Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Giáo dục mầm non là cấp học đầu tiên trong hệ thống Giáo dục Quốc dân, giữ vai trò đặt nền móng cho sự phát triển toàn diện của trẻ em từ 3 tháng đến 6 tuổi về thể chất, tình cảm, trí tuệ và thẩm mỹ. Trong bối cảnh đổi mới giáo dục và sự phát triển mạnh mẽ của khoa học - công nghệ, phương pháp giáo dục STEAM (tích hợp Khoa học - Science, Công nghệ - Technology, Kỹ thuật - Engineering, Nghệ thuật - Arts, Toán học - Mathematics) đang trở thành xu hướng tiếp cận hiện đại. Phương pháp này chuyển dịch từ việc đánh giá dựa trên điểm số truyền thống sang coi trọng đồng thời cả quá trình học tập lẫn sản phẩm trải nghiệm thực tế của trẻ.

Tuy nhiên, việc triển khai STEAM ở bậc mầm non tại Việt Nam còn gặp nhiều rào cản do thiếu hụt tài liệu hướng dẫn và giáo viên chưa nắm vững cách tích hợp các thành tố, đặc biệt là yếu tố Kỹ thuật (Engineering). Để giải quyết vấn đề này, đề tài "Vận dụng quy trình thiết kế kỹ thuật trong xây dựng hoạt động giáo dục STEAM cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi" được thực hiện nhằm hệ thống hóa cơ sở lý luận, khảo sát thực tiễn và xây dựng các hoạt động giáo dục cụ thể theo quy trình thiết kế kỹ thuật.

Mục tiêu của nghiên cứu là xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn về giáo dục STEAM cho trẻ 5-6 tuổi; từ đó định hướng, đề xuất các nguyên tắc, quy trình thiết kế và hệ thống hoạt động giáo dục STEAM theo Quy trình thiết kế kỹ thuật (Engineering Design Process - EDP). Nghiên cứu giải quyết 3 nhiệm vụ cụ thể:

  1. Hệ thống hóa lí luận về vận dụng quy trình thiết kế kỹ thuật trong xây dựng hoạt động giáo dục STEAM cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi.
  2. Đánh giá thực trạng nhận thức và mức độ tích hợp STEAM trong tổ chức hoạt động giáo dục trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi của giáo viên tại các trường mầm non.
  3. Xây dựng hệ thống hoạt động giáo dục STEAM cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi theo quy trình thiết kế kỹ thuật.

Khách thể nghiên cứu là hoạt động giáo dục STEAM cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi; đối tượng nghiên cứu là việc vận dụng quy trình thiết kế kỹ thuật trong xây dựng các hoạt động giáo dục STEAM này. Phạm vi nghiên cứu được xác định rõ:

  • Mẫu khảo sát thực trạng: 28 giáo viên trực tiếp giảng dạy lớp mẫu giáo 5-6 tuổi tại 3 trường mầm non trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế, gồm Trường Mầm non II (10 giáo viên), Trường Mầm non Sơn Ca (8 giáo viên) và Trường Mầm non Sao Mai (10 giáo viên).
  • Nội dung nghiên cứu: Xây dựng hoạt động giáo dục STEAM theo quy trình thiết kế kỹ thuật tập trung trong 3 chủ đề: Gia đình, Phương tiện giao thông và Động vật.
  • Thời gian nghiên cứu: Đề tài thực hiện trong giai đoạn từ tháng 11 năm 2020 đến tháng 4 năm 2022.

Giả thuyết khoa học của đề tài xác định: Nếu quy trình thiết kế kỹ thuật được vận dụng một cách khoa học, đúng quy trình và phù hợp với khả năng nhận thức của trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi thì sẽ tạo ra nhiều cơ hội trải nghiệm thực tiễn, giúp trẻ khám phá thế giới tự nhiên, tích lũy kinh nghiệm sống, nâng cao hiệu quả hoạt động khám phá khoa học và góp phần hoàn thành mục tiêu của chương trình Giáo dục mầm non.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của khóa luận dựa trên sự phát triển từ mô hình STEM (do Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ - NSF khởi xướng năm 2001 và Hiệp hội Giáo viên Dạy Khoa học Mỹ - NSTA định nghĩa) sang mô hình STEAM khi tích hợp thêm yếu tố Nghệ thuật (Arts). Tác giả tổng hợp các luận điểm về vai trò của Nghệ thuật từ báo cáo năm 2011 của Ủy ban Nghệ thuật và Nhân văn của Tổng thống Obama (PCAH), quan điểm tâm lý học của Jerome Kagan (2009), các nghiên cứu của Alice A. Christie (2016), Quigley & Herro (2016), và các tài liệu trong nước của Nguyễn Thành Hải (2019), Hoàng Thị Phương (2020), Trần Viết Nhi cùng cộng sự (2020).

Mô hình cốt lõi được tác giả lựa chọn áp dụng là Quy trình thiết kế kỹ thuật 5 bước dành cho trẻ nhỏ do Viện Nghiên cứu Engineering is Elementary (EiE) thuộc Bảo tàng Khoa học Boston phát triển:

  1. Hỏi (Ask): Xác định vấn đề và tìm hiểu giải pháp xung quanh.
  2. Tưởng tượng (Imagine): Động não, tìm kiếm ý tưởng và lựa chọn giải pháp khả thi.
  3. Lập kế hoạch (Plan): Lựa chọn vật liệu và phác thảo bản vẽ/sơ đồ thiết kế.
  4. Tạo (Create): Chế tạo mô hình thử nghiệm và kiểm tra hoạt động thực tế.
  5. Cải tiến (Improve): Đánh giá các điểm chưa đạt, điều chỉnh thiết kế để hoàn thiện hơn.
Tiêu chí phân loại Các nhóm phân loại STEAM trong nghiên cứu
Theo lĩnh vực tham gia - STEAM đầy đủ: Vận dụng cả 5 lĩnh vực (S-T-E-A-M).
- STEAM khuyết: Vận dụng một số lĩnh vực nhất định.
Theo phạm vi kiến thức - STEAM cơ bản: Bám sát kiến thức trong chương trình khung.
- STEAM mở rộng: Bổ sung kiến thức thực tế ngoài chương trình.
Theo mục đích dạy học - STEAM dạy kiến thức mới: Vừa hình thành tri thức mới vừa giải quyết vấn đề.
- STEAM vận dụng: Củng cố lý thuyết đã học thông qua giải quyết tình huống.
Theo cấp độ tiếp cận - Mức độ I: Đưa tư tưởng tích hợp vào các hoạt động riêng lẻ.
- Mức độ II: Xây dựng dự án giáo dục hỗ trợ chương trình nhà trường.
- Mức độ III: Phát triển chương trình nhà trường tổng thể theo định hướng STEAM.

Nghiên cứu tuân thủ 5 nguyên tắc giáo dục STEAM của Nguyễn Thành Hải (2019): Dạy học chú trọng trải nghiệm thực hành (hands-on); Bắt đầu bằng mục tiêu học tập cụ thể; Xây dựng bài học dựa trên tình huống thực tế; Sắp xếp bài học thành dự án học tập; và Vận dụng quy trình học tập phù hợp (quy trình EDP 5 bước).

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

  • Phương pháp nghiên cứu lí luận: Thu thập, phân tích, tổng hợp và hệ thống hóa các tài liệu khoa học về giáo dục STEAM và quy trình thiết kế kỹ thuật.
  • Phương pháp điều tra bằng bảng hỏi: Thiết kế phiếu trưng cầu ý kiến gửi tới 28 giáo viên mầm non đang phụ trách lớp mẫu giáo 5-6 tuổi nhằm đánh giá nhận thức, mức độ tích hợp và khó khăn khi triển khai.
  • Phương pháp hồi cứu hồ sơ: Sử dụng phiếu quan sát để rà soát kế hoạch giáo dục, giáo án của giáo viên nhằm đánh giá mức độ tích hợp các thành tố STEAM trong thực tế.
  • Phương pháp xử lý số liệu: Thống kê toán học, tính số lượng (SL), điểm trung bình (ĐTB) và độ lệch chuẩn (ĐLC).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận về vận dụng quy trình thiết kế kỹ thuật trong xây dựng hoạt động giáo dục STEAM cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi

Chương 1 hệ thống hóa lịch sử nghiên cứu STEAM trên thế giới và tại Việt Nam. Về mặt quốc tế, STEAM được chứng minh là thúc đẩy tư duy phản biện, kỹ năng giải quyết vấn đề và năng lực sáng tạo thông qua kết hợp nghệ thuật với khoa học. Tại Việt Nam, giáo dục STEAM đã nhận được sự quan tâm của nhiều học giả (Nguyễn Vinh Hiển, Trần Trung Tình, Nguyễn Thành Hải, Hoàng Thị Phương, Trần Viết Nhi...), tuy nhiên các nghiên cứu chuyên sâu về ứng dụng quy trình thiết kế kỹ thuật cho bậc mầm non còn rất hạn chế.

Tác giả phân tích nội dung 5 lĩnh vực STEAM theo chương trình Giáo dục mầm non Việt Nam hiện hành. Kết quả phân tích cho thấy chương trình hiện tại mới chỉ làm rõ các nội dung thuộc về Khoa học (khám phá đồ vật, hiện tượng tự nhiên, động thực vật), Nghệ thuật (âm nhạc, tạo hình) và Toán học (số lượng, hình dạng, đo lường, định hướng không gian). Hai thành tố Công nghệ (Technology) và Kỹ thuật (Engineering) chưa được quy định cụ thể thành các mục tiêu riêng biệt, đòi hỏi giáo viên phải linh hoạt lồng ghép.

Đồng thời, chương này chỉ ra các đặc điểm nhận thức đặc thù của trẻ 5-6 tuổi như: khả năng quan sát có chủ định, phân loại theo 2-3 dấu hiệu, tư duy suy luận nhân quả, nhu cầu hợp tác nhóm và làm việc thực hành. Từ đó khẳng định tính phù hợp của quy trình thiết kế kỹ thuật EiE 5 bước đối với trẻ mẫu giáo, giúp trẻ không sợ thất bại mà xem việc thử nghiệm và sửa sai là một phần tất yếu của quá trình học tập.

Chương 2: Cơ sở thực tiễn của việc vận dụng quy trình thiết kế kỹ thuật trong xây dựng hoạt động giáo dục STEAM cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi

Chương 2 trình bày kết quả điều tra thực trạng tại 3 trường mầm non trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế (Trường MN II, Trường MN Sơn Ca, Trường MN Sao Mai) với 28 giáo viên tham gia khảo sát. Nội dung đánh giá được cấu trúc qua 12 bảng số liệu:

  • Nhận thức của giáo viên về khái niệm, đặc điểm, mục đích và tầm quan trọng của giáo dục STEAM đối với sự phát triển của trẻ 5-6 tuổi.
  • Mức độ thực hiện và mức độ tích hợp các lĩnh vực STEAM trong kế hoạch giáo dục hàng ngày (thông qua hồi cứu hồ sơ giáo án).
  • Thực trạng hiểu biết và mức độ nhận thức của giáo viên về khái niệm cũng như 5 bước của quy trình thiết kế kỹ thuật.
  • Phân tích những thuận lợi và khó khăn thực tế khi tổ chức hoạt động tích hợp STEAM.

Kết quả khảo sát phản ánh thực tế: Đa số giáo viên nhận thức được tầm quan trọng của STEAM nhưng việc triển khai còn mang tính tự phát. Thành tố Khoa học, Nghệ thuật và Toán học xuất hiện thường xuyên, trong khi yếu tố Kỹ thuật và Công nghệ có tỷ lệ tích hợp rất thấp. Nguyên nhân chính là do giáo viên thiếu kiến thức chuyên môn về kỹ thuật, thiếu tài liệu hướng dẫn quy trình bài bản và lúng túng trong việc tổ chức các hoạt động mở đòi hỏi trẻ tự thiết kế, thử nghiệm và cải tiến sản phẩm.

Chương 3: Xây dựng hoạt động giáo dục STEAM cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi theo quy trình thiết kế kỹ thuật

Dựa trên cơ sở lý luận và thực trạng, Chương 3 đề xuất định hướng, nguyên tắc và quy trình cụ thể để giáo viên mầm non xây dựng hoạt động giáo dục STEAM theo 5 bước EDP. Tác giả đã thiết kế hoàn chỉnh hệ thống 7 hoạt động giáo dục thuộc 3 chủ đề quen thuộc:

Chủ đề Tên hoạt động giáo dục STEAM cụ thể
1. Chủ đề Gia đình - Hoạt động 1: Xây dựng ngôi nhà ấm áp từ nguyên vật liệu tái chế.
- Hoạt động 2: Làm tủ quần áo có thể đứng và mở cửa được.
- Hoạt động 3: Làm chiếc giường.
2. Chủ đề Phương tiện giao thông - Hoạt động 4: Làm xe tải.
- Hoạt động 5: Làm thuyền nổi trên mặt nước.
3. Chủ đề Động vật - Hoạt động 6: Làm các con vật.
- Hoạt động 7: Làm nhà cho các con vật yêu thích.

Mỗi hoạt động đều được xây dựng chi tiết theo cấu trúc chặt chẽ gồm: Mục tiêu (kiến thức, kỹ năng, thái độ theo từng thành tố S-T-E-A-M); Chuẩn bị (học liệu, nguyên vật liệu tái chế an toàn); và Tiến trình hoạt động theo 5 bước rõ ràng:

  • Bước 1 (Hỏi): Giáo viên đặt tình huống thực tế dẫn dắt trẻ phát hiện vấn đề và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm.
  • Bước 2 (Tưởng tượng): Trẻ thảo luận nhóm, đưa ra ý tưởng và giải pháp chế tạo.
  • Bước 3 (Lập kế hoạch): Trẻ lựa chọn nguyên vật liệu và cùng nhau vẽ bản thiết kế.
  • Bước 4 (Tạo): Trẻ thực hành lắp ráp sản phẩm theo thiết kế và tiến hành thử nghiệm tính năng (ví dụ: kiểm tra độ nổi của thuyền, độ vững của tủ quần áo).
  • Bước 5 (Cải tiến): Trẻ nhận xét sản phẩm, tìm ra nguyên nhân nếu thử nghiệm chưa đạt và thực hiện chỉnh sửa, gia cố để hoàn thiện.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã đạt được các kết quả cụ thể sau:

  • Khảo sát và phản ánh trung thực thực trạng nhận thức cùng năng lực vận dụng STEAM của 28 giáo viên mầm non tại tỉnh Thừa Thiên Huế qua hệ thống 12 bảng số liệu điều tra.
  • Chỉ ra khoảng trống trong chương trình Giáo dục mầm non Việt Nam hiện hành khi chưa xác định cụ thể hai thành tố Công nghệ và Kỹ thuật, dẫn đến tâm lý e ngại của giáo viên khi triển khai giáo dục liên môn.
  • Cụ thể hóa quy trình thiết kế kỹ thuật 5 bước của EiE (Hỏi - Tưởng tượng - Lập kế hoạch - Tạo - Cải tiến) thành công cụ sư phạm trực quan, dễ áp dụng đối với trẻ 5-6 tuổi.
  • Đóng góp bộ giáo án thực hành gồm 7 hoạt động STEAM chi tiết thuộc 3 chủ đề gần gũi (Gia đình, Giao thông, Động vật), sử dụng nguyên vật liệu tái chế, giúp giáo viên có tài liệu tham khảo cụ thể để chuyển đổi từ cách dạy truyền thụ một chiều sang dạy học trải nghiệm và giải quyết vấn đề.

Tác giả đề xuất hệ thống kiến nghị đồng bộ tới 4 nhóm đối tượng:

  • Đối với cấp quản lý giáo dục (Sở/Phòng GD&ĐT): Cần tổ chức các lớp tập huấn, bồi dưỡng chuyên môn định kỳ về phương pháp STEAM và quy trình thiết kế kỹ thuật cho giáo viên mầm non.
  • Đối với Ban Giám hiệu trường mầm non: Tạo điều kiện cơ sở vật chất, trang bị môi trường học liệu mở và hỗ trợ không gian cho các góc hoạt động STEAM.
  • Đối với giáo viên mầm non: Chủ động nâng cao năng lực sư phạm, thay đổi vai trò từ người truyền thụ sang người hỗ trợ, tạo cơ hội cho trẻ tự do trải nghiệm và học hỏi từ sai sót.
  • Đối với sinh viên, học viên, nhà nghiên cứu: Tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu, thiết kế thêm nhiều chủ đề mới và tổ chức thực nghiệm sư phạm chuyên sâu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận có một số hạn chế gắn liền với phạm vi nghiên cứu:

  • Mẫu khảo sát định lượng còn khiêm tốn (28 giáo viên) và chỉ giới hạn tại 3 trường mầm non trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế, chưa bao quát được các vùng miền có điều kiện kinh tế - xã hội khác nhau.
  • Nghiên cứu tập trung vào khâu hệ thống hóa lý luận, đánh giá thực trạng và xây dựng kế hoạch hoạt động; chưa tiến hành thực nghiệm sư phạm đối chứng trên các nhóm trẻ để đo lường cụ thể mức độ tăng trưởng các chỉ số kỹ năng của trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được xác định là:

  • Triển khai thực nghiệm sư phạm các hoạt động đã thiết kế tại các lớp mẫu giáo 5-6 tuổi để đánh giá hiệu quả thực tế và kiểm chứng giả thuyết khoa học.
  • Mở rộng xây dựng hệ thống hoạt động giáo dục STEAM theo quy trình thiết kế kỹ thuật sang các chủ đề khác trong chương trình Giáo dục mầm non (như Bản thân, Thực vật, Nước và các hiện tượng tự nhiên...).

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên và học viên ngành Giáo dục Mầm non, Giáo dục Tiểu học: Bổ sung kiến thức chuyên ngành về phương pháp dạy học tích hợp liên môn và cách thức chuyển giao quy trình kỹ thuật vào giảng dạy cho lứa tuổi mầm non.
  • Giáo viên mầm non trực tiếp đứng lớp: Tham khảo quy trình tổ chức và áp dụng trực tiếp 7 giáo án mẫu đã được biên soạn chi tiết vào giảng dạy thực tế tại trường.
  • Cán bộ quản lý chuyên môn tại các trường mầm non: Sử dụng làm căn cứ để xây dựng các chuyên đề sinh hoạt chuyên môn và định hướng phát triển chương trình giáo dục nhà trường theo định hướng STEAM.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận khảo sát thực trạng trên mẫu nghiên cứu nào và ở địa bàn nào?
Nghiên cứu khảo sát trên 28 giáo viên dạy lớp mẫu giáo 5-6 tuổi tại 3 trường mầm non thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế, bao gồm: Trường Mầm non II (10 giáo viên), Trường Mầm non Sơn Ca (8 giáo viên) và Trường Mầm non Sao Mai (10 giáo viên).

2. Quy trình thiết kế kỹ thuật được vận dụng trong đề tài gồm những bước nào?
Đề tài áp dụng quy trình thiết kế kỹ thuật 5 bước của Viện Nghiên cứu Engineering is Elementary (EiE) thuộc Bảo tàng Khoa học Boston, gồm: Hỏi (xác định vấn đề) -> Tưởng tượng (động não ý tưởng) -> Lập kế hoạch (vẽ thiết kế, chọn vật liệu) -> Tạo (chế tạo và thử nghiệm) -> Cải tiến (đánh giá và sửa chữa).

3. Đề tài đã xây dựng các hoạt động STEAM cụ thể thuộc những chủ đề nào?
Đề tài thiết kế 7 hoạt động giáo dục STEAM trong 3 chủ đề:

  • Chủ đề Gia đình: Xây ngôi nhà ấm áp từ vật liệu tái chế; Làm tủ quần áo có thể đứng và mở cửa được; Làm chiếc giường.
  • Chủ đề Phương tiện giao thông: Làm xe tải; Làm thuyền nổi trên mặt nước.
  • Chủ đề Động vật: Làm các con vật; Làm nhà cho các con vật yêu thích.

4. Vì sao giáo viên mầm non gặp khó khăn khi tích hợp yếu tố Kỹ thuật (Engineering) vào hoạt động giáo dục?
Theo phân tích của khóa luận, chương trình Giáo dục mầm non hiện hành tại Việt Nam mới chỉ quy định cụ thể các nội dung Khoa học, Nghệ thuật và Toán học mà chưa có mục tiêu riêng cho Công nghệ và Kỹ thuật. Đồng thời, giáo viên mầm non không được đào tạo nền tảng về kỹ thuật trong quá trình học sư phạm nên thường lúng túng khi tổ chức các hoạt động mở cho trẻ thử nghiệm và giải quyết vấn đề.

5. Đề tài nêu các nguyên tắc giáo dục STEAM nào cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi?
Đề tài áp dụng 5 nguyên tắc theo Nguyễn Thành Hải (2019): Dạy học chú trọng trải nghiệm thực hành (hands-on); Bắt đầu bằng những mục tiêu học tập cụ thể; Xây dựng bài học dựa trên tình huống thực tế cuộc sống; Sắp xếp các bài học thành những dự án học tập; và Xây dựng quy trình học tập phù hợp với mục tiêu bài học (quy trình thiết kế kỹ thuật 5 bước).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp "Vận dụng quy trình thiết kế kỹ thuật trong xây dựng hoạt động giáo dục STEAM cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi" đã hoàn thành việc hệ thống hóa cơ sở lý luận và đánh giá thực trạng triển khai giáo dục STEAM tại các trường mầm non trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế. Công trình khẳng định tính phù hợp của quy trình thiết kế kỹ thuật 5 bước (EiE) trong việc kích thích tư duy sáng tạo, khả năng hợp tác và kỹ năng giải quyết vấn đề ở trẻ 5-6 tuổi. Bằng việc xây dựng thành công hệ thống 7 hoạt động giáo dục cụ thể theo 3 chủ đề quen thuộc, khóa luận đã cung cấp một tài liệu hướng dẫn sư phạm thực tiễn, đóng góp thiết thực vào quá trình đổi mới phương pháp dạy học ở bậc học mầm non.