Tổng quan nghiên cứu

Thực hiện Nghị quyết số 29-NQ/TW của Ban Chấp hành Trung ương Đảng và Chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, ngành giáo dục Việt Nam đã chính thức thúc đẩy giáo dục STEM vào chương trình giáo dục phổ thông. Tại thành phố Lào Cai, tỉnh Lào Cai, mô hình giáo dục tích hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học đã được Sở Giáo dục và Đào tạo chỉ đạo triển khai thí điểm từ năm học 2017-2018 tại 22 trường tiểu học. Tuy nhiên, qua hơn 3 năm vận hành thực tế, việc triển khai hoạt động dạy học STEM tại các cơ sở giáo dục tiểu học vùng cao này vẫn còn bộc lộ nhiều điểm nghẽn, trong đó khâu quản trị của người đứng đầu cơ sở giáo dục giữ vai trò then chốt nhưng chưa có giải pháp đồng bộ.

Vấn đề cốt lõi mà nghiên cứu đặt ra là làm thế nào để chuyển hóa nhận thức tích cực của đội ngũ cán bộ quản lý và giáo viên thành năng lực thiết kế, tổ chức và quản trị các hoạt động dạy học STEM một cách thực chất. Mục tiêu cụ thể của luận văn tập trung vào việc hệ thống hóa cơ sở lý luận, khảo sát toàn diện thực trạng quản lý dạy học STEM tại 5 trường tiểu học tiêu biểu trên địa bàn thành phố Lào Cai, từ đó đề xuất hệ thống biện pháp quản lý khoa học, nâng cao hiệu quả giáo dục phẩm chất và năng lực cho học sinh tiểu học.

Phạm vi nghiên cứu được giới hạn khảo sát trực tiếp tại 5 trường tiểu học gồm: Tiểu học Bình Minh, Tiểu học Pom Hán, Tiểu học Nam Cường, Tiểu học Lê Văn Tám và Tiểu học Kim Đồng trong giai đoạn 2018-2021, tập trung sâu vào công tác quản trị đối với khối lớp 4 và khối lớp 5. Ý nghĩa của công trình thể hiện ở việc lượng hóa thực trạng thông qua hệ thống chỉ số đo lường chuẩn xác với thang đo 4 mức độ, cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn giúp nâng tỷ lệ các giờ dạy STEM đạt chuẩn liên môn từ mức dưới 30% lên trên 75%, góp phần đổi mới căn bản giáo dục tiểu học tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng của 3 lý thuyết giáo dục hiện đại: Thuyết kiến tạo xã hội của Jean Piaget và Jerome Bruner, mô hình học tập trải nghiệm của David Kolb, cùng chu trình học tập khám phá 5E gồm 5 pha: Gắn kết, Khám phá, Giải thích, Áp dụng và Đánh giá. Các học thuyết này khẳng định quá trình chiếm lĩnh tri thức diễn ra hiệu quả nhất khi học sinh được đặt vào bối cảnh thực tiễn, tự tay chế tạo mô hình và giải quyết các vấn đề liên môn.

Khung khái niệm trọng tâm của đề tài bao gồm 4 yếu tố then chốt: Hoạt động dạy học theo định hướng STEM, Năng lực tích hợp liên môn, Năng lực giải quyết vấn đề sáng tạo và Quản lý hoạt động dạy học của Hiệu trưởng. Dưới góc độ quản lý giáo dục, Hiệu trưởng tác động có hệ thống đến quá trình sư phạm thông qua 4 chức năng cốt lõi: Lập kế hoạch thực hiện mục tiêu STEM, Tổ chức phân bổ nội dung và cơ sở vật chất, Chỉ đạo thực thi các phương pháp sư phạm tích cực, và Kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh.

Chương trình giáo dục phổ thông 2018 tạo hành lang liên kết chặt chẽ 4 lĩnh vực STEM: Khoa học thông qua môn Tự nhiên và Xã hội (lớp 1, 2, 3) cùng môn Khoa học (lớp 4, 5); Kỹ thuật và Công nghệ thông qua môn Tin học và Công nghệ (lớp 3, 4, 5); và Toán học thông qua môn Toán xuyên suốt. Mô hình nghiên cứu phân định rõ 3 cấp độ tổ chức STEM: Dạy học tích hợp trong 1 môn học duy nhất, dạy học phối hợp nhiều môn có cùng chủ đề, và dự án STEM liên môn phức hợp nhằm định hình năng lực hành động cho người học.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu đa tầng kết hợp giữa dữ liệu thứ cấp từ các văn bản chỉ đạo của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Ủy ban nhân dân tỉnh Lào Cai và dữ liệu sơ cấp thu thập thông qua khảo sát thực địa. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 150 khách thể được khảo sát toàn diện, bao gồm 30 cán bộ quản lý (Hiệu trưởng, Phó Hiệu trưởng, Tổ trưởng chuyên môn) và 120 giáo viên trực tiếp tham gia giảng dạy khối lớp 4 và lớp 5.

Phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích được áp dụng nhằm đảm bảo tính đại diện cho 22 cơ sở giáo dục tiểu học trên địa bàn thành phố Lào Cai. Năm trường được lựa chọn đại diện cho các đặc thù địa bàn khác nhau: trường chuẩn quốc gia mức độ cao khu vực trung tâm (Tiểu học Lê Văn Tám, Tiểu học Kim Đồng), trường thuộc khu vực công nghiệp phát triển (Tiểu học Pom Hán), trường đô thị mới (Tiểu học Bình Minh) và trường khu vực ven đô (Tiểu học Nam Cường).

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích kết hợp giữa toán thống kê định lượng và phỏng vấn sâu chất lượng nhằm đảm bảo độ tin cậy và giá trị khoa học của đề tài. Nhóm tác giả sử dụng phần mềm thống kê để xử lý các chỉ số: Tỷ lệ phần trăm, Điểm trung bình, Độ lệch chuẩn, kiểm định tương quan Pearson giữa tính cần thiết và tính khả thi của các giải pháp. Quá trình phỏng vấn chuyên sâu lãnh đạo Phòng Giáo dục và Đào tạo thành phố Lào Cai, tổ chức dự giờ 15 tiết học STEM và khảo sát thực địa được thực hiện từ tháng 9 năm 2020 đến tháng 5 năm 2021, tạo lập cơ sở dữ liệu khách quan cho toàn bộ luận văn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát thực trạng cho thấy nhận thức của đội ngũ cán bộ quản lý và giáo viên về mục tiêu dạy học STEM đạt mức rất cao. Điểm trung bình nhận thức chung đạt 3.52 trên thang đo 4.00, tương ứng với 88.0% người tham gia khảo sát đồng thuận rằng giáo dục STEM là động lực đổi mới phương pháp dạy học. Tuy nhiên, mức độ nhận thức sâu sắc về việc tích hợp hài hòa yếu tố Kỹ thuật và Công nghệ vào bài học chỉ đạt 62.5%, bộc lộ sự lúng túng trong việc kết nối lý thuyết khoa học với chế tạo thực nghiệm.

Về chất lượng cơ sở vật chất và thiết bị dạy học, thực trạng phản ánh sự phân hóa mạnh mẽ giữa các nhóm trường. Chỉ có 2 trên 5 trường (chiếm 40.0%) bố trí được không gian trải nghiệm khoa học hoặc phòng học STEM chuyên biệt. Tỷ lệ trường đáp ứng đầy đủ bộ kit thực hành kỹ thuật, thiết bị cảm biến và robot giáo dục chỉ đạt 36.7%. Đa số giáo viên (71.7%) phải tận dụng nguyên vật liệu tái chế hoặc đồ dùng tự làm, gây khó khăn cho việc duy trì tính bền vững của các dự án kỹ thuật phức tạp.

Về hình thức tổ chức dạy học, mô hình bài học STEM đơn môn chiếm tỷ lệ áp đảo với 68.3% tổng số tiết dạy được ghi nhận. Trong khi đó, mô hình tích hợp liên môn phức hợp chỉ đạt 21.7% và hình thức câu lạc bộ khoa học ngoại khóa chỉ chiếm 10.0%. Về hiệu quả sử dụng phương pháp, phương pháp dạy học khám phá đạt điểm trung bình 2.94/4.00, phương pháp giải quyết vấn đề đạt 2.88/4.00, nhưng khâu tổ chức cho học sinh tự thiết kế quy trình kỹ thuật chỉ đạt 2.61/4.00.

Đánh giá về năng lực quản lý của Hiệu trưởng, kết quả kiểm tra đánh giá hoạt động dạy học STEM đạt điểm trung bình 2.85/4.00. Có tới 54.2% giáo viên phản ánh rằng nhà trường còn thiếu tiêu chí định lượng cụ thể để đánh giá năng lực học sinh qua sản phẩm học tập, việc thanh tra dự giờ vẫn chịu ảnh hưởng nặng nề bởi lối đánh giá truyền thống chú trọng truyền thụ kiến thức đơn thuần.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân dẫn đến khoảng cách giữa nhận thức tích cực và hiệu quả thực thi bắt nguồn từ ba yếu tố cấu thành. Thứ nhất, công tác quản lý của người đứng đầu còn thiếu các văn bản chỉ đạo mang tính quy chuẩn về khung kế hoạch bài dạy STEM, khiến giáo viên lúng túng khi tích hợp liên môn. Thứ hai, ngân sách đầu tư trang thiết bị công nghệ còn hạn hẹp, chủ yếu dựa vào nguồn xã hội hóa không đồng đều giữa các khu vực dân cư. Thứ ba, công tác bồi dưỡng chuyên môn chưa đi sâu vào kỹ năng thực hành kỹ thuật chế tạo mô hình cho giáo viên tiểu học.

Khi đối chiếu với các công bố quốc tế của Margot và Kettler (2019) về rào cản nhận thức và cấu trúc chương trình trong giáo dục STEM, kết quả nghiên cứu tại thành phố Lào Cai thể hiện sự tương đồng cao về các khó khăn trong sư phạm tích hợp và thiếu hụt sự hỗ trợ kỹ thuật hành chính. Nghiên cứu cũng củng cố phát hiện của Yi Lian và các cộng sự (2020) tại Hồng Kông khi chứng minh rằng việc trang bị cơ sở vật chất đầy đủ và trao quyền tự chủ chuyên môn cho giáo viên là tiền đề quyết định để duy trì cảm xúc nghề nghiệp tích cực đối với các dự án STEM.

Dữ liệu khảo sát của luận văn được cấu trúc hóa thông qua 13 bảng thống kê chi tiết và hệ thống biểu đồ trực quan. Biểu đồ cột phân phối tỷ lệ các hình thức dạy học minh chứng rõ nét khoảng cách chênh lệch giữa hình thức đơn môn (68.3%) so với hình thức liên môn (21.7%). Đồng thời, đồ thị phân tán tương quan tuyến tính giữa tính cần thiết và tính khả thi của các biện pháp quản lý cho thấy hệ số tương quan r đạt trên 0.82, khẳng định tính đúng đắn và khả năng áp dụng thực tiễn của các giải pháp được đề xuất trong luận văn.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nâng cao chất lượng giáo dục STEM tại các trường tiểu học thành phố Lào Cai, luận văn xây dựng 4 nhóm giải pháp quản trị đồng bộ mang tính hành động cao:

Thứ nhất, tổ chức bồi dưỡng chuẩn hóa năng lực quản trị cho 100% cán bộ quản lý và nâng cao kỹ năng thiết kế bài học STEM cho 120 giáo viên cốt cán. Ban Giám hiệu các trường phối hợp với Phòng Giáo dục và Đào tạo tổ chức tập huấn chuyên sâu 2 đợt mỗi năm học, mục tiêu nâng điểm đánh giá năng lực sư phạm của giáo viên từ 2.85 lên tối thiểu 3.35/4.00 vào cuối năm 2022, tập trung vào phương pháp thiết kế chủ đề theo quy trình kỹ thuật 5 bước.

Thứ hai, chỉ đạo chuyển đổi cơ cấu hình thức dạy học, đa dạng hóa môi trường trải nghiệm thực tiễn. Hiệu trưởng giao quyền tự chủ cho các tổ chuyên môn xây dựng kế hoạch dạy học tích hợp liên môn, phấn đấu nâng tỷ trọng các chủ đề STEM liên môn phức hợp từ 21.7% lên tối thiểu 45.0% vào năm 2023. Đồng thời, mỗi trường tổ chức định kỳ 1 ngày hội STEM cấp trường/năm và kết nối tối thiểu 2 hoạt động dã ngoại trải nghiệm khoa học tại các cơ sở sản xuất, làng nghề địa phương.

Thứ ba, huy động nguồn lực tăng cường cơ sở vật chất, chuẩn hóa tối thiểu 1 phòng thực hành STEM đa năng hoặc không gian sáng chế tại mỗi cơ sở giáo dục. Hiệu trưởng chủ trì xây dựng đề án xã hội hóa giáo dục, phối hợp cùng Ban đại diện cha mẹ học sinh và các tổ chức xã hội, mục tiêu nâng tỷ lệ đáp ứng thiết bị thí nghiệm và robot giáo dục từ 36.7% lên 75.0% trong giai đoạn 2021-2024.

Thứ tư, thiết lập bộ tiêu chuẩn kiểm tra, giám sát định kỳ 2 lần mỗi học kỳ về chất lượng kế hoạch bài dạy và phương pháp đánh giá năng lực học sinh. Hội đồng sư phạm áp dụng bảng kiểm rubric lượng hóa phẩm chất sáng tạo và kỹ năng làm việc nhóm của học sinh, giảm thiểu 60% tình trạng đánh giá hình thức, đảm bảo mọi hoạt động trải nghiệm đều hướng đến chuẩn đầu ra của Chương trình giáo dục phổ thông 2018.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật sâu sắc, là tài liệu tham khảo hữu ích cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm sau:

Nhóm cán bộ quản lý trường tiểu học (Hiệu trưởng, Phó Hiệu trưởng): Bản luận văn cung cấp cẩm nang quản trị thực chiến từ khâu lập kế hoạch, chỉ đạo chuyên môn đến đánh giá hiệu quả. Các nhà quản lý có thể trực tiếp ứng dụng quy trình 4 bước quản trị STEM để xây dựng kế hoạch giáo dục nhà trường phù hợp với điều kiện nguồn lực thực tế tại cơ sở.

Nhóm giáo viên tiểu học trực tiếp giảng dạy (đặc biệt là giáo viên khối 4 và khối 5 phụ trách các môn Khoa học, Toán, Tin học và Công nghệ): Giáo viên có thể khai thác các mô hình bài học STEM mẫu, kỹ thuật dạy học khám phá và bảng kiểm đánh giá năng lực học sinh được trình bày chi tiết trong luận văn để vận dụng vào việc soạn thảo giáo án tích hợp liên môn.

Nhóm cán bộ chỉ đạo chuyên môn tại Phòng Giáo dục và Đào tạo, Sở Giáo dục và Đào tạo: Công trình cung cấp bức tranh số liệu toàn diện về thực trạng giáo dục STEM tại một đô thị miền núi, giúp các nhà hoạch định chính sách địa phương xây dựng kế hoạch bồi dưỡng giáo viên, phân bổ ngân sách thiết bị và ban hành tiêu chí thi đua dạy học STEM sát hợp với thực tiễn.

Nhóm học viên cao học, nghiên cứu sinh và các nhà nghiên cứu chuyên ngành Quản lý giáo dục: Luận văn là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp nghiên cứu thực chứng, cách thức xử lý thống kê tương quan giữa tính cần thiết và tính khả thi của các biện pháp sư phạm, mở ra hướng tiếp cận mới trong quản lý đổi mới giáo dục tiểu học.

Câu hỏi thường gặp

Hoạt động dạy học STEM tại cấp tiểu học tập trung vào khối lớp 4 và khối lớp 5 có cơ sở khoa học nào? Học sinh khối 4 và khối 5 đã có nền tảng kiến thức vững chắc về môn Khoa học, Toán học và bắt đầu tiếp cận môn Tin học và Công nghệ theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018. Tâm lý lứa tuổi từ 9 đến 11 tuổi có khả năng tư duy trừu tượng, phân tích nguyên nhân - kết quả và làm việc nhóm hiệu quả, tạo điều kiện thuận lợi nhất để triển khai các dự án chế tạo kỹ thuật phức hợp.

Các trường tiểu học có thể giải quyết bài toán thiếu kinh phí đầu tư phòng thực hành STEM chuyên biệt bằng cách nào? Khảo sát tại 5 trường tiểu học thành phố Lào Cai cho thấy giải pháp khả thi nhất là tận dụng phòng học bộ môn sẵn có để thiết lập góc sáng chế khoa học. Nhà trường phát động giáo viên và học sinh sưu tầm các vật liệu tái chế, vật dụng đời sống giá thành thấp, kết hợp nguồn tài trợ hợp pháp từ quỹ hội phụ huynh để mua sắm các bộ kit lắp ghép cơ bản phục vụ từng chủ đề học tập.

Làm thế nào để đánh giá chính xác năng lực của học sinh tiểu học qua sản phẩm STEM? Thay vì chỉ chấm điểm hình thức của sản phẩm hoàn thiện, giáo viên cần áp dụng phiếu đánh giá theo tiêu chí rubric gồm 4 thành tố: Ý tưởng thiết kế sáng tạo, kỹ năng giải quyết vấn đề khi gặp sự cố, khả năng hợp tác nhóm và kỹ năng thuyết trình bảo vệ sản phẩm. Điều này giúp ghi nhận toàn bộ quá trình tư duy và nỗ lực hành động của từng học sinh trong suốt tiết học.

Mối tương quan giữa tính cần thiết và tính khả thi của 4 biện pháp quản lý đề xuất được kiểm chứng ra sao? Kết quả khảo nghiệm lấy ý kiến từ 150 chuyên gia, cán bộ quản lý và giáo viên cho thấy hệ số tương quan đạt r bằng 0.82, với điểm trung bình tính cần thiết đạt 3.65/4.00 và tính khả thi đạt 3.48/4.00. Điểm số tương đồng cao này chứng minh các giải pháp đề xuất không dừng lại ở lý thuyết hàn lâm mà hoàn toàn phù hợp với điều kiện thực tế của các trường tiểu học.

Sự khác biệt căn bản giữa dạy học STEM đơn môn và dạy học STEM liên môn phức hợp là gì? Dạy học STEM đơn môn khai thác kiến thức công nghệ hoặc kỹ thuật để giải quyết một bài học trong phạm vi một môn học duy nhất (chiếm 68.3% thực trạng). Ngược lại, dạy học liên môn phức hợp (chiếm 21.7%) liên kết mục tiêu của nhiều môn học như Toán, Khoa học, Mỹ thuật thành một dự án dài hơi, đòi hỏi học sinh vận dụng tổng hợp tri thức đa ngành để chế tạo sản phẩm hoàn chỉnh.

Kết luận

  • Luận văn đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về quản lý hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM tại cấp tiểu học, gắn kết chặt chẽ với yêu cầu phát triển năng lực của Chương trình giáo dục phổ thông 2018.
  • Khảo sát thực chứng trên 150 khách thể tại 5 trường tiểu học thành phố Lào Cai đã lượng hóa khách quan nhận thức tích cực (3.52/4.00) cùng những rào cản lớn về trang thiết bị kỹ thuật (chỉ đạt 36.7%) và phương pháp đánh giá năng lực học sinh.
  • Đề xuất hệ thống 4 biện pháp quản lý đồng bộ từ nâng cao năng lực đội ngũ, đa dạng hóa hình thức tổ chức, tăng cường cơ sở vật chất đến hoàn thiện cơ chế kiểm tra giám sát, đạt độ tin cậy tương quan khoa học cao (r = 0.82).
  • Đóng góp quan trọng của công trình là mô hình hóa các tiêu chí quản trị STEM thực chiến, mở ra hướng đi bền vững cho các trường tiểu học khu vực miền núi và trung du phía Bắc trong việc tiếp cận giáo dục thời đại 4.0.
  • Lộ trình giai đoạn 2022-2025 đòi hỏi sự vào cuộc quyết liệt của các cấp quản lý nhằm chuẩn hóa 100% cơ sở vật chất phòng học STEM, biến trường học thành không gian sáng tạo thực thụ cho học sinh tiểu học. Các nhà trường và nhà nghiên cứu cần tiếp tục phối hợp thực nghiệm diện rộng để tối ưu hóa hiệu quả giáo dục toàn diện.