Tổng quan nghiên cứu

Giáo dục STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học) đã trở thành xu hướng đổi mới quan trọng trong hệ thống giáo dục toàn cầu, đặc biệt trong bối cảnh cách mạng công nghiệp 4.0. Tại Việt Nam, việc áp dụng giáo dục STEM ở bậc tiểu học, đặc biệt là môn Khoa học lớp 4, đang được quan tâm nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh. Theo khảo sát tại ba trường tiểu học ở quận Kiến An, thành phố Hải Phòng, có 25 giáo viên và 300 học sinh tham gia, kết quả cho thấy 61,67% học sinh yêu thích môn Khoa học, tuy nhiên chỉ 20% giáo viên tổ chức các chủ đề STEM rất thường xuyên, còn lại 36% chỉ thi thoảng áp dụng. Mục tiêu nghiên cứu nhằm xây dựng quy trình tổ chức các chủ đề STEM trong dạy học môn Khoa học lớp 4, phù hợp với đặc điểm tâm lý học sinh và điều kiện thực tiễn tại các trường tiểu học ở Hải Phòng trong giai đoạn từ tháng 10/2023 đến tháng 5/2024. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả dạy học, phát triển năng lực STEM cho học sinh, đồng thời góp phần đổi mới phương pháp giảng dạy theo hướng tích cực, thực tiễn và sáng tạo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết giáo dục STEM và mô hình tổ chức dạy học theo chủ đề. Giáo dục STEM được hiểu là mô hình học tập tích hợp bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học nhằm phát triển kiến thức, kỹ năng và năng lực ứng dụng thực tiễn cho học sinh. Mô hình tổ chức dạy học theo chủ đề STEM nhấn mạnh sự tích hợp liên môn, tính thực tiễn và phát huy năng lực sáng tạo của học sinh thông qua việc tạo ra sản phẩm học tập. Ba khái niệm trọng tâm gồm: (1) Chủ đề STEM là nội dung học tập tích hợp nhằm giải quyết vấn đề thực tiễn; (2) Tính tích hợp chặt chẽ giữa các lĩnh vực STEM; (3) Phát huy năng lực sở trường và tạo sản phẩm học tập của học sinh. Ngoài ra, luận văn cũng vận dụng các nguyên tắc xây dựng quy trình tổ chức chủ đề STEM như đảm bảo tính phù hợp với tâm lý học sinh lớp 4, tính thực tiễn và khả năng vận dụng kiến thức liên môn.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp hỗn hợp, kết hợp giữa nghiên cứu lý luận và thực tiễn. Nguồn dữ liệu chính bao gồm khảo sát 25 giáo viên và 300 học sinh lớp 4 tại ba trường tiểu học ở Hải Phòng, cùng với quan sát và phỏng vấn sâu giáo viên và học sinh. Phương pháp phân tích dữ liệu sử dụng thống kê mô tả và so sánh tần suất, điểm trung bình nhằm đánh giá nhận thức, thực trạng tổ chức chủ đề STEM và mức độ hứng thú của học sinh. Thực nghiệm sư phạm được tiến hành trên hai lớp học tại trường Tiểu học Lê Hồng Phong nhằm kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của quy trình tổ chức chủ đề STEM được đề xuất. Cỡ mẫu khảo sát gồm 25 giáo viên được chọn theo phương pháp chọn mẫu thuận tiện, 300 học sinh được chọn ngẫu nhiên từ các lớp 4. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 10/2023 đến tháng 5/2024.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nhận thức của giáo viên về tầm quan trọng của chủ đề STEM: 79,5% giáo viên đồng ý hoặc rất đồng ý rằng tổ chức các chủ đề STEM góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn Khoa học lớp 4, với điểm trung bình 4,09/5. Tuy nhiên, 8% giáo viên chưa nhận thức đầy đủ về tầm quan trọng này.

  2. Tần suất tổ chức chủ đề STEM: Chỉ 20% giáo viên tổ chức chủ đề STEM rất thường xuyên, 28% thường xuyên, trong khi 36% chỉ thi thoảng áp dụng và 16% rất hiếm hoặc chưa bao giờ tổ chức. Điều này cho thấy việc áp dụng STEM trong thực tế còn hạn chế.

  3. Khó khăn khi thiết kế chủ đề STEM: 56% giáo viên cho rằng kinh phí là khó khăn lớn nhất, tiếp theo là khó khăn về tiếp cận tài liệu chuyên môn (40%) và điều kiện cơ sở vật chất (32%). Thời gian đầu tư và trình độ cũng là rào cản đáng kể với 36% giáo viên đánh giá khó khăn cao.

  4. Hứng thú của học sinh với môn Khoa học: 61,67% học sinh yêu thích môn học, 23,33% bình thường và 15% không thích. Các hoạt động học sinh yêu thích nhất gồm xem video, tranh ảnh (64,33%), thực hành thí nghiệm (55,67%) và giải quyết vấn đề thực tiễn (50%).

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy giáo viên đã nhận thức đúng về vai trò của giáo dục STEM trong nâng cao chất lượng dạy học, tuy nhiên việc tổ chức các chủ đề STEM còn chưa thường xuyên và hiệu quả do nhiều khó khăn khách quan như kinh phí, cơ sở vật chất và thiếu tài liệu hướng dẫn. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trong nước và quốc tế về những thách thức trong triển khai giáo dục STEM ở bậc tiểu học. Học sinh có hứng thú cao với các hoạt động thực tiễn, điều này khẳng định tính phù hợp và hiệu quả của phương pháp dạy học theo chủ đề STEM trong việc kích thích sự tích cực và phát triển năng lực của học sinh. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tần suất tổ chức chủ đề STEM của giáo viên và biểu đồ tỷ lệ học sinh yêu thích các hoạt động học tập để minh họa rõ nét hơn. Việc xây dựng quy trình tổ chức chủ đề STEM cần tập trung giải quyết các khó khăn về tài chính, đào tạo giáo viên và cải thiện điều kiện vật chất nhằm nâng cao hiệu quả thực hiện.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo, bồi dưỡng chuyên môn cho giáo viên: Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về thiết kế và tổ chức chủ đề STEM, nâng cao năng lực tích hợp liên môn và kỹ năng thực hành STEM. Mục tiêu đạt 80% giáo viên lớp 4 được đào tạo trong vòng 12 tháng, do Sở Giáo dục và Đào tạo Hải Phòng phối hợp với các trường đại học thực hiện.

  2. Cải thiện cơ sở vật chất và trang thiết bị dạy học: Đầu tư trang bị phòng học STEM với các thiết bị thí nghiệm, công cụ chế tạo sản phẩm phù hợp với chương trình môn Khoa học lớp 4. Mục tiêu hoàn thành trong 18 tháng, do các trường tiểu học phối hợp với chính quyền địa phương và các nhà tài trợ.

  3. Xây dựng và phổ biến tài liệu hướng dẫn thiết kế chủ đề STEM: Soạn thảo bộ tài liệu mẫu, quy trình chuẩn và các chủ đề STEM minh họa phù hợp với đặc điểm học sinh lớp 4, giúp giáo viên dễ dàng áp dụng. Thời gian thực hiện trong 6 tháng, do nhóm chuyên gia giáo dục STEM và các trường đại học chủ trì.

  4. Tăng cường sự phối hợp giữa nhà trường, phụ huynh và cộng đồng: Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM ngoài giờ học, câu lạc bộ STEM và các cuộc thi sáng tạo nhằm tạo môi trường học tập thực tiễn, kích thích sự sáng tạo của học sinh. Mục tiêu triển khai thường xuyên hàng năm, do nhà trường và phụ huynh phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên tiểu học, đặc biệt là giáo viên môn Khoa học lớp 4: Nhận được hướng dẫn cụ thể về cách thiết kế và tổ chức các chủ đề STEM phù hợp với đặc điểm tâm lý và chương trình học, giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy.

  2. Nhà quản lý giáo dục tại các sở, phòng giáo dục: Có cơ sở khoa học để xây dựng chính sách, kế hoạch đào tạo và đầu tư cơ sở vật chất nhằm thúc đẩy giáo dục STEM trong các trường tiểu học.

  3. Sinh viên, nghiên cứu sinh ngành Giáo dục Tiểu học và Giáo dục STEM: Tài liệu tham khảo quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo về phương pháp dạy học tích hợp và phát triển năng lực học sinh.

  4. Phụ huynh học sinh: Hiểu rõ hơn về phương pháp giáo dục STEM, từ đó phối hợp cùng nhà trường hỗ trợ con em phát triển toàn diện về kiến thức và kỹ năng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Giáo dục STEM là gì và tại sao quan trọng trong tiểu học?
    Giáo dục STEM là mô hình tích hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học nhằm phát triển kiến thức và kỹ năng thực tiễn cho học sinh. Ở tiểu học, STEM giúp học sinh phát triển tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề và hứng thú học tập, chuẩn bị nền tảng cho các cấp học cao hơn.

  2. Làm thế nào để thiết kế chủ đề STEM phù hợp với học sinh lớp 4?
    Chủ đề STEM cần gắn liền với nội dung chương trình môn Khoa học lớp 4, phù hợp với khả năng nhận thức và tâm lý lứa tuổi, đồng thời liên quan đến các vấn đề thực tiễn gần gũi với học sinh để kích thích sự tò mò và sáng tạo.

  3. Những khó khăn phổ biến khi tổ chức dạy học STEM là gì?
    Khó khăn thường gặp gồm thiếu kinh phí, cơ sở vật chất chưa đầy đủ, giáo viên chưa được đào tạo chuyên sâu, thiếu tài liệu hướng dẫn và thời gian đầu tư cho thiết kế chủ đề STEM còn hạn chế.

  4. Làm thế nào để đánh giá hiệu quả của việc tổ chức chủ đề STEM?
    Hiệu quả được đánh giá qua mức độ hứng thú và sự tham gia tích cực của học sinh, khả năng vận dụng kiến thức liên môn, kỹ năng giải quyết vấn đề và sáng tạo, cũng như chất lượng sản phẩm học tập mà học sinh tạo ra.

  5. Phụ huynh có thể hỗ trợ con em học STEM như thế nào?
    Phụ huynh nên khuyến khích con tham gia các hoạt động thực hành, trải nghiệm STEM tại nhà và trường, tạo điều kiện cho con tìm hiểu, khám phá và sáng tạo, đồng thời phối hợp với giáo viên để theo dõi tiến trình học tập của con.

Kết luận

  • Giáo dục STEM trong môn Khoa học lớp 4 có vai trò quan trọng trong phát triển năng lực và phẩm chất học sinh, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục tiểu học.
  • Thực trạng tại Hải Phòng cho thấy giáo viên nhận thức tốt về STEM nhưng việc tổ chức còn hạn chế do nhiều khó khăn về kinh phí, cơ sở vật chất và đào tạo.
  • Quy trình tổ chức chủ đề STEM được đề xuất gồm ba bước: chuẩn bị chủ đề, xây dựng nội dung và tổ chức thực hiện, đảm bảo tính tích hợp, phù hợp và phát huy năng lực học sinh.
  • Các giải pháp đề xuất tập trung vào đào tạo giáo viên, cải thiện điều kiện vật chất, xây dựng tài liệu hướng dẫn và tăng cường phối hợp cộng đồng.
  • Nghiên cứu mở ra hướng phát triển tiếp theo trong việc nhân rộng và nâng cao hiệu quả giáo dục STEM ở bậc tiểu học, đặc biệt trong bối cảnh đổi mới giáo dục hiện nay.

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, đánh giá và hoàn thiện quy trình tổ chức chủ đề STEM nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn Khoa học lớp 4.