Tổng quan nghiên cứu

Giáo dục STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) đang trở thành xu hướng đổi mới quan trọng trong giáo dục phổ thông nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và kỹ năng thực tiễn cho học sinh. Tại nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, hệ thống giáo dục đang trong giai đoạn cải tiến theo định hướng phát triển năng lực người học, đặc biệt là trong môn Khoa học tự nhiên lớp 8. Tuy nhiên, việc áp dụng giáo dục STEM còn mới mẻ và gặp nhiều khó khăn do hạn chế về kiến thức, phương tiện và thời gian của giáo viên. Nghiên cứu này tập trung vào tổ chức dạy học chủ đề “Hệ Mặt trời” trong môn Khoa học tự nhiên lớp 8 tại hai trường THCS Sặn Ti Phạp và THCS Phặn Luông, tỉnh Luang Prabang, Lào, nhằm nâng cao năng lực giải quyết vấn đề của học sinh thông qua phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM.

Mục tiêu nghiên cứu là thiết kế và tổ chức hoạt động dạy học một số kiến thức về “Hệ Mặt trời” theo định hướng STEM, đồng thời đánh giá hiệu quả phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. Phạm vi nghiên cứu bao gồm nội dung chương trình môn Khoa học tự nhiên lớp 8, với khảo sát thực nghiệm tại hai trường THCS nêu trên trong năm học 2020. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc góp phần đổi mới phương pháp dạy học, nâng cao chất lượng giáo dục STEM tại Lào, đồng thời cung cấp mô hình tổ chức dạy học có thể nhân rộng trong các trường phổ thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình giáo dục STEM, tập trung vào phát triển năng lực giải quyết vấn đề (NL QVĐ) cho học sinh. Theo đó, giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận liên môn, tích hợp kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học nhằm giúp học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn, phát triển tư duy sáng tạo và kỹ năng hợp tác.

Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề được hiểu là khả năng sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, hành động và thái độ để giải quyết các tình huống không có sẵn lời giải. Cấu trúc năng lực này gồm bốn thành tố chính: phân tích tình huống và phát hiện vấn đề, đề xuất và lựa chọn giải pháp, lập kế hoạch và thực hiện giải pháp, đánh giá và hoàn thiện quá trình giải quyết. Các biểu hiện năng lực được thể hiện qua các hành vi cụ thể như phân tích thông tin, đề xuất ý tưởng, thực hiện kế hoạch và tự đánh giá kết quả.

Quy trình thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng STEM bao gồm: lựa chọn chủ đề gắn với thực tiễn, xác định vấn đề cần giải quyết, thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học với các bước tìm hiểu thực tiễn, nghiên cứu kiến thức nền, giải quyết vấn đề, báo cáo sản phẩm. Các hoạt động được tổ chức theo nhóm nhằm phát huy tính hợp tác và sáng tạo của học sinh.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp hỗn hợp, kết hợp nghiên cứu cơ sở lý luận, khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm.

Nguồn dữ liệu chính bao gồm: tài liệu chuyên ngành về giáo dục STEM và năng lực giải quyết vấn đề; phiếu điều tra khảo sát ý kiến 55 giáo viên và 20 học sinh tại hai trường THCS Sặn Ti Phạp và Phặn Luông; kết quả quan sát và đánh giá trong quá trình thực nghiệm dạy học chủ đề “Hệ Mặt trời”.

Phương pháp phân tích dữ liệu bao gồm thống kê mô tả (tỷ lệ phần trăm, biểu đồ) để đánh giá nhận thức và thực trạng áp dụng giáo dục STEM; phân tích định tính các ý kiến, nhận xét của giáo viên và học sinh; đánh giá kết quả thực nghiệm dựa trên các tiêu chí về năng lực giải quyết vấn đề.

Thời gian nghiên cứu kéo dài từ tháng 6 đến tháng 10 năm 2020, trong đó khảo sát thực trạng diễn ra trong tháng 6, thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề trong tháng 7-9, đánh giá và tổng hợp kết quả trong tháng 10.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiểu biết và áp dụng giáo dục STEM của giáo viên còn hạn chế: Khoảng 80% giáo viên chưa từng nghe về giáo dục STEM, chỉ 5% có hiểu biết sơ qua và 5% hiểu khá sâu. Đa số (95%) chưa được tập huấn hoặc tự tìm hiểu về phương pháp này. Điều này cho thấy giáo dục STEM chưa phổ biến rộng rãi tại các trường THCS khảo sát.

  2. Ý kiến về tầm quan trọng của giáo dục STEM: 82% giáo viên cho rằng tổ chức hoạt động giáo dục STEM là quan trọng hoặc rất quan trọng trong trường phổ thông. Tuy nhiên, chỉ 13% giáo viên từng áp dụng phương pháp này trong giảng dạy, phần lớn (87%) chưa từng sử dụng.

  3. Khó khăn khi tổ chức dạy học STEM: 94.55% giáo viên cho biết thiếu phương tiện dạy học là trở ngại lớn nhất; 63.64% cho rằng không đủ thời gian thực hiện các hoạt động STEM do lịch học dày đặc; 49.09% nhận định trình độ học sinh chưa phù hợp với phương pháp này; chỉ 1.82% cho rằng học sinh không hứng thú, ngược lại học sinh rất tích cực khi được tham gia hoạt động STEM.

  4. Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề “Hệ Mặt trời”: Chủ đề được phân bổ trong 2 tiết học chính và 1 tuần thực hành chế tạo mô hình. Nội dung bao gồm kiến thức về cấu tạo, chuyển động các hành tinh, kỹ năng thiết kế mô hình và báo cáo sản phẩm. Hoạt động dạy học theo nhóm, sử dụng phiếu học tập và phiếu đánh giá sản phẩm, giúp học sinh phát triển năng lực tự học, hợp tác và giải quyết vấn đề.

Thảo luận kết quả

Kết quả khảo sát cho thấy giáo viên tại các trường THCS ở Lào còn thiếu kiến thức và kỹ năng về giáo dục STEM, đồng thời thiếu nguồn lực hỗ trợ như thiết bị và thời gian giảng dạy. Điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về khó khăn triển khai STEM tại các nước đang phát triển. Tuy nhiên, sự quan tâm và đánh giá cao tầm quan trọng của giáo dục STEM từ phía giáo viên là cơ sở thuận lợi để triển khai các chương trình đào tạo và hỗ trợ kỹ thuật.

Việc tổ chức dạy học chủ đề “Hệ Mặt trời” theo định hướng STEM đã tạo điều kiện cho học sinh vận dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào thực tiễn, phát triển năng lực giải quyết vấn đề thông qua thiết kế và chế tạo mô hình. Các hoạt động nhóm và tự đánh giá giúp học sinh nâng cao kỹ năng hợp tác và phản biện. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu về hiệu quả của giáo dục STEM trong phát triển năng lực học sinh.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện mức độ hiểu biết và áp dụng STEM của giáo viên, bảng phân phối thời gian và nội dung chủ đề, cũng như bảng đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trước và sau thực nghiệm. Những biểu đồ và bảng này giúp minh họa rõ ràng sự thay đổi và hiệu quả của phương pháp dạy học STEM.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tổ chức tập huấn chuyên sâu về giáo dục STEM cho giáo viên: Cần xây dựng các khóa đào tạo nâng cao nhận thức và kỹ năng thiết kế, tổ chức dạy học STEM, đặc biệt tập trung vào các trường THCS. Mục tiêu tăng tỷ lệ giáo viên hiểu và áp dụng STEM lên ít nhất 50% trong vòng 1 năm. Chủ thể thực hiện là Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các viện nghiên cứu giáo dục.

  2. Cải thiện cơ sở vật chất và trang thiết bị dạy học: Đầu tư trang thiết bị, dụng cụ thực hành STEM phù hợp với điều kiện thực tế, ưu tiên các trường vùng sâu vùng xa. Mục tiêu đảm bảo 70% trường THCS có đủ phương tiện hỗ trợ dạy học STEM trong 2 năm tới. Chủ thể thực hiện là Bộ Giáo dục, các tổ chức tài trợ và nhà trường.

  3. Xây dựng và phổ biến tài liệu, giáo án mẫu theo định hướng STEM: Phát triển bộ giáo án, phiếu học tập, phiếu đánh giá chuẩn hóa cho các chủ đề STEM, trong đó có chủ đề “Hệ Mặt trời”. Mục tiêu hỗ trợ giáo viên dễ dàng áp dụng phương pháp mới, hoàn thành trong 6 tháng. Chủ thể thực hiện là các trường đại học sư phạm và trung tâm nghiên cứu giáo dục.

  4. Tăng cường thời gian và linh hoạt trong tổ chức dạy học STEM: Điều chỉnh lịch học để dành thời gian phù hợp cho các hoạt động STEM, khuyến khích tổ chức hoạt động ngoại khóa, câu lạc bộ STEM nhằm phát huy sự hứng thú và sáng tạo của học sinh. Mục tiêu tăng thời lượng hoạt động STEM lên 20% trong năm học tiếp theo. Chủ thể thực hiện là nhà trường và giáo viên chủ nhiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên các môn Khoa học tự nhiên và Toán học: Luận văn cung cấp mô hình thiết kế và tổ chức dạy học theo định hướng STEM, giúp giáo viên nâng cao kỹ năng giảng dạy tích hợp và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

  2. Nhà quản lý giáo dục và cán bộ Sở Giáo dục: Tài liệu là cơ sở tham khảo để xây dựng chính sách, kế hoạch đào tạo giáo viên và đầu tư cơ sở vật chất phục vụ giáo dục STEM tại các trường phổ thông.

  3. Sinh viên ngành Sư phạm và nghiên cứu giáo dục: Luận văn trình bày rõ ràng khung lý thuyết, phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm sư phạm, hỗ trợ sinh viên nghiên cứu và áp dụng giáo dục STEM trong thực tế.

  4. Các tổ chức phát triển giáo dục và tài trợ quốc tế: Nghiên cứu cung cấp thông tin thực trạng và đề xuất giải pháp phù hợp với điều kiện giáo dục tại Lào, giúp các tổ chức thiết kế chương trình hỗ trợ hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

  1. Giáo dục STEM là gì và tại sao quan trọng?
    Giáo dục STEM là phương pháp tích hợp khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và kỹ năng thực tiễn cho học sinh. Nó giúp học sinh vận dụng kiến thức vào thực tế, tăng cường tư duy sáng tạo và chuẩn bị cho nghề nghiệp tương lai.

  2. Làm thế nào để thiết kế một chủ đề dạy học theo định hướng STEM?
    Quy trình gồm lựa chọn chủ đề gắn với thực tiễn, xác định vấn đề cần giải quyết, thiết kế các hoạt động học tập theo các bước: tìm hiểu thực tiễn, nghiên cứu kiến thức nền, giải quyết vấn đề, báo cáo sản phẩm. Mỗi hoạt động có mục tiêu rõ ràng và sản phẩm học tập cụ thể.

  3. Khó khăn chính khi áp dụng giáo dục STEM tại các trường THCS ở Lào là gì?
    Khó khăn lớn nhất là thiếu kiến thức và kỹ năng về STEM của giáo viên, thiếu phương tiện dạy học, thời gian giảng dạy hạn chế và trình độ học sinh chưa đồng đều. Tuy nhiên, học sinh rất hứng thú khi được tham gia các hoạt động STEM.

  4. Làm thế nào để đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh?
    Đánh giá dựa trên các biểu hiện như phân tích tình huống, đề xuất giải pháp, thực hiện kế hoạch và đánh giá kết quả. Sử dụng các công cụ như quan sát, hồ sơ học tập, tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng và bài kiểm tra để đánh giá toàn diện.

  5. Chủ đề “Hệ Mặt trời” được tổ chức dạy học theo STEM như thế nào?
    Chủ đề được dạy trong 2 tiết chính và 1 tuần thực hành chế tạo mô hình. Học sinh học kiến thức về cấu tạo, chuyển động các hành tinh, sau đó thiết kế và chế tạo mô hình Hệ Mặt trời theo nhóm, cuối cùng báo cáo và đánh giá sản phẩm, phát triển năng lực tự học, hợp tác và giải quyết vấn đề.

Kết luận

  • Giáo dục STEM là phương pháp hiệu quả để phát triển năng lực giải quyết vấn đề và kỹ năng thực tiễn cho học sinh phổ thông, đặc biệt trong môn Khoa học tự nhiên lớp 8.
  • Hiện tại, giáo viên THCS tại Lào còn hạn chế về kiến thức và kỹ năng STEM, đồng thời thiếu phương tiện và thời gian tổ chức dạy học theo định hướng này.
  • Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề “Hệ Mặt trời” theo STEM đã giúp học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo và kỹ năng hợp tác thông qua hoạt động thiết kế, chế tạo mô hình.
  • Cần có các giải pháp đồng bộ như tập huấn giáo viên, cải thiện cơ sở vật chất, xây dựng tài liệu hỗ trợ và điều chỉnh lịch học để thúc đẩy áp dụng giáo dục STEM hiệu quả.
  • Nghiên cứu mở ra hướng phát triển tiếp theo trong việc nhân rộng mô hình dạy học STEM tại các trường phổ thông ở Lào và các nước có điều kiện tương tự.

Hành động tiếp theo: Các nhà quản lý giáo dục và giáo viên nên phối hợp triển khai các chương trình đào tạo và đầu tư thiết bị, đồng thời áp dụng mô hình dạy học STEM đã thiết kế để nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông.