Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục phổ thông tại Việt Nam, việc áp dụng các mô hình giáo dục hiện đại nhằm nâng cao chất lượng dạy và học trở thành yêu cầu cấp thiết. Theo báo cáo của ngành giáo dục, chỉ có khoảng 13,3% giáo viên tại trường THPT B Nghĩa Hưng, tỉnh Nam Định được tập huấn về mô hình giáo dục STEM/STEAM, trong khi tỷ lệ giáo viên đã từng áp dụng mô hình này trong giảng dạy chỉ đạt 23,3%. Mô hình giáo dục STEAM (Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics) được xem là phương pháp giáo dục tiên tiến, tích hợp liên ngành nhằm phát triển toàn diện năng lực học sinh, đặc biệt trong các môn khoa học tự nhiên như Sinh học.

Luận văn tập trung nghiên cứu vận dụng mô hình giáo dục STEAM trong dạy học chương I: Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật thuộc môn Sinh học lớp 11 tại trường THPT B Nghĩa Hưng. Mục tiêu cụ thể là giúp học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề, vận dụng kiến thức liên môn vào thực tiễn, đồng thời tạo hứng thú và say mê học tập môn Sinh học. Nghiên cứu được thực hiện trong năm học 2019-2020, tại trường THPT B Nghĩa Hưng, với đối tượng là giáo viên và học sinh lớp 11.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc góp phần đổi mới phương pháp dạy học Sinh học theo hướng phát triển năng lực học sinh, đồng thời cung cấp cơ sở lý luận và thực tiễn cho việc áp dụng mô hình STEAM trong giáo dục phổ thông, phù hợp với định hướng đổi mới chương trình giáo dục phổ thông mới và yêu cầu phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao trong thời đại cách mạng công nghiệp 4.0.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết giáo dục tích hợp liên ngành và mô hình giáo dục STEAM.

  • Lý thuyết giáo dục tích hợp liên ngành nhấn mạnh việc kết nối kiến thức và kỹ năng từ nhiều lĩnh vực khác nhau nhằm giải quyết các vấn đề thực tiễn một cách toàn diện. Lý thuyết này giúp học sinh phát triển tư duy phản biện, sáng tạo và kỹ năng giải quyết vấn đề.

  • Mô hình giáo dục STEAM là sự mở rộng của STEM, bổ sung yếu tố Nghệ thuật (Art) nhằm thúc đẩy sự sáng tạo và đổi mới trong học tập. STEAM tích hợp năm lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật và Toán học, tạo điều kiện cho học sinh phát triển toàn diện cả về kiến thức chuyên môn và kỹ năng mềm.

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

  • Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật: quá trình sinh học liên quan đến trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng trong tế bào thực vật.
  • Năng lực giải quyết vấn đề: khả năng vận dụng kiến thức liên môn để phân tích và xử lý các tình huống thực tế.
  • Phương pháp dạy học tích cực: phương pháp khuyến khích học sinh chủ động tham gia, trải nghiệm và sáng tạo trong quá trình học tập.
  • Đánh giá năng lực học sinh: sử dụng các công cụ đánh giá đa dạng nhằm đo lường hiệu quả học tập và phát triển năng lực của học sinh.

Phương pháp nghiên cứu

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

  • Nguồn dữ liệu:

    • Tài liệu lý luận về giáo dục STEAM trong và ngoài nước.
    • Khảo sát thực trạng dạy học STEAM tại trường THPT B Nghĩa Hưng với 30 giáo viên và 150 học sinh lớp 11.
    • Dữ liệu thực nghiệm sư phạm thu thập qua các bài kiểm tra, phiếu điều tra và quan sát trong quá trình dạy học.

  • Phương pháp phân tích:

    • Phân tích định tính qua phỏng vấn, quan sát và đánh giá thái độ, nhận thức của giáo viên và học sinh.
    • Phân tích định lượng sử dụng phần mềm Excel để xử lý số liệu khảo sát và kết quả kiểm tra, so sánh điểm số giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng.

  • Timeline nghiên cứu:

    • Khảo sát thực trạng: tháng 11-12/2019.
    • Thiết kế và triển khai mô hình dạy học STEAM: đầu năm 2020.
    • Thực nghiệm sư phạm và thu thập dữ liệu: quý I và II năm 2020.
    • Phân tích dữ liệu và hoàn thiện luận văn: quý III năm 2020.

Cỡ mẫu khảo sát gồm 30 giáo viên (80% nữ, 70% có trên 10 năm kinh nghiệm) và 150 học sinh lớp 11. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu thuận tiện tại trường THPT B Nghĩa Hưng nhằm đảm bảo tính khả thi và phù hợp với phạm vi nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiểu biết và thái độ của giáo viên về STEAM:

    • 63,3% giáo viên nhận định tất cả các môn trong STEAM đều quan trọng, tuy nhiên chưa có giáo viên nào thực sự nhận thức đúng vai trò của môn Nghệ thuật trong STEAM.
    • 93,3% giáo viên cho rằng các môn STEAM có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.
    • Tỷ lệ giáo viên tự tin áp dụng STEAM trong giảng dạy chỉ đạt 3%, trong khi 70% giáo viên cảm thấy chưa tự tin.

  2. Thực trạng áp dụng STEAM trong dạy học Sinh học:

    • 50% học sinh mới chỉ được học một tiết học theo định hướng STEAM, 20% chưa từng học.
    • 75% học sinh rất hứng thú với phương pháp học STEAM, trong khi 5% không hứng thú do cảm thấy khó khăn và áp lực.
    • Việc đưa tình huống thực tiễn vào bài giảng được 93% giáo viên quan tâm, nhưng chỉ 38% thường xuyên thực hiện.

  3. Hiệu quả thực nghiệm sư phạm:

    • Điểm trung bình bài kiểm tra 1 tiết của lớp thực nghiệm tăng khoảng 15% so với lớp đối chứng.
    • Tần suất học sinh đạt điểm trên trung bình trong lớp thực nghiệm cao hơn 20% so với lớp đối chứng.
    • Học sinh trong lớp thực nghiệm thể hiện sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề và vận dụng kiến thức liên môn rõ rệt hơn.

  4. Khó khăn và hạn chế:

    • Giáo viên thiếu nguồn tài liệu và công cụ đánh giá phù hợp với STEAM.
    • Áp lực chương trình, thi cử và nội dung kiến thức khiến việc áp dụng STEAM chưa được thường xuyên.
    • Một số học sinh gặp khó khăn trong việc vận dụng kiến thức liên môn và tiếp cận phương pháp mới.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình giáo dục STEAM có tác động tích cực đến việc nâng cao hiệu quả dạy học Sinh học, đặc biệt trong phần chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật. Việc tích hợp kiến thức liên môn giúp học sinh phát triển tư duy phản biện, sáng tạo và kỹ năng giải quyết vấn đề, phù hợp với mục tiêu giáo dục phát triển năng lực.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả tương đồng với xu hướng áp dụng STEAM nhằm phát triển kỹ năng thế kỷ 21 cho học sinh. Tuy nhiên, sự thiếu hụt về đào tạo giáo viên và nguồn lực hỗ trợ là thách thức chung, cần được khắc phục để mô hình phát huy hiệu quả bền vững.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố điểm số giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng, bảng thống kê tỷ lệ giáo viên được tập huấn và mức độ tự tin khi áp dụng STEAM, cũng như biểu đồ thể hiện mức độ hứng thú của học sinh với phương pháp học mới.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường đào tạo và bồi dưỡng giáo viên về STEAM

    • Tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về phương pháp dạy học STEAM cho giáo viên Sinh học.
    • Mục tiêu: nâng tỷ lệ giáo viên tự tin áp dụng STEAM lên trên 50% trong vòng 1 năm.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các trường đại học sư phạm.

  2. Phát triển và cung cấp tài liệu, công cụ hỗ trợ dạy học STEAM

    • Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực học sinh theo định hướng STEAM, tài liệu tham khảo và bài tập thực hành liên môn.
    • Mục tiêu: hoàn thiện bộ công cụ trong 6 tháng, áp dụng thí điểm tại các trường THPT.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ môn Lý luận và Phương pháp dạy học Sinh học, Trường Đại học Giáo dục.

  3. Đổi mới chương trình và phương pháp kiểm tra, đánh giá

    • Điều chỉnh nội dung chương trình Sinh học để tích hợp các chủ đề STEAM phù hợp, giảm tải kiến thức lý thuyết nặng nề.
    • Áp dụng phương pháp đánh giá đa dạng, chú trọng đánh giá năng lực và kỹ năng thực hành.
    • Mục tiêu: triển khai thí điểm trong 1-2 năm học.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ Giáo dục và Đào tạo, các trường THPT.

  4. Tăng cường hoạt động trải nghiệm và dự án STEAM trong nhà trường

    • Khuyến khích tổ chức các câu lạc bộ, ngày hội STEAM, dự án nghiên cứu khoa học dành cho học sinh.
    • Mục tiêu: 70% học sinh tham gia ít nhất một hoạt động STEAM trong năm học.
    • Chủ thể thực hiện: Ban giám hiệu các trường THPT, giáo viên bộ môn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Giáo viên bộ môn Sinh học THPT

    • Lợi ích: Nắm bắt phương pháp dạy học STEAM, áp dụng vào giảng dạy để nâng cao hiệu quả và phát triển năng lực học sinh.
    • Use case: Thiết kế bài giảng tích hợp liên môn, xây dựng các hoạt động trải nghiệm sáng tạo.

  2. Nhà quản lý giáo dục và cán bộ chuyên môn

    • Lợi ích: Hiểu rõ thực trạng và giải pháp đổi mới phương pháp dạy học theo STEAM, từ đó xây dựng chính sách và kế hoạch đào tạo phù hợp.
    • Use case: Lập kế hoạch bồi dưỡng giáo viên, phát triển chương trình giáo dục đổi mới.

  3. Sinh viên, nghiên cứu sinh ngành Sư phạm Sinh học

    • Lợi ích: Tham khảo cơ sở lý luận và thực tiễn về mô hình STEAM trong dạy học Sinh học, phục vụ nghiên cứu và thực hành sư phạm.
    • Use case: Tham khảo để xây dựng đề tài nghiên cứu, luận văn tốt nghiệp.

  4. Các nhà nghiên cứu giáo dục và phát triển chương trình

    • Lợi ích: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm và phân tích sâu về hiệu quả mô hình STEAM trong giáo dục phổ thông.
    • Use case: Phát triển các mô hình giáo dục tích hợp, đề xuất cải tiến chương trình đào tạo.

Câu hỏi thường gặp

  1. Mô hình giáo dục STEAM là gì và khác gì so với STEM?
    STEAM là mô hình giáo dục tích hợp năm lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật và Toán học. Khác với STEM chỉ tập trung vào bốn lĩnh vực khoa học và kỹ thuật, STEAM bổ sung nghệ thuật nhằm thúc đẩy sáng tạo và tư duy đổi mới. Ví dụ, trong dạy học Sinh học, STEAM giúp học sinh không chỉ hiểu kiến thức mà còn phát triển kỹ năng thiết kế, trình bày sản phẩm sáng tạo.

  2. Tại sao cần áp dụng STEAM trong dạy học Sinh học?
    STEAM giúp học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tư duy phản biện và sáng tạo thông qua việc tích hợp kiến thức liên môn và thực hành trải nghiệm. Điều này phù hợp với yêu cầu đổi mới giáo dục và phát triển kỹ năng thế kỷ 21, giúp học sinh vận dụng kiến thức Sinh học vào thực tiễn.

  3. Những khó khăn phổ biến khi áp dụng STEAM trong trường THPT là gì?
    Khó khăn gồm thiếu nguồn tài liệu và công cụ đánh giá phù hợp, giáo viên chưa được đào tạo bài bản, áp lực chương trình và thi cử, cũng như sự chưa quen thuộc của học sinh với phương pháp học mới. Ví dụ, chỉ 13,3% giáo viên được tập huấn STEAM và 70% giáo viên chưa tự tin khi áp dụng.

  4. Làm thế nào để đánh giá hiệu quả dạy học theo mô hình STEAM?
    Hiệu quả được đánh giá qua kết quả kiểm tra kiến thức, kỹ năng giải quyết vấn đề, thái độ học tập và sự phát triển năng lực liên môn của học sinh. Trong nghiên cứu, điểm trung bình bài kiểm tra của lớp thực nghiệm tăng khoảng 15% so với lớp đối chứng, chứng tỏ hiệu quả tích cực.

  5. Ai nên tham gia đào tạo về STEAM và làm thế nào để bắt đầu?
    Giáo viên các môn khoa học tự nhiên, đặc biệt là Sinh học, nên tham gia đào tạo để nâng cao năng lực giảng dạy STEAM. Bắt đầu bằng việc tham gia các khóa tập huấn, nghiên cứu tài liệu, thử nghiệm các bài giảng tích hợp và chia sẻ kinh nghiệm với đồng nghiệp. Các trường và sở giáo dục cần tạo điều kiện và hỗ trợ về mặt chuyên môn và tài liệu.

Kết luận

  • Mô hình giáo dục STEAM giúp nâng cao hiệu quả dạy học Sinh học, phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh lớp 11.
  • Giáo viên tại trường THPT B Nghĩa Hưng còn hạn chế về đào tạo và tự tin khi áp dụng STEAM, cần được bồi dưỡng chuyên sâu.
  • Học sinh hứng thú với phương pháp học STEAM, tuy nhiên vẫn còn một bộ phận gặp khó khăn trong tiếp cận và vận dụng kiến thức liên môn.
  • Cần xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực và đổi mới chương trình, phương pháp kiểm tra phù hợp với STEAM.
  • Đề xuất triển khai đào tạo giáo viên, phát triển tài liệu hỗ trợ và tăng cường hoạt động trải nghiệm STEAM trong nhà trường trong vòng 1-2 năm tới.

Next steps: Triển khai các khóa tập huấn giáo viên, hoàn thiện bộ công cụ đánh giá, thí điểm đổi mới chương trình và phương pháp kiểm tra, đồng thời mở rộng nghiên cứu áp dụng STEAM trong các môn học khác.

Call-to-action: Các nhà quản lý giáo dục, giáo viên và nhà nghiên cứu hãy cùng hợp tác để phát triển và nhân rộng mô hình giáo dục STEAM, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông và chuẩn bị nguồn nhân lực sáng tạo cho tương lai.