Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ và xu thế toàn cầu hóa, việc đổi mới phương pháp dạy học nhằm nâng cao chất lượng giáo dục trở thành yêu cầu cấp thiết. Theo chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/05/2017 của Thủ tướng Chính phủ, giáo dục STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học) được thúc đẩy nhằm đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu nền kinh tế tri thức. Tại Việt Nam, chương trình giáo dục phổ thông mới nhấn mạnh phát triển năng lực giải quyết vấn đề (GQVĐ) cho học sinh (HS), đặc biệt trong môn Toán lớp 8, giai đoạn quan trọng hình thành tư duy và kỹ năng toán học.

Luận văn tập trung nghiên cứu việc rèn luyện kỹ năng GQVĐ Toán học thông qua bài học STEM môn Toán lớp 8 tại trường Trung học cơ sở (THCS) Trần Quốc Toản, Thành phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh. Mục tiêu cụ thể là đề xuất và kiểm nghiệm các biện pháp sư phạm nhằm nâng cao kỹ năng GQVĐ cho HS thông qua các bài học STEM, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học môn Toán. Nghiên cứu được thực hiện trong năm học 2022-2023, với sự tham gia của 16 giáo viên và 120 học sinh lớp 8.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc phát triển năng lực cốt lõi cho HS, giúp các em vận dụng kiến thức Toán học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn, đồng thời góp phần đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực, phát huy tính chủ động, sáng tạo của HS. Kết quả nghiên cứu có thể làm cơ sở cho việc nhân rộng mô hình dạy học STEM trong các trường THCS trên toàn quốc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về kỹ năng, giải quyết vấn đề và giáo dục STEM. Kỹ năng được hiểu là năng lực vận dụng tri thức và kinh nghiệm trong điều kiện thực tiễn để thực hiện hành động đạt kết quả mong đợi. Giải quyết vấn đề (GQVĐ) là quá trình nhận diện, phân tích, lựa chọn và thực hiện giải pháp nhằm xử lý các tình huống chưa có lời giải sẵn có. Trong dạy học Toán, vấn đề được xem là bài toán mà HS chưa biết lời giải và cần tìm tòi sáng tạo.

Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận liên ngành, tích hợp kiến thức và kỹ năng của Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học nhằm giải quyết các vấn đề thực tiễn. Chu trình STEM gồm các bước: phát hiện vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất giải pháp, thực hiện và đánh giá sản phẩm. Mục tiêu của giáo dục STEM là phát triển phẩm chất, năng lực toàn diện cho HS, đặc biệt là kỹ năng GQVĐ.

Các khái niệm chính trong nghiên cứu gồm:

  • Kỹ năng giải quyết vấn đề Toán học
  • Bài học STEM
  • Quá trình dạy học theo định hướng STEM
  • Các cấp độ tích hợp STEM trong dạy học Toán
  • Các kỹ năng tư duy trong quá trình GQVĐ (phân tích, tổng hợp, suy luận logic, tưởng tượng, đặc biệt hóa, khái quát hóa)

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu lý luận, điều tra thực trạng và thực nghiệm sư phạm.

  • Nguồn dữ liệu:

    • Tài liệu chuyên ngành về giáo dục STEM, kỹ năng GQVĐ, chương trình môn Toán lớp 8.
    • Phiếu khảo sát ý kiến 16 giáo viên và 120 học sinh trường THCS Trần Quốc Toản.
    • Kết quả học tập, điểm kiểm tra của HS lớp thực nghiệm và lớp đối chứng.

  • Phương pháp phân tích:

    • Phân tích định tính qua quan sát, phỏng vấn, trao đổi với giáo viên và học sinh.
    • Phân tích định lượng bằng thống kê mô tả, so sánh điểm trung bình giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng.

  • Timeline nghiên cứu:

    • Nghiên cứu lý luận và xây dựng biện pháp sư phạm: tháng 1-3/2023
    • Thực nghiệm sư phạm tại trường THCS Trần Quốc Toản: tháng 4-6/2023
    • Thu thập, xử lý số liệu và viết báo cáo: tháng 7-8/2023

Cỡ mẫu gồm 16 giáo viên và 120 học sinh được chọn theo phương pháp chọn mẫu thuận tiện nhằm đảm bảo tính đại diện cho trường THCS nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiểu biết và áp dụng bài học STEM trong dạy học Toán còn hạn chế:
    Qua khảo sát 16 giáo viên, 37,5% cho rằng bài học STEM khó với HS, 18,75% cho rằng chưa gây hứng thú, trong khi 43,75% nhận định bài học có tính thiết thực. 75% giáo viên sử dụng phương pháp thuyết trình, 93,75% áp dụng hợp tác nhóm, nhưng chỉ 31,25% thực hiện dạy học theo hướng GQVĐ trong bài học STEM.

  2. Kỹ năng GQVĐ của HS còn yếu ở các giai đoạn lập kế hoạch và thực hiện giải pháp:
    37,5% giáo viên cho biết HS gặp khó khăn khi lập kế hoạch và tiến hành giải pháp, 31,25% khó khăn trong xác định giải pháp, chỉ 18,75% khó khăn trong phát hiện vấn đề. Điều này cho thấy HS cần được rèn luyện kỹ năng phân tích và tổ chức hoạt động GQVĐ hiệu quả hơn.

  3. Hiệu quả thực nghiệm sư phạm:
    So sánh điểm trung bình cuối học kỳ I giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng cho thấy lớp thực nghiệm đạt 7,8 điểm, cao hơn 1,2 điểm so với lớp đối chứng (6,6 điểm). Điểm kiểm tra cuối kỳ cũng phản ánh sự cải thiện rõ rệt về kỹ năng GQVĐ của HS lớp thực nghiệm với tỷ lệ HS đạt điểm trên trung bình tăng 25%.

  4. Phản hồi tích cực từ HS:
    87,5% HS cho biết hứng thú hơn với các giờ học STEM, cảm thấy bài học gần gũi với thực tế và giúp các em phát triển tư duy sáng tạo. Tuy nhiên, 68,75% HS phản ánh việc tự tìm tòi và GQVĐ mất nhiều thời gian và đôi khi gây áp lực.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng bài học STEM trong dạy học Toán lớp 8 có tác động tích cực đến việc rèn luyện kỹ năng GQVĐ cho HS. Việc tổ chức các hoạt động nhóm, thảo luận và thực hành giúp HS phát huy tính chủ động, sáng tạo và khả năng vận dụng kiến thức liên môn. Tuy nhiên, khó khăn trong việc phát hiện và lựa chọn giải pháp phản ánh sự cần thiết của việc hướng dẫn cụ thể hơn từ giáo viên.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả phù hợp với quan điểm rằng giáo dục STEM là phương pháp hiệu quả để phát triển năng lực giải quyết vấn đề và tư duy phản biện cho HS. Việc tăng cường các hoạt động trải nghiệm, thực hành và liên kết kiến thức giữa các môn học là yếu tố then chốt để nâng cao hiệu quả dạy học.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột so sánh điểm trung bình và tỷ lệ HS đạt điểm trên trung bình giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng, cũng như bảng thống kê kết quả khảo sát ý kiến giáo viên và học sinh về các khó khăn và hiệu quả của bài học STEM.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo, bồi dưỡng giáo viên về phương pháp dạy học STEM và kỹ năng GQVĐ:
    Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu, chia sẻ kinh nghiệm thực tiễn nhằm nâng cao năng lực chuyên môn và kỹ năng tổ chức hoạt động STEM cho giáo viên. Thời gian thực hiện: trong năm học 2024-2025. Chủ thể thực hiện: Sở GD&ĐT, các trường đại học sư phạm.

  2. Xây dựng và áp dụng các giáo án mẫu bài học STEM phù hợp với chương trình Toán lớp 8:
    Thiết kế các bài học STEM có tính thực tiễn cao, dễ tiếp cận, giúp HS phát triển kỹ năng GQVĐ qua từng chủ đề cụ thể. Thời gian: triển khai thí điểm trong học kỳ I năm học 2024-2025. Chủ thể: giáo viên bộ môn Toán, tổ chuyên môn.

  3. Tăng cường tổ chức các hoạt động trải nghiệm, thực hành và dự án học tập liên môn:
    Khuyến khích HS tham gia các câu lạc bộ STEM, dự án nghiên cứu khoa học, giúp các em vận dụng kiến thức Toán học vào giải quyết các vấn đề thực tế. Thời gian: xuyên suốt năm học. Chủ thể: nhà trường, giáo viên, học sinh.

  4. Xây dựng hệ thống đánh giá đa dạng, tập trung vào quá trình và sản phẩm học tập:
    Áp dụng các hình thức đánh giá như thuyết trình, báo cáo dự án, đánh giá nhóm nhằm phản ánh chính xác năng lực GQVĐ của HS. Thời gian: áp dụng từ năm học 2024-2025. Chủ thể: giáo viên bộ môn, tổ chuyên môn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên bộ môn Toán THCS:
    Nghiên cứu giúp nâng cao phương pháp dạy học, áp dụng bài học STEM để rèn luyện kỹ năng GQVĐ cho HS, từ đó nâng cao hiệu quả giảng dạy.

  2. Nhà quản lý giáo dục và cán bộ chuyên môn:
    Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách, kế hoạch đào tạo và phát triển chương trình giáo dục STEM trong trường phổ thông.

  3. Sinh viên, nghiên cứu sinh ngành Sư phạm Toán:
    Là tài liệu tham khảo quý giá về lý luận và thực tiễn dạy học STEM, kỹ năng GQVĐ, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển chuyên môn.

  4. Phụ huynh và cộng đồng giáo dục:
    Hiểu rõ hơn về phương pháp giáo dục hiện đại, vai trò của STEM trong phát triển năng lực toàn diện cho HS, từ đó phối hợp hỗ trợ quá trình học tập của con em.

Câu hỏi thường gặp

  1. Bài học STEM là gì và có đặc điểm gì nổi bật?
    Bài học STEM là phương pháp dạy học tích hợp liên ngành, giúp HS vận dụng kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Đặc điểm nổi bật là tập trung vào hoạt động trải nghiệm, sáng tạo và sản phẩm cụ thể.

  2. Tại sao kỹ năng giải quyết vấn đề lại quan trọng trong dạy học Toán?
    Kỹ năng GQVĐ giúp HS vận dụng kiến thức toán học vào các tình huống mới, phát triển tư duy logic, sáng tạo và khả năng tự học, từ đó nâng cao hiệu quả học tập và ứng dụng trong cuộc sống.

  3. Làm thế nào để giáo viên có thể rèn luyện kỹ năng GQVĐ cho HS qua bài học STEM?
    Giáo viên cần xây dựng các tình huống có vấn đề thực tiễn, tổ chức hoạt động nhóm, khuyến khích HS tự tìm tòi, thảo luận và thực hành, đồng thời hướng dẫn phương pháp tư duy và đánh giá quá trình học tập.

  4. Khó khăn phổ biến khi áp dụng bài học STEM trong dạy học Toán là gì?
    Khó khăn gồm: HS gặp áp lực khi tự tìm tòi, thời gian chuẩn bị bài giảng dài, giáo viên chưa quen với phương pháp mới, và việc đánh giá kết quả học tập còn hạn chế.

  5. Kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy hiệu quả của bài học STEM như thế nào?
    Kết quả cho thấy HS lớp thực nghiệm có điểm trung bình cuối học kỳ cao hơn 18% so với lớp đối chứng, đồng thời HS hứng thú và tích cực tham gia các hoạt động học tập, chứng tỏ bài học STEM góp phần nâng cao kỹ năng GQVĐ và chất lượng học tập.

Kết luận

  • Luận văn đã làm rõ vai trò quan trọng của giáo dục STEM trong việc rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề Toán học cho học sinh lớp 8 tại trường THCS.
  • Đã đề xuất và kiểm nghiệm thành công một số biện pháp sư phạm phù hợp, góp phần nâng cao hiệu quả dạy học môn Toán theo định hướng STEM.
  • Kết quả thực nghiệm cho thấy sự cải thiện rõ rệt về điểm số và thái độ học tập của học sinh khi áp dụng bài học STEM.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn để nhân rộng mô hình dạy học STEM trong các trường THCS trên toàn quốc.
  • Đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm nâng cao năng lực giáo viên, xây dựng giáo án mẫu, tổ chức hoạt động trải nghiệm và đổi mới đánh giá học sinh.

Next steps: Triển khai đào tạo giáo viên, xây dựng bộ giáo án STEM mẫu, mở rộng thực nghiệm tại các trường THCS khác trong năm học tới.

Call to action: Các nhà quản lý giáo dục, giáo viên và nhà nghiên cứu cần phối hợp để phát triển và áp dụng rộng rãi mô hình dạy học STEM nhằm nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông, đáp ứng yêu cầu phát triển nguồn nhân lực trong thời đại mới.