Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh cách mạng công nghiệp 4.0, việc trang bị cho học sinh những kiến thức và kỹ năng thiết yếu nhằm đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế là vô cùng cấp thiết. Giáo dục STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) được xem là một phương pháp giáo dục tiên tiến, tích hợp liên môn nhằm phát triển năng lực ứng dụng tổng hợp kiến thức và kỹ năng trong các lĩnh vực khoa học tự nhiên, công nghệ, kỹ thuật và toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Tại Việt Nam, giáo dục STEM đã được đưa vào chương trình giáo dục phổ thông 2018 và đang được triển khai tại nhiều trường học, trong đó có bậc tiểu học.

Luận văn tập trung nghiên cứu thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học cho học sinh lớp 4 tại Trường Tiểu học Minh Tân, huyện Thủy Nguyên, thành phố Hải Phòng trong năm 2023. Mục tiêu nghiên cứu nhằm đề xuất quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM phù hợp với năng lực học sinh lớp 4, bám sát chương trình giáo dục phổ thông 2018, đồng thời phát triển các năng lực STEM và năng lực cơ bản khác cho học sinh. Nghiên cứu cũng khảo sát thực trạng nhận thức và thực hành giáo dục STEM tại trường, từ đó đề xuất các giải pháp thiết kế và tổ chức dạy học hiệu quả.

Việc nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ giáo viên tiểu học tháo gỡ khó khăn khi triển khai giáo dục STEM, góp phần nâng cao chất lượng dạy học tích hợp liên môn, phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh, đáp ứng yêu cầu đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục phổ thông 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 nhấn mạnh tính tích hợp liên môn giữa bốn lĩnh vực khoa học tự nhiên, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Các khái niệm chính bao gồm:

  • Giáo dục STEM: Phương pháp giáo dục tích hợp nhằm phát triển năng lực ứng dụng tổng hợp kiến thức và kỹ năng STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn.
  • Chủ đề giáo dục STEM: Các chủ đề học tập được thiết kế dựa trên các vấn đề thực tế, kết hợp chuẩn kiến thức và kỹ năng của các môn học trong chương trình phổ thông.
  • Thiết kế chủ đề giáo dục STEM: Quá trình xây dựng kế hoạch, nội dung, hoạt động và phương tiện học tập nhằm phát triển năng lực STEM cho học sinh.
  • Nguyên tắc giáo dục STEM: Bao gồm dạy học gắn với trải nghiệm thực hành, bắt đầu bằng mục tiêu học tập cụ thể, thiết kế dựa trên vấn đề thực tế, và tổ chức bài học thành các dự án học tập.

Lý thuyết Bloom về các lĩnh vực học tập (nhận thức, tinh thần và thể chất, tâm vận động) được áp dụng để xây dựng mục tiêu phát triển năng lực toàn diện cho học sinh. Ngoài ra, các nghiên cứu về động cơ học tập, tương tác xã hội và cơ sở khoa học của giáo dục STEM cũng được tích hợp để làm rõ cơ sở lý luận cho việc thiết kế chủ đề STEM phù hợp với học sinh lớp 4.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu lý luận và thực tiễn, gồm:

  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ khảo sát thực trạng tại Trường Tiểu học Minh Tân, huyện Thủy Nguyên, Hải Phòng với 35 giáo viên và 216 học sinh lớp 4; hồ sơ dạy học, sản phẩm học tập của học sinh; ý kiến chuyên gia và giáo viên có kinh nghiệm trong lĩnh vực STEM.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp khảo sát, điều tra, phỏng vấn, quan sát trực tiếp; phân tích thống kê mô tả và so sánh; đánh giá sản phẩm học tập theo tiêu chí đánh giá năng lực STEM.
  • Timeline nghiên cứu: Khảo sát thực trạng được tiến hành từ ngày 10/02/2023 đến 24/02/2023; thực nghiệm sư phạm và đánh giá kết quả trong năm 2023.

Cỡ mẫu khảo sát gồm toàn bộ giáo viên và học sinh lớp 4 tại trường, đảm bảo tính đại diện cho thực trạng giáo dục STEM tại địa phương. Phương pháp chọn mẫu là toàn bộ đối tượng nghiên cứu nhằm thu thập dữ liệu đầy đủ, chính xác. Phân tích dữ liệu được thực hiện bằng các công cụ thống kê toán học để đánh giá mức độ nhận thức, thực hành và hiệu quả giáo dục STEM.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Nhận thức của giáo viên về giáo dục STEM còn hạn chế: Kết quả khảo sát cho thấy 71% giáo viên chưa có nhận thức đầy đủ và toàn diện về giáo dục STEM, chỉ có 29% giáo viên hiểu đúng và toàn diện về STEM. Mặc dù vậy, đa số giáo viên đều đánh giá giáo dục STEM là cần thiết và có ý nghĩa quan trọng trong dạy học tiểu học.

  2. Thiết kế chủ đề giáo dục STEM chưa được thực hiện thường xuyên: 74% giáo viên chỉ thiết kế chủ đề STEM "ít khi" và 11% "chưa bao giờ" thiết kế chủ đề STEM cho học sinh lớp 4. Không có giáo viên nào thiết kế chủ đề STEM thường xuyên. Điều này phản ánh sự khó khăn và hạn chế trong việc áp dụng phương pháp dạy học tích hợp liên môn.

  3. Hoạt động giáo dục STEM cho học sinh diễn ra rất hạn chế: 74% giáo viên hiếm khi tổ chức hoạt động giáo dục STEM, 11% chưa bao giờ tổ chức. 0% học sinh được tham gia hoạt động STEM thường xuyên, chỉ 15% học sinh tham gia thỉnh thoảng. Điều này cho thấy việc triển khai giáo dục STEM trong thực tế còn nhiều khó khăn về thời gian, điều kiện cơ sở vật chất và năng lực giáo viên.

  4. Sản phẩm học tập STEM của học sinh còn nhiều hạn chế: Qua đánh giá 9 sản phẩm máy lọc nước mini do học sinh lớp 4 thực hiện, hầu hết sản phẩm cần cải thiện về chức năng, hiệu suất hoạt động, tính an toàn và thẩm mỹ. Điều này phản ánh sự cần thiết phải nâng cao chất lượng hướng dẫn và hỗ trợ trong quá trình học tập STEM.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của những hạn chế trên là do giáo viên còn thiếu kiến thức và kỹ năng thiết kế, tổ chức dạy học theo định hướng STEM, đồng thời còn e ngại đổi mới phương pháp giảng dạy. Số lượng học sinh đông, thời gian dạy học hạn chế và cơ sở vật chất chưa đầy đủ cũng là những rào cản lớn. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu trong nước và quốc tế cho thấy giáo dục STEM ở bậc tiểu học đang trong giai đoạn đầu triển khai, cần có sự hỗ trợ mạnh mẽ từ các cấp quản lý và nhà trường.

Việc học sinh chưa được tiếp xúc thường xuyên với các hoạt động STEM dẫn đến sản phẩm học tập chưa đạt yêu cầu về kỹ thuật và sáng tạo. Điều này nhấn mạnh vai trò quan trọng của việc tổ chức các dự án học tập, hoạt động trải nghiệm thực hành và đánh giá liên tục trong giáo dục STEM.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện mức độ nhận thức của giáo viên, tần suất thiết kế chủ đề STEM, mức độ tổ chức hoạt động STEM và phân loại chất lượng sản phẩm học tập, giúp minh họa rõ nét thực trạng và hiệu quả của giáo dục STEM tại trường.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo, bồi dưỡng giáo viên về giáo dục STEM

    • Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về thiết kế chủ đề và tổ chức dạy học STEM cho giáo viên tiểu học.
    • Mục tiêu: 80% giáo viên lớp 4 được đào tạo trong vòng 12 tháng.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Giáo dục và Đào tạo Hải Phòng phối hợp với các trường đại học sư phạm.

  2. Xây dựng và phổ biến bộ chủ đề giáo dục STEM mẫu phù hợp với chương trình phổ thông 2018

    • Thiết kế các chủ đề STEM cụ thể, dễ áp dụng, bám sát thực tiễn và năng lực học sinh lớp 4.
    • Mục tiêu: Phát hành bộ chủ đề mẫu trong 6 tháng tới, hỗ trợ 100% giáo viên sử dụng.
    • Chủ thể thực hiện: Ban biên soạn chương trình và các chuyên gia STEM.

  3. Cải thiện cơ sở vật chất và trang thiết bị phục vụ dạy học STEM

    • Đầu tư trang thiết bị đơn giản, vật liệu tái chế để tổ chức các hoạt động STEM tiết kiệm và hiệu quả.
    • Mục tiêu: 100% lớp học có đủ dụng cụ thực hành STEM trong 18 tháng.
    • Chủ thể thực hiện: Nhà trường phối hợp với phụ huynh và các tổ chức xã hội.

  4. Tổ chức các hoạt động trải nghiệm, dự án học tập STEM thường xuyên cho học sinh

    • Xây dựng kế hoạch tổ chức các dự án STEM theo từng học kỳ, khuyến khích học sinh làm việc nhóm và sáng tạo.
    • Mục tiêu: 70% học sinh tham gia ít nhất một dự án STEM mỗi học kỳ.
    • Chủ thể thực hiện: Giáo viên chủ nhiệm và tổ STEM của trường.

  5. Xây dựng hệ thống đánh giá năng lực STEM đa dạng, khách quan

    • Áp dụng các công cụ đánh giá dựa trên sản phẩm, quá trình học tập và phản hồi đồng đẳng.
    • Mục tiêu: 100% giáo viên áp dụng đánh giá năng lực STEM trong 12 tháng.
    • Chủ thể thực hiện: Ban giám hiệu và tổ chuyên môn nhà trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên tiểu học

    • Lợi ích: Nắm bắt quy trình thiết kế chủ đề STEM, nâng cao kỹ năng tổ chức dạy học tích hợp liên môn, phát triển năng lực STEM cho học sinh.
    • Use case: Chuẩn bị bài giảng STEM, xây dựng dự án học tập phù hợp với học sinh lớp 4.

  2. Nhà quản lý giáo dục

    • Lợi ích: Hiểu rõ thực trạng và khó khăn trong triển khai giáo dục STEM, từ đó xây dựng chính sách hỗ trợ hiệu quả.
    • Use case: Lập kế hoạch đào tạo giáo viên, đầu tư cơ sở vật chất, phát triển chương trình STEM địa phương.

  3. Chuyên gia nghiên cứu giáo dục

    • Lợi ích: Tham khảo cơ sở lý luận, phương pháp nghiên cứu và kết quả thực nghiệm về giáo dục STEM ở bậc tiểu học tại Việt Nam.
    • Use case: Phát triển các nghiên cứu tiếp theo, đề xuất mô hình giáo dục STEM phù hợp.

  4. Phụ huynh học sinh

    • Lợi ích: Hiểu về giáo dục STEM và vai trò của nó trong phát triển năng lực cho con em, từ đó phối hợp hỗ trợ học tập tại nhà.
    • Use case: Hỗ trợ con tham gia các hoạt động STEM, khuyến khích sáng tạo và thực hành.

Câu hỏi thường gặp

  1. Giáo dục STEM là gì và tại sao quan trọng với học sinh lớp 4?
    Giáo dục STEM là phương pháp tích hợp kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn. Với học sinh lớp 4, STEM giúp các em phát triển tư duy sáng tạo, kỹ năng làm việc nhóm và ứng dụng kiến thức vào cuộc sống, chuẩn bị cho tương lai trong xã hội hiện đại.

  2. Làm thế nào để giáo viên tiểu học thiết kế chủ đề STEM hiệu quả?
    Giáo viên cần bắt đầu từ các vấn đề thực tế gần gũi với học sinh, xác định mục tiêu học tập rõ ràng, xây dựng các hoạt động trải nghiệm, thực hành và đánh giá dựa trên sản phẩm học tập. Việc phối hợp liên môn và sử dụng phương pháp dạy học tích cực là yếu tố then chốt.

  3. Những khó khăn phổ biến khi triển khai giáo dục STEM ở tiểu học là gì?
    Khó khăn gồm nhận thức chưa đầy đủ của giáo viên, thiếu kỹ năng thiết kế bài giảng STEM, thời gian dạy học hạn chế, cơ sở vật chất chưa đáp ứng và số lượng học sinh đông. Những yếu tố này ảnh hưởng đến chất lượng và tần suất tổ chức hoạt động STEM.

  4. Phụ huynh có thể hỗ trợ con học STEM như thế nào?
    Phụ huynh nên khuyến khích con tham gia các hoạt động thực hành, tạo điều kiện cho con khám phá và sáng tạo tại nhà bằng các vật liệu đơn giản, đồng thời phối hợp với giáo viên để theo dõi và hỗ trợ quá trình học tập của con.

  5. Làm sao để đánh giá hiệu quả giáo dục STEM một cách khách quan?
    Đánh giá cần kết hợp giữa đánh giá quá trình và kết quả, sử dụng các công cụ đa dạng như quan sát, sản phẩm học tập, tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng. Việc đánh giá nên tập trung vào năng lực giải quyết vấn đề, sáng tạo và kỹ năng hợp tác của học sinh.

Kết luận

  • Giáo dục STEM là phương pháp giáo dục tích hợp liên môn quan trọng, giúp phát triển năng lực toàn diện cho học sinh lớp 4, phù hợp với yêu cầu đổi mới giáo dục phổ thông 2018.
  • Thực trạng tại Trường Tiểu học Minh Tân cho thấy giáo viên còn hạn chế về nhận thức và kỹ năng thiết kế, tổ chức dạy học STEM; hoạt động STEM cho học sinh chưa được triển khai thường xuyên và hiệu quả.
  • Sản phẩm học tập STEM của học sinh còn nhiều điểm cần cải thiện, phản ánh nhu cầu nâng cao chất lượng hướng dẫn và điều kiện dạy học.
  • Đề xuất quy trình thiết kế chủ đề STEM và các giải pháp hỗ trợ giáo viên, cải thiện cơ sở vật chất, tổ chức hoạt động trải nghiệm nhằm nâng cao hiệu quả giáo dục STEM.
  • Các bước tiếp theo bao gồm triển khai đào tạo giáo viên, xây dựng bộ chủ đề mẫu, tổ chức thực nghiệm mở rộng và đánh giá liên tục để hoàn thiện mô hình giáo dục STEM cho học sinh tiểu học.

Call-to-action: Các nhà quản lý giáo dục, giáo viên và chuyên gia nghiên cứu cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất nhằm thúc đẩy giáo dục STEM phát triển bền vững, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục và chuẩn bị nguồn nhân lực cho tương lai.