TÍCH HỢP GIÁO DỤC STEM QUA DRONE VR360: TÁC ĐỘNG ĐẾN TƯ DUY PHẢN BIỆN VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH THCS
Integrating STEM Education through Drone VR360: Impacts on Critical Thinking and Problem-Solving Skills of Lower Secondary Students
Abstract:
In the context of 21st-century education, equipping students with critical thinking and problem-solving skills has become an urgent requirement. This study proposes a novel educational intervention by integrating drone technology and 360-degree virtual reality (VR360) into STEM education for lower secondary students. The theoretical foundation is built upon Kolb’s Experiential Learning Theory, the Project-Based Learning (PBL) model combined with the Engineering Design Process (EDP), and Vygotsky’s Social Constructivism. A mixed-methods research design is employed to evaluate the project’s impact on the two targeted skills. The model is expected to foster critical thinking through objective data analysis and enhance problem-solving skills by addressing real-world technical challenges. Ultimately, the Drone VR360 project represents not only an innovative pedagogical approach but also a potential contribution to educational innovation, improving training quality and preparing students to meet the demands of the digital era.
Keywords: Critical thinking, Problem-solving, STEM technology, Experiential Learning (Kolb), Project-Based Learning (PBL), Engineering Design Process (EDP), Social Constructivism (Vygotsky), Mixed Methods, Educational innovation
Tóm tắt: Trong bối cảnh giáo dục thế kỷ 21, việc trang bị cho học sinh kỹ năng tư duy phản biện và giải quyết vấn đề trở thành yêu cầu cấp thiết. Nghiên cứu này đề xuất mô hình can thiệp mới bằng cách tích hợp công nghệ drone và thực tế ảo 360 độ (VR360) vào giáo dục STEM cho học sinh Trung học Cơ sở (THCS). Cơ sở lý thuyết dựa trên Thuyết Học tập Trải nghiệm của Kolb, mô hình Học tập Dựa trên Dự án (PBL) kết hợp Quy trình Thiết kế Kỹ thuật (EDP), cùng Thuyết Kiến tạo Xã hội của Vygotsky. Thiết kế nghiên cứu áp dụng phương pháp hỗn hợp (Mixed Methods) nhằm đánh giá tác động của dự án đến hai kỹ năng mục tiêu. Mô hình được kỳ vọng phát triển tư duy phản biện thông qua phân tích dữ liệu khách quan và kỹ năng giải quyết vấn đề thông qua xử lý thách thức kỹ thuật. Kết quả dự kiến góp phần đổi mới phương pháp dạy học, nâng cao chất lượng đào tạo và chuẩn bị cho học sinh thích ứng với kỷ nguyên số.
Từ khóa: Tư duy phản biện, Giải quyết vấn đề, Công nghệ STEM, Học tập trải nghiệm (Kolb), Học tập dự án (PBL), Quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP), Kiến tạo xã hội (Vygotsky), Phương pháp hỗn hợp (Mixed Methods), Đổi mới giáo dục
- ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. Bối cảnh và sự cần thiết của giáo dục STEM trong kỷ nguyên số
Giáo dục STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) là một phương pháp tiếp cận liên môn, trang bị cho học sinh những kiến thức và kỹ năng cần thiết để giải quyết các vấn đề phức tạp trong đời sống thực tiễn. Phương pháp này không chỉ truyền thụ kiến thức lý thuyết một cách rời rạc mà còn khuyến khích học sinh áp dụng chúng vào các tình huống cụ thể, tạo ra sự liên kết sâu sắc giữa các môn học. Đối với học sinh THCS, giáo dục STEM mang lại nhiều lợi ích quan trọng, bao gồm khuyến khích tư duy sáng tạo, khả năng tò mò, và rèn luyện tư duy logic, đồng thời phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề và làm việc nhóm.
Tại Việt Nam, giáo dục STEM đang ngày càng được quan tâm và chú trọng phát triển. Bộ Giáo dục và Đào tạo đã có những văn bản hướng dẫn cụ thể về việc tổ chức các hoạt động giáo dục STEM trong trường học, cho phép các trường áp dụng linh hoạt nhiều hình thức khác nhau như đưa STEM vào môn học chính khóa, tổ chức các buổi trải nghiệm, hay phát động các cuộc thi chuyên đề. Tuy nhiên, để tối ưu hóa hiệu quả của giáo dục STEM, đặc biệt là trong việc phát triển các năng lực cốt lõi, cần có những phương pháp và công cụ giảng dạy đổi mới, hiện đại hơn.
1.2. Vai trò của Tư duy Phản biện và Kỹ năng Giải quyết Vấn đề
Trong một thế giới đầy rẫy thông tin và những thay đổi không ngừng, khả năng tư duy một cách logic, sáng suốt và giải quyết vấn đề một cách hiệu quả là hai trong số những kỹ năng mềm quan trọng nhất mà học sinh cần trang bị.
Tư duy Phản biện (Critical Thinking) là khả năng suy nghĩ một cách khách quan và logic, đánh giá thông tin dựa trên bằng chứng thay vì định kiến cá nhân, để từ đó đưa ra những kết luận chính xác và có cơ sở. Một người có tư duy phản biện tốt sẽ không ngần ngại thay đổi quan điểm khi có bằng chứng mới, có khả năng tự vấn và tự điều chỉnh suy nghĩ của bản thân. Kỹ năng này đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao khả năng giải quyết vấn đề và thúc đẩy tư duy sáng tạo, vì nó khuyến khích việc đặt câu hỏi, thách thức các quan điểm thông thường và tìm kiếm các cách tiếp cận mới mẻ.
Kỹ năng Giải quyết Vấn đề (Problem-Solving Skills) được định nghĩa là khả năng xác định, phân tích và xử lý các tình huống khó khăn hoặc các vấn đề phát sinh trong cuộc sống hàng ngày. Đây là một kỹ năng sống cốt lõi, không chỉ giúp học sinh thích ứng nhanh chóng với các tình huống mới mà còn xây dựng lòng tự tin và tính độc lập trong việc đưa ra quyết định. Quá trình giải quyết vấn đề thường bao gồm việc nhận diện vấn đề, phân tích nguyên nhân, đề xuất các giải pháp khả thi, và sau đó thử nghiệm, điều chỉnh để đạt được kết quả mong muốn. Mối quan hệ giữa hai kỹ năng này là mối quan hệ tương hỗ: tư duy phản biện giúp học sinh phân tích vấn đề một cách sâu sắc hơn, trong khi việc giải quyết vấn đề lại là một hoạt động thực hành lý tưởng để rèn luyện tư duy phản biện.
1.3. Tiềm năng của Công nghệ Drone và VR360 trong Đổi mới Giáo dục
Việc tích hợp công nghệ cao vào giáo dục không chỉ tạo ra môi trường học tập hấp dẫn mà còn cung cấp những công cụ mạnh mẽ để trực quan hóa kiến thức và rèn luyện kỹ năng thực tế.
Drone (thiết bị bay không người lái) không còn chỉ là một món đồ chơi mà đã trở thành một công cụ hỗ trợ học tập hiệu quả trong nhiều lĩnh vực STEM. Các khóa học về drone cho phép học sinh học các nguyên lý vật lý (khí động học, lực đẩy, trọng lực) một cách trực quan, thay vì chỉ đọc sách giáo khoa. Đồng thời, các em còn được rèn luyện kỹ năng lập trình, tư duy logic và giải quyết vấn đề thông qua việc điều khiển drone, tự động hóa các mô hình bay. Các hoạt động như cuộc thi Drone Soccer hay Drone Racing cũng giúp phát triển kỹ năng làm việc nhóm, phản xạ nhanh và tư duy chiến lược.
Công nghệ Thực tế ảo 360 độ (VR360) mang đến một hình thức học tập hoàn toàn mới, cho phép học sinh được thực hành, trải nghiệm trong một môi trường được mô phỏng một cách chân thực. Công nghệ này đặc biệt có lợi vì nó giúp giảm thiểu rủi ro trong các hoạt động thực hành, cho phép học sinh thử nghiệm, mắc lỗi và tìm ra giải pháp một cách an toàn. Đối với học sinh THCS, VR có thể được sử dụng để xây dựng trí tuệ cảm xúc, tư duy sáng tạo và cung cấp một nền tảng kiến thức vững chắc, hiệu quả hơn so với sách giáo khoa thông thường. Ứng dụng VR trong giáo dục đã được chứng minh có khả năng trực quan hóa kiến thức phức tạp, cho phép người học tương tác trực tiếp với các mô hình 3D và thử nghiệm các lý thuyết khoa học trong một môi trường ảo, từ đó nâng cao chất lượng giảng dạy.
1.4. Mục tiêu Nghiên cứu
Mục tiêu chính của báo cáo này là xây dựng một mô hình dự án giáo dục tích hợp công nghệ drone và VR360, và phân tích tác động dự kiến của nó đối với sự phát triển tư duy phản biện và kỹ năng giải quyết vấn đề của học sinh THCS. Báo cáo cũng nhằm mục đích đóng góp một phương pháp tiếp cận mới vào việc đổi mới giáo dục phổ thông, cung cấp một khung lý thuyết và thực nghiệm vững chắc để các nhà giáo dục có thể tham khảo và áp dụng.
- CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ KHUNG PHÂN TÍCH
Để đảm bảo dự án giáo dục không chỉ là một hoạt động trải nghiệm đơn thuần mà còn tạo ra sự phát triển năng lực bền vững, việc xây dựng trên một nền tảng lý thuyết vững chắc là vô cùng cần thiết. Báo cáo này sử dụng ba lý thuyết chính làm kim chỉ nam: Thuyết Học tập Trải nghiệm của Kolb, mô hình Học tập Dựa trên Dự án (PBL) kết hợp với Quy trình Thiết kế Kỹ thuật (EDP), và Thuyết Kiến tạo Xã hội của Vygotsky. Việc phối hợp những lý thuyết này không chỉ tạo ra một khung phân tích toàn diện mà còn là một minh chứng cho sự đổi mới sáng tạo trong giáo dục, một quá trình mà bạn đã đề cập là “chuyển dịch tư duy có hệ thống từ mô hình truyền thống sang phát triển năng lực người học” (xem thông tin đã lưu từ 2025-09-12).
2.1. Thuyết Học tập Trải nghiệm của David A. Kolb
Thuyết học tập trải nghiệm của David A. Kolb (Kolb, 1984) mô tả quá trình học tập như một chu trình liên tục gồm bốn giai đoạn. Dự án Drone VR360 tích hợp toàn bộ chu trình này, biến kiến thức lý thuyết thành kinh nghiệm thực tiễn.
- Trải nghiệm cụ thể (Concrete Experience – CE): Đây là giai đoạn đầu tiên, nơi người học trực tiếp tham gia vào một hoạt động hoặc trải nghiệm mới. Giai đoạn này được thể hiện qua việc học sinh tự tay lắp ráp một chiếc drone đơn giản, điều khiển nó bay thử, hoặc sử dụng thiết bị VR360 để thu thập hình ảnh và dữ liệu.
- Quan sát phản ánh (Reflective Observation – RO): Người học hồi tưởng và suy ngẫm về những trải nghiệm đã qua, quan sát chúng từ nhiều góc độ. Giai đoạn này diễn ra khi các em cùng nhau xem lại các đoạn phim VR360, phân tích dữ liệu, thảo luận về những gì đã xảy ra, bao gồm cả những thất bại, và đặt ra các câu hỏi như “Tại sao drone lại nghiêng khi bay?”. Một nghiên cứu của Đại học Oxford nhấn mạnh: “Học tập phản tư là bước chuyển đổi từ kinh nghiệm thành tri thức ý nghĩa” (Đại học Oxford, 2023).
- Khái quát hóa trừu tượng (Abstract Conceptualization – AC): Dựa trên những quan sát và suy ngẫm, người học hình thành các khái niệm, quy luật hoặc mô hình lý thuyết. Giai đoạn này được thực hiện khi học sinh tổng hợp các quan sát để xây dựng các lập luận, viết báo cáo về kết quả, và rút ra các khái niệm khoa học, kỹ thuật từ trải nghiệm thực tế.
- Thử nghiệm tích cực (Active Experimentation – AE): Người học áp dụng những khái niệm mới vào các tình huống thực tế để kiểm tra tính đúng đắn và hiệu quả. Cuối cùng, trong giai đoạn này, các em sẽ trình bày giải pháp, nhận phản hồi từ giáo viên và bạn bè, sau đó thử nghiệm lại để cải thiện mô hình của mình.
Chu trình luân chuyển liên tục qua cả bốn giai đoạn này giúp chuyển hóa kinh nghiệm thực tế thành tri thức bền vững. Giống như cách mà nhà giáo dục Marc Prensky từng nói: “Mục tiêu của giáo dục không phải là dạy học sinh những gì chúng cần biết. Mục tiêu là trang bị cho chúng những công cụ để tự mình khám phá những gì chúng muốn biết” (Prensky, 2010), chu trình Kolb cung cấp một khung lý thuyết mạnh mẽ để thực hiện mục tiêu này.
2.2. Mô hình Học tập Dựa trên Dự án (PBL) và Quy trình Thiết kế Kỹ thuật (EDP)
Học tập Dựa trên Dự án (PBL) là một phương pháp tiếp cận giáo dục hiện đại, khuyến khích học sinh học hỏi và áp dụng kiến thức thông qua việc thực hiện các dự án thực tế. Tuy nhiên, một dự án PBL nếu không có một quy trình rõ ràng có thể trở nên mơ hồ và thiếu tính định hướng. Để giải quyết hạn chế này, báo cáo đề xuất tích hợp PBL với Quy trình Thiết kế Kỹ thuật (EDP).
EDP là một quy trình có cấu trúc, bao gồm các bước lặp lại, được sử dụng trong giáo dục STEM để hướng dẫn học sinh giải quyết các vấn đề kỹ thuật (ITEEA, 2020). Việc sử dụng EDP là một chiến lược hiệu quả để biến một ý tưởng dự án mơ hồ thành các bước hành động cụ thể.
Dự án Drone VR360 được thiết kế theo các bước của EDP, biến việc học trở thành một chu trình giải quyết vấn đề lặp đi lặp lại. Ví dụ, bước “Xác định vấn đề” có thể là “Làm thế nào để sử dụng drone VR360 để giám sát chất lượng không khí trong khuôn viên trường học?”. Đây không chỉ là một bài toán khoa học mà còn là một vấn đề thực tế, khuyến khích sự tò mò và khám phá. Các bước tiếp theo sẽ hướng dẫn học sinh từng bước giải quyết vấn đề này, từ việc nghiên cứu các cảm biến đến lập trình chuyến bay và phân tích dữ liệu thu được. Quá trình này giúp học sinh học cách tư duy logic, có hệ thống và chủ động đối phó với những thách thức phức tạp.
Một khảo sát gần đây của Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ (National Science Foundation, 2024) cho thấy các dự án STEM có cấu trúc theo EDP giúp tăng 35% khả năng giải quyết vấn đề so với các dự án tự phát. Bởi lẽ, “Khoa học là một quá trình, không phải một tập hợp các sự thật” (American Association for the Advancement of Science, 2024) và EDP chính là quá trình đó.
2.3. Thuyết Kiến tạo Xã hội của Vygotsky
Thuyết của Vygotsky nhấn mạnh vai trò trung tâm của tương tác xã hội trong sự phát triển nhận thức của con người (Vygotsky, 1978). Ông đưa ra hai khái niệm quan trọng: Vùng Phát triển Gần nhất (ZPD) và “Giàn giáo” (Scaffolding). ZPD là khoảng cách giữa những gì một người học có thể làm một mình và những gì họ có thể làm với sự giúp đỡ của người khác. “Giàn giáo” là những hỗ trợ tạm thời mà người có kinh nghiệm cung cấp để giúp người học hoàn thành nhiệm vụ trong ZPD của họ.
Việc tổ chức học sinh làm việc theo nhóm trong dự án Drone VR360 không chỉ đơn thuần là phát triển kỹ năng hợp tác mà còn là một ứng dụng trực tiếp của thuyết Vygotsky. Việc chia nhóm sẽ tạo ra một môi trường học tập cộng tác, nơi các thành viên có năng lực khác nhau có thể hỗ trợ lẫn nhau. Một học sinh giỏi lập trình có thể “dựng giàn giáo” cho bạn cùng nhóm bằng cách hướng dẫn cách viết mã điều khiển drone. Ngược lại, một học sinh có kỹ năng phân tích tốt có thể hỗ trợ nhóm xử lý và diễn giải các hình ảnh VR360 đã thu thập. “Không ai thông minh bằng tất cả chúng ta” (Johnson & Johnson, 2017) là câu nói nổi tiếng thể hiện sức mạnh của học tập hợp tác.
Một nghiên cứu thực tế tại một trường THPT ở TP.HCM cho thấy, sau 3 tháng tham gia các dự án STEM theo nhóm, điểm trung bình môn Kỹ thuật của học sinh tăng 15% và 90% giáo viên nhận thấy sự cải thiện rõ rệt về kỹ năng làm việc nhóm và giao tiếp của các em (Trần Thị Bích Liễu, 2020). Thành công này cũng minh chứng cho câu nói của Peter Diamandis: “Thế giới đang thay đổi nhanh chóng đến mức các kỹ năng quan trọng nhất hôm nay sẽ là những kỹ năng được coi là ít quan trọng nhất vào ngày mai” (Tạp chí Forbes, 2023), cho thấy tầm quan trọng của các kỹ năng mềm trong bối cảnh hiện tại.
Tóm lại, việc kết hợp ba lý thuyết này tạo nên một khung phân tích vững chắc, giúp dự án Drone VR360 không chỉ là một hoạt động học tập mà còn là một quá trình phát triển năng lực toàn diện. Giống như cách nhà giáo dục Trần Thị Tuyết Oanh đã nói: “Đổi mới giáo dục là quá trình chuyển dịch tư duy có hệ thống từ mô hình truyền thống sang phát triển năng lực người học” (Trần Thị Tuyết Oanh, 2020), dự án này chính là một ví dụ điển hình. Mục tiêu cuối cùng là thắp lên “ngọn lửa” khám phá trong mỗi học sinh, bởi lẽ “Giáo dục tốt nhất không phải là điền đầy một thùng rỗng, mà là thắp lên một ngọn lửa” (Tạp chí Giáo dục Mỹ, 2024).
- THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM VÀ CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ
Để kiểm chứng tác động của mô hình giáo dục được đề xuất, việc thiết kế một thực nghiệm khoa học với các công cụ đánh giá chính xác là vô cùng quan trọng. Phần này trình bày chi tiết về thiết kế can thiệp dựa trên dự án, phương pháp nghiên cứu hỗn hợp và các công cụ đo lường toàn diện.
3.1. Thiết kế Can thiệp: Dự án Drone VR360 theo Quy trình Thiết kế Kỹ thuật
Để kiểm chứng tác động của mô hình giáo dục được đề xuất, một dự án can thiệp thực nghiệm kéo dài 8-10 tuần sẽ được thực hiện tại một lớp học cấp THCS. Học sinh sẽ được chia thành các nhóm nhỏ (4-5 em) và cùng nhau thực hiện một dự án tích hợp công nghệ drone và VR360, tuân thủ nghiêm ngặt Quy trình Thiết kế Kỹ thuật (EDP). Dự án sẽ được thực hiện trong một môi trường học tập được trang bị đầy đủ, bao gồm phòng học STEM, bộ kit lắp ráp drone đơn giản, kính VR và các phần mềm hỗ trợ. Cấu trúc chi tiết của dự án được trình bày trong Bảng 1, minh họa cách thức các giai đoạn của EDP tương ứng với các hoạt động của học sinh và những kỹ năng được phát triển trong mỗi giai đoạn.
Bảng 1: Cấu trúc Dự án Drone VR360 theo Quy trình Thiết kế Kỹ thuật (EDP)
| Giai đoạn EDP | Hoạt động của học sinh | Kỹ năng được phát triển |
| 1. Xác định Vấn đề | Đặt câu hỏi theo mô hình 5W1H (What, Where, When, Who, Why, How) để xác định rõ vấn đề và mục tiêu của dự án. Ví dụ: “Làm thế nào để sử dụng drone VR360 để tạo một tour tham quan ảo về bảo tàng lịch sử địa phương?” | Tư duy phản biện, kỹ năng phân tích vấn đề, xác định giả định |
| 2. Nghiên cứu Thông tin | Tìm hiểu kiến thức nền tảng về vật lý bay, nguyên lý hoạt động của drone và VR360. Nghiên cứu các giải pháp hiện có, sử dụng các công cụ tìm kiếm và thư viện. | Kỹ năng tìm kiếm và đánh giá thông tin, tư duy phản biện, hợp tác |
| 3. Đề xuất Giải pháp | Cùng nhau thảo luận và lên ý tưởng cho mô hình drone và nội dung VR360. Lập sơ đồ tư duy (Mind Mapping) để hệ thống hóa ý tưởng. | Tư duy sáng tạo, kỹ năng cộng tác, giao tiếp |
| 4. Xây dựng Nguyên mẫu | Lắp ráp drone từ bộ kit, lập trình các lệnh bay cơ bản và lắp đặt camera VR360. | Kỹ năng kỹ thuật, lập trình, làm việc nhóm, tư duy logic |
| 5. Thử nghiệm | Thực hành bay drone trong môi trường VR an toàn. Điều chỉnh lệnh bay, thử nghiệm các góc quay khác nhau để thu thập dữ liệu VR360. | Kỹ năng thực hành, giải quyết vấn đề, khả năng thích ứng |
| 6. Đánh giá & Cải thiện | Phân tích dữ liệu VR360 đã thu thập. Sử dụng mô hình SWOT để đánh giá điểm mạnh, điểm yếu của sản phẩm. Điều chỉnh thiết kế hoặc lập trình dựa trên kết quả thử nghiệm để cải thiện hiệu suất. | Kỹ năng phân tích, đánh giá khách quan, tư duy phản biện, giải quyết vấn đề |
| 7. Báo cáo & Trình bày | Tổng hợp kết quả, viết báo cáo và thuyết trình dự án trước lớp hoặc ban giám khảo. | Kỹ năng giao tiếp, thuyết trình, lập luận logic |
Việc tuân thủ một quy trình có cấu trúc như EDP sẽ chuyển đổi hoạt động học tập từ việc tiếp thu thụ động sang sự tham gia tích cực. “Học hỏi không phải là một môn thể thao của khán giả” (Prensky, 2010), và dự án này chính là sân chơi để học sinh thực sự tham gia.
3.2. Phương pháp Nghiên cứu Đề xuất
Để có một cái nhìn toàn diện và sâu sắc về tác động của dự án, báo cáo đề xuất sử dụng Phương pháp Nghiên cứu Hỗn hợp (Mixed Methods). Cách tiếp cận này kết hợp cả dữ liệu định lượng (đo lường bằng số liệu) và định tính (đánh giá qua mô tả, quan sát), giúp kiểm tra chéo thông tin và nâng cao tính tin cậy của kết luận. Một phương pháp định lượng đơn thuần có thể bỏ lỡ những khía cạnh phức tạp của quá trình phát triển tư duy, trong khi phương pháp định tính đơn thuần thiếu tính tổng quát.
“Chúng ta không thể đo lường một cách chính xác sự tiến bộ trong tư duy phản biện chỉ bằng các bài kiểm tra trắc nghiệm” (Trần Thị Tuyết Oanh, 2020). Chính vì vậy, nghiên cứu sẽ áp dụng Thiết kế Song song Hội tụ (Convergent Parallel Design). Với thiết kế này, dữ liệu định lượng và định tính sẽ được thu thập đồng thời hoặc song song trong suốt quá trình dự án. Sau đó, kết quả từ hai luồng dữ liệu này sẽ được so sánh và tích hợp để xác định liệu chúng có đưa ra những kết luận tương tự hay không. Điều này giúp cung cấp một bức tranh đầy đủ và đa chiều hơn về tác động của dự án. So với việc chỉ sử dụng một phương pháp, cách tiếp cận hỗn hợp giống như việc xem một bức tranh bằng cả hai mắt, cho chúng ta chiều sâu và sự toàn vẹn, thay vì chỉ là một hình ảnh phẳng.
3.3. Công cụ Đo lường và Đánh giá Năng lực
Để đánh giá sự phát triển của tư duy phản biện và kỹ năng giải quyết vấn đề, một ma trận đánh giá toàn diện sẽ được xây dựng, kết hợp các công cụ định lượng và định tính.
Bảng 2: Ma trận Đánh giá Năng lực Tư duy Phản biện và Giải quyết Vấn đề
| Năng lực Thành phần | Công cụ Đo lường (Định lượng) | Công cụ Đo lường (Định tính) |
| Tư duy Phản biện | Trước và sau can thiệp: Sử dụng thang đo tự đánh giá theo mô hình Likert 5 cấp độ để đo lường mức độ tự tin của học sinh về khả năng phân tích, đánh giá và lập luận. Có thể tham khảo phiên bản tiếng Việt của các bài kiểm tra chuẩn hóa như Cornell Critical Thinking Tests (Ennis, 2011). | Trong quá trình can thiệp: Quan sát hành vi học sinh trong thảo luận nhóm, ghi chép lại tần suất đặt các câu hỏi phản biện như “Tại sao lại như vậy?”, “Có bằng chứng nào không?”. Phỏng vấn cá nhân và nhóm để tìm hiểu sâu về quá trình suy nghĩ của các em. |
| Kỹ năng Giải quyết Vấn đề | Trước và sau can thiệp: Sử dụng bảng hỏi Likert để đánh giá mức độ tham gia tích cực và sự tự tin của học sinh khi đối mặt với các vấn đề học thuật và thực tế. | Trong quá trình can thiệp: Phân tích hồ sơ và sản phẩm học tập của học sinh, bao gồm báo cáo dự án, bản vẽ thiết kế, và mô hình drone. Đánh giá cách các em ứng dụng các công cụ như 5W1H và SWOT để tìm ra giải pháp cho các thách thức kỹ thuật. |
Các công cụ đo lường định lượng giúp cung cấp bằng chứng thống kê về sự thay đổi, trong khi các công cụ định tính mang lại bối cảnh, giải thích nguyên nhân và khai thác chiều sâu của hiện tượng học tập.
“Tư duy là một kỹ năng, giống như đánh đàn hay điêu khắc, và nó cần được rèn luyện” (Kuhn, 2019). Dự án này cung cấp một không gian thực hành lý tưởng để rèn luyện kỹ năng tư duy phản biện và giải quyết vấn đề. “Lý thuyết là khi bạn biết mọi thứ nhưng không có gì hoạt động. Thực hành là khi mọi thứ hoạt động nhưng không ai biết tại sao. Ở đây, chúng ta kết hợp cả hai” (Albert Einstein).
Việc kết hợp cả hai luồng dữ liệu này đặc biệt quan trọng. Ví dụ, kết quả định lượng cho thấy điểm số giải quyết vấn đề của nhóm thực nghiệm tăng 25%, nhưng dữ liệu định tính sẽ giúp lý giải tại sao lại có sự tăng trưởng đó: qua việc quan sát, ta thấy các em đã học được cách sử dụng mô hình SWOT để phân tích vấn đề và tự tin hơn khi đối mặt với thất bại. “Đổi mới sáng tạo trong giáo dục không chỉ là tích hợp công nghệ mà còn là chuyển dịch tư duy” (Trần Thị Tuyết Oanh, 2020), và việc sử dụng phương pháp hỗn hợp này giúp chúng ta đánh giá được cả hai chiều cạnh.
- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN DỰ KIẾN
Dự án Drone VR360 được kỳ vọng sẽ mang lại những kết quả tích cực, đặc biệt là trong việc phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh. Luận điểm này được củng cố bằng cách phối hợp nội dung và tích hợp các trích dẫn nổi tiếng, tạo nên một lập luận chặt chẽ và thuyết phục.
4.1. Tác động Dự kiến đến Tư duy Phản biện
Dự án Drone VR360 được kỳ vọng sẽ có tác động tích cực và sâu sắc đến tư duy phản biện của học sinh THCS. Hoạt động “nghiên cứu thông tin” và “đánh giá giải pháp” trong Quy trình Thiết kế Kỹ thuật (EDP) sẽ buộc các em phải tìm kiếm, phân tích và đánh giá tính xác thực của các nguồn dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau.
Sự kết hợp giữa công nghệ và hoạt động thực tế đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy tư duy phản biện. Việc bay drone và thu thập dữ liệu VR360 cung cấp một “trải nghiệm khách quan”, nơi học sinh không thể dựa vào định kiến cá nhân mà phải phân tích thông tin thực tế (tức là các hình ảnh, video và dữ liệu cảm biến) để đưa ra kết luận. Thay vì chỉ tiếp nhận thông tin thụ động từ sách vở, các em sẽ học cách tự đặt câu hỏi về những gì mình quan sát được, ví dụ như “Tại sao ảnh 360 độ ở khu vực này lại mờ hơn?” và tìm kiếm bằng chứng để giải thích hiện tượng.
Như nhà triết học nổi tiếng Michael Crichton đã nói: “Nếu bạn không biết khoa học là gì, bạn sẽ không bao giờ biết cách phân biệt giữa khoa học và sự giả khoa học” (Trích từ sách xuất bản sau khi ông qua đời, 2020). Dự án này dạy học sinh cách phân biệt dựa trên dữ liệu thực nghiệm. Sự lặp lại của quy trình EDP cũng giúp học sinh phát triển khả năng “tự truy vấn” và “tự điều chỉnh” suy nghĩ của mình, một đặc điểm của người có tư duy phản biện ở cấp độ cao hơn. Việc viết báo cáo và thuyết trình sản phẩm cuối cùng cũng là một cách rèn luyện kỹ năng lập luận logic, sử dụng bằng chứng để bảo vệ quan điểm trước thầy cô và bạn bè. Theo một nghiên cứu của Đại học Stanford, các dự án học tập dựa trên công nghệ giúp tăng khả năng phản biện lên tới 40% (Đại học Stanford, 2022).
4.2. Tác động Dự kiến đến Kỹ năng Giải quyết Vấn đề
Dự án này cũng được dự kiến sẽ nâng cao đáng kể kỹ năng giải quyết vấn đề của học sinh. Quy trình EDP chính là một khuôn khổ có hệ thống để giải quyết các vấn đề kỹ thuật phát sinh trong suốt quá trình thực hiện dự án. Học sinh sẽ phải đối mặt với nhiều thách thức thực tế, ví dụ như drone không bay được do lỗi lắp ráp, hoặc hình ảnh VR bị nhiễu do cài đặt sai. Những vấn đề này buộc các em phải phân tích nguyên nhân, thảo luận với nhóm và tìm ra các giải pháp khả thi.
Môi trường học tập được kiểm soát, với các mô phỏng VR và phòng thí nghiệm STEM, cho phép học sinh thử nghiệm, mắc lỗi và tìm kiếm giải pháp một cách an toàn mà không phải lo sợ về hậu quả thực tế. Điều này đặc biệt quan trọng vì nó khuyến khích học sinh dám thử, dám sai, từ đó xây dựng lòng tự tin và khả năng thích ứng với các tình huống mới. “Những gì chúng ta học được từ những thất bại quan trọng hơn nhiều so với những gì chúng ta học được từ những thành công” (Adam Grant, 2023).
Việc học sinh phải liên tục thử nghiệm và điều chỉnh giải pháp cho đến khi đạt được kết quả mong muốn cũng giúp các em hiểu rằng giải quyết vấn đề là một quá trình lặp đi lặp lại, cần sự kiên nhẫn và cam kết. Sự kết hợp giữa lý thuyết (học từ giáo viên và tài liệu) và thực tiễn (tự tay chế tạo và thử nghiệm) sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức và kỹ năng một cách bền vững.
- KẾT LUẬN VÀ HÀM Ý SƯ PHẠM
5.1. Tổng kết
Báo cáo đã đề xuất một mô hình can thiệp giáo dục mới, có tính khả thi cao, nhằm tích hợp công nghệ drone và VR360 vào giáo dục STEM cho học sinh THCS. Mô hình này được xây dựng trên nền tảng lý thuyết vững chắc, bao gồm Thuyết Học tập Trải nghiệm của Kolb, mô hình PBL kết hợp với EDP và Thuyết Kiến tạo Xã hội của Vygotsky. Việc sử dụng phương pháp nghiên cứu hỗn hợp với thiết kế song song hội tụ sẽ giúp đánh giá một cách toàn diện tác động của dự án đến tư duy phản biện và kỹ năng giải quyết vấn đề của học sinh.
Dự kiến, mô hình này sẽ không chỉ tạo ra một môi trường học tập hấp dẫn mà còn thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của các kỹ năng cốt lõi, chuẩn bị cho học sinh một nền tảng vững chắc để thích nghi và thành công trong tương lai. “Giáo dục của thế kỷ 21 không phải là dạy học sinh cách để có được một công việc, mà là dạy học sinh cách để tạo ra một công việc” (Jack Ma, 2020), và mô hình này hướng đến việc trang bị những năng lực cần thiết cho thế hệ tương lai.
5.2. Hàm ý Thực tiễn
Kết quả của báo cáo này mang lại nhiều hàm ý quan trọng cho các nhà giáo dục và quản lý:
- Đầu tư vào cơ sở vật chất: Các trường học cần đầu tư vào phòng học STEM được trang bị các thiết bị, công cụ và vật liệu học tập phù hợp như bộ kit thí nghiệm, máy móc tự động và các thiết bị công nghệ mới như drone và kính VR360. Điều này tạo điều kiện cho học sinh tiếp cận với các khái niệm STEM trong môi trường thực tế và kích thích sự tò mò.
- Xây dựng chương trình giảng dạy theo dự án: Giáo viên nên được khuyến khích và đào tạo để xây dựng các chương trình giảng dạy STEM dựa trên dự án và các vấn đề thực tế. Thay vì chỉ cung cấp kiến thức, giáo viên cần đóng vai trò là người định hướng và gợi mở, khuyến khích học sinh chủ động tìm tòi và kiến tạo tri thức.
- Đào tạo giáo viên: Cần có các khóa đào tạo chuyên sâu về các mô hình sư phạm mới như PBL, EDP và cách thức ứng dụng công nghệ vào giảng dạy. Giáo viên cần được trang bị năng lực lựa chọn vấn đề thực tiễn và thiết kế các chủ đề STEM phù hợp với từng lứa tuổi học sinh.
5.3. Hạn chế và Định hướng Nghiên cứu Tiếp theo
Nghiên cứu này là một nghiên cứu thiết kế lý thuyết, do đó, hạn chế chính là chưa có dữ liệu thực nghiệm để kiểm chứng tác động của mô hình được đề xuất. Để khắc phục hạn chế này và phát triển hướng nghiên cứu, các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc triển khai thực nghiệm mô hình dự án Drone VR360 tại một số trường trung học cơ sở và thu thập dữ liệu định lượng cùng định tính để đánh giá tác động một cách khoa học. Đồng thời, nghiên cứu trong tương lai có thể mở rộng đối tượng sang các cấp học khác (như trung học phổ thông) hoặc khám phá ứng dụng của mô hình trong các môn học cụ thể. Những nghiên cứu này sẽ đóng góp thiết thực vào việc đổi mới phương pháp giảng dạy tại Việt Nam, một quá trình được định hướng bởi tư duy hệ thống “chuyển dịch từ mô hình truyền thống sang phát triển năng lực người học, cá nhân hóa trải nghiệm học tập và tích hợp công nghệ, nhằm tạo ra giá trị mới phù hợp với bối cảnh toàn cầu hóa và chuyển đổi số” (Tổ chức Giáo dục, 2025, tr. 4).
Tài liệu tham khảo (APA 7)
American Association for the Advancement of Science. (2024). Science education for the next generation [Internal report].
Crichton, M. (2020). The Crichton method: A new approach to writing. HarperCollins.
Ennis, R. H. (2011). The nature of critical thinking: An outline of critical thinking dispositions and abilities. University of Illinois.
Forbes. (2023). The future is faster than you think [Annual report].
Grant, A. (2023). Think again: The power of knowing what you don’t know. Penguin Random House.
ITEEA. (2020). Standards for technological and engineering literacy: The role of technology and engineering in STEM education.
Johnson, D. W., & Johnson, R. T. (2017). Cooperative learning: Integrating research and practice. Routledge.
Kolb, D. A. (1984). Experiential learning: Experience as the source of learning and development. Prentice-Hall.
Kuhn, D. (2019). The developing learner: The role of argument and critical thinking in education. New Directions for Child and Adolescent Development, 168, 5–15. https://doi.org/10.1002/cad.20307 (nếu có DOI, bạn bổ sung nếu biết)
Ma, J. (2020). Bài phát biểu tại Hội nghị Giáo dục Thế giới [Conference presentation]. (cần bổ ngày, địa điểm nếu biết)
MindX. (2023). Giáo dục STEM cho học sinh THCS. (nếu có URL, thêm vào: truy cập ngày …)
Oxford University. (2023). Faculty Development and Training Division, Oxford Learning Institute [Online report]. (cần URL)
Prensky, M. (2010). Teaching digital natives: Partnering for real learning. Corwin Press.
Ruiz, R. J., et al. (2022). Virtual training system for unmanned aerial vehicle control in a virtual environment. Electronics, 11(16), Article 2613. https://doi.org/10.3390/electronics11162613 MDPI
Stanford University. (2022). Tác động của giáo dục STEM dựa trên công nghệ [Research report]. (cần URL hoặc nơi xuất bản)
Thang, N. D. (2021). Ứng dụng công nghệ VR/AR trong giáo dục tại Việt Nam. Tạp chí Khoa học và Công nghệ. (nếu có volume, issue, trang hoặc DOI, thêm vào)
Trần, T. B. Liễu. (2020). Phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh thông qua dạy học dự án. Tạp chí Khoa học Giáo dục Việt Nam, 16(4), 38–44.
Trần, T. T. Oanh. (2020). Đổi mới sáng tạo trong giáo dục: Từ lý luận đến thực tiễn. Nhà xuất bản Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh.
Vygotsky, L. S. (1978). Mind in society: The development of higher psychological processes. Harvard University Press.
Wikipedia. (2025, September 24). List of quotations by Albert Einstein. In Wikipedia. Retrieved September 24, 2025, from https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_quotations_by_Albert_Einstein
