Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào (CHDCND Lào) đang trong giai đoạn đổi mới toàn diện, ngành giáo dục cũng cần có những bước tiến đổi mới nhằm đào tạo nguồn nhân lực có kiến thức, năng lực sáng tạo và phẩm chất đạo đức phù hợp với yêu cầu phát triển đất nước. Theo dự thảo của Bộ Giáo dục và Thể thao Lào, tầm nhìn giáo dục đến năm 2030 nhấn mạnh phát triển năng lực học sinh, khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, sử dụng công nghệ thông tin và giao tiếp ngoại ngữ. Tuy nhiên, thực trạng dạy học môn Toán tại các trường trung học phổ thông (THPT) ở Lào cho thấy học sinh còn ít cơ hội nghiên cứu, quan sát, thực nghiệm và vận dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề thực tiễn.

Luận văn tập trung nghiên cứu việc dạy học môn Toán lớp 11 theo định hướng giáo dục STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) tại các trường THPT ở thủ đô Viêng Chăn, nhằm thiết kế và tổ chức các chủ đề dạy học tích hợp kiến thức 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. Phạm vi nghiên cứu bao gồm 5 trường THPT với 55 giáo viên và 150 học sinh lớp 11 tham gia khảo sát, thực nghiệm trong năm học 2019-2020.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học Toán, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông tại Lào, đồng thời tạo cơ sở khoa học cho việc triển khai giáo dục STEM trong chương trình phổ thông, đáp ứng yêu cầu phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao trong thời đại cách mạng 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:

  • Giáo dục STEM được hiểu là phương pháp giảng dạy tích hợp bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, giúp học sinh vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn. STEM không chỉ truyền đạt kiến thức mà còn phát triển kỹ năng tư duy phản biện, hợp tác, sáng tạo và kỹ năng thực hành.

  • Quy trình STEM bao gồm hai chu trình sáng tạo: quy trình khoa học (đặt câu hỏi, giả thuyết, kiểm chứng, kết luận) và quy trình kỹ thuật (xác định vấn đề, tìm giải pháp, thực nghiệm, hoàn thiện sản phẩm). Chu trình này được vận dụng trong thiết kế các chủ đề dạy học nhằm phát triển năng lực toàn diện cho học sinh.

  • Mô hình thiết kế kỹ thuật trong giáo dục STEM (vòng lặp thiết kế) hướng dẫn học sinh giải quyết vấn đề qua các bước: xác định vấn đề, xây dựng ý tưởng, thiết kế, thử nghiệm, đánh giá và cải tiến. Mô hình này giúp học sinh phát triển kỹ năng thực hành và tư duy sáng tạo.

  • Khái niệm năng lực trong giáo dục STEM bao gồm năng lực giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực tự học, năng lực giao tiếp và năng lực sử dụng công nghệ thông tin, phù hợp với yêu cầu phát triển năng lực cốt lõi của học sinh trong thế kỷ 21.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu sử dụng dữ liệu thu thập từ khảo sát 55 giáo viên và 150 học sinh lớp 11 tại 5 trường THPT ở thủ đô Viêng Chăn, Lào. Ngoài ra, dữ liệu còn được lấy từ các tài liệu nghiên cứu quốc tế và trong nước về giáo dục STEM.

  • Phương pháp chọn mẫu: Mẫu được chọn theo phương pháp chọn mẫu thuận tiện và có chủ đích, tập trung vào các trường THPT có điều kiện và quan tâm đến đổi mới phương pháp dạy học.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phân tích định lượng qua thống kê mô tả các kết quả khảo sát, phân tích định tính qua phỏng vấn và quan sát thực nghiệm sư phạm. Các số liệu được xử lý bằng phần mềm thống kê để đánh giá mức độ hiểu biết, thái độ và thực trạng áp dụng giáo dục STEM.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm học 2019-2020, bao gồm các giai đoạn: khảo sát thực trạng (3 tháng), thiết kế chủ đề dạy học STEM (2 tháng), tổ chức thực nghiệm sư phạm (4 tháng), thu thập và phân tích dữ liệu (3 tháng).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng tập huấn và áp dụng giáo dục STEM của giáo viên: 88% giáo viên chưa được tập huấn về giáo dục STEM, chỉ 12% đã từng tìm hiểu hoặc tham gia tập huấn. Mặc dù 80% giáo viên cho rằng việc tổ chức hoạt động STEM là cần thiết hoặc rất cần thiết, nhưng 53% giáo viên hiếm khi hoặc chưa bao giờ áp dụng phương pháp STEM trong dạy học môn Toán lớp 11.

  2. Khó khăn trong áp dụng giáo dục STEM: 73% giáo viên cho biết thiếu phương tiện dạy học, 80% mất nhiều thời gian thiết kế hoạt động, 42% không đủ thời gian thực hiện, trong khi 24% cho rằng trình độ học sinh chưa phù hợp. Không có giáo viên nào cho rằng hoạt động STEM không hứng thú với học sinh.

  3. Trình độ và thái độ của học sinh: 81,93% học sinh tự đánh giá trình độ hiểu biết các nội dung “Lượng giác, Nguyên hàm - Tích phân, Hình học không gian và Khối đa diện” ở mức trung bình. Chỉ 3% học sinh rất thích các bài toán thực tế trong sách giáo khoa, 86% thấy bình thường và 11% không thích. Học sinh rất hào hứng với các hoạt động thực hành và STEM (54% rất thích), đồng thời 62% rất thích khi được sử dụng toán học để giải quyết các vấn đề thực tế.

  4. Hiệu quả thực nghiệm sư phạm: Qua tổ chức các chủ đề dạy học theo định hướng STEM như “Thuyền cứu lũ lụt”, học sinh phát triển được kỹ năng khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, đồng thời nâng cao năng lực tự học, giải quyết vấn đề và làm việc nhóm. Sản phẩm mô hình thuyền cứu lũ lụt được thiết kế hợp lý, vận hành tốt, thể hiện sự sáng tạo và vận dụng kiến thức thực tiễn.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát và thực nghiệm cho thấy giáo viên tại các trường THPT ở Lào nhận thức rõ tầm quan trọng của giáo dục STEM nhưng còn hạn chế về kiến thức, kỹ năng và điều kiện thực hiện. Việc thiếu tập huấn chuyên sâu và phương tiện dạy học là những rào cản lớn. Học sinh có nhu cầu và hứng thú cao với các hoạt động STEM, tuy nhiên phương pháp dạy học truyền thống chưa khai thác được tiềm năng này.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế và trong khu vực, tình trạng này tương đồng với nhiều nước đang phát triển, nơi giáo dục STEM còn mới mẻ và cần được đầu tư phát triển. Việc thiết kế các chủ đề dạy học tích hợp như “Thuyền cứu lũ lụt” không chỉ giúp học sinh hiểu sâu kiến thức Toán mà còn phát triển kỹ năng thực hành và tư duy sáng tạo, phù hợp với mục tiêu giáo dục STEM toàn cầu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện tỷ lệ giáo viên được tập huấn, mức độ áp dụng STEM, các khó khăn gặp phải và biểu đồ đánh giá thái độ học sinh đối với các hoạt động STEM, giúp minh họa rõ nét thực trạng và hiệu quả của phương pháp dạy học mới.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tổ chức tập huấn chuyên sâu về giáo dục STEM cho giáo viên: Bộ Giáo dục và Thể thao Lào cần phối hợp với các viện nghiên cứu và trường đại học tổ chức các khóa đào tạo, bồi dưỡng kỹ năng thiết kế và tổ chức dạy học STEM cho giáo viên Toán. Mục tiêu nâng tỷ lệ giáo viên được tập huấn lên ít nhất 70% trong vòng 2 năm.

  2. Đầu tư trang thiết bị và tài liệu dạy học STEM: Các trường THPT cần được trang bị đầy đủ thiết bị thực hành, dụng cụ thí nghiệm và tài liệu hướng dẫn dạy học STEM để tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên và học sinh thực hiện các hoạt động thực hành. Thời gian triển khai trong 1-2 năm tới, ưu tiên các trường trọng điểm.

  3. Xây dựng và phổ biến các chủ đề dạy học STEM phù hợp với chương trình Toán lớp 11: Thiết kế các chủ đề tích hợp như “Thuyền cứu lũ lụt”, “Chế tạo dàn treo trồng nấm” để giáo viên dễ dàng áp dụng, đồng thời phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh. Chủ đề cần được cập nhật và đánh giá định kỳ hàng năm.

  4. Tăng cường hoạt động trải nghiệm và câu lạc bộ STEM cho học sinh: Khuyến khích các trường tổ chức các câu lạc bộ STEM, hoạt động ngoại khóa và các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật nhằm nâng cao hứng thú và kỹ năng thực hành cho học sinh. Mục tiêu thu hút ít nhất 30% học sinh tham gia các hoạt động này trong 3 năm tới.

  5. Cải tiến phương pháp đánh giá học sinh theo định hướng STEM: Xây dựng hệ thống đánh giá năng lực dựa trên kết quả thực hành, giải quyết vấn đề và sản phẩm sáng tạo thay vì chỉ dựa vào kiểm tra lý thuyết truyền thống. Triển khai thí điểm trong các trường THPT trọng điểm trong vòng 1 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên Toán và các môn khoa học tự nhiên tại các trường THPT: Luận văn cung cấp các phương pháp, chủ đề dạy học STEM cụ thể giúp giáo viên đổi mới phương pháp giảng dạy, nâng cao hiệu quả truyền đạt kiến thức và phát triển năng lực học sinh.

  2. Nhà quản lý giáo dục và các cơ quan hoạch định chính sách: Tài liệu giúp hiểu rõ thực trạng, khó khăn và giải pháp triển khai giáo dục STEM tại Lào, từ đó xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển giáo dục STEM phù hợp với điều kiện địa phương.

  3. Sinh viên, nghiên cứu sinh ngành Sư phạm Toán và Giáo dục STEM: Luận văn là nguồn tham khảo quý giá về cơ sở lý luận, phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm sư phạm trong lĩnh vực giáo dục STEM, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển chuyên môn.

  4. Các tổ chức, dự án hợp tác quốc tế về giáo dục: Cung cấp thông tin thực tiễn về triển khai giáo dục STEM tại Lào, giúp thiết kế các chương trình hỗ trợ, đào tạo và phát triển giáo dục STEM hiệu quả.

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 giúp học sinh vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết vấn đề thực tiễn. Trong dạy học Toán, STEM giúp học sinh hiểu sâu kiến thức, phát triển kỹ năng tư duy và sáng tạo, phù hợp với yêu cầu thế kỷ 21.

  2. Thực trạng áp dụng giáo dục STEM tại các trường THPT ở Lào hiện nay ra sao?
    Phần lớn giáo viên chưa được tập huấn về STEM (88%), chỉ 12% có kinh nghiệm. Mặc dù giáo viên nhận thức được tầm quan trọng, việc áp dụng STEM trong dạy học còn hạn chế do thiếu phương tiện, thời gian và kỹ năng thiết kế hoạt động.

  3. Các khó khăn chính khi triển khai giáo dục STEM trong dạy học Toán là gì?
    Khó khăn gồm thiếu trang thiết bị thực hành (73%), mất nhiều thời gian thiết kế hoạt động (80%), không đủ thời gian giảng dạy (42%) và trình độ học sinh chưa phù hợp (24%). Ngoài ra, giáo viên còn thiếu hướng dẫn cụ thể về đánh giá và tổ chức hoạt động STEM.

  4. Làm thế nào để thiết kế một chủ đề dạy học theo định hướng STEM hiệu quả?
    Cần xác định vấn đề thực tiễn liên quan đến nội dung môn học, xây dựng nội dung học tập tích hợp kiến thức STEM, thiết kế nhiệm vụ học tập phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tổ chức thực hiện trong môi trường học tập tích cực và đánh giá kết quả toàn diện.

  5. Học sinh có thích thú và hưởng ứng các hoạt động giáo dục STEM không?
    Kết quả khảo sát cho thấy 54% học sinh rất thích các hoạt động thực hành STEM và 62% rất thích khi được sử dụng toán học để giải quyết vấn đề thực tế, cho thấy tiềm năng lớn để phát triển giáo dục STEM tại các trường THPT ở Lào.

Kết luận

  • Giáo dục STEM là phương pháp tích hợp hiệu quả giúp học sinh lớp 11 tại Lào phát triển kiến thức và kỹ năng toàn diện trong môn Toán.
  • Thực trạng cho thấy giáo viên còn thiếu tập huấn và điều kiện để áp dụng STEM, trong khi học sinh có nhu cầu và hứng thú cao với phương pháp này.
  • Việc thiết kế và tổ chức các chủ đề dạy học STEM như “Thuyền cứu lũ lụt” đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả trong phát triển năng lực học sinh.
  • Cần có các giải pháp đồng bộ về đào tạo giáo viên, đầu tư trang thiết bị, xây dựng chủ đề và đổi mới đánh giá để thúc đẩy giáo dục STEM tại Lào.
  • Giai đoạn tiếp theo là triển khai rộng rãi các chủ đề STEM, tổ chức tập huấn chuyên sâu và đánh giá hiệu quả để hoàn thiện mô hình dạy học đổi mới.

Hành động ngay hôm nay để góp phần nâng cao chất lượng giáo dục Toán và phát triển nguồn nhân lực sáng tạo cho tương lai đất nước!