Một robot có thể dò đường, một thiết bị đo khoảng cách bằng sóng siêu âm hay một hệ thống thủy canh sử dụng năng lượng mặt trời đều có thể trở thành phương tiện để học sinh tiếp cận kiến thức Khoa học tự nhiên. Nhưng để những thiết bị ấy bước vào một giờ học STEM, phía sau chúng còn cần chủ đề phù hợp, kế hoạch dạy học và giáo viên biết cách tổ chức cho học sinh sử dụng.

Đây là phần việc TS. Nguyễn Thị Thu Thủy, Trường Đại học Phạm Văn Đồng, cùng các cộng sự thực hiện trong đề tài xây dựng các chủ đề STEM và chế tạo bộ kit tương ứng thuộc chương trình Khoa học tự nhiên bậc THCS. Công trình được triển khai từ tháng 1/2024 đến tháng 6/2025, sau đó nghiệm thu vào tháng 7/2025.

Thay vì chỉ xây dựng tài liệu hướng dẫn dạy STEM, nhóm nghiên cứu làm 12 chủ đề cùng 12 bộ kit tương ứng. Sản phẩm hướng tới hai nhóm người sử dụng có liên hệ trực tiếp với nhau, gồm sinh viên sư phạm đang chuẩn bị trở thành giáo viên và giáo viên THCS cần tổ chức hoạt động STEM trong thực tế giảng dạy.

TS. Nguyễn Thị Thu Thủy báo cáo kết quả đề tài xây dựng các chủ đề và bộ kit STEM tại buổi nghiệm thu ở Trường Đại học Phạm Văn Đồng. Ảnh: Phòng Quản lý Khoa học - Hợp tác quốc tế và Thông tin tư liệu, Trường Đại học Phạm Văn Đồng.

Từ robot dò đường đến hệ thống thủy canh

Danh mục 12 chủ đề cho thấy nhóm nghiên cứu không chọn một loại thiết bị duy nhất. Có những bộ kit gắn với robot dò đường, máy đo khoảng cách bằng sóng siêu âm, robot thu gom rác ven sông, drone mini và đèn tín hiệu giao thông. Những chủ đề khác đi vào hệ thống thủy canh sử dụng năng lượng mặt trời, bể cá thủy sinh, mô hình hệ tuần hoàn hay mô hình kháng nguyên - kháng thể.

Điểm chung của cách thiết kế này nằm ở việc mỗi chủ đề được ghép với một bộ kit để người học có phương tiện thực hiện nhiệm vụ. Kiến thức vì thế không chỉ được trình bày bằng lời mà còn gắn với quá trình lắp ráp, vận hành, quan sát hoặc kiểm tra một mô hình cụ thể. Với giáo viên, bộ kit đồng thời đặt ra yêu cầu về cách tổ chức lớp học khi học sinh không chỉ nghe giảng mà phải tham gia giải quyết vấn đề.

Sản phẩm của đề tài vì vậy không dừng ở 12 bộ thiết bị. Nhóm còn xây dựng tài liệu hướng dẫn sử dụng, kế hoạch dạy học và nội dung phục vụ đào tạo, bồi dưỡng giáo viên. Đây là phần cần đi cùng thiết bị bởi một bộ kit tự thân không xác định được học sinh phải học kiến thức nào, thực hiện nhiệm vụ ra sao hay giáo viên đánh giá quá trình làm việc của các em như thế nào.

Buổi nghiệm thu đề tài xây dựng 12 chủ đề và bộ kit STEM do TS. Nguyễn Thị Thu Thủy làm chủ nhiệm tại Trường Đại học Phạm Văn Đồng, tháng 7/2025. Ảnh: Phòng Quản lý Khoa học - Hợp tác quốc tế và Thông tin tư liệu, Trường Đại học Phạm Văn Đồng.

Trong quá trình triển khai, các chủ đề và bộ kit được đưa vào thực nghiệm tại một số trường THCS. Nhóm nghiên cứu đồng thời tổ chức tập huấn cho giáo viên của 23 trường trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi. Kết quả của đề tài còn được sử dụng trong đào tạo sinh viên sư phạm Vật lý, Khoa học tự nhiên và hoạt động bồi dưỡng giáo viên tại Trường Đại học Phạm Văn Đồng.

Những phạm vi này cần được giữ đúng khi nhìn vào khả năng ứng dụng của công trình. Việc đã thực nghiệm tại một số trường và tập huấn giáo viên không đồng nghĩa 12 bộ kit đang được sử dụng rộng rãi tại các trường THCS. Những kết quả đã được xác lập nằm ở việc hoàn thiện sản phẩm, thử nghiệm, đưa vào hoạt động đào tạo và bồi dưỡng trong phạm vi được công bố.

Chuẩn bị cho người đứng lớp

Việc TS. Nguyễn Thị Thu Thủy đi từ nghiên cứu phương pháp đến những bộ kit cụ thể có nền tảng từ hướng nghiên cứu mà bà theo đuổi trước đó. Luận án tiến sĩ Khoa học giáo dục của bà tại Trường Đại học Sư phạm Hà Nội tập trung vào bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp STEM cho giáo viên THCS. Các công trình khác của bà và cộng sự cũng đề cập quy trình bồi dưỡng cũng như môi trường trực tuyến hỗ trợ giáo viên tự học về dạy học tích hợp STEM.

Trong lớp học, giáo viên là người phải nối nhiều phần việc với nhau. Một chủ đề STEM cần phù hợp với nội dung môn học, có vấn đề để học sinh giải quyết, có phương tiện thực hiện và có cách đánh giá quá trình cũng như sản phẩm. Nếu chỉ có thiết bị mà thiếu cách tổ chức, hoạt động thực hành dễ bị tách khỏi mục tiêu học tập.

Vì vậy, trong đề tài do TS. Nguyễn Thị Thu Thủy chủ nhiệm, chế tạo bộ kit và xây dựng kế hoạch dạy học được đặt trong cùng một công việc. Sinh viên sư phạm có thể tiếp cận thiết bị ngay trong quá trình đào tạo, còn giáo viên đang đứng lớp có thêm phương tiện để thực hành cách xây dựng và tổ chức chủ đề STEM trong hoạt động bồi dưỡng.

Các thành viên thực hiện đề tài cùng hội đồng tại buổi nghiệm thu kết quả nghiên cứu về chủ đề và bộ kit STEM phục vụ đào tạo, bồi dưỡng giáo viên. Ảnh: Phòng Quản lý Khoa học - Hợp tác quốc tế và Thông tin tư liệu, Trường Đại học Phạm Văn Đồng.

Cách tiếp cận này cũng cho thấy vai trò của bộ kit cần được đặt đúng chỗ. Thiết bị có thể tạo điều kiện cho thực hành nhưng không thay thế năng lực của người dạy. Giáo viên vẫn phải hiểu kiến thức, lựa chọn nhiệm vụ, dự kiến những tình huống học sinh có thể gặp và quyết định cách sử dụng thiết bị sao cho phục vụ mục tiêu của bài học.

Đề tài được Hội đồng nghiệm thu của Trường Đại học Phạm Văn Đồng đánh giá xếp loại xuất sắc vào tháng 7/2025. Với một công trình giáo dục, kết quả xếp loại là một dấu mốc của nhiệm vụ nghiên cứu, nhưng phần đáng quan tâm hơn đối với lớp học nằm ở những sản phẩm đã được tạo ra và phạm vi chúng thực sự được sử dụng.

Công việc tiếp tục sau nghiệm thu

Đến năm 2026, hướng nghiên cứu giáo dục STEM của TS. Nguyễn Thị Thu Thủy vẫn tiếp tục. Thông tin ứng dụng kết quả nhiệm vụ khoa học và công nghệ được công bố trong năm cho thấy các kết quả nghiên cứu của bà tiếp tục được sử dụng trong giảng dạy và nghiên cứu giáo dục STEM tại Trường Đại học Phạm Văn Đồng.

Tháng 7/2026, TS. Nguyễn Thị Thu Thủy cùng các cộng sự còn công bố nghiên cứu về những yếu tố liên quan đến động lực theo đuổi nghề nghiệp STEM của nữ sinh viên khối ngành sư phạm tại Việt Nam. Một nghiên cứu khác của nhóm trong cùng thời gian đi vào việc lồng ghép bình đẳng giới trong đào tạo giáo viên STEM. Đây là hướng mở rộng so với công trình về bộ kit, khi đối tượng được xem xét không còn chỉ là phương tiện và năng lực tổ chức bài học mà còn gồm môi trường đào tạo những người có thể tham gia vào giáo dục STEM.

Với 12 bộ kit, phần dễ nhìn thấy nhất là robot, mô hình hay những linh kiện có thể cầm trên tay. Phần ít trực quan hơn lại nằm trong tài liệu hướng dẫn, kế hoạch dạy học và quá trình chuẩn bị cho giáo viên sử dụng chúng. Công trình của TS. Nguyễn Thị Thu Thủy cùng cộng sự đặt hai phần này cạnh nhau, để một thiết bị thực hành được thiết kế cùng với câu hỏi nó sẽ phục vụ việc học như thế nào.