Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế xã hội và sự bùng nổ của khoa học kỹ thuật, việc đổi mới phương pháp dạy học nhằm nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trở thành yêu cầu cấp thiết. Ở nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào (CHDCND Lào), giáo dục STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) được xem là hướng đi mới nhằm phát triển năng lực tư duy sáng tạo và kỹ năng thực hành cho học sinh. Luận văn tập trung nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học chương “Áp suất” môn Khoa học tự nhiên lớp 7 tại các trường trung học cơ sở ở CHDCND Lào theo định hướng giáo dục STEM. Mục tiêu chính là thiết kế và tổ chức các hoạt động dạy học nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua việc tích hợp kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào chương “Áp suất” trong sách giáo khoa Khoa học tự nhiên lớp 7 của CHDCND Lào, với thời gian thực nghiệm từ năm 2018 đến 2020 tại các trường THCS ở thành phố Savannakhet và Thasano. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc góp phần đổi mới phương pháp dạy học, nâng cao hiệu quả học tập môn Khoa học tự nhiên, đồng thời phát triển năng lực giải quyết vấn đề – một trong những năng lực cốt lõi của học sinh trong thế kỷ 21. Qua khảo sát thực tế, có khoảng 78% giáo viên chưa được tập huấn về giáo dục STEM và 60% học sinh rất thích các giờ học có sử dụng thí nghiệm, ứng dụng kỹ thuật, cho thấy nhu cầu cấp thiết trong việc đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng STEM.

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, trong đó STEM được hiểu là sự tích hợp liên môn giữa Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics). Giáo dục STEM không chỉ trang bị kiến thức mà còn phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy phản biện, sáng tạo và làm việc nhóm cho học sinh. Mô hình giáo dục STEM được triển khai qua các hoạt động học tập dựa trên dự án, giải quyết vấn đề thực tiễn, kết hợp giữa quy trình khoa học và chu trình thiết kế kỹ thuật.

Ba khái niệm chính được sử dụng trong nghiên cứu gồm:

  • Năng lực giải quyết vấn đề: Khả năng nhận diện, phân tích và xử lý các tình huống có vấn đề trong học tập và thực tiễn.
  • Dạy học dự án (DHDA): Phương pháp học tập qua việc thực hiện các nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn, tạo ra sản phẩm cụ thể.
  • Dạy học giải quyết vấn đề (DHGQVĐ): Tổ chức dạy học thông qua việc đặt học sinh vào tình huống có vấn đề mở, khuyến khích tư duy sáng tạo và tự học.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm tài liệu chuyên ngành về giáo dục STEM, sách giáo khoa Khoa học tự nhiên lớp 7 của CHDCND Lào, kết quả khảo sát thực tế tại các trường THCS Savannakhet và Thasano, cùng số liệu thu thập từ 9 giáo viên và 50 học sinh lớp 7. Phương pháp phân tích sử dụng thống kê mô tả để đánh giá thực trạng và hiệu quả của hoạt động dạy học theo định hướng STEM.

Quá trình nghiên cứu gồm ba giai đoạn chính:

  1. Nghiên cứu tài liệu để xây dựng cơ sở lý luận và thiết kế hoạt động dạy học.
  2. Điều tra khảo sát thực tế nhằm đánh giá nhận thức và thực trạng áp dụng giáo dục STEM của giáo viên và học sinh.
  3. Thực nghiệm sư phạm tại các trường THCS để thử nghiệm hoạt động dạy học chương “Áp suất” theo định hướng STEM, đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh qua các tiêu chí định lượng và định tính.

Cỡ mẫu thực nghiệm gồm 50 học sinh lớp 7 được chọn ngẫu nhiên có lực học đồng đều, giáo viên tham gia gồm 9 người. Phương pháp chọn mẫu nhằm đảm bảo tính đại diện và khách quan. Thời gian nghiên cứu kéo dài từ năm 2018 đến 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thực trạng nhận thức và áp dụng giáo dục STEM của giáo viên: Khoảng 78% giáo viên chưa được tập huấn về giáo dục STEM, 100% giáo viên chưa tự làm đồ dùng dạy học, chỉ 22% có tìm hiểu về STEM. Điều này cho thấy giáo dục STEM tại các trường THCS ở CHDCND Lào còn rất mới mẻ và chưa được quan tâm đúng mức.

  2. Hứng thú và nhu cầu của học sinh: 58% học sinh rất thích các giờ học có sử dụng thí nghiệm và ứng dụng kỹ thuật, 56% rất muốn áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, 80% mong muốn tăng cường các hoạt động thực hành trong môn Khoa học tự nhiên. Điều này phản ánh nhu cầu lớn của học sinh về phương pháp dạy học tích cực, thực hành.

  3. Hiệu quả của hoạt động dạy học theo định hướng STEM: Qua thực nghiệm sư phạm, học sinh tham gia thiết kế và lắp ráp mô hình máy kích thủy lực đã phát triển rõ rệt năng lực giải quyết vấn đề, kỹ năng làm việc nhóm và tư duy sáng tạo. Điểm trung bình đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của các nhóm học sinh tăng lên khoảng 25% so với trước khi thực nghiệm.

  4. Khó khăn trong áp dụng giáo dục STEM: Giáo viên gặp khó khăn về thời gian (56%), thiếu phương tiện dạy học (89%), và trình độ học sinh chưa đồng đều (22%). Tuy nhiên, 100% giáo viên nhận thấy học sinh rất hứng thú khi học theo định hướng STEM.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy giáo dục STEM tại CHDCND Lào đang trong giai đoạn khởi đầu với nhiều thách thức về nguồn lực và nhận thức. Tuy nhiên, sự hứng thú cao của học sinh và hiệu quả tích cực trong phát triển năng lực giải quyết vấn đề khẳng định tính khả thi và cần thiết của mô hình này. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, như tại Mỹ và Việt Nam, giáo dục STEM đã được chứng minh là phương pháp hiệu quả trong việc phát triển kỹ năng thế kỷ 21 cho học sinh.

Việc tổ chức hoạt động dạy học chương “Áp suất” theo định hướng STEM không chỉ giúp học sinh hiểu sâu sắc kiến thức vật lý mà còn phát triển kỹ năng thực hành, tư duy kỹ thuật và khả năng làm việc nhóm. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh điểm năng lực giải quyết vấn đề trước và sau thực nghiệm, cũng như bảng thống kê mức độ hứng thú của học sinh với các hoạt động STEM.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường tập huấn giáo viên về giáo dục STEM: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về phương pháp dạy học STEM cho giáo viên THCS trong vòng 1-2 năm tới, nhằm nâng cao nhận thức và kỹ năng thiết kế bài giảng tích hợp.

  2. Đầu tư trang thiết bị dạy học STEM: Cung cấp đầy đủ dụng cụ thí nghiệm, thiết bị hỗ trợ thực hành như xilanh, mô hình máy kích thủy lực, thiết bị đo áp suất cho các trường THCS trong 3 năm tới để tạo điều kiện cho hoạt động dạy học thực hành.

  3. Xây dựng tài liệu hướng dẫn và bộ câu hỏi định hướng STEM: Phát triển bộ tài liệu bài giảng, phiếu học tập và tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề phù hợp với chương trình Khoa học tự nhiên lớp 7 của CHDCND Lào, cập nhật hàng năm.

  4. Khuyến khích hợp tác giữa nhà trường và doanh nghiệp: Thiết lập các chương trình hợp tác thực tế để học sinh có cơ hội trải nghiệm ứng dụng STEM trong môi trường sản xuất, kỹ thuật nhằm nâng cao tính thực tiễn và hứng thú học tập.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên THCS môn Khoa học tự nhiên: Nắm bắt phương pháp dạy học STEM, thiết kế hoạt động thực hành và đánh giá năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

  2. Nhà quản lý giáo dục và cán bộ đào tạo giáo viên: Tham khảo để xây dựng chính sách, chương trình tập huấn và đầu tư trang thiết bị phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục.

  3. Nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Giáo dục: Tìm hiểu cơ sở lý luận và thực tiễn về giáo dục STEM tại CHDCND Lào, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.

  4. Các tổ chức phát triển giáo dục và doanh nghiệp liên quan: Hiểu rõ nhu cầu và phương pháp giáo dục STEM để phối hợp triển khai các dự án hỗ trợ giáo dục kỹ thuật và khoa học.

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 kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo và thực hành cho học sinh. Nó quan trọng vì đáp ứng nhu cầu nhân lực chất lượng cao trong thời đại công nghiệp 4.0.

  2. Làm thế nào để tổ chức dạy học chương “Áp suất” theo định hướng STEM?
    Tổ chức qua các hoạt động dự án như thiết kế, lắp ráp mô hình máy kích thủy lực, kết hợp nghiên cứu kiến thức nền, thực hành thí nghiệm và thảo luận nhóm để phát triển năng lực giải quyết vấn đề.

  3. Khó khăn chính khi áp dụng giáo dục STEM tại CHDCND Lào là gì?
    Thiếu trang thiết bị dạy học, giáo viên chưa được đào tạo bài bản về STEM, thời gian dạy học hạn chế và trình độ học sinh chưa đồng đều là những khó khăn lớn.

  4. Làm sao đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh?
    Sử dụng các tiêu chí đánh giá như khả năng phân tích tình huống, đề xuất giải pháp, thực hiện và đánh giá giải pháp qua phiếu đánh giá của giáo viên, tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng.

  5. Giáo dục STEM có thể áp dụng cho môn học nào ngoài Khoa học tự nhiên?
    STEM có thể áp dụng cho nhiều môn học khác như Toán học, Công nghệ, Kỹ thuật, thậm chí tích hợp với các môn xã hội để phát triển năng lực toàn diện cho học sinh.

Kết luận

  • Giáo dục STEM là hướng đi phù hợp để đổi mới phương pháp dạy học môn Khoa học tự nhiên lớp 7 tại CHDCND Lào, đặc biệt trong chương “Áp suất”.
  • Hoạt động dạy học theo định hướng STEM giúp phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo và kỹ năng thực hành cho học sinh.
  • Thực trạng giáo viên chưa được đào tạo và thiếu trang thiết bị là những thách thức cần được giải quyết.
  • Đề xuất các giải pháp tập huấn giáo viên, đầu tư thiết bị, xây dựng tài liệu và hợp tác thực tế nhằm nâng cao hiệu quả giáo dục STEM.
  • Tiếp tục nghiên cứu mở rộng áp dụng giáo dục STEM cho các môn học và cấp học khác, đồng thời theo dõi, đánh giá hiệu quả trong thực tiễn.

Hành động tiếp theo: Các nhà quản lý giáo dục và giáo viên cần phối hợp triển khai các đề xuất nhằm nâng cao chất lượng dạy học STEM, góp phần phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao cho CHDCND Lào trong tương lai.