Tổng quan về luận án

Luận án tiến sĩ này giải quyết một khoảng trống nghiên cứu cấp thiết trong bối cảnh đổi mới giáo dục Việt Nam, tập trung vào việc "Phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học" (NLDH STEM cho SVSPHH). Trong kỷ nguyên Cách mạng Công nghiệp 4.0, vai trò của giáo dục STEM được nhấn mạnh trên toàn cầu như một giải pháp chuẩn bị nguồn nhân lực và giải quyết các thách thức phát triển bền vững ([120], [125]). Tại Việt Nam, Chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ [45] và Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 (CTGDPT 2018) đã chính thức thúc đẩy giáo dục STEM, biến nó thành một yêu cầu cốt lõi trong nhà trường phổ thông. Mặc dù có nhiều nghiên cứu quốc tế và tại Việt Nam về giáo dục STEM và đào tạo giáo viên STEM, luận án này chỉ ra một research gap cụ thể: "Tuy nhiên, chúng tôi chưa tìm thấy tài liệu nào đề cập một cách chi tiết, nghiên cứu đến vấn đề phát triển NLDH STEM cho SVSPHH ở Việt Nam." (Mở đầu, trang 2). Cụ thể hơn, các nghiên cứu hiện hành chưa đề xuất một khung NLDH STEM cụ thể cho SVSPHH và các biện pháp phù hợp để phát triển năng lực này, đáp ứng yêu cầu của CTGDPT 2018 [Chương 1, trang 12].

Nghiên cứu này được thúc đẩy bởi thực trạng khảo sát chỉ ra rằng SVSPHH trên cả nước chưa có NLDH STEM rõ ràng, thiếu kiến thức về giáo dục STEM, cũng như năng lực thiết kế, tổ chức và đánh giá dạy học STEM [Mở đầu, trang 2]. Chương trình đào tạo SVSPHH hiện tại cũng thiếu các học phần chuyên sâu về giáo dục STEM.

Để giải quyết vấn đề này, luận án đề xuất và kiểm chứng tính khả thi, hiệu quả của một quy trình ba giai đoạn cùng các biện pháp phát triển NLDH STEM cho SVSPHH. Các câu hỏi nghiên cứu chính (research questions) và giả thuyết khoa học (hypotheses) bao gồm:

  1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển NLDH STEM cho SVSPHH ở Việt Nam là gì?
  2. Khái niệm NLDH STEM, khung NLDH STEM và bộ công cụ đánh giá NLDH STEM cho SVSPHH được xây dựng như thế nào?
  3. Quy trình và các biện pháp phát triển NLDH STEM cho SVSPHH trong các học phần thuộc chuyên ngành Lí luận và PPDH Hoá học (LL&PPDHHH) được đề xuất và thiết kế ra sao?
  4. Tính khả thi và hiệu quả của quy trình và các biện pháp này trong việc phát triển NLDH STEM cho SVSPHH được kiểm nghiệm và đánh giá như thế nào thông qua thực nghiệm sư phạm?

Giả thuyết khoa học: "Nếu vận dụng mô hình Blended Learning kết hợp với việc sử dụng tài liệu hỗ trợ SVSP về dạy học STEM trong môn Hóa học và PPDH vi mô một cách hợp lí, phù hợp với đối tượng SV trong dạy học một số học phần thuộc chuyên ngành LL&PPDHHH thì sẽ phát triển được NLDH STEM cho SVSPHH góp phần đổi mới PPDH ở các trường ĐH." [Mở đầu, trang 3].

Khung lý thuyết của luận án được xây dựng dựa trên sự tổng hòa của các lí thuyết học tập như thuyết hành vi (Watson, Pavlov), thuyết nhận thức (Edward Tolman, Jean Piaget, John Dewey), thuyết kiến tạo (Jean Piaget, Maria Montessori, Hans Aebli) và thuyết kết nối (Siemens). Các lí thuyết này cung cấp nền tảng cho việc thiết kế các PPDH tích cực, đặc biệt là mô hình Blended Learning và PPDH vi mô, nhằm phát triển năng lực thực hiện ở người học.

Nghiên cứu này mang lại đóng góp đột phá bằng cách không chỉ định nghĩa và xây dựng một khung năng lực dạy học STEM cụ thể cho SVSPHH – một thiếu sót lớn trong tài liệu nghiên cứu hiện có – mà còn đề xuất một quy trình và các biện pháp phát triển năng lực này đã được kiểm chứng thực nghiệm. Kết quả thực nghiệm sư phạm trên 431 SVSPHH cho thấy giá trị mức độ ảnh hưởng (SMD) trên tất cả các lớp thực nghiệm và trong cả hai vòng đều lớn hơn 1 [Kết quả đánh giá định lượng, trang 146], chứng tỏ hiệu quả đáng kể và tính khả thi cao của các biện pháp đề xuất. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khảo sát và thực nghiệm tại 5 trường đại học sư phạm đại diện cho ba miền Bắc, Trung, Nam của Việt Nam, trong đó có 18 lớp học. Những đóng góp này có ý nghĩa quan trọng trong việc chuẩn bị đội ngũ giáo viên Hóa học có năng lực đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục và hội nhập quốc tế.

Literature Review và Positioning

Luận án thực hiện tổng quan chuyên sâu về các dòng nghiên cứu chính liên quan đến giáo dục STEM và phát triển năng lực giáo viên. Trên thế giới, lịch sử giáo dục STEM bắt đầu từ những năm 1950s (Morrison, Roberts, Dugger, Brown [58], [104], [107]) và thuật ngữ "SMET" được Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ (NSF) sử dụng từ những năm 1990 [109]. Các quốc gia như Pháp [68], Anh [34], Úc [54] đã dành sự quan tâm đáng kể cho giáo dục STEM, xem nó như một cách tiếp cận liên ngành chứ không phải một môn học riêng lẻ. Nhiều công trình tập trung vào các PPDH tích cực như dạy học dự án, giải quyết vấn đề, khám phá (Gardner [75], Hays Blaine Lantz [77]), và cách thiết kế chủ đề STEM (Hice [78], Mary Margaret Capraro [100]). Vai trò của giáo viên trong giáo dục STEM được nhấn mạnh bởi Khair bin Mohamad Yusof (2017) [89], Ring [71] và Karl A. Smith [87], chỉ ra rằng niềm tin, sự hiểu biết và tương tác của giáo viên ảnh hưởng lớn đến thành tích học sinh. Một số nghiên cứu cũng đã phát triển khung năng lực cho giáo viên STEM, như Ji Hyun Yu (2012) với 7 năng lực thành phần [83], tuy nhiên các khung này còn mang tính cục bộ và chưa hoàn toàn phù hợp với bối cảnh Việt Nam. Các rào cản khi thực hiện giáo dục STEM cũng được nhận diện, bao gồm thiếu thời gian hợp tác, thiếu tự tin về kiến thức liên môn, thiếu nguồn lực và động lực từ học sinh (Huffman [81], Ejiwale [70], Shernoff [112]).

Tại Việt Nam, giáo dục STEM bắt đầu lan tỏa từ các cuộc thi Robot, hội thảo chuyên đề, và đặc biệt được thúc đẩy bởi các văn bản chỉ đạo của Đảng, Nhà nước và Bộ Giáo dục & Đào tạo như Chỉ thị 16/CT-TTg [45] và Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH [15]. Các nghiên cứu về giáo dục STEM tại Việt Nam đã xuất hiện nhiều hơn từ năm 2017, với luận án của Lê Xuân Quang (2017) [39] về quy trình dạy học theo định hướng STEM trong môn Công nghệ, và các tác giả như Nguyễn Văn Cường [21], Nguyễn Thị Thu Thủy [46], Chu Cẩm Thơ [43] trình bày tại Hội thảo Khoa học Quốc tế tại ĐHSP Hà Nội. Nguyễn Thanh Nga [37], Đinh Thị Xuân Thảo [41], [42], Nguyễn Văn Biên [4], [6], [7], Hà Thị Lan Hương [31], Phạm Thị Hồng Hạnh [26], Nguyễn Mậu Đức [23], Nguyễn Thị Nhị [38] đã xuất bản sách, bài báo, và luận án tập trung vào thiết kế chủ đề STEM, phát triển năng lực sáng tạo và giải quyết vấn đề cho học sinh, và vận dụng các phương pháp dạy học như TRIZ, mô hình 5E.

Luận án này định vị mình trong dòng nghiên cứu về phát triển năng lực giáo viên bằng cách lấp đầy khoảng trống chưa được nghiên cứu chi tiết về khung NLDH STEM và các biện pháp phát triển năng lực này cho SVSPHH ở Việt Nam [Chương 1, trang 12]. Trong khi các nghiên cứu trước đây như Đặng Thị Thuận An (2017) [1] và Đinh Thị Xuân Thảo (2020) [40] đã đề cập đến NLDH tích hợp cho SVSPHH, chúng chưa đi sâu vào NLDH STEM một cách đặc thù. Khung năng lực của Miran Song (2017) [114] dành cho GV dạy học STEM tại Hàn Quốc còn quá rộng, bao hàm nhiều tiêu chí gây lúng túng khi đánh giá, trong khi đề xuất của Hoàng Thị Chiên (2019) [19] thiếu thành phần năng lực nhận thức cơ bản. Luận án này tiến bộ hơn bằng cách đề xuất một khung NLDH STEM gồm 4 năng lực thành phần và 8 tiêu chí được điều chỉnh, phát triển dựa trên cơ sở khoa học và thực tiễn của Việt Nam, được đánh giá bởi chuyên gia là "đầy đủ, hợp lí" [Kết quả đánh giá, nhận xét khung năng lực dạy học STEM của SVSPHH, trang PL21].

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, luận án này chia sẻ sự quan tâm đến khung năng lực giáo viên STEM tương tự Ji Hyun Yu (2012) ở Mỹ [83] và Miran Song (2017) ở Hàn Quốc [114]. Tuy nhiên, thay vì áp dụng các khung năng lực chung, nghiên cứu này tùy chỉnh để phù hợp với đặc thù ngành Hóa học và bối cảnh giáo dục Việt Nam. Về phương pháp, việc tích hợp mô hình Blended Learning và PPDH vi mô mang tính đổi mới, tương tự các xu hướng đào tạo giáo viên quốc tế nhưng được thiết kế riêng biệt để giải quyết các hạn chế về thời gian và nguồn lực tại Việt Nam.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đóng góp đáng kể vào lý thuyết giáo dục bằng cách mở rộng và thách thức các lý thuyết hiện có, đặc biệt trong lĩnh vực phát triển năng lực sư phạm.

Đầu tiên, nghiên cứu đã mở rộng lý thuyết về năng lực dạy học thông qua việc đề xuất một khái niệm NLDH STEM mới và một khung năng lực cụ thể cho SVSPHH. Khái niệm này định nghĩa NLDH STEM là "khả năng người dạy huy động và sử dụng hiệu quả tri thức lí luận dạy học STEM; có khả năng lựa chọn, thiết kế KHDH, tổ chức dạy học và kiểm tra đánh giá nhằm hình thành và phát triển các NL STEM cho HS trong dạy học Hoá học" [Khái niệm năng lực dạy học STEM, trang 57]. Đây là sự phát triển từ các định nghĩa năng lực chung của F.Weinert [108] và David C. McClelland [101] cũng như các khung NLDH tích hợp trước đó (Đặng Thị Thuận An và Trần Trung Ninh [2], Vũ Thị Thu Hoài [27], Đinh Thị Xuân Thảo [40]), làm rõ bản chất đặc thù của năng lực này trong dạy học STEM. Khung NLDH STEM được đề xuất gồm 4 năng lực thành phần và 8 tiêu chí (Bảng 2.1, trang 59), tập trung vào:

  1. Năng lực nhận thức chung về dạy học STEM.
  2. Năng lực thiết kế chủ đề STEM qua dạy học hóa học.
  3. Năng lực tổ chức thực hiện chủ đề STEM qua dạy học hóa học.
  4. Năng lực đánh giá trong dạy học chủ đề STEM theo định hướng phát triển năng lực. Khung năng lực này cung cấp một mô hình lý thuyết chi tiết để định hướng đào tạo và đánh giá, giải quyết sự thiếu vắng một khung năng lực toàn diện và phù hợp với bối cảnh Việt Nam, như đã được các chuyên gia đánh giá và chỉnh sửa [Phân tích kết quả đánh giá của chuyên gia, trang PL21].

Thứ hai, luận án tích hợp sâu sắc các lý thuyết học tập để xây dựng khung phân tích cho quy trình phát triển năng lực. Cụ thể:

  • Thuyết hành vi (Watson [63], Pavlov): Được vận dụng trong PPDH vi mô, nơi việc rèn luyện các kĩ năng sư phạm được chia nhỏ thành các bước cụ thể, lặp lại và được phản hồi liên tục để thay đổi hành vi học tập của SV [Thuyết hành vi, trang 14].
  • Thuyết nhận thức (Edward Tolman, Jean Piaget, John Dewey [102], [118]): Hướng dẫn việc thiết kế các hoạt động học tập khuyến khích SV giải quyết vấn đề, tham khảo giáo trình điện tử, và sử dụng PPDH tích cực như dạy học nêu vấn đề, khám phá để rèn luyện kỹ năng tư duy [Thuyết nhận thức, trang 14].
  • Thuyết kiến tạo (Jean Piaget, Maria Montessori [20], [102]): Nền tảng cho việc thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn và các KHDH nhằm phát huy tính tích cực tự học, tương tác nhóm, và kiến tạo tri thức của SV thông qua trải nghiệm thực tế [Thuyết kiến tạo, trang 15].
  • Thuyết kết nối (Siemens [102], [113]): Là cơ sở cho việc vận dụng mô hình Blended Learning, tận dụng các lớp học trực tuyến, mạng xã hội, và các nền tảng kỹ thuật số để tạo môi trường học tập linh hoạt, mở, và kết nối các mạng lưới học tập [Thuyết kết nối, trang 15].

Việc tích hợp các lý thuyết này không chỉ củng cố nền tảng khoa học cho quy trình đào tạo mà còn mở ra một khung phân tích khái niệm về NLDH STEM, xác định các thành phần và mối quan hệ giữa chúng một cách chặt chẽ.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp ít nhất ba lý thuyết cụ thể – Thuyết kiến tạo, Thuyết kết nối, và Thuyết hành vi – để tạo ra một tiếp cận phân tích mới mẻ (novel analytical approach) cho việc phát triển năng lực. Nó không chỉ đơn thuần là áp dụng các lý thuyết mà còn là sự tổng hợp chúng thành một quy trình sư phạm có tính hệ thống và thực tiễn cao.

Các đóng góp khái niệm (conceptual contributions):

  • Khái niệm NLDH STEM: Định nghĩa rõ ràng và chi tiết, làm nền tảng cho việc xây dựng khung năng lực.
  • Khung NLDH STEM: Cung cấp cấu trúc đa chiều với 4 năng lực thành phần và 8 tiêu chí cụ thể (Bảng 2.1, trang 59), mỗi tiêu chí được mô tả ở 4 mức độ biểu hiện chi tiết (Bảng 2.2, trang 60), giúp chuẩn hóa quá trình đánh giá và phát triển. Điều này vượt trội hơn so với các khung năng lực trước đó thường thiếu thành phần nhận thức hoặc quá chung chung, khó áp dụng như phân tích của luận án đối với khung của Miran Song [114] và Hoàng Thị Chiên [19].
  • Quy trình 3 giai đoạn: Là một đóng góp lý thuyết về cách thức tuần tự và tích hợp để phát triển NLDH STEM, mỗi giai đoạn tập trung vào các nhóm năng lực thành phần khác nhau, xây dựng nền tảng cho giai đoạn tiếp theo [Quy trình phát triển NLDH STEM, bảng 2.6, trang 96].

Các điều kiện biên (boundary conditions):

  • Quy trình và biện pháp được thiết kế chủ yếu cho SVSPHH năm 3 và năm 4 tại các trường đại học sư phạm Việt Nam, trong các học phần LL&PPDHHH [Đối tượng TNSP, trang 130].
  • Các chủ đề STEM được sử dụng tập trung vào "STEM cơ bản" và "dạy học STEM trong môn học" [Phân loại STEM, trang 32], nghĩa là STEM thực hiện trong phạm vi chương trình môn học hiện hành, không nhất thiết tích hợp đầy đủ 4 lĩnh vực STEM [Bybee (2013), trang 25].
  • Tài liệu hỗ trợ và khóa học trực tuyến được xây dựng phù hợp với trình độ CNTT và khả năng tiếp cận công nghệ của sinh viên và giảng viên tại các trường đại học ở Việt Nam.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Luận án sử dụng một triết lý nghiên cứu (research philosophy) thực dụng, kết hợp các yếu tố từ cả chủ nghĩa hậu thực chứng (post-positivism) và giải thích (interpretivism). Mục tiêu là "khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học và đánh giá tính khả thi, hiệu quả của quy trình trong các biện pháp phát triển NLDH STEM" [Mục đích TNSP, trang 126], điều này phản ánh định hướng kiểm chứng khách quan của hậu thực chứng. Tuy nhiên, việc thu thập "ý kiến của GgV dạy TNSP và SV tham gia TNSP, sản phẩm của SV" [Thu thập và đánh giá kết quả định tính, trang 130] để đánh giá kết quả định tính cũng cho thấy sự quan tâm đến các trải nghiệm và ý nghĩa chủ quan, đặc trưng của triết lý giải thích.

Mixed methods được áp dụng với sự kết hợp cụ thể giữa phương pháp định lượng và định tính. Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết (phân tích, tổng hợp, phân loại, hệ thống hóa tài liệu) cung cấp cơ sở cho việc xây dựng khung lý thuyết. Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn bao gồm điều tra thực trạng, phương pháp chuyên gia để lấy ý kiến về khái niệm NLDH STEM và khung năng lực, và thực nghiệm sư phạm để kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả. Phương pháp thống kê toán học được sử dụng để xử lý và phân tích dữ liệu thực nghiệm [Phương pháp nghiên cứu, trang 6].

Thiết kế đa cấp (multi-level design) được áp dụng gián tiếp. Mặc dù can thiệp chủ yếu diễn ra ở cấp độ lớp học và cá nhân sinh viên, nghiên cứu được triển khai trên 18 lớp học từ 5 trường đại học đại diện cho ba miền [Bảng 3.3, trang 135]. Điều này cho phép đánh giá hiệu quả của can thiệp trong các bối cảnh tổ chức khác nhau (cấp trường, cấp khoa) và trên một quần thể sinh viên đa dạng, gián tiếp xem xét các yếu tố ở các cấp độ khác nhau có thể ảnh hưởng đến sự phát triển năng lực cá nhân.

Kích thước mẫu và tiêu chí lựa chọn (sample size and selection criteria) EXACT:

  • Giảng viên: 21 Giảng viên bộ môn PPDH Hóa học tham gia khảo sát thực trạng [Đối tượng và thời gian khảo sát, trang 46].
  • Sinh viên: 431 Sinh viên Sư phạm Hóa học tham gia khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm [Đối tượng và thời gian khảo sát, trang 46; Kết luận, trang 159].
    • Trong đó, 18 lớp được chọn để thực nghiệm: 11 lớp (270 SV) trong vòng 1 và 7 lớp (161 SV) trong vòng 2 [Bảng 3.3, trang 135].
  • Tiêu chí lựa chọn: "SV năm 3 và năm 4 thuộc CT đào tạo hệ sư phạm chính quy tập trung" [Đối tượng TNSP, trang 130].

Quy trình nghiên cứu rigorous

Chiến lược lấy mẫu (sampling strategy): Là chiến lược lấy mẫu có mục đích (purposive sampling) đối với các trường đại học (chọn 5 trường đại diện 3 miền) và lấy mẫu cụm/thuận tiện (cluster/convenience sampling) đối với các lớp học và sinh viên trong các trường đó.

Giao thức thu thập dữ liệu (data collection protocols):

  • Điều tra thực trạng: Sử dụng bảng hỏi cho 21 giảng viên và 431 sinh viên (Phụ lục 1.1, 1.2) để khảo sát thực trạng NLDH STEM và các khó khăn [Phương pháp, nội dung và công cụ điều tra, trang 46].
  • Phương pháp chuyên gia: Thu thập ý kiến của 15 chuyên gia (Phụ lục 3.2, trang PL20) về khái niệm NLDH STEM và khung năng lực dự thảo, cũng như 14 chuyên gia về tài liệu hỗ trợ (Phụ lục 3.2, trang PL27) để đảm bảo tính khoa học và thực tiễn của các đề xuất. Dữ liệu được xử lý bằng PP phân tích nội dung [121].
  • Thực nghiệm sư phạm (TNSP):
    • Bài kiểm tra năng lực: Bài kiểm tra năng lực đầu vào và đầu ra về dạy học STEM (Phụ lục 2.1, 2.2) để đánh giá năng lực của SV trước và sau can thiệp.
    • Bài kiểm tra nhận thức: Bài kiểm tra nhận thức về dạy học STEM (Phụ lục 2.4) để đánh giá khả năng nhận thức của SV sau giai đoạn 1.
    • Phiếu đánh giá của giảng viên: Phiếu Giảng viên đánh giá NLDH STEM (Bảng 2.2, trang 64) được sử dụng để quan sát và chấm điểm các hoạt động học tập và hồ sơ của SV tại 3 thời điểm: Trước tác động (TTĐ), Giữa tác động (GTĐ), Sau tác động (STĐ). Phiếu này được thiết kế với 8 tiêu chí, mỗi tiêu chí 4 mức độ.
    • Phiếu tự đánh giá của sinh viên: Phiếu Sinh viên tự đánh giá NLDH STEM (Bảng 2.3, trang 67) giúp SV tự đánh giá sự tiến bộ của bản thân.
    • Sản phẩm của SV: Danh mục các chủ đề STEM, thông tin chung và KHDH chủ đề STEM, video dạy học trích đoạn chủ đề STEM (Phụ lục 3.3, trang PL42).

Triangulation: Luận án áp dụng đa dạng các hình thức kiểm chứng:

  • Triangulation dữ liệu: Kết hợp dữ liệu định lượng (điểm số từ các bài kiểm tra, phiếu đánh giá) với dữ liệu định tính (ý kiến chuyên gia, GgV, SV, phân tích sản phẩm SV).
  • Triangulation phương pháp: Phối hợp các phương pháp nghiên cứu lý thuyết, thực tiễn (điều tra, chuyên gia) và thống kê toán học.
  • Triangulation điều tra viên: Kết quả đánh giá của GgV được đối chiếu với kết quả tự đánh giá của SV, "hoàn toàn phù hợp với kết quả đánh giá của GgV" [Kết quả SV tự đánh giá NLDH STEM, trang 153], tăng cường độ tin cậy.

Validity và reliability:

  • Validity (Tính giá trị): Đảm bảo thông qua việc xây dựng công cụ đánh giá dựa trên khung NLDH STEM đã được chuyên gia thẩm định, kiểm tra nhận thức và năng lực đầu vào/đầu ra.
  • Reliability (Độ tin cậy): Mặc dù giá trị alpha (α values) không được báo cáo trực tiếp, việc sử dụng các công cụ đánh giá chuẩn hóa, quy trình thực nghiệm được thiết kế chặt chẽ, và kết quả lặp lại tương đương qua các lớp, trường, và 2 vòng thực nghiệm [Tiểu kết chương 3, trang 157] cho thấy độ tin cậy cao của nghiên cứu.

Data và phân tích

Đặc điểm mẫu (sample characteristics): Mẫu nghiên cứu bao gồm 431 SVSPHH từ 5 trường đại học (ĐHSP Hà Nội, ĐHSP Hà Nội 2, ĐHSP – ĐH Huế, ĐH Quy Nhơn, ĐHSP TP.HCM), với SV năm 3 và năm 4. Các lớp TN được chia thành 2 vòng, với 270 SV ở vòng 1 và 161 SV ở vòng 2 [Bảng 3.3, trang 135]. Điều này đảm bảo sự đa dạng về địa lý và điều kiện đào tạo, tăng tính tổng quát của kết quả.

Các kỹ thuật nâng cao (advanced techniques):

  • Thống kê mô tả: Lập bảng phân phối điểm, tính giá trị trung bình (TB) và độ lệch chuẩn (SD) của điểm NLDH STEM ở các thời điểm TTĐ, GTĐ, STĐ [Thu thập và đánh giá kết quả định lượng, trang 130].
  • Phép kiểm chứng t-test (t-test): Được sử dụng để so sánh các giá trị TB của cùng một nhóm tại các thời điểm khác nhau (TTĐ-GTĐ, GTĐ-STĐ, TTĐ-STĐ) nhằm xác định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê. "Sự khác biệt giữa các thời điểm có ý nghĩa là P < 0,05" [Thu thập và đánh giá kết quả định lượng, trang 130].
  • Độ chênh lệch giá trị TB chuẩn SMD (Effect sizes): "Độ chênh lệch giá trị TB chuẩn SMD (đo mức độ ảnh hưởng) dựa trên kết quả bài kiểm tra TTĐ và STĐ được sử dụng để đánh giá mức độ ảnh hưởng ES của các biện pháp đến sự phát triển NL" [Thu thập và đánh giá kết quả định lượng, trang 130]. Giá trị SMD trên tất cả các lớp TN và trong cả 2 vòng đều lớn hơn 1 [Kết quả đánh giá định lượng, trang 146], theo tiêu chí Cohen [17], đây là một mức độ ảnh hưởng rất lớn, khẳng định mạnh mẽ hiệu quả của can thiệp.

Kiểm tra tính vững chắc (robustness checks): Thực nghiệm được tiến hành qua 2 vòng, trên các lớp và trường khác nhau, với các giảng viên thực nghiệm khác nhau, nhưng "kết quả thu được là tương đương nhau" [Tiểu kết chương 3, trang 157]. Điều này khẳng định tính ổn định và vững chắc của các biện pháp đề xuất.

Effect sizes và confidence intervals: Effect sizes được báo cáo rõ ràng thông qua chỉ số SMD > 1. Mặc dù các khoảng tin cậy (confidence intervals) không được trình bày tường minh, việc báo cáo p-values và SMD ở cấp độ chi tiết cho từng lớp TN và tổng hợp cho thấy một phân tích thống kê mạnh mẽ.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Luận án đã tạo ra những phát hiện đột phá với bằng chứng cụ thể từ dữ liệu thực nghiệm:

  1. Phát triển Năng lực Nhận thức chung về dạy học STEM: Sau giai đoạn 1 (KHDH 1) của quy trình, điểm TB năng lực tiêu chí 1 (Nhận thức các vấn đề lí luận về dạy học STEM) đạt giá trị từ 3,11 đến 3,33 ở vòng 1 và từ 3,13 đến 3,27 ở vòng 2 (thang 4 điểm), với trên 75% SV đạt điểm khá giỏi [Bảng 3.4, 3.5, 3.6, trang 136-139]. Điều này cho thấy SV đã có hiểu biết rõ ràng và chính xác về lí luận dạy học STEM, giải quyết được khó khăn về nhận thức mơ hồ được chỉ ra trong khảo sát thực trạng [Kết quả khảo sát đối với sinh viên, trang 50].

  2. Hiệu quả cao trong Phát triển Năng lực Thiết kế chủ đề STEM: Điểm TB năng lực ở các tiêu chí từ 2 đến 5 (thiết kế chủ đề STEM) trong KHDH 2 đều đạt trên mức 3 ở cả hai vòng thực nghiệm [Bảng 3.6, trang 138]. Điều này chứng tỏ SV đã thành thạo trong việc lựa chọn nội dung, xác định vấn đề thực tiễn khả thi, đề xuất tên chủ đề hấp dẫn, xây dựng tiến trình dạy học hợp lý, và lựa chọn PPDH/KTDH/ICT phù hợp. Minh chứng là các sản phẩm KHDH chủ đề STEM đa dạng và sáng tạo do SV thiết kế (ví dụ: "Chế tạo xà phòng handmade", "Thiết kế thiết bị lọc nước sinh hoạt", "Chế tạo tên lửa phản lực") [Danh sách tên các chủ đề STEM, bảng 2.7, trang 110].

  3. Cải thiện Năng lực Tổ chức và Đánh giá thực hiện chủ đề STEM: Điểm TB năng lực tiêu chí 6 (tổ chức thực hiện chủ đề STEM) đạt trên mức 3 ở cả hai vòng thực nghiệm (từ 3,00 đến 3,39) [Bảng 3.6, trang 138]. Điểm TB năng lực tiêu chí 7b (sử dụng công cụ đánh giá) và 8b (tự đánh giá, điều chỉnh) cũng đạt trên 3 (từ 3,00 đến 3,23 và 3,06 đến 3,39) [Bảng 3.6, trang 138]. Việc lặp đi lặp lại quy trình PPDH vi mô, phân tích video tập giảng và nhận phản hồi đã giúp SV hoàn thiện kỹ năng này. Một số SV đã "thực hành được dạy học STEM trong quá trình thực tập sư phạm cuối khóa và được GV THPT đánh giá cao" [Tiểu kết chương 3, trang 157], cung cấp bằng chứng cụ thể về khả năng ứng dụng thực tế.

  4. Tác động phát triển năng lực tổng thể mạnh mẽ: Phân tích thống kê cho thấy điểm TB NLDH STEM của SV tại thời điểm STĐ cao hơn đáng kể so với TTĐ, với p-values nhỏ hơn 0.05 rất nhiều ở tất cả các lớp TN [Bảng 3.7, trang 143]. Đặc biệt, độ chênh lệch giá trị TB chuẩn SMD (Effect Size) trên tất cả các lớp TN và trong cả 2 vòng đều lớn hơn 1 [Kết quả đánh giá định lượng, trang 146], khẳng định tác động rất lớn của quy trình và biện pháp đề xuất. Đây là một kết quả vượt trội so với nhiều nghiên cứu can thiệp khác trong giáo dục.

Kết quả trái ngược/phản trực giác (counter-intuitive results): Mặc dù có sự phát triển năng lực rõ rệt, điểm TB năng lực tiêu chí 7a (thiết kế các công cụ đánh giá) vẫn dưới 3 ở cả hai vòng TN (2,50 đến 2,93) [Bảng 3.6, trang 138], cho thấy đây là một khía cạnh năng lực khó phát triển và cần được chú trọng hơn trong đào tạo. Điều này có thể được giải thích là do "đánh giá là một vấn đề khó, đặc biệt đánh giá trong dạy học STEM rất đa dạng với nhiều hình thức, công cụ tương ứng với nhiều loại sản phẩm của HS trong chủ đề" [Kết quả giảng viên đánh giá năng lực, trang 141].

Implications đa chiều

Theoretical advances (Tiến bộ lý thuyết):

  • Luận án đã mở rộng Thuyết kiến tạo và Thuyết kết nối bằng cách chỉ ra cách thức cụ thể mà SV có thể kiến tạo tri thức và kết nối các mạng lưới học tập thông qua một môi trường Blended Learning được thiết kế đặc biệt.
  • Nghiên cứu cũng làm rõ cách thức Thuyết hành vi có thể được ứng dụng để phát triển các kỹ năng phức hợp thông qua PPDH vi mô, chia nhỏ kỹ năng và phản hồi liên tục.
  • Việc xây dựng khái niệm và khung NLDH STEM mới đóng góp vào lý thuyết về năng lực giáo viên (Competency-based teacher education), cụ thể hóa các lý thuyết về năng lực thực hiện [Bang Hee Kim (2016), [51]; Sumaryanta (2018), [117]] trong bối cảnh dạy học STEM.

Methodological innovations (Đổi mới phương pháp):

  • Quy trình 3 giai đoạn tích hợp Blended Learning và PPDH vi mô cung cấp một mô hình đào tạo có hệ thống, linh hoạt và hiệu quả, có thể áp dụng cho việc phát triển các năng lực khác cho SVSP trong các chuyên ngành khác.
  • Việc thiết kế bộ công cụ đánh giá đa dạng (bài kiểm tra NL đầu vào/đầu ra, nhận thức, phiếu GgV đánh giá, phiếu SV tự đánh giá) cùng với việc sử dụng các sản phẩm thực tế của SV (KHDH, video) tạo nên một phương pháp đánh giá toàn diện và đáng tin cậy. Việc sử dụng ứng dụng Padlet cho phép SV đăng tải video tập giảng và nhận phản hồi trực tuyến là một đổi mới hiệu quả trong việc rèn luyện kỹ năng [Thực nghiệm thăm dò, trang 133].

Practical applications (Ứng dụng thực tiễn):

  • Phát triển tài liệu hỗ trợ: Tài liệu dạng text và điện tử, cùng với khóa học trực tuyến trên Moodle (http://lophochoaonline.com/) [Giới thiệu trang web http://lophochoaonline.com/, trang 91], cung cấp nguồn học liệu quý giá, dễ tiếp cận cho SVSPHH và cả GV phổ thông trong việc tự học và triển khai dạy học STEM. Tài liệu này được 14 chuyên gia và 431 SV đánh giá là có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, nội dung chính xác, khoa học và hiện đại, hình thức và cách trình bày tài liệu có tác dụng hỗ trợ SV phát triển NLDH STEM [Tiểu kết chương 2, trang 125].
  • Cải thiện chất lượng đào tạo: Quy trình và biện pháp đề xuất có thể được lồng ghép vào các học phần LL&PPDHHH hiện hành để nâng cao NLDH STEM cho SVSPHH, giúp họ sẵn sàng đáp ứng yêu cầu của CTGDPT 2018.

Policy recommendations (Khuyến nghị chính sách):

  • Bộ Giáo dục và Đào tạo và các trường đại học sư phạm cần xem xét tích hợp học phần chuyên sâu về giáo dục STEM hoặc lồng ghép nội dung này vào các học phần PPDH hiện có, dựa trên khung năng lực và quy trình đã được kiểm chứng của luận án.
  • Cần nghiên cứu xây dựng chuẩn NLDH STEM cho SVSPHH để có cơ sở rõ ràng hơn trong việc đánh giá và theo dõi sự tiến bộ của người học [Khuyến nghị, trang 159].
  • Khuyến khích ứng dụng công nghệ thông tin trong đào tạo giáo viên, đặc biệt là mô hình Blended Learning, nhằm tận dụng hiệu quả nguồn lực và thời gian.

Generalizability conditions (Điều kiện khái quát hóa):

  • Các biện pháp và quy trình này có thể khái quát hóa cho các ngành sư phạm khác có yếu tố STEM (như Sư phạm Vật lí, Sư phạm Sinh học, Sư phạm Tin học) với những điều chỉnh phù hợp về nội dung chuyên môn.
  • Hiệu quả cao của các biện pháp đã được chứng minh trên nhiều trường đại học và điều kiện khác nhau, cho thấy tính ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên, việc áp dụng cần xem xét đến điều kiện cơ sở vật chất và năng lực CNTT của từng địa phương.

Limitations và Future Research

Nghiên cứu này, mặc dù mang tính đột phá, vẫn tồn tại một số hạn chế cần được ghi nhận một cách trung thực và khách quan.

  1. Phạm vi nghiên cứu hạn chế về đối tượng: Luận án chỉ tập trung vào sinh viên sư phạm Hóa học năm 3 và năm 4 tại các trường đại học sư phạm [Đối tượng TNSP, trang 130]. Mặc dù số lượng sinh viên và trường tham gia thực nghiệm là đáng kể (431 SV từ 5 trường đại học), việc mở rộng sang các khóa học đầu tiên, các ngành sư phạm STEM khác, hoặc đối tượng giáo viên phổ thông đang công tác có thể mang lại cái nhìn toàn diện hơn về sự phát triển NLDH STEM.
  2. Thời gian tác động và đo lường: Mặc dù quy trình 3 giai đoạn giúp phát triển năng lực một cách tuần tự, luận án chỉ ra rằng "SV không có nhiều thời gian để tiếp tục tự phát triển NLDH STEM cho bản thân" giữa các lần đo lường GTĐ và STĐ [Kết quả giảng viên đánh giá năng lực, trang 145]. Điều này có thể dẫn đến việc chưa đánh giá đầy đủ sự "ổn định" và "bền vững" của năng lực được hình thành trong dài hạn.
  3. Đánh giá năng lực thiết kế công cụ đánh giá: Kết quả cho thấy năng lực thiết kế các công cụ đánh giá trong chủ đề STEM của SV (điểm TB tiêu chí 7a dưới 3) vẫn chưa cao [Bảng 3.6, trang 138]. Đây là một hạn chế trong hiệu quả của can thiệp ở một khía cạnh cụ thể.
  4. Thiếu các phép so sánh với nhóm đối chứng: Thiết kế nghiên cứu "trên 1 đối tượng duy nhất" [Kết luận, trang 159] (đánh giá TTĐ và STĐ đối với nhóm duy nhất) không cho phép loại trừ hoàn toàn các yếu tố ngoại sinh có thể ảnh hưởng đến sự tiến bộ của sinh viên. Mặc dù kết quả là tích cực, một thiết kế đối chứng sẽ cung cấp bằng chứng mạnh mẽ hơn về hiệu quả nhân quả.

Chủ đề nghiên cứu trong tương lai (Future research agenda):

  1. Đánh giá độ ổn định và phát triển lâu dài: "Đánh giá sự phát triển và độ ổn định của NLDH STEM trong dạy học của SV trong các kì thực tập sư phạm" [Khuyến nghị, trang 159], và sau khi họ trở thành giáo viên chính thức, để xem xét tính bền vững của năng lực.
  2. Xây dựng chuẩn NLDH STEM: "Cần nghiên cứu xây dựng chuẩn NLDH STEM cho SVSPHH, từ đó đánh giá rõ hơn sự tiến bộ của người học trên đường phát triển NL" [Khuyến nghị, trang 159], tương tự như các chuẩn nghề nghiệp giáo viên quốc tế.
  3. Mở rộng phạm vi và đối tượng: Nghiên cứu các chiến lược phát triển NLDH STEM cho các ngành sư phạm STEM khác và cho giáo viên phổ thông đang công tác, cũng như cho các cấp học thấp hơn.
  4. Cải thiện năng lực đánh giá STEM: Phát triển các biện pháp cụ thể, chuyên sâu hơn để nâng cao năng lực thiết kế và sử dụng công cụ đánh giá trong dạy học STEM cho sinh viên và giáo viên, đặc biệt là giải quyết điểm yếu trong tiêu chí 7a.
  5. Tích hợp công nghệ AI/VR/AR: Khám phá việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến hơn như trí tuệ nhân tạo (AI), thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) vào mô hình Blended Learning và PPDH vi mô để tạo ra môi trường học tập và rèn luyện năng lực dạy học STEM hiệu quả hơn.

Tác động và ảnh hưởng

Luận án này mang lại tác động và ảnh hưởng sâu rộng trên nhiều cấp độ, từ học thuật đến thực tiễn xã hội.

Tác động học thuật (Academic impact):

  • Tiềm năng trích dẫn: Việc đề xuất một khái niệm NLDH STEM mới và khung năng lực cụ thể (gồm 4 thành phần và 8 tiêu chí), cùng với một quy trình phát triển năng lực đã được kiểm chứng thực nghiệm, sẽ là nguồn tham khảo quan trọng cho các nhà nghiên cứu giáo dục, đặc biệt trong lĩnh vực đào tạo giáo viên và giáo dục STEM. Các công bố liên quan đến luận án đã xuất hiện trên các tạp chí quốc tế (ví dụ: Nguyen Thi Thuy Trang et al. (2021). Journal of Physics: Conference Series – Scopus Q3) [DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC, trang 160], cho thấy tiềm năng trích dẫn cao.
  • Mở ra các dòng nghiên cứu mới: Nghiên cứu này cung cấp nền tảng cho việc phát triển các chương trình đào tạo giáo viên STEM chuyên sâu hơn, khám phá các yếu tố ảnh hưởng đến NLDH STEM, và nghiên cứu các biện pháp cải thiện năng lực đánh giá trong dạy học STEM – một điểm yếu được chỉ ra.

Chuyển đổi ngành công nghiệp (Industry transformation):

  • Mặc dù luận án không trực tiếp tác động đến ngành công nghiệp, việc nâng cao chất lượng giáo viên STEM sẽ góp phần gián tiếp chuẩn bị nguồn nhân lực chất lượng cao cho các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. "Các ngành nghề STEM ... có độ tăng trưởng cao nhất và không ngừng phát triển dựa theo số liệu thống kê của Hoa kì [98]." Điều này tạo ra đội ngũ lao động sáng tạo, giải quyết vấn đề, thích ứng với yêu cầu của cuộc Cách mạng Công nghiệp 4.0.
  • Các tài liệu hỗ trợ và khóa học trực tuyến có thể được điều chỉnh để đào tạo đội ngũ nhân sự trong các doanh nghiệp về kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy thiết kế, và ứng dụng công nghệ.

Ảnh hưởng chính sách (Policy influence):

  • Kết quả nghiên cứu cung cấp bằng chứng thực nghiệm mạnh mẽ cho Bộ Giáo dục và Đào tạo và các cơ quan quản lý giáo dục trong việc xây dựng và điều chỉnh chương trình đào tạo giáo viên, đặc biệt là bổ sung hoặc tích hợp nội dung giáo dục STEM.
  • Nghiên cứu hỗ trợ việc triển khai hiệu quả Chỉ thị số 16/CT-TTg [45] và CTGDPT 2018 bằng cách cung cấp giải pháp cụ thể để chuẩn bị đội ngũ giáo viên.
  • Việc đề xuất xây dựng chuẩn NLDH STEM [Khuyến nghị, trang 159] có thể ảnh hưởng đến các chính sách về đánh giá và phát triển nghề nghiệp giáo viên trong tương lai.

Lợi ích xã hội (Societal benefits):

  • Việc nâng cao NLDH STEM của giáo viên sẽ trực tiếp cải thiện chất lượng giáo dục STEM ở phổ thông, "tăng sự hứng thú, đam mê khoa học cho học sinh (HS) đối với nghề STEM và học STEM" [Mở đầu, trang 1].
  • Học sinh được trang bị năng lực giải quyết vấn đề, sáng tạo, và tư duy liên ngành sẽ có khả năng đóng góp vào việc giải quyết "các vấn đề về nghèo đói, biến đổi khí hậu, thiếu lương thực" [Mở đầu, trang 1], góp phần đạt được các Mục tiêu Phát triển Bền vững (Sustainable Development Goals - SDG) [120], [125].
  • Sản phẩm thực tế do sinh viên thiết kế như "thiết bị lọc nước sinh hoạt" hay "xà phòng handmade từ nguyên liệu thiên nhiên" [Hình 3.7, trang 156] cho thấy tiềm năng tạo ra các giải pháp thân thiện môi trường, tiết kiệm chi phí, mang lại lợi ích trực tiếp cho cộng đồng.

Liên quan quốc tế (International relevance):

  • Luận án thể hiện sự nhất quán với xu thế giáo dục STEM toàn cầu, đặc biệt là việc chuẩn bị giáo viên có năng lực cho kỷ nguyên số.
  • Khung năng lực và quy trình đề xuất có thể cung cấp một mô hình cho các quốc gia đang phát triển khác trong việc giải quyết các thách thức tương tự trong đào tạo giáo viên STEM, đặc biệt khi so sánh với các khung năng lực của Hàn Quốc (Miran Song, 2017 [114]) hay các nghiên cứu của Mỹ, Úc đã được tổng quan.

Đối tượng hưởng lợi

Nghiên cứu này mang lại lợi ích cụ thể cho nhiều đối tượng khác nhau:

  • Doctoral researchers (Nghiên cứu sinh tiến sĩ): Luận án cung cấp một mô hình nghiên cứu điển hình về phát triển năng lực giáo viên, chỉ rõ research gap trong lĩnh vực NLDH STEM và phương pháp luận thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng giả thuyết. Khái niệm NLDH STEM và khung năng lực được đề xuất (gồm 4 thành phần, 8 tiêu chí) là cơ sở lý thuyết vững chắc cho các nghiên cứu tiếp theo về đánh giá và phát triển năng lực trong các chuyên ngành sư phạm khác. Ví dụ, nó có thể thúc đẩy các nghiên cứu về phát triển năng lực số trong dạy học STEM.

  • Senior academics (Các học giả cấp cao): Luận án mở rộng các tiến bộ lý thuyết về giáo dục STEM, đặc biệt là cách tích hợp các lý thuyết học tập (Thuyết kiến tạo, Thuyết kết nối, Thuyết hành vi) vào một quy trình sư phạm có hệ thống. Nó cung cấp bằng chứng thực nghiệm về hiệu quả của mô hình Blended Learning và PPDH vi mô trong đào tạo giáo viên, làm phong phú thêm các lý thuyết về đào tạo giáo viên dựa trên năng lực. Các học giả có thể sử dụng khung phân tích này để phát triển các mô hình đào tạo phức tạp hơn hoặc kiểm chứng trong các bối cảnh văn hóa khác.

  • Industry R&D (Nghiên cứu & Phát triển trong công nghiệp): Mặc dù không trực tiếp, việc nâng cao NLDH STEM của sinh viên sư phạm sẽ cung cấp cho ngành công nghiệp một đội ngũ lao động tương lai có kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy thiết kế, và khả năng thích ứng cao. Các ứng dụng thực tiễn như việc SV thiết kế các sản phẩm STEM (ví dụ: "chế tạo thiết bị lọc nước" [PL43], "xà phòng handmade" [PL47]) thể hiện tiềm năng đổi mới từ giáo dục, khuyến khích sự hợp tác giữa nhà trường và doanh nghiệp trong các dự án R&D hướng tới cộng đồng.

  • Policy makers (Các nhà hoạch định chính sách): Luận án cung cấp khuyến nghị chính sách rõ ràng và bằng chứng thực nghiệm về sự cần thiết phải tích hợp giáo dục STEM vào chương trình đào tạo giáo viên. Kết quả khảo sát cho thấy "96,1% GgV đánh giá cao về tầm quan trọng của việc phát triển NLDH STEM cho SVSPHH" [Kết quả khảo sát đối với GgV, trang 46], củng cố cơ sở để các nhà hoạch định chính sách đầu tư vào các chương trình và học phần giáo dục STEM, cũng như xây dựng chuẩn NLDH STEM quốc gia. Điều này giúp đẩy mạnh thực hiện CTGDPT 2018 và Chỉ thị 16/CT-TTg [45].

  • Quantified benefits:

    • 96,1% giảng viên đánh giá cao tầm quan trọng của việc phát triển NLDH STEM [trang 46].
    • Trên 75% SV đạt điểm khá giỏi trong bài kiểm tra nhận thức về dạy học STEM sau giai đoạn 1 [trang 137].
    • Giá trị SMD > 1 chứng minh tác động "rất lớn" của quy trình phát triển năng lực [trang 146].
    • 431 SV từ 5 trường ĐH đã trực tiếp hưởng lợi từ quy trình đào tạo này, cho thấy quy mô tác động ban đầu đáng kể.

Câu hỏi chuyên sâu

  1. Theoretical contribution độc đáo nhất (name theory extended): Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là việc mở rộng lý thuyết về năng lực giáo viên (Competency-based teacher education) thông qua việc đề xuất một khái niệm NLDH STEM mới và xây dựng một Khung NLDH STEM cụ thể cho sinh viên sư phạm Hóa học. Khung này không chỉ định nghĩa rõ ràng NLDH STEM là "khả năng người dạy huy động và sử dụng hiệu quả tri thức lí luận dạy học STEM; có khả năng lựa chọn, thiết kế KHDH, tổ chức dạy học và kiểm tra đánh giá nhằm hình thành và phát triển các NL STEM cho HS trong dạy học Hoá học" [Khái niệm năng lực dạy học STEM, trang 57], mà còn cung cấp một cấu trúc chi tiết gồm 4 năng lực thành phần và 8 tiêu chí. Điều này đặc biệt độc đáo vì giải quyết trực tiếp khoảng trống nghiên cứu đã được xác định: "chưa có công trình nào đề xuất khái niệm NLDH STEM trong khi bản chất của dạy học STEM là một hình thức của dạy học tích hợp" và "chưa đề cập cụ thể đến khung NLDH STEM của SVSPHH" [Năng lực dạy học STEM, trang 43]. Nó cụ thể hóa và áp dụng các lý thuyết chung về năng lực (như của F.Weinert [108] và David C. McClelland [101]) vào một bối cảnh chuyên biệt và cấp thiết của giáo dục STEM tại Việt Nam.

  2. Methodology innovation (compare với 2+ prior studies): Đổi mới về phương pháp luận nằm ở việc xây dựng và kiểm chứng thực nghiệm một quy trình 3 giai đoạn tích hợp mô hình Blended Learning và PPDH vi mô để phát triển NLDH STEM. Đây là một sự tích hợp sáng tạo các phương pháp đào tạo hiện đại:

    • So sánh với các nghiên cứu PPDH vi mô: Các nghiên cứu trước đây về PPDH vi mô như của Allen (1967) [20] thường tập trung vào rèn luyện các kỹ năng sư phạm riêng lẻ. Tuy nhiên, luận án này tích hợp PPDH vi mô (giai đoạn 3) vào một quy trình toàn diện để phát triển các kỹ năng tổng hợp trong tổ chức, thực hiện, và đánh giá chủ đề STEM, đặc biệt là việc sử dụng Padlet để SV tự thực hành quay video, nhận phản hồi liên tục từ giảng viên và bạn học, sau đó điều chỉnh và quay lại [Thực nghiệm thăm dò, trang 133]. Điều này cho phép rèn luyện kỹ năng một cách sâu sắc và hiệu quả hơn so với cách truyền thống.
    • So sánh với các nghiên cứu Blended Learning: Các nghiên cứu về Blended Learning như của Sheard Ali Alammary và Angela Carbone (2014) [49] thường phân loại các cách tiếp cận thiết kế khóa học. Luận án này áp dụng cách tiếp cận "kết hợp ở mức độ cao" [Thiết kế khóa học Blended Learning, trang 18] và thiết kế một khóa học Blended Learning hoàn toàn mới trên nền tảng Moodle (http://lophochoaonline.com/) [Giới thiệu trang web http://lophochoaonline.com/, trang 91] để phát triển năng lực nhận thức và thiết kế (giai đoạn 1 và 2). Sự kết hợp này giải quyết hạn chế về thời gian trên lớp và khuyến khích tự học tích cực của SV, điều mà các mô hình dạy học truyền thống khó có thể thực hiện được [Vận dụng mô hình Blended Learning, trang 20].

  3. Most surprising finding (với data support): Phát hiện đáng ngạc nhiên nhất là tính hiệu quả vượt trội (effect size rất lớn) của quy trình và các biện pháp được đề xuất, mặc dù năng lực thiết kế công cụ đánh giá vẫn còn hạn chế. Cụ thể, sau khi áp dụng quy trình 3 giai đoạn, "điểm TB NLDH STEM của SV tại thời điểm STĐ cao hơn nhiều so với thời điểm TTĐ. Kết quả này lặp lại tương tự đối với các lớp, các trường, các vòng TN khác nhau." [Tiểu kết chương 3, trang 157]. Quan trọng hơn, "Giá trị mức độ ảnh hưởng trên tất cả các lớp TN và trong cả 2 vòng đều lớn hơn 1, so với bảng tiêu chí Cohen [17], thì quy trình phát triển NLDH STEM cho SVSPHH và các biện pháp đề xuất có thể được vận dụng trong thực tiễn đào tạo ở các trường sư phạm." [Kết quả đánh giá định lượng, trang 146]. Một SMD > 1 cho thấy một tác động cực kỳ mạnh mẽ, vượt xa mức "lớn" (SMD > 0.8) theo tiêu chuẩn của Cohen. Điều này cho thấy sự tích hợp có hệ thống giữa các phương pháp và giai đoạn đã tạo ra một hiệu ứng cộng hưởng mạnh mẽ hơn dự kiến.

  4. Replication protocol provided? Có, luận án đã cung cấp một giao thức tái bản (replication protocol) rõ ràng thông qua việc mô tả chi tiết các thành phần sau:

    • Khung NLDH STEM (Bảng 2.1, trang 59) với 4 năng lực thành phần và 8 tiêu chí, cùng các mức độ biểu hiện chi tiết (Bảng 2.2, trang 60).
    • Bộ công cụ đánh giá (phiếu GgV, phiếu SV tự đánh giá, bài kiểm tra nhận thức, bài kiểm tra NL đầu vào/đầu ra) được thiết kế cụ thể và trình bày trong phụ lục (Phụ lục 2).
    • Tài liệu hỗ trợ SVSP về dạy học STEM (dạng text và điện tử trên http://lophochoaonline.com/) được xây dựng theo nguyên tắc và quy trình rõ ràng (Mô đun 1, Mô đun 2 trong Phụ lục 4).
    • Quy trình phát triển NLDH STEM gồm 3 giai đoạn và 9 bước (Bảng 2.6, trang 96), cùng với mô tả chi tiết 3 KHDH trực tiếp và học tập trực tuyến (KHDH 1, KHDH 2, KHDH 3) [Phát triển năng lực dạy học STEM, trang 98-115].
    • Tiến trình thực nghiệm sư phạm (thăm dò và đánh giá) được trình bày chi tiết về mục đích, nhiệm vụ, đối tượng, địa bàn, phương pháp thu thập và xử lý số liệu (Chương 3). Các mô tả này cho phép các nhà nghiên cứu khác tái tạo lại nghiên cứu với mức độ chính xác cao.

  5. 10-year research agenda outlined? Mặc dù không trực tiếp là "10-year research agenda," luận án đã vạch ra một chương trình nghiên cứu trong tương lai (future research agenda) với 4-5 hướng cụ thể [Khuyến nghị, trang 159]:

    1. Tiếp tục triển khai và đánh giá độ ổn định: Mở rộng và vận dụng rộng rãi kết quả nghiên cứu, "Đánh giá sự phát triển và độ ổn định của NLDH STEM trong dạy học của SV trong các kì thực tập sư phạm."
    2. Xây dựng chuẩn NLDH STEM: Nghiên cứu xây dựng "chuẩn NLDH STEM cho SVSPHH, từ đó đánh giá rõ hơn sự tiến bộ của người học trên đường phát triển NL."
    3. Tích hợp vào chương trình đào tạo: Triển khai xây dựng "CT trong đó có học phần hoặc một phần trong các học phần LL&PPDHHH có nội dung liên quan đến giáo dục STEM."
    4. Cải thiện năng lực đánh giá: Đây là một hướng ngầm định từ phát hiện về điểm yếu trong năng lực thiết kế công cụ đánh giá, cần có nghiên cứu chuyên sâu để cải thiện khía cạnh này.
    5. Mở rộng đối tượng và phạm vi: Khám phá việc áp dụng các biện pháp này cho các chuyên ngành sư phạm STEM khác hoặc giáo viên phổ thông đang công tác.

Kết luận

Luận án "Phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học" đã hoàn thành xuất sắc các nhiệm vụ đề ra, mang lại những đóng góp cụ thể và ý nghĩa cho lý luận và thực tiễn giáo dục.

  1. Hệ thống hóa lý luận: Nghiên cứu đã tổng quan và làm rõ cơ sở lý luận về dạy học STEM, năng lực dạy học, năng lực dạy học tích hợp và đặc biệt là NLDH STEM, tạo nền tảng vững chắc cho các nghiên cứu và ứng dụng tiếp theo.
  2. Đề xuất Khung năng lực đột phá: Luận án đã đề xuất thành công khái niệm NLDH STEM và xây dựng Khung NLDH STEM cho SVSPHH gồm 4 năng lực thành phần và 8 tiêu chí (Bảng 2.1, trang 59), giải quyết được khoảng trống nghiên cứu quan trọng về thiếu hụt một khung năng lực cụ thể cho đối tượng này.
  3. Thiết kế công cụ đánh giá toàn diện: Dựa trên khung năng lực, bộ công cụ đánh giá NLDH STEM đã được thiết kế và kiểm định, bao gồm các bài kiểm tra nhận thức, năng lực đầu vào/đầu ra, phiếu đánh giá của giảng viên và phiếu tự đánh giá của sinh viên, đảm bảo tính khách quan và toàn diện.
  4. Phát triển tài liệu hỗ trợ đổi mới: Nghiên cứu đã xây dựng tài liệu hỗ trợ SVSP về dạy học STEM (dạng text và điện tử, bao gồm khóa học trực tuyến trên Moodle: http://lophochoaonline.com/), cung cấp nguồn học liệu quý giá và đáp ứng nhu cầu tự học của sinh viên. Tài liệu này được 14 chuyên gia và 431 SV đánh giá là có ý nghĩa khoa học và thực tiễn [Tiểu kết chương 2, trang 125].
  5. Kiểm chứng quy trình đào tạo hiệu quả: Quy trình phát triển NLDH STEM 3 giai đoạn, tích hợp mô hình Blended Learning và PPDH vi mô, đã được thực nghiệm sư phạm trên 431 SV từ 5 trường đại học [Kết luận, trang 159]. Kết quả định lượng cho thấy "điểm TB NLDH STEM của SV tại thời điểm STĐ cao hơn nhiều so với thời điểm TTĐ" [Tiểu kết chương 3, trang 157], với giá trị mức độ ảnh hưởng (SMD) lớn hơn 1 [Kết quả đánh giá định lượng, trang 146], khẳng định tính khả thi, ổn định và hiệu quả cao của các biện pháp đề xuất.
  6. Tác động thực tiễn rõ rệt: Sinh viên tham gia thực nghiệm thể hiện "hứng thú, tích cực, nghiêm túc" và tạo ra các "sản phẩm đa dạng, sáng tạo, độc đáo, có chất lượng" [Tiểu kết chương 3, trang 157]. Một số SV còn "thực hành được dạy học STEM trong quá trình thực tập sư phạm cuối khóa và được GV THPT đánh giá cao" [Tiểu kết chương 3, trang 157], minh chứng cho sự phát triển năng lực có thể ứng dụng ngay vào thực tế giảng dạy.

Nghiên cứu này đã góp phần vào thúc đẩy sự tiến bộ của mô hình giáo dục theo định hướng phát triển năng lực, cung cấp một lộ trình rõ ràng để đào tạo thế hệ giáo viên Hóa học mới có khả năng triển khai giáo dục STEM hiệu quả. Nó mở ra 3 dòng nghiên cứu mới tiềm năng: đánh giá dài hạn sự ổn định của NLDH STEM, xây dựng chuẩn năng lực chi tiết, và khám phá các biện pháp chuyên sâu để cải thiện các khía cạnh năng lực còn hạn chế. Với việc liên hệ chặt chẽ với các chuẩn mực giáo dục quốc tế (ví dụ: NGSS) và giải quyết các mục tiêu phát triển bền vững (SDG), luận án này có liên quan toàn cầu trong việc chuẩn bị nguồn nhân lực cho tương lai. Legacy của nghiên cứu có thể được đo lường bằng việc áp dụng rộng rãi khung năng lực, quy trình, và tài liệu hỗ trợ, góp phần vào việc chuyển đổi chất lượng đào tạo giáo viên và giáo dục STEM ở Việt Nam.