Tổng quan nghiên cứu

Giáo dục STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) đã trở thành xu hướng toàn cầu nhằm nâng cao năng lực cạnh tranh và phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao trong bối cảnh cách mạng công nghiệp 4.0. Tại Việt Nam, giáo dục STEM được đưa vào chương trình giáo dục phổ thông từ năm 2018, với mục tiêu phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo và kỹ năng nghề nghiệp cho học sinh. Tuy nhiên, việc triển khai giáo dục STEM ở bậc tiểu học còn nhiều thách thức, đặc biệt là kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM của giáo viên và sinh viên ngành Giáo dục Tiểu học.

Luận văn tập trung nghiên cứu việc rèn luyện kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM cho sinh viên ngành Giáo dục Tiểu học tại Trường Đại học Tây Nguyên trong giai đoạn 2020-2022. Mục tiêu chính là xây dựng cấu trúc kỹ năng, quy trình và biện pháp rèn luyện nhằm nâng cao năng lực thiết kế hoạt động STEM cho sinh viên, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo giáo viên tiểu học đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục. Phạm vi nghiên cứu bao gồm sinh viên ngành Giáo dục Tiểu học Trường Đại học Tây Nguyên và khảo sát thực trạng tại một số trường tiểu học trên địa bàn thành phố Buôn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển năng lực chuyên môn cho sinh viên, hỗ trợ giảng viên trong việc tổ chức giảng dạy theo định hướng STEM, đồng thời góp phần thực hiện hiệu quả chương trình giáo dục phổ thông 2018. Kết quả nghiên cứu dự kiến sẽ làm cơ sở tham khảo cho các trường đại học sư phạm và các cơ sở giáo dục tiểu học trong việc phát triển giáo dục STEM tại Việt Nam.

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 hiện đại, trong đó có:

  • Lý thuyết dạy học tích hợp: Dạy học tích hợp là phương pháp liên kết các lĩnh vực kiến thức khác nhau trong cùng một kế hoạch dạy học nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Giáo dục STEM được xem là hình thức dạy học tích hợp liên môn, giúp học sinh vận dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để giải quyết vấn đề thực tiễn.

  • Mô hình tích hợp STEM của Vasquez (2014) và Delaforce (2016): Phân loại các mức độ tích hợp từ đơn môn, đa môn, liên môn đến siêu môn học, giúp xác định cách thức tổ chức hoạt động STEM phù hợp với mục tiêu giáo dục.

  • Mô hình giáo dục STEM của Todd R. Kelley: Nhấn mạnh bốn thành tố STEM (khám phá khoa học, thiết kế kỹ thuật, năng lực công nghệ, tư duy toán học) kết nối với vấn đề thực tiễn và thực hành trong cộng đồng, tạo môi trường học tập có bối cảnh cụ thể.

  • Khung năng lực giáo viên dạy STEM: Bao gồm kiến thức nền tảng, kỹ năng thiết kế hoạt động STEM, thái độ tích cực và khả năng tích hợp liên môn, làm cơ sở xây dựng tiêu chí đánh giá kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM cho sinh viên.

Các khái niệm chính được sử dụng gồm: kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM, dạy học tích hợp, năng lực dạy học STEM, môi trường giáo dục STEM, và quy trình rèn luyện kỹ năng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn với các bước cụ thể:

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập từ chương trình giáo dục phổ thông 2018, các văn bản pháp luật như Chỉ thị số 16/CT-TTg (2017), Quyết định số 522/QĐ-TTg (2018), tài liệu tập huấn giáo dục STEM của Bộ Giáo dục và Đào tạo, cùng các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước.

  • Phương pháp điều tra khảo sát: Sử dụng bảng hỏi khảo sát thực trạng rèn luyện kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM cho sinh viên ngành Giáo dục Tiểu học tại Trường Đại học Tây Nguyên và một số trường đại học sư phạm khác; khảo sát thực trạng thiết kế và tổ chức hoạt động STEM tại các trường tiểu học ở Buôn Ma Thuột. Cỡ mẫu khảo sát gồm khoảng 150 sinh viên và 30 giảng viên, cùng 20 giáo viên tiểu học.

  • Phương pháp chuyên gia: Thu thập ý kiến chuyên gia để xây dựng cấu trúc kỹ năng, quy trình và biện pháp rèn luyện kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM.

  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực hiện thực nghiệm trên nhóm sinh viên ngành Giáo dục Tiểu học tại Trường Đại học Tây Nguyên trong học kỳ 2021-2022 nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của quy trình rèn luyện.

  • Phân tích dữ liệu: Sử dụng thống kê mô tả, phân tích định lượng bằng phần mềm Microsoft Excel để tổng hợp kết quả khảo sát và thực nghiệm; phân tích định tính qua phỏng vấn và quan sát.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong 24 tháng, từ tháng 1/2020 đến tháng 12/2021, bao gồm các giai đoạn: tổng quan tài liệu, khảo sát thực trạng, xây dựng mô hình và tài liệu, thực nghiệm sư phạm, phân tích kết quả và hoàn thiện luận văn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng rèn luyện kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM còn hạn chế: Khoảng 65% sinh viên ngành Giáo dục Tiểu học tại Trường Đại học Tây Nguyên chưa được rèn luyện bài bản kỹ năng thiết kế hoạt động STEM. 70% giảng viên cho rằng chương trình đào tạo chưa có học phần riêng biệt về giáo dục STEM.

  2. Cấu trúc kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM được xây dựng gồm 5 kỹ năng chính: Xác định chủ đề giáo dục STEM, xác định cách thức tạo ra sản phẩm STEM, xác định mục tiêu giáo dục STEM, xây dựng tiến trình tổ chức hoạt động STEM, và xác định phương pháp, công cụ đánh giá hoạt động STEM. Mỗi kỹ năng được mô tả chi tiết với các tiêu chí đánh giá cụ thể.

  3. Quy trình rèn luyện kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM gồm 4 bước: Giới thiệu kiến thức nền, hướng dẫn thực hành thiết kế, thực hành thiết kế hoạt động STEM, và đánh giá phản hồi. Thực nghiệm sư phạm cho thấy sau 3 lần thực hành, tỷ lệ sinh viên đạt mức độ kỹ năng khá trở lên tăng từ 20% lên 75%.

  4. Biện pháp rèn luyện hiệu quả bao gồm: Xây dựng tài liệu hướng dẫn chi tiết, tổ chức các buổi tập huấn chuyên đề, sử dụng bài tập thực hành có tính ứng dụng cao, và áp dụng phương pháp dạy học tích cực, trải nghiệm. Các biện pháp này được giảng viên và sinh viên đánh giá cao với mức độ hài lòng trên 80%.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu phù hợp với các công trình nghiên cứu quốc tế và trong nước về giáo dục STEM, đồng thời bổ sung vào khoảng trống nghiên cứu về rèn luyện kỹ năng thiết kế hoạt động STEM cho sinh viên ngành Giáo dục Tiểu học. Việc xây dựng cấu trúc kỹ năng và quy trình rèn luyện cụ thể giúp sinh viên có định hướng rõ ràng, tăng cường khả năng vận dụng kiến thức liên môn trong thiết kế hoạt động giáo dục.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, tỷ lệ sinh viên đạt kỹ năng khá trở lên sau thực nghiệm cao hơn khoảng 30%, cho thấy hiệu quả của quy trình và biện pháp rèn luyện được đề xuất. Kết quả cũng nhấn mạnh vai trò của giảng viên trong việc hướng dẫn và tạo môi trường học tập tích cực, đồng thời cần có sự đầu tư về tài liệu và cơ sở vật chất hỗ trợ.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện sự tiến bộ kỹ năng của sinh viên qua các lần thực hành, bảng tổng hợp đánh giá mức độ hài lòng của giảng viên và sinh viên về các biện pháp rèn luyện, giúp minh họa rõ nét hiệu quả nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Xây dựng và tích hợp học phần giáo dục STEM riêng biệt trong chương trình đào tạo ngành Giáo dục Tiểu học: Động từ hành động là "xây dựng", mục tiêu là tăng tỷ lệ sinh viên được đào tạo bài bản kỹ năng thiết kế hoạt động STEM lên trên 80%, thực hiện trong vòng 1-2 năm, do Ban giám hiệu và khoa Giáo dục Tiểu học chủ trì.

  2. Phát triển tài liệu hướng dẫn và bài tập thực hành thiết kế hoạt động STEM phù hợp với đặc điểm sinh viên: Động từ hành động là "phát triển", mục tiêu là cung cấp tài liệu chuẩn hóa cho giảng viên và sinh viên, hoàn thành trong 6 tháng, do nhóm nghiên cứu và giảng viên chuyên môn thực hiện.

  3. Tổ chức các khóa tập huấn, bồi dưỡng nâng cao năng lực giảng viên về giáo dục STEM và kỹ năng thiết kế hoạt động STEM: Động từ hành động là "tổ chức", mục tiêu nâng cao năng lực giảng viên, đảm bảo 100% giảng viên tham gia, thực hiện định kỳ hàng năm, do phòng đào tạo và khoa phối hợp thực hiện.

  4. Áp dụng phương pháp dạy học tích cực, trải nghiệm trong giảng dạy và rèn luyện kỹ năng thiết kế hoạt động STEM cho sinh viên: Động từ hành động là "áp dụng", mục tiêu tăng cường sự chủ động, sáng tạo của sinh viên, thực hiện liên tục trong các học kỳ, do giảng viên trực tiếp giảng dạy đảm nhiệm.

  5. Đầu tư cơ sở vật chất, phòng học STEM và trang thiết bị hỗ trợ thực hành thiết kế hoạt động giáo dục STEM: Động từ hành động là "đầu tư", mục tiêu tạo môi trường học tập thực tế, hoàn thành trong 1 năm, do Ban giám hiệu và phòng quản lý cơ sở vật chất phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giảng viên các khoa sư phạm, đặc biệt khoa Giáo dục Tiểu học: Giúp xây dựng chương trình đào tạo, phát triển tài liệu và phương pháp giảng dạy giáo dục STEM phù hợp với đặc điểm sinh viên.

  2. Sinh viên ngành Giáo dục Tiểu học: Hỗ trợ nâng cao kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM, chuẩn bị năng lực nghề nghiệp đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục phổ thông.

  3. Nhà quản lý giáo dục tại các trường đại học sư phạm và trường tiểu học: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách đào tạo, tổ chức bồi dưỡng giáo viên và phát triển môi trường giáo dục STEM.

  4. Các nhà nghiên cứu giáo dục và phát triển chương trình đào tạo: Tham khảo mô hình, quy trình và biện pháp rèn luyện kỹ năng thiết kế hoạt động STEM, từ đó phát triển các nghiên cứu tiếp theo hoặc ứng dụng trong các bối cảnh khác.

Câu hỏi thường gặp

  1. Kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM là gì?
    Kỹ năng này bao gồm khả năng xác định chủ đề, mục tiêu, cách thức tạo sản phẩm, xây dựng tiến trình tổ chức và đánh giá hoạt động giáo dục STEM. Ví dụ, sinh viên cần biết cách thiết kế một dự án STEM tích hợp kiến thức Toán và Khoa học để giải quyết vấn đề thực tiễn.

  2. Tại sao cần rèn luyện kỹ năng thiết kế hoạt động STEM cho sinh viên ngành Giáo dục Tiểu học?
    Vì giáo viên tiểu học là người trực tiếp tổ chức các hoạt động STEM cho học sinh, kỹ năng này giúp họ thiết kế hoạt động phù hợp, hiệu quả, nâng cao chất lượng dạy học và đáp ứng yêu cầu đổi mới chương trình giáo dục phổ thông.

  3. Phương pháp nào được sử dụng để rèn luyện kỹ năng này?
    Phương pháp dạy học tích cực, trải nghiệm, kết hợp lý thuyết và thực hành thiết kế hoạt động STEM theo quy trình 4 bước: giới thiệu kiến thức, hướng dẫn thực hành, thực hành thiết kế và đánh giá phản hồi.

  4. Làm thế nào để đánh giá kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM của sinh viên?
    Sử dụng bộ tiêu chí đánh giá dựa trên rubric chi tiết cho từng kỹ năng thành phần, kết hợp đánh giá của giảng viên và tự đánh giá của sinh viên qua các bài tập thực hành và dự án thiết kế.

  5. Quy trình rèn luyện kỹ năng thiết kế hoạt động STEM gồm những bước nào?
    Quy trình gồm: (1) Giới thiệu kiến thức nền về STEM và thiết kế hoạt động; (2) Hướng dẫn sinh viên cách xác định chủ đề, mục tiêu và sản phẩm; (3) Thực hành thiết kế hoạt động STEM theo nhóm hoặc cá nhân; (4) Đánh giá và phản hồi để hoàn thiện kỹ năng.

Kết luận

  • Luận văn đã xây dựng thành công cấu trúc kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM gồm 5 kỹ năng chính, phù hợp với đặc điểm sinh viên ngành Giáo dục Tiểu học.
  • Quy trình rèn luyện kỹ năng thiết kế hoạt động STEM được thiết kế bài bản, thực nghiệm sư phạm cho thấy hiệu quả rõ rệt với tỷ lệ sinh viên đạt kỹ năng khá trở lên tăng lên 75%.
  • Các biện pháp rèn luyện như xây dựng tài liệu hướng dẫn, tổ chức tập huấn, áp dụng phương pháp dạy học tích cực và đầu tư cơ sở vật chất được đánh giá cao và đề xuất thực hiện.
  • Nghiên cứu góp phần nâng cao chất lượng đào tạo giáo viên tiểu học, đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục phổ thông 2018 và xu hướng phát triển giáo dục STEM toàn cầu.
  • Đề xuất các bước tiếp theo gồm mở rộng thực nghiệm, hoàn thiện tài liệu và nhân rộng mô hình rèn luyện kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM tại các trường đại học sư phạm khác.

Call-to-action: Các nhà quản lý giáo dục, giảng viên và sinh viên ngành Giáo dục Tiểu học nên áp dụng và phát triển mô hình rèn luyện kỹ năng thiết kế hoạt động giáo dục STEM để nâng cao chất lượng đào tạo và đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục trong thời đại công nghiệp 4.0.