Nghiên cứu khoa học kỹ thuật

Thông qua các hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo với khoa học kỹ thuật là một cấp độ cao trong giáo dục STEM. Học sinh tham gia yêu cầu phải có năng lực, hứng thú, chủ động tìm tòi, học hỏi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết vấn đề.

Hướng dẫn nghiên cứu khoa học kỹ thuật

Tham gia các CLB STEM cũng là tiền đề để phát triển sáng tạo khoa học kỹ thuật và triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học học kỹ thuật cho học sinh trung học theo Thông tư số 38/2012/TT-BGDĐT ngày 02/11/2012 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo. 

Hình thức của dự án nghiên cứu khoa học kỹ thuật

Hướng dẫn nghiên cứu khoa học kỹ thuật

Dự án khoa học

Sản phẩm của dự án khoa học thường mang tính chất đề xuất, kết quả như tìm hiểu nguyên nhân gây ra thực trạng, đưa ra các giải pháp hay kết quả khảo sát… từ những câu hỏi trong thực tiễn

Hướng dẫn nghiên cứu khoa học kỹ thuật

Dự án kỹ thuật 

Kết quả của dự án kỹ thuật thường các sản phẩm hữu hình (bộ kit, máy móc, dụng cụ…) dùng để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn.

Quy trình thực hiện dự án

Hướng dẫn nghiên cứu khoa học kỹ thuật
Trích video: Hướng dẫn học sinh thực hiện dự án KHKT - Thầy Trang Minh Thiên

1. Xác định vấn đề nghiên cứu

Đây là bước xuất phát điểm của quá trình thiết kế kỹ thuật mà vấn đề của khoa học và thực tiễn vô cùng phong phú, do đó khi xác định đề tài nghiên cứu bạn cần hỗ trợ học sinh để lưu ý các yêu cầu sau đây:

  • Tính mới: đảm bảo được đề tài chọn phải tìm ra những điều mới. Có thể là hoàn toàn mới (từ trước đến nay chưa từng được giải quyết) hay bổ sung, áp dụng những kiến thức khoa học để giải quyết những vấn đề có sẵn; tạo ra những công cụ mới, kỹ thuật mới…
Hướng dẫn nghiên cứu khoa học kỹ thuật
  • Tính khả thi: đề tài có dễ dàng tìm được nguồn số liệu hay các nguồn tham khảo từ Internet, sách, báo… 
  • Tính thực tiễn: nội dung đề tài được phải có thật, mang tính thực tế khách quan, giải quyết được các vấn đề, khó khăn phù hợp với trình độ, thời gian, điều kiện và sự đam mê của học sinh.
  • Tính sáng tạo: đề tài không nhất thiết phải mới hoàn toàn, nhưng cần sự sáng tạo để tạo nên sự mới mẻ cho đề tài của mình. 

Thông qua 4 yêu cầu này, học sinh cần hiểu rõ để trả lời được các câu hỏi như: Vấn đề này là gì; ai đang cần giải quyết; tại sao cần giải quyết; có cách nào tốt hơn không… để kết thúc bước 1.

2. Lập kế hoạch và đề cương nghiên cứu.

Đây là một bước quan trọng giúp học sinh thực hiện được dự án dễ dàng hơn. Yêu cầu của bước này là học sinh cần hình dung tương đối rõ ràng về đề tài mà mình đã chọn để bắt đầu 2 công việc: 

  • Lên đề cương nghiên cứu là văn bản dự kiến các bước thực hiện và mục nội dung chi tiết của công trình nghiên cứu. Xây dựng đề cương nghiên cứu là bước quan trọng để sắp xếp được kế hoạch thực chi tiết. 
Hướng dẫn nghiên cứu khoa học kỹ thuật
  • Thực hiện kế hoạch nghiên cứu chi tiết các bước: tổng hợp các bước cần thực hiện  -> Có thời gian cụ thể -> Phân công công việc, để giáo viên nắm được tiến trình của công việc. 

Kế hoạch và đề cương là 2 văn bản có nhiều điểm tương tự nhưng có tính chất khác nhau, kế hoạch là trình tự các hoạt động, diễn biến của quá trình nghiên cứu, đề cương thể hiện các nội dung của đề tài được trình bày rõ ràng, đầy đủ gồm: Lý do chọn đề tài, mục đích, đối tượng nghiên cứu, các cơ sở lý thuyết, kế hoạch nghiên cứu.

3. Thu thập và xử lý dữ liệu

Thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu là một trong những bước quan trọng của hoạt động nghiên cứu khoa học kỹ thuật. 

Với việc thu thập dữ liệu học sinh cần xác định rõ loại dữ liệu để tìm cách thu thập: 

  • Dữ liệu sơ cấp (chưa được công bố): Học sinh tự chủ động thu thập từ các đối tượng nghiên cứu thông qua: Quan sát, phỏng vấn hay phiếu khảo sát. 
  • Dữ liệu thứ cấp (đã được công bố): Dữ liệu này có sẵn ở dạng thô hoặc đã qua xử lý, học sinh sử dụng lại trong nghiên cứu của mình.

Dữ liệu thu thập được cần phải qua quá trình sàng lọc để loại bỏ các dữ liệu bị lỗi, không tin cậy. Từ đó, để đưa ra các phân tích, kết luật kiểm định giả thuyết được đặt ra. Nếu không thu thập được những thông tin cần thiết, thì đề tài nghiên cứu sẽ không có tính khả thi và thất bại.

4. Viết báo cáo kết quả

Đây là bước kết thúc quy trình thực hiện dự án. Bản cáo báo cần chú ý đến nội dung và văn phong, bởi đây là hai yếu tố ảnh hưởng đến đánh giá của người đọc, người phản biện đối với dự án của bạn. Và bản báo cáo phải nêu được ý nghĩa, tính mới của đề tài/ dự án cũng như phương pháp nghiên cứu mang tính khoa học, hợp lý, cách phân tích, xử lý số liệu khoa học, kết luận rút ra cần khách quan, chính xác và tin cậy.

Hướng dẫn nghiên cứu khoa học kỹ thuật

Một số dự án mẫu

Hướng dẫn nghiên cứu khoa học kỹ thuật

Life, Technology, and Transport – THCS Lý Tự Trọng, Hòa Bình

Á quân cuộc thi Coolest Projects Malaysia 2022

Hướng dẫn nghiên cứu khoa học kỹ thuật

Robot dẫn đường thông minh – THCS Thống Nhất, Biên Hòa

Giải Nhì cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên nhi đồng TP Biên Hòa

Hướng dẫn nghiên cứu khoa học kỹ thuật

Hệ thống giám sát an toàn, an ninh lớp học – THPT Thủ Đức, TP. HCM

Giải Nhì cuộc thi DigiTrans Edtech 2022

Hướng dẫn nghiên cứu khoa học kỹ thuật

Hệ thống hỗ trợ chăm sóc sức khỏe cho người cao tuổi – THPT Công nghiệp, Hòa Bình

Huy chương vàng Olympic Phát minh và sáng chế thế giới WICO 2022

Hướng dẫn nghiên cứu khoa học kỹ thuật

Thùng rác thông minh sử dụng trí tuệ nhân tạo AI để phân loại rác thải trong trường học – THCS Lý Tự Trọng, Hòa Bình

Giải Nhất cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng lần thứ 18 của tỉnh Hòa Bình

Hướng dẫn nghiên cứu khoa học kỹ thuật

Mô hình thành phố thông minh tương lai

Cuộc thi Smart City tại ngày hội Khoa Học Công Nghệ Quận 4 – 2022

Tiêu chí đánh giá dự án nghiên cứu khoa học kỹ thuật

Với mỗi dự án khoa học hay dự án kỹ thuật khi tham gia dự thi trong các cuộc thi khoa học kỹ thuật sẽ có bảng đánh giá và chấm điểm dựa trên khung đánh giá chung kèm theo Thông tư số 32/2017/TT-BGDĐT ngày 19 tháng 12 năm 2017 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo như sau: 

Dự án khoa học

Dự án kỹ thuật

1. Câu hỏi nghiên cứu (10 điểm) 1. Vấn đề nghiên cứu (10 điểm)
– Mục tiêu tập trung và rõ ràng;

– Xác định được sự đóng góp vào lĩnh vực nghiên cứu;

– Có thể đánh giá được bằng các phương pháp khoa học.

– Mô tả sự đòi hỏi thực tế hoặc vấn đề cần giải quyết;

– Xác định các tiêu chí cho giải pháp đề xuất;

– Lý giải về sự cấp thiết;

2. Thiết kế và phương pháp (15 điểm)
– Kế hoạch được thiết kế và các phương pháp thu thập dữ liệu tốt;

– Các tham số, thông số và biến số phù hợp và hoàn chỉnh.

– Sự tìm tòi các phương án khác nhau để đáp ứng nhu cầu hoặc giải quyết vấn đề;

– Xác định giải pháp;

– Phát triển nguyên mẫu/mô hình.

3. Thực hiện: thu thập, phân tích và giải thích dữ liệu (20 điểm) 3. Thực hiện: Xây dựng và kiểm tra (20 điểm)
– Thu thập và phân tích dữ liệu một cách hệ thống;

– Tính có thể lặp lại của kết quả;

– Áp dụng các phương pháp toán học và thống kê phù hợp;

– Dữ liệu thu thập đủ hỗ trợ cho giải thích và các kết luận.

– Nguyên mẫu chứng minh được thiết kế dự kiến;

– Nguyên mẫu được kiểm tra trong nhiều điều kiện/thử nghiệm.

– Nguyên mẫu chứng minh được kỹ năng công nghệ và sự hoàn chỉnh.

4. Tính sáng tạo (20 điểm)
Dự án chứng minh tính sáng tạo đáng kể trong một hay nhiều tiêu chí ở trên.
5. Trình bày (35 điểm)
a) Áp phích (Poster) (10 điểm)

– Sự bố trí logic của vật/tài liệu;

– Sự rõ ràng của các đồ thị và chú thích;

– Sự hỗ trợ của các tài liệu trưng bày.

b) Phỏng vấn (25 điểm)

– Trả lời rõ ràng, súc tích, sâu sắc các câu hỏi;

– Hiểu biết cơ sở khoa học liên quan đến dự án;

– Hiểu biết về sự giải thích và hạn chế của các kết quả và các kết luận;

– Mức độ độc lập trong thực hiện dự án;

– Sự thừa nhận khả năng tác động tiềm tàng về khoa học, xã hội và/hoặc kinh tế;

– Chất lượng của các ý tưởng cho nghiên cứu tiếp theo;

– Đối với các dự án tập thể, sự đóng góp và hiểu biết về dự án của tất cả các thành viên.