuyến khích học sinh tham gia trải nghiệm, hợp tác nhóm và áp dụng kiến thức liên môn để giải quyết vấn đề cụ thể.

3. **Khó khăn phổ biến khi áp dụng giáo dục STEM là gì?**  
Thiếu thời gian, thiết bị dạy học, kỹ năng thiết kế bài học của giáo viên và phương pháp đánh giá năng lực học sinh là những khó khăn chính cần được khắc phục.

4. **Làm sao đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh?**  
Đánh giá cần đa dạng phương pháp như quan sát, phỏng vấn, sản phẩm học tập, tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng, tập trung vào khả năng vận dụng kiến thức và kỹ năng trong bối cảnh thực tế.

5. **Tác động của giáo dục STEM đến học sinh như thế nào?**  
Giáo dục STEM giúp học sinh phát triển tư duy phản biện, sáng tạo, kỹ năng hợp tác và tự học, tăng hứng thú học tập và khả năng áp dụng kiến thức vào thực tiễn, từ đó nâng cao chất lượng giáo dục và chuẩn bị cho tương lai.

## Kết luận

- Giáo dục STEM là xu hướng tất yếu trong đổi mới giáo dục phổ thông, góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề và kỹ năng thực hành cho học sinh.  
- Việc tổ chức dạy học một số kiến thức về nguồn điện xoay chiều theo định hướng STEM giúp học sinh hiểu sâu kiến thức, phát triển kỹ năng và năng lực sáng tạo.  
- Khó khăn trong áp dụng STEM chủ yếu do thiếu điều kiện về thời gian, thiết bị và kỹ năng giáo viên, cần có giải pháp đồng bộ để khắc phục.  
- Thực nghiệm sư phạm cho thấy phương pháp dạy học STEM nâng cao hiệu quả học tập và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.  
- Đề xuất các giải pháp tập huấn giáo viên, đầu tư thiết bị, xây dựng chủ đề dạy học, tổ chức hoạt động trải nghiệm và cải tiến đánh giá năng lực nhằm thúc đẩy giáo dục STEM tại các trường THPT.

**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 tiếp tục nghiên cứu mở rộng ứng dụng giáo dục STEM trong các môn học khác để nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện.