Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế - xã hội hiện nay, việc nâng cao chất lượng giáo dục, đặc biệt là đổi mới phương pháp dạy học nhằm phát triển 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), từ năm 2006 đến 2020, chiến lược phát triển nguồn nhân lực đã nhấn mạnh việc đổi mới giáo dục, trong đó giáo dục STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học) được xem là hướng đi quan trọng. Theo điều tra thực tế tại một số trường trung học cơ sở ở Lào, có khoảng 78% giáo viên chưa được tập huấn về giáo dục STEM, trong khi 90% học sinh thể hiện sự hứng thú cao với các giờ học có sử dụng thí nghiệm và ứng dụng kỹ thuật.

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 THCS ở CHDCND Lào theo định hướng giáo dục STEM nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Mục tiêu cụ thể là thiết kế và tổ chức các hoạt động dạy học tích hợp kiến thức STEM, phát triển kỹ năng thực hành, tư duy sáng tạo và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn. 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 hiện từ năm 2018 đến 2020 tại các trường THCS ở thành phố Cay Xỏn Phom Vi Hản.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học môn Khoa học tự nhiên, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục STEM tại Lào, đồng thời phát triển năng lực giải quyết vấn đề – một kỹ năng thiết yếu trong thế kỷ 21. Kết quả nghiên cứu cũng cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn để các nhà quản lý giáo dục, giáo viên và các bên liên quan triển khai hiệu quả giáo dục STEM trong bối cảnh giáo dục phổ thông của CHDCND Lào.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: giáo dục STEM và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.

  1. Giáo dục STEM: Là phương pháp giáo dục tích hợp liên môn giữa Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics). STEM không chỉ truyền đạt kiến thức mà còn phát triển kỹ năng thực hành, tư duy sáng tạo và khả năng vận dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. Mô hình giáo dục STEM được xây dựng dựa trên quy trình dạy học theo chu trình khoa học và kỹ thuật, gồm các bước: xác định vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất giải pháp, lựa chọn giải pháp, thiết kế mô hình, thử nghiệm và đánh giá, chia sẻ và điều chỉnh.

  2. Năng lực giải quyết vấn đề: Được cấu trúc thành ba thành tố chính gồm phát hiện và làm rõ vấn đề, đề xuất và lựa chọn giải pháp, thực hiện và đánh giá giải pháp. Năng lực này đòi hỏi học sinh phải có khả năng phân tích tình huống, thu thập thông tin, lập kế hoạch, vận dụng kiến thức liên môn và phản biện kết quả. Giáo dục STEM được xem là phương pháp hiệu quả để phát triển năng lực này thông qua các hoạt động học tập dựa trên dự án, thí nghiệm và thiết kế sản phẩm.

Ba khái niệm chuyên ngành được sử dụng xuyên suốt nghiên cứu là: áp suất chất lỏng, bình thông nhau, và máy kích thủy lực – các kiến thức vật lý cơ bản được tích hợp trong chủ đề dạy học.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp hỗn hợp kết hợp giữa nghiên cứu tài liệu, điều tra khảo sát thực tế và thực nghiệm sư phạm.

  • Nguồn dữ liệu: Bao gồm tài liệu chuyên ngành về giáo dục STEM, sách giáo khoa Khoa học tự nhiên lớp 7 của CHDCND Lào, các báo cáo điều tra thực tế tại trường THCS ở thành phố Cay Xỏn Phom Vi Hản, và dữ liệu thu thập từ 9 giáo viên cùng 50 học sinh lớp 7.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng thống kê mô tả để phân tích kết quả điều tra, đánh giá định tính và định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm. Phương pháp dạy học theo định hướng STEM được thiết kế và áp dụng trong thực nghiệm nhằm đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2018-2020, gồm các bước: khảo sát thực trạng (6 tháng đầu năm 2018), thiết kế hoạt động dạy học (6 tháng cuối năm 2018), thực nghiệm sư phạm (năm học 2019-2020), và tổng hợp, phân tích kết quả, viết luận văn (nửa đầu năm 2020).

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mẫu nghiên cứu gồm 9 giáo viên dạy môn Khoa học tự nhiên và 50 học sinh lớp 7 được chọn theo phương pháp chọn mẫu thuận tiện tại hai trường THCS tiêu biểu. Lý do chọn mẫu này nhằm đảm bảo tính đại diện cho thực trạng dạy học STEM tại địa phương.

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: Qua khảo sát, 78% giáo viên chưa được tập huấn về giáo dục STEM, 100% giáo viên chưa tự làm đồ dùng dạy học, và chỉ 22% có tìm hiểu về STEM. Điều này cho thấy giáo dục STEM chưa được quan tâm đúng mức trong đào tạo giáo viên tại Lào.

  2. Học sinh có hứng thú cao với các hoạt động STEM: 90% học sinh thích các giờ học có sử dụng thí nghiệm và ứng dụng kỹ thuật, 80% mong muốn được áp dụng lý thuyết vào thực tiễn và tự tay chế tạo sản phẩm. Điều này phản ánh nhu cầu lớn về đổi mới phương pháp dạy học để tăng tính trải nghiệm và thực hành.

  3. Thiết kế và tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng STEM hiệu quả trong phát triển năng lực giải quyết vấn đề: Thực nghiệm sư phạm với chủ đề “Áp suất chất lỏng - Bình thông nhau” cho thấy học sinh có thể thiết kế, lắp ráp mô hình máy kích thủy lực đơn giản, vận dụng kiến thức vật lý và toán học để tính toán kích thước, từ đó phát triển kỹ năng tư duy kỹ thuật và làm việc nhóm. Điểm trung bình đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của 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 do thiếu thời gian (56%), thiếu phương tiện dạy học (89%), và mất nhiều thời gian thiết kế bài giảng (67%). Học sinh cũng gặp khó khăn trong việc tiếp cận kiến thức mới và kỹ năng thực hành do hạn chế về cơ sở vật chất.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu phù hợp với các nghiên cứu quốc tế và trong khu vực về giáo dục STEM, cho thấy việc tích hợp kiến thức liên môn và thực hành sáng tạo giúp học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề một cách toàn diện. Sự hứng thú cao của học sinh với các hoạt động STEM phản ánh nhu cầu đổi mới phương pháp dạy học truyền thống, chuyển từ thụ động sang chủ động, sáng tạo.

Khó khăn về nguồn lực và đào tạo giáo viên là những thách thức phổ biến trong việc triển khai giáo dục STEM tại các nước đang phát triển. Việc thiết kế hoạt động dạy học theo định hướng STEM cần được hỗ trợ bởi các chính sách đào tạo giáo viên, đầu tư cơ sở vật chất và phát triển tài liệu phù hợp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột thể hiện tỷ lệ giáo viên được tập huấn STEM, biểu đồ tròn về mức độ hứng thú của học sinh, và bảng so sánh điểm năng lực giải quyết vấn đề trước và sau thực nghiệm. Các biểu đồ này giúp minh họa rõ ràng sự khác biệt và hiệu quả của mô hình dạy học STEM.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về giáo dục STEM cho giáo viên THCS: Đào tạo kỹ năng thiết kế bài giảng, sử dụng thiết bị dạy học và phương pháp dạy học tích cực theo định hướng STEM. Mục tiêu nâng tỷ lệ giáo viên được tập huấn lên 80% trong vòng 2 năm. Chủ thể thực hiện: Sở Giáo dục và Đào tạo Lào phối hợp với các trường đại học sư phạm.

  2. Đầu tư trang thiết bị và dụng cụ thí nghiệm phục vụ dạy học STEM: Cung cấp các bộ dụng cụ thí nghiệm đơn giản, mô hình kỹ thuật như máy kích thủy lực mini để học sinh thực hành. Mục tiêu trang bị đầy đủ cho ít nhất 50% trường THCS trong 3 năm tới. Chủ thể thực hiện: Bộ Khoa học và Công nghệ, các tổ chức hỗ trợ giáo dục.

  3. Xây dựng và phổ biến tài liệu hướng dẫn dạy học STEM phù hợp với chương trình Khoa học tự nhiên lớp 7: Tài liệu bao gồm kế hoạch bài học, phiếu học tập, tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề. Mục tiêu hoàn thiện tài liệu trong 1 năm và triển khai rộng rãi. Chủ thể thực hiện: Ban biên soạn chương trình giáo dục, các chuyên gia giáo dục STEM.

  4. Khuyến khích tổ chức các câu lạc bộ STEM và hoạt động trải nghiệm sáng tạo tại trường học: Tạo môi trường học tập tích cực, phát triển kỹ năng làm việc nhóm, tư duy sáng tạo cho học sinh. Mục tiêu thành lập câu lạc bộ STEM tại 70% trường THCS trong 2 năm. Chủ thể thực hiện: Hiệu trưởng các trường THCS, giáo viên chủ nhiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên môn Khoa học tự nhiên và Vật lý THCS: Nghiên cứu giúp đổi mới phương pháp dạy học, áp dụng giáo dục STEM để nâng cao hiệu quả giảng dạy và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

  2. Nhà quản lý giáo dục và các cơ quan chuyên môn: Tham khảo để xây dựng chính sách đào tạo giáo viên, đầu tư cơ sở vật chất và phát triển chương trình giáo dục STEM phù hợp với điều kiện thực tế.

  3. Sinh viên ngành Sư phạm và nghiên cứu giáo dục: Là tài liệu tham khảo quý giá về thiết kế hoạt động dạy học STEM, phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm sư phạm trong bối cảnh giáo dục phổ thông.

  4. Các tổ chức phi chính phủ và doanh nghiệp quan tâm đến phát triển giáo dục STEM: Cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn để phối hợp triển khai các dự án hỗ trợ giáo dục STEM tại các trường học ở Lào.

Câu hỏi thường gặp

  1. Giáo dục STEM là gì và tại sao quan trọng trong giáo dục phổ thông?
    Giáo dục STEM là phương pháp tích hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học nhằm phát triển kiến thức và kỹ năng thực hành cho học sinh. Nó giúp học sinh phát triển tư duy phản biện, sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề, đáp ứng yêu cầu của thế kỷ 21.

  2. Làm thế nào để tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng STEM hiệu quả?
    Cần lựa chọn chủ đề gắn liền thực tiễn, xây dựng các bước dạy học theo quy trình khoa học và kỹ thuật, kết hợp thí nghiệm, thiết kế sản phẩm và đánh giá năng lực học sinh. Giáo viên cần được đào tạo bài bản và có đủ dụng cụ hỗ trợ.

  3. Năng lực giải quyết vấn đề được phát triển như thế nào qua giáo dục STEM?
    Thông qua các hoạt động thực hành, thí nghiệm và dự án, học sinh được đặt vào tình huống có vấn đề mở, phải phân tích, đề xuất và thử nghiệm giải pháp, từ đó phát triển kỹ năng tư duy logic, sáng tạo và làm việc nhóm.

  4. Khó khăn phổ biến khi áp dụng giáo dục STEM là gì?
    Thiếu thời gian, thiếu trang thiết bị dạy học, giáo viên chưa được đào tạo đầy đủ và học sinh chưa quen với phương pháp học tích cực là những khó khăn chính. Cần có sự hỗ trợ từ các cấp quản lý và đầu tư cơ sở vật chất.

  5. Làm sao để đánh giá hiệu quả của hoạt động dạy học STEM?
    Có thể sử dụng các tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề, kỹ năng thực hành, khả năng làm việc nhóm và sáng tạo của học sinh. Kết quả đánh giá có thể được thể hiện qua điểm số, báo cáo sản phẩm và quan sát quá trình học tập.

Kết luận

  • Luận văn đã làm rõ cơ sở lý luận và thực tiễn về tổ chức hoạt động dạy học chương “Áp suất” môn Khoa học tự nhiên lớp 7 theo định hướng giáo dục STEM tại CHDCND Lào.
  • Thiết kế hoạt động dạy học tích hợp kiến thức STEM giúp phát triển năng lực giải quyết vấn đề và kỹ năng thực hành cho học sinh.
  • Thực nghiệm sư phạm cho thấy sự tăng trưởng rõ rệt về năng lực giải quyết vấn đề của học sinh sau khi áp dụng mô hình dạy học STEM.
  • Khó khăn chính là thiếu đào tạo giáo viên và trang thiết bị, cần có giải pháp đồng bộ từ các cấp quản lý.
  • Đề nghị các nhà quản lý, giáo viên và tổ chức giáo dục phối hợp triển khai các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng giáo dục STEM trong thời gian tới.

Next steps: Triển khai đào tạo giáo viên, đầu tư trang thiết bị, xây dựng tài liệu hướng dẫn và tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM tại các trường THCS.

Call to action: Các bên liên quan cần phối hợp chặt chẽ để đưa giáo dục STEM trở thành phương pháp dạy học phổ biến, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục và phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao cho CHDCND Lào.