Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 với sự phát triển mạnh mẽ của trí tuệ nhân tạo, internet và công nghệ nano, giáo dục Việt Nam đang đứng trước yêu cầu đổi mới toàn diện nhằm phát triển năng lực và phẩm chất người học. Theo báo cáo khảo sát tại huyện Ba Vì, Hà Nội, có khoảng 30 giáo viên và 200 học sinh lớp 9 tham gia điều tra về việc áp dụng giáo dục STEM trong dạy học phần Hydrocarbon thuộc môn Khoa học tự nhiên. Mục tiêu nghiên cứu là thiết kế và tổ chức dạy học theo định hướng STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy học trong giai đoạn chuyển đổi mạnh mẽ của nền giáo dục phổ thông.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào phần Hydrocarbon trong chương trình Khoa học tự nhiên lớp 9, khảo sát tại hai trường THCS ở Ba Vì, Hà Nội. Ý nghĩa nghiên cứu được thể hiện qua việc phát triển năng lực cốt lõi cho học sinh, giúp các em vận dụng kiến thức liên ngành vào thực tiễn, từ đó nâng cao hiệu quả học tập và khả năng thích ứng với yêu cầu của thế kỷ 21. Nghiên cứu cũng nhằm giải quyết những khó khăn trong việc triển khai giáo dục STEM tại Việt Nam, đặc biệt là trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo – hai năng lực được Bộ Giáo dục và Đào tạo xác định là trọng tâm trong chương trình giáo dục phổ thông mới.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên lý thuyết giáo dục STEM, được định nghĩa là phương pháp học tập tích hợp liên ngành giữa Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics). STEM không chỉ cung cấp kiến thức mà còn phát triển kỹ năng thực hành, tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề trong bối cảnh thực tiễn. Các mô hình STEM được phân loại thành STEM đầy đủ, STEM khuyết, STEM cơ bản và STEM mở rộng, tùy theo phạm vi kiến thức và lĩnh vực tham gia giải quyết vấn đề.

Ngoài ra, nghiên cứu vận dụng cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo theo Bộ Giáo dục và Đào tạo, bao gồm các năng lực thành phần như nhận ra ý tưởng mới, phát hiện và làm rõ vấn đề, hình thành và triển khai ý tưởng, đề xuất và lựa chọn giải pháp, thực hiện và đánh giá giải pháp, cùng với tư duy độc lập. Các phương pháp dạy học theo nhóm và dạy học dự án cũng được áp dụng nhằm phát triển năng lực này cho học sinh.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu lý luận và thực tiễn. Nguồn dữ liệu chính bao gồm khảo sát 30 giáo viên và 200 học sinh lớp 9 tại hai trường THCS ở Ba Vì, Hà Nội, thu thập qua phiếu điều tra trực tuyến và quan sát thực nghiệm sư phạm. Cỡ mẫu được lựa chọn nhằm đảm bảo tính đại diện cho đối tượng nghiên cứu trong phạm vi địa bàn.

Phương pháp phân tích dữ liệu sử dụng thống kê mô tả và phân tích so sánh nhằm đánh giá mức độ phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trước và sau khi áp dụng các chủ đề dạy học theo định hướng STEM. Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 8 đến tháng 10 năm 2022, bao gồm giai đoạn thiết kế chủ đề, xây dựng bộ công cụ đánh giá, tổ chức thực nghiệm sư phạm và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Mức độ tiếp xúc và quan tâm đến giáo dục STEM của giáo viên: 100% giáo viên khảo sát quan tâm đến giáo dục STEM, tuy nhiên chỉ khoảng 46,67% muốn dạy học STEM và chưa có giáo viên nào từng dạy chủ đề STEM phần Hydrocarbon. Khoảng 53,33% giáo viên chưa nắm rõ nội dung các phương pháp dạy học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo.

  2. Thực trạng phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: 83,33% giáo viên thỉnh thoảng hoặc hiếm khi quan tâm đến năng lực này trong các tiết dạy. 70% giáo viên gặp khó khăn trong việc đánh giá sự tham gia của cá nhân học sinh trong quá trình giải quyết vấn đề và sáng tạo.

  3. Mức độ quan tâm và tiếp cận STEM của học sinh: 67% học sinh mong muốn học tập STEM để phát triển năng lực bản thân, nhưng 73% học sinh chưa được giáo viên hướng dẫn vận dụng kiến thức vào thực tiễn thường xuyên. Hơn 80% học sinh thể hiện thái độ quan tâm và muốn tìm hiểu khi phát hiện các vấn đề học tập mới lạ.

  4. Hiệu quả thực nghiệm sư phạm: Qua các bài kiểm tra trước và sau khi áp dụng chủ đề STEM phần Hydrocarbon, điểm trung bình năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh tăng khoảng 20-25%, thể hiện qua biểu đồ phân loại điểm và biểu đồ đường tích lũy điểm. Tần suất phân bố điểm bài kiểm tra cho thấy sự tiến bộ rõ rệt ở các lớp thực nghiệm so với lớp đối chứng.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy giáo viên và học sinh đều có sự quan tâm đến giáo dục STEM và năng lực giải quyết vấn đề, sáng tạo nhưng còn nhiều hạn chế trong việc triển khai thực tế. Nguyên nhân chủ yếu là do giáo viên chưa được đào tạo bài bản về phương pháp dạy học STEM và thiếu công cụ đánh giá phù hợp. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, việc phát triển năng lực này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các môn học và sự hỗ trợ từ chính sách giáo dục.

Việc áp dụng các chủ đề STEM trong phần Hydrocarbon đã góp phần nâng cao hiệu quả học tập và phát triển năng lực cho học sinh, phù hợp với xu hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Dữ liệu có thể được trình bày qua bảng phân loại kết quả học tập và biểu đồ tiến bộ năng lực, giúp minh họa rõ ràng sự thay đổi tích cực sau thực nghiệm.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tổ chức tập huấn chuyên sâu cho giáo viên về phương pháp dạy học STEM: Đào tạo kỹ năng thiết kế và tổ chức các chủ đề STEM, đặc biệt là phần Hydrocarbon, nhằm nâng cao năng lực chuyên môn và phương pháp sư phạm. Thời gian thực hiện trong vòng 6 tháng, do Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các trường đại học tổ chức.

  2. Xây dựng và phổ biến bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Thiết kế các phiếu đánh giá, bảng kiểm quan sát và bài kiểm tra phù hợp với chương trình Khoa học tự nhiên lớp 9. Triển khai áp dụng trong năm học tiếp theo tại các trường THCS.

  3. Tăng cường hoạt động trải nghiệm và dạy học dự án theo định hướng STEM: Khuyến khích giáo viên tổ chức các hoạt động nhóm, dự án thực tế liên quan đến Hydrocarbon để phát triển kỹ năng thực hành và tư duy sáng tạo cho học sinh. Thời gian áp dụng liên tục trong năm học.

  4. Xây dựng mạng lưới hỗ trợ và kết nối giữa nhà trường, gia đình và cộng đồng: Tạo điều kiện cho học sinh tham gia các câu lạc bộ STEM, các cuộc thi khoa học kỹ thuật nhằm nâng cao hứng thú và phát triển năng lực toàn diện. Chủ thể thực hiện là các trường THCS phối hợp với các tổ chức giáo dục và doanh nghiệp địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên các môn Khoa học tự nhiên và Công nghệ: Nghiên cứu cung cấp các chủ đề và phương pháp dạy học STEM cụ thể, giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy và phát triển năng lực học sinh.

  2. Nhà quản lý giáo dục và cán bộ chuyên môn: Tài liệu hỗ trợ xây dựng chính sách, kế hoạch đào tạo và phát triển chương trình giáo dục STEM trong các trường phổ thông.

  3. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành Sư phạm Hóa học, Khoa học tự nhiên: Cung cấp cơ sở lý luận và thực tiễn về giáo dục STEM, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, phục vụ cho nghiên cứu và thực hành sư phạm.

  4. Các tổ chức, doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực giáo dục STEM: Tham khảo để phối hợp tổ chức các hoạt động trải nghiệm, câu lạc bộ và dự án STEM nhằm phát triển nguồn nhân lực trẻ có năng lực sáng tạo và giải quyết vấn đề.

Câu hỏi thường gặp

  1. Giáo dục STEM là gì và tại sao quan trọng trong chương trình phổ thông?
    Giáo dục STEM là phương pháp tích hợp 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 năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, phù hợp với yêu cầu của thế kỷ 21.

  2. Làm thế nào để phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh?
    Thông qua các hoạt động dạy học theo nhóm, dự án thực tế và bài học STEM gắn với thực tiễn, học sinh được rèn luyện kỹ năng tư duy phản biện, đề xuất giải pháp và thực hiện các ý tưởng sáng tạo.

  3. Khó khăn phổ biến khi triển khai giáo dục STEM là gì?
    Giáo viên thường gặp khó khăn trong việc đánh giá sự tham gia cá nhân của học sinh và chưa nắm rõ các phương pháp dạy học STEM. Ngoài ra, thiếu công cụ đánh giá và thời gian chuẩn bị cũng là thách thức lớn.

  4. Bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo gồm những gì?
    Bao gồm phiếu đánh giá, bảng kiểm quan sát, bài kiểm tra và phiếu tự đánh giá của học sinh, giúp đánh giá toàn diện các kỹ năng và thái độ trong quá trình học tập.

  5. Làm thế nào để kết nối giáo dục STEM với cộng đồng và doanh nghiệp?
    Thông qua việc tổ chức câu lạc bộ STEM, các cuộc thi khoa học kỹ thuật và dự án hợp tác giữa nhà trường và các tổ chức bên ngoài, học sinh có cơ hội trải nghiệm thực tế và phát triển năng lực toàn diện.

Kết luận

  • Giáo dục STEM là xu hướng đổi mới quan trọng, giúp phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh phổ thông.
  • Nghiên cứu đã thiết kế và thực nghiệm thành công các chủ đề STEM phần Hydrocarbon, góp phần nâng cao hiệu quả học tập và năng lực học sinh.
  • Giáo viên và học sinh đều quan tâm đến STEM nhưng còn nhiều khó khăn trong triển khai và đánh giá năng lực.
  • Cần tổ chức tập huấn, xây dựng công cụ đánh giá và tăng cường hoạt động trải nghiệm để phát triển năng lực cho học sinh.
  • Đề xuất các bước tiếp theo bao gồm mở rộng thực nghiệm, hoàn thiện bộ công cụ đánh giá và kết nối các bên liên quan nhằm phát triển giáo dục STEM bền vững.

Hãy bắt đầu áp dụng các giải pháp STEM trong giảng dạy để nâng cao chất lượng giáo dục và phát triển toàn diện năng lực học sinh ngay hôm nay!