TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI”, VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

Luận văn đạt điểm A+ SP vật lý tại ĐHQGHN. Luận văn được làm chi tiết và kèm theo 1 bộ giáo án chủ đề "Trái đất và Bầu trời" được biên soạn rất chi tiết phù hợp cho các GV phổ thông giảng dạy tại trường hoặc các bạn có đang làm luận văn cùng hướng tham khảo.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

LÊ HOÀNG PHƯỚC HIỀN

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI”,

VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

HÀ NỘI – 2021

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

LÊ HOÀNG PHƯỚC HIỀN

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI”,

VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

Mã số: 8140211.01

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Thị Thu Hiền

HÀ NỘI – 2021

i

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tốt luận văn này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới các thầy, các cô trong trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc Gia

Hà Nội đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em trong quá trình học tập tại trường

Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo và học sinh tại trường THPT Kỳ Sơn, huyện Kỳ Sơn, tỉnh Nghệ An đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình thực nghiệm đề tài

Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lê Thị Thu Hiền, người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo, động viên, tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân đã giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tại trường

Hà Nội, tháng 10 năm 2021

Tác giả

Lê Hoàng Phước Hiền

ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG ĐỀ TÀI

1 CTGDPT Chương trình giáo dục phổ thông

iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU Danh mục bảng

Bảng 3.1: Thông tin cá nhân của các chuyên gia tham gia khảo sát 100

Bảng 3.2: Kết quả xin ý kiến chuyên gia 101

Danh mục biểu đồ Biểu đồ 1.1: Bậc giảng dạy của người được khảo sát 30

Biểu đồ 1.2: Kinh nghiệm công tác của người được khảo sát 30

Biểu đồ 1.3: Mức độ hiểu biết về STEM của người được khảo sát 30

Biểu đồ 1.4: Cách tiếp cận kiến thức STEM của người được khảo sát 31

Biểu đồ 1.5: Hoạt động vận dụng STEM ở các trường phổ thông 31

Biểu đồ 1.6: Mức độ quan tâm của giáo viên tới việc phát triển năng lực 31

Biểu đồ 1.7: Mức độ quan trọng của giáo dục STEM trong việc phát triển năng lực cho học sinh 32

Biểu đồ 1.8: Tần suất hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn 32

Biểu đồ 1.9: Tần suất hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức để làm ra sản phẩm 32

Biểu đồ 1.10: Tần suất liên môn trong giờ học 33

Biểu đồ 1.11: Mức độ thuận lợi/khó khăn trong việc triển khai giáo dục STEM 33

Danh mục hình ảnh Hình 3.1: Học sinh tích cực làm việc nhóm trong giờ học 108

Hình 3.2: Học sinh trình bày hoạt động của Bản đồ sao quay 108

iv

Hình 3.3: Học sinh thảo luận thiết kế bản đồ sao quay 109

Hình 3.4: Học sinh chế tạo bản đồ sao quay 109

Hình 3.5: Học sinh giới thiệu về các hành tinh đất đá 110

Hình 3.6: Học sinh chế tạo "Mô hình chuyển động của Hệ Mặt Trời” 110

Hình 3.7: Học sinh báo cáo sản phẩm "Mô hình chuyển động của Hệ Mặt Trời" 111

v

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Đóng góp mới của đề tài 5

8 Dự kiến cấu trúc của luận văn 5

CHƯƠNG 1 6

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC TRONG HỌC TẬP CHO HỌC SINH 6

1.1 Tổng quan về giáo dục STEM 6

1.1.1 Tổng quan về giáo dục STEM trên thế giới 6

1.1.2 Giáo dục STEM tại Việt Nam 8

1.1.3 Sự cần thiết của việc triển khai giáo dục STEM 10

1.2 Dạy học STEM ở trường trung học phổ thông 11

1.2.1 Khái niệm dạy học theo định hướng STEM 11

1.2.2 Mục tiêu của việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM 14

1.2.3 Các hình thức triển khai giáo dục STEM 14

1.2.4 Quy trình triển khai một bài học STEM 18

vi

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng tới việc triển khai dạy học STEM 20

1.3 Dạy học theo chủ đề 24

1.3.1 Khái niệm dạy học theo chủ đề 24

1.3.2 Dạy học chủ đề STEM 24

1.3.3 Phân loại chủ đề STEM 25

1.4 Tính tích cực học tập của học sinh trong dạy học Vật lý theo định hướng STEM 26

1.4.1 Khái niệm tính tích cực của học sinh 26

1.4.2 Biểu hiện của tính tích cực 27

1.4.3 Những biện pháp phát huy tính tích cực của học sinh 27

1.5 Thực trạng dạy học STEM ở trường phổ thông hiện nay 29

1.5.1 Mục đích khảo sát 29

1.5.2 Đối tượng và thời gian khảo sát 29

1.5.3 Nội dung khảo sát 29

1.5.4 Phương pháp khảo sát 29

1.5.5 Kết quả khảo sát 30

1.6 Kết luận chương 1 34

CHƯƠNG 2 36

XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI”, VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM 36

2.1 Tổng quan nội dung chuyên đề “Trái Đất và bầu trời”, Vật lý 10 36

2.1.1 Mục tiêu dạy học chuyên đề “Trái Đất và bầu trời” 36

2.1.2 Đặc điểm kiến thức chuyên đề “Trái Đất và bầu trời” 38

vii

2.2 Xây dựng tiến trình dạy học chuyên đề “Trái Đất và bầu trời”, Vật lý

10 theo định hướng STEM 39

2.2.1 Tiến trình dạy học chủ đề “Thiết kế bản đồ sao quay” 39

2.2.2 Tiến trình dạy học chủ đề “Mô hình chuyển động của Hệ Mặt Trời"

60

2.3 Kết luận chương 2 93

CHƯƠNG 3 94

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 94

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 94

3.1.1 Mục đích thực nghiệm 94

3.1.2 Quy trình tổ chức thực nghiệm sư phạm 94

3.2 Xây dựng phương thức và tiêu chí đánh giá 94

3.3 Nội dung thực nghiệm 95

3.3.1 Tài liệu và cách thức thực nghiệm 95

3.3.2 Cách thức tiến hành thực nghiệm sư phạm 96

3.4 Đối tượng, thời gian và phương pháp thực nghiệm sư phạm 96

3.4.1 Đối tượng thực nghiệm 96

3.4.2 Thời gian và địa điểm thực nghiệm 97

3.4.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 97

3.5 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 97

3.6 Kết quả thực nghiệm sư phạm 99

3.7 Kết luận chương 3 111

sự phát triển của xã hội Nghị quyết hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới

căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo (2013) đã chỉ rõ: “Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực, phẩm chất người học” Bên cạnh đó, cuộc cách mạng lần thứ 4 đã và đang diễn ra

trong những năm gần đây với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, sự đột phá của hệ thống internet và trí tuệ nhân tạo kéo theo sự thay đổi đáng kể phương thức sản xuất của thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng Sự thay đổi này đang diễn ra đòi hỏi lực lượng sản xuất cũng phải thay đổi Vì vậy, nhiệm vụ đặt ra cho nền giáo dục là cần trang bị cho học sinh những kiến thức,

kỹ năng cần thiết để đáp ứng nhu cầu của xã hội Việc này được thủ tướng chính phủ giao nhiệm vụ cho bộ Giáo dục thực hiện và được chỉ rõ trong chỉ thị 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng lần thứ 4:

“Thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017 – 2018 Nâng cao năng lực nghiên cứu, giảng dạy trong các cơ sở giáo dục đại học; tăng cường giáo dục những

kỹ năng, kiến thức cơ bản, tư duy sáng tạo, khả năng thích nghi với những yêu cầu của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4.”

Thực hiện các Nghị quyết của Đảng, Quốc hội và Quyết định của Thủ tướng Chính phủ, chương trình giáo dục phổ thông mới được Bộ Giáo dục xây dựng theo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực của học sinh; tạo điều kiện cho học sinh phát triển những năng lực, kỹ năng cần thiết để thích ứng với

2

sự thay đổi của thế giới Chương trình không còn chỉ chú trọng tới việc trau dồi kiến thức hàn lâm như trước mà đã chú trọng phát triển hài hòa về thể chất và tinh thần giúp người học tích cực, tự chủ, tự tin, có ý thức lựa chọn nghề nghiệp

và học tập suốt đời; trở thành người công dân có trách nhiệm, người lao động

có văn hoá, cần cù, sáng tạo, đáp ứng nhu cầu phát triển của cá nhân và yêu cầu của sự nghiệp xây dựng, bảo vệ đất nước trong thời đại toàn cầu hoá và cách mạng công nghiệp mới

Chương trình giáo dục phổ thông mới môn Vật lý cũng đưa ra những mục tiêu rất rõ ràng để phát triển những năng lực cần thiết cho học sinh, đồng thời những chủ đề được đưa ra rất gần gũi với cuộc sống Tuy nhiên, chương trình mới có nhiều sự thay đổi so với chương trình cũ về mục tiêu, kiến thức và phương pháp dạy học, trong khi đó, giáo viên của chúng ta hiện nay vẫn có thói quen dạy học thuần kiến thức hàn lâm, ít chú trọng đến việc vận dụng kiến thức vào thực tế, nâng cao kỹ năng, năng lực cho học sinh Do đó không thể tránh khỏi việc giáo viên sẽ còn nhiều bỡ ngỡ và khó khăn trong việc xây dựng tiến trình dạy học để đáp ứng được những mục tiêu đề ra trong chương trình mới Chương trình giáo dục phổ thông mới môn Vật lý ngoài những chủ đề kiến thức hàn lâm còn có 3 chuyên đề gắn liền với cuộc sống Trong đó, chuyên đề

“Trái đất và bầu trời” là một chuyên đề hấp dẫn, nhiều kiến thức thực tế nhưng nếu triển khai theo phương pháp dạy học cũ sẽ gây nhàm chán, khó hiểu với học sinh Nếu xây dựng tiến trình dạy học chuyên đề này theo định hướng STEM, học sinh sẽ được tìm tòi, khám phá, được sáng tạo những sản phẩm của riêng mình do đó các em không chỉ hào hứng hơn mà còn khắc sâu được những kiến thức trọng tâm của bài học

Từ những lý do trên, chúng tôi chọn và nghiên cứu đề tài “Tổ chức dạy

học chuyên đề “Trái đất và bầu trời”, vật lý 10 theo định hướng STEM”

3

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng tiến trình và tổ chức dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu trời”,

vật lý 10 theo định hướng STEM nhằm phát huy tính tích cực của học sinh

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy học theo định hướng STEM

- Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy học theo định hướng STEM trong

chuyên đề “Trái đất và bầu trời”, vật lý 10

4 Giả thuyết khoa học

Nếu tổ chức dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu trời”, vật lý 10 theo định

hướng STEM thì sẽ phát huy tính tích cực trong học tập của học sinh

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận định hướng STEM, nghiên cứu lý luận về tính

tích cực trong học tập

- Tìm hiểu những khó khăn của việc triển khai chuyên đề “Trái đất và bầu

trời” trong chương trình vật lý năm 2018 ở trường phổ thông hiện nay

- Phân tích cấu trúc, nội dung dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu trời” -

Vật lý 10

- Xây dựng tiến trình dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu trời” theo định

hướng STEM nhằm tăng cường tính tích cực học tập cho học sinh

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính hiệu quả của việc

sử dụng định hướng STEM trong quá trình dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu trời” để nâng cao tính tích cực trong học tập cho học sinh

4

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

Nghiên cứu các tài liệu về STEM, các phương pháp dạy học bộ môn vật

lý theo hướng phát huy năng lực của học sinh

Nghiên cứu chương trình giáo dục phổ thông tổng thể và chương trình giáo dục phổ thông môn vật lý 2018

Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến chuyên đề “Trái đất và bầu trời”

– Vật lý 10

- Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

+ Phương pháp quan sát: Quan sát thái độ và sự hứng thú của học sinh

thông qua tiết học với phương pháp STEM

+ Phương pháp điều tra: Thực hiện phỏng vấn một số học sinh trong lớp

sau tiết học bài tập để đánh giá mức độ hiệu quả của tiết dạy và thái độ, sự hứng thú của học sinh đối với tiết dạy

Trưng cầu ý kiến của các giáo viên vật lý khác về thực trạng dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu trời”

+ Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến của các chuyên gia, các

giảng viên đại học, giáo viên có kinh nghiệm về STEM, tiến trình bài dạy STEM trong đề tài

+ Phương pháp thực nghiệm khoa học: Thực hiện dạy thử ở 2 lớp tương

đương về trình độ; 1 lớp triển khai phương pháp dạy học truyền thống, 1 lớp triển khai theo phương pháp STEM

- Phương pháp thống kê toán học : Để xử lý thông tin từ thực nghiệm sư

phạm

5

7 Đóng góp mới của đề tài

- Về lý luận: Góp phần làm rõ cách thức triển khai phương pháp STEM

trong dạy học môn vật lý tại trường THPT theo chương trình giáo dục phổ thông 2018

- Về thực tiễn: Xây dựng tiến trình dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu

trời”, vật lý 10 trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 theo định hướng

STEM

8 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu (5 trang), kết luận và kiến nghị (2 trang), tài liệu tham khảo (4 trang) và phụ lục (12 trang), nội dung của luận văn gồm 3 chương: + Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát huy tính tích cực trong học tập cho học sinh (gồm

30 trang, trong đó có 11 biểu đồ)

+ Chương 2: Xây dựng tiến trình dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu trời”, Vật lý 10 theo định hướng STEM (gồm 61 trang)

+ Chương 3: Thực nghiệm sư phạm (gồm 19 trang, trong đó có 2 bảng và

7 hình)

Luận văn sử dụng 34 tài liệu tham khảo, trong đó có 21 tài liệu tiếng Việt

và 13 tài liệu tiếng nước ngoài

1.1.1 Tổng quan về giáo dục STEM trên thế giới

Giáo dục STEM ban đầu được gọi là Khoa học, Toán học, Kỹ thuật và Công nghệ (SMET) là một sáng kiến được tạo ra bởi Quỹ khoa học quốc gia Hoa Kỳ (NSF) nhằm cung cấp cho học sinh tất cả những kỹ năng về tư duy phản biện, giúp họ trở thành những người giải quyết vấn đề sáng tạo và cuối cùng là có khả năng đáp ứng nhu cầu lao động của xã hội Trước đây, STEM được sử dụng rất rộng rãi trong sản xuất kinh doanh, nó được sử dụng thường xuyên trong các công ty kỹ thuật để sản xuất ra các công nghệ mang tính cách mạng như: bóng đèn, ô tô, công cụ, máy móc… Những người đứng đầu trong các quy trình sản xuất đó thường chỉ được đào tạo cơ bản hoặc chỉ học nghề chứ không được đào tạo bài bản vì STEM không được áp dụng trong giáo dục truyền thống

Giáo dục STEM được khởi nguồn từ Mỹ, mốc quan trọng giúp Hoa Kỳ hình thành chiến lược về công nghệ và đổi mới trong giáo dục là sự kiện Nga phóng vệ tinh Sputnik vào không gian năm 1957 Ý nghĩa của sự kiện này đã thúc đẩy Hoa Kỳ xem xét việc khởi xướng và thúc đẩy hơn nữa những tiến bộ trong công nghệ về du hành và khám phá không gian Năm 1958, Mỹ thành lập

cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NASA) Sứ mệnh của NASA là mở rộng và cải thiện sự hiện diện trong không gian của Hoa Kỳ và sử dụng Khoa học, Kỹ thuật một cách hiệu quả nhất để hoàn thành sứ mệnh đó Kể từ khi ra đời, ngành công nghiệp vũ trụ của Mỹ đã phát triển mạnh và tạo ra nhiều thành

7

tựu đáng kể NASA cũng chịu trách nhiệm về việc đẩy mạnh giáo dục STEM, đưa ra các sáng kiến và các khoản tài trợ góp phần phát triển nhân lực trong các ngành nghề STEM Trong suốt mùa hè năm 2010, hơn 150 sự kiện do trung tâm NASA dẫn đầu và 130 đối tác tham gia từ khắp các quốc gia đã thu hút hơn 150.000 sinh viên tham gia trải nghiệm [29]

Từ khi NASA thành lập, chính phủ Mỹ thường xuyên đẩy mạnh giáo dục STEM, thành lập nhiều hội đồng giáo dục xây dựng các tiêu chuẩn và hướng dẫn hình thành các chương trình đào tạo STEM cho học sinh phổ thông Vào những năm 1990, SMET được Quỹ khoa học quốc gia Hoa Kỳ sử dụng như các

từ viết tắt của Khoa học, Toán học, Kỹ thuật và Công nghệ; sau đó được đổi thành STEM vào năm 2001 Năm 2007, một báo cáo của viện Hàn lâm Khoa học, Kỹ thuật và Y học Quốc gia Hoa Kỳ đã cảnh báo lực lượng lao động STEM của Mỹ đang có trình độ thấp hơn các quốc gia khác, đòi hỏi Mỹ phải có biện pháp đẩy mạnh giáo dục STEM hơn nữa Từ đó, hàng loạt các chính sách, sáng kiến được ra đời tiêu biểu như sáng kiến “Giáo dục để đổi mới” của Tổng thống Obama năm 2009 nhằm giúp sinh viên Hoa Kỳ dẫn đầu về thành tích Khoa học

và Toán cho tới năm 2020

Qua nhiều năm phát triển, giáo dục STEM đã cho thấy tác dụng tuyệt vời của nó, Mỹ đã trở lại dẫn đầu về nhân lực trong lĩnh vực STEM Giáo dục STEM đã lan rộng ra các quốc gia và trở thành cuộc cách mạng giáo dục trên toàn thế giới Các hội chợ khoa học được tổ chức thường xuyên và giành được

sự quan tâm của đông đảo học sinh, sinh viên, phụ huynh và cả truyền thông báo chí Dễ dàng nhận thấy rằng phát triển giáo dục STEM trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 không chỉ là xu thế của thời đại mà còn là chiến lược phát triển của các quốc gia Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học

kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn, đòi hỏi ngành

là giai đoạn phát triển mạnh mẽ về nghiên cứu giáo dục STEM, Mỹ có 200 công trình nghiên cứu về giáo dục STEM chiếm tỷ lệ lớn nhất (52%); Anh có

36 công trình (9,35%); Hà Lan, Úc mỗi quốc gia có 16 nghiên cứu (4,16%); các quốc gia Tây Ban Nha, Israel, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada, Đức, Đài Loan tổng cộng có 67 công trình; các quốc gia còn lại trên thế giới có 50 công trình Các nghiên cứu cho thấy các lĩnh vực về giáo dục STEM; vai trò, bản chất hay các chính sách về giáo dục STEM… [11]

1.1.2 Giáo dục STEM tại Việt Nam

Giáo dục STEM được đưa vào Việt Nam từ khoảng những năm 2000 nhưng phát triển mạnh ở các công ty tư nhân dưới dạng Robotic và Công nghệ thông tin Các đơn vị áp dụng mô hình giáo dục STEM nhưng chưa thông qua nghiên cứu cụ thể nào về lý luận và thực tiễn đối với bối cảnh kinh tế xã hội tại Việt Nam Điều này dẫn tới chưa có sự thống nhất về khái niệm và mục tiêu trong giáo dục STEM tại Việt Nam

Việt Nam là một trong những nước đang có bước chuyển mình mạnh mẽ

về Khoa học, Kỹ thuật hòa mình với cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 Điều này đòi hỏi chúng ta phải có một nguồn nhân lực STEM được đào tạo bài bản để nâng cao năng lực sản xuất, cạnh tranh với các nước trên thế giới về môi trường đầu tư hấp dẫn và đầy tiềm năng Nếu như không bắt kịp nhịp độ phát triển của các nước trên thế giới và trong khu vực, chúng ta sẽ phải đối mặt với

sự khủng hoảng về nhân lực chất lượng cao, lạc hậu về phương thức sản xuất

9

làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới tình hình kinh tế và an ninh Nhận thấy cơ hội

và những thách thức đó, Thủ tướng chính phủ đã ra chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/05/2017 đưa ra những giải pháp nhằm tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 trong đó có giải pháp đề cao sự thay đổi trong giáo dục, thúc đẩy giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông Trên cơ

sở đó, Bộ Giáo dục và Đào tạo cũng có những văn bản, công văn hướng dẫn triển khai các mục tiêu giáo dục phổ thông, đặc biệt đẩy mạnh giáo dục STEM như: Công văn số 4325/BGDĐT-GDTrH về việc hướng dẫn thực hiện nhiệm

vụ giáo dục trung học; Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học

Từ năm học 2011 – 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã triển khai hoạt động nghiên cứu khoa học ở cấp Trung học cơ sở và Trung học phổ thông; tổ chức các cuộc thi nghiên cứu khoa học kỹ thuật nhằm tạo môi trường cho học sinh

và giáo viên đưa những lý thuyết đã học vận dụng vào thực tế Từ khi bắt đầu triển khai đến nay, Việt Nam tham dự kỳ thi Khoa học kỹ thuật quốc tế và đều

có dự án đoạt giải Kỳ thi này được các trường trung học cơ sở và trung học phổ thông trên toàn quốc tham gia tích cực với hàng chục ngàn dự án được thực hiện hằng năm Ngoài ra, Hoạt động trải nghiệm sáng tạo và Ngày hội STEM cũng được triển khai đều đặn; trong đó tổ chức cho học sinh trình bày, chia sẻ các sản phẩm học tập; tổ chức Hội thảo chia sẻ kinh nghiệm về giáo dục STEM, nổi bật như các trường: Trường Olympia - Hà Nội; Trường THCS Trưng Vương - Hà Nội; Trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong - Nam Định… Ngoài

ra, Bộ Giáo dục và Đào tạo cũng đã phối hợp với Hội đồng Anh triển khai chương trình thí điểm về giáo dục STEM cho một số trường trên địa bàn Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Nam Định và Quảng Ninh vào năm 2016 Đây là một bước đi quan trọng để hình thành chương trình giáo dục STEM mang tầm quốc gia

10

1.1.3 Sự cần thiết của việc triển khai giáo dục STEM

Việt Nam đang trên đà phát triển mạnh mẽ, nền kinh tế thế giới đang thay đổi nhanh chóng về phương thức và công cụ sản xuất, nếu Việt Nam không đào tạo ra những nhân lực đáp ứng được sự thay đổi của thế giới thì chúng ta sẽ bị thụt lùi, lạc hậu

Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể cũng đã nêu rõ, chương trình giáo dục phổ thông phải đảm bảo phát triển được phẩm chất, năng lực của người học thông qua những nội dung giáo dục với kiến thức thiết thực, chú trọng việc thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, phát huy tính tích cực chủ động của học sinh; các phương pháp kiểm tra đánh giá phải phù hợp với những mục tiêu giáo dục được để ra Giáo dục công nghệ được thực hiện qua nhiều môn học trong đó cốt lõi là môn Thế giới công nghệ (Khối 1 – 3) và Tìm hiểu công nghệ (Khối 4 – 5); Công nghệ và hướng nghiệp (THCS); Thiết kế và công nghệ (THPT) Cùng với Toán, Khoa học tự nhiên và Tin học, các môn học về công nghệ góp phần thúc đẩy giáo dục STEM, một trong những xu hướng giáo dục đang được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới [1]

Chương trình giáo dục phổ thông mới cũng đề cập đến việc bồi dưỡng 5 phẩm chất (yêu nước, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm) và 10 năng lực (giao tiếp và hợp tác; giải quyết vấn đề và sáng tạo; năng lực ngôn ngữ; năng lực toán học; năng lực khoa học; năng lực công nghệ; năng lực tin học; năng lực thẩm mỹ; năng lực thể chất; tự chủ và tự học) cho học sinh Giáo dục STEM giúp học sinh hình thành những phẩm chất và năng lực trên một cách hiệu quả bằng cách kết hợp 4 lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học; giúp công dân Việt Nam bắt kịp xu thế phát triển của thế giới Các bài học STEM tập trung vào thực hành, sáng tạo và gắn liền với thực tiễn; không còn

là những bài học khô khan hàn lâm như giáo dục truyền thống giúp học sinh hứng thú hơn trong việc tiếp nhận kiến thức và tự chủ hơn trong việc hình thành

11

những kỹ năng Khi tiếp xúc với giáo dục STEM, học sinh có cơ hội được tiếp cận với những công nghệ tiên tiến, tìm hiểu và khám phá những hiện tượng khoa học, vận dụng toán học vào thực tế và sáng tạo những sản phẩm khoa học công nghệ Điều này cực kỳ có ý nghĩa trong điều kiện phát triển nhanh chóng của xã hội khi mà xung quanh các em luôn có những công cụ, máy móc, những thành tựu khoa học hiện đại phục vụ cho con người Giáo dục STEM làm thay đổi về phương pháp đào tạo và chắc chắn sẽ giúp thực hiện được những mục tiêu giáo dục đề ra, nâng cao năng lực, phát triển phẩm chất cho học sinh và góp phần làm thay đổi nguồn nhân lực cho xã hội, đáp ứng xu thế phát triển của thế giới

1.2 Dạy học STEM ở trường trung học phổ thông

1.2.1 Khái niệm dạy học theo định hướng STEM

Giáo dục STEM có thể coi là một “môn học tổng hợp”, điều này có nghĩa

là sự tích hợp các kiến thức từ những chuyên ngành khác nhau vào một tổng thể mới thay vì riêng rẽ từng phần nhỏ Sự tích hợp này nhằm xóa bỏ rào cản truyền thống được dựng lên giữa bốn lĩnh vực STEM: Khoa học, Công nghệ,

Kỹ thuật và Toán học Theo Tsupros, Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành để học tập trong đó các khái niệm học thuật nghiêm ngặt được kết hợp với các bài học trong thế giới thực khi học sinh áp dụng Khoa học, Công nghệ,

Kỹ thuật và Toán học trong các bối cảnh được liên kết giữa trường học, cộng đồng, cơ quan và doanh nghiệp toàn cầu cho phép phát triển những kỹ năng về STEM cùng với đó là tạo ra nguồn nhân lực có khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới [34] Theo nghiên cứu của Brown, Brown, Reardon & Merrill, giáo dục STEM được định nghĩa là một nền tảng tổng hợp, dựa trên tiêu chuẩn riêng của các trường học – nơi tất cả các giáo viên, đặc biệt là giáo viên Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (STEM) sử dụng cách tiếp cận tích hợp để dạy và học, trong đó không phân chia nội dung theo chuyên ngành nhưng những

• Công nghệ: Đây là điểm đầu tiên dễ gây nhầm lẫn trong giáo dục STEM Đại đa số mọi người thường lầm tưởng công nghệ phải có máy tính hay thiết bị hiện đại Tuy nhiên, công nghệ trong giáo dục STEM được hiểu là việc

sử dụng thành thạo các trang thiết bị xung quanh như kéo, kìm, đồng hồ đa năng… Giáo dục STEM giúp học sinh hình thành những kỹ năng để sử dụng hay tiếp cận các công nghệ một cách hiệu quả trong cuộc sống

• Kỹ thuật: Đây là điểm dễ gây nhầm lần thứ hai trong khái niệm về giáo dục STEM Kỹ thuật trong giáo dục STEM không chỉ là những thao tác kỹ thuật

mà là cả quy trình thiết kế kỹ thuật, vận dụng những kiến thức Khoa học, Toán học để giúp học sinh hoàn thành những mục tiêu đề ra

• Toán học: Thông qua việc phân tích, tính toán, biện luận… giúp học sinh hình thành ý tưởng và giải quyết vấn đề một cách hiệu quả

Thuật ngữ STEM được sử dụng để nói ngắn gọn chủ yếu về 2 lĩnh vực giáo dục và nghề nghiệp Ở khía cạnh giáo dục, STEM được hiểu là một hình thức triển khai dạy học thông qua các bài học/dự án gắn liền với thực tiễn trong

đó tích hợp 4 yếu tố Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán nhằm giúp học sinh phát triển những kỹ năng, năng lực cần thiết trong cuộc sống Ở khía cạnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là những nghề nghiệp liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học

13

Hiện nay, có rất nhiều nghiên cứu đưa ra những khái niệm về STEM hay giáo dục STEM dựa trên những quan điểm khác nhau Tuy nhiên, có 3 cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay:

• Giáo dục STEM được hiểu theo cách quan tâm tới các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán, tăng cường các môn học này từ bậc tiểu học cho tới sau đại học Đây cũng là quan điểm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục của

Mỹ

• Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành để học tập, loại bỏ những rào cản truyền thống ngăn cách bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học; tích hợp chúng vào thế giới thực một cách chặt chẽ, tạo ra những kinh nghiệm học tập phù hợp cho học sinh Quan điểm này hiện nay đang được nhiều nhà giáo dục và các quốc gia áp dụng

• Giáo dục STEM là phương pháp giảng dạy trong đó tích hợp ít nhất hai môn học/lĩnh vực trong bốn lĩnh vực của STEM Theo Sanders: “Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường” [33]

Mỗi một quan điểm đều có những lý luận riêng và phù hợp với bối cảnh của từng quốc gia Với bối cảnh của nền kinh tế, các chính sách phát triển giáo dục của Việt Nam hiện nay, STEM nên được hiểu là một phương pháp tiếp cận thông qua những bài học/dự án; kết hợp Khoa học, Công nghệ, Toán học và Kỹ thuật giúp học sinh hình thành những kỹ năng, năng lực và phẩm chất, đáp ứng được sự phát triển của xã hội Với chính sách giáo dục trao quyền tự chủ cho giáo viên nhiều hơn thì cách hiểu này sẽ giúp giáo viên được chủ động trong việc thiết kế bài giảng/dự án tích học phù hợp với đối tượng học sinh của mình

14

1.2.2 Mục tiêu của việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Giáo dục STEM giúp học sinh hình thành những năng lực đặc thù cho từng môn học, hình thành cho học sinh những kiến thức, kỹ năng về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Học sinh biết cách kết hợp các kiến thức ở các lĩnh vực khác nhau để giải quyết được những vấn đề trong cuộc sống Giáo dục STEM giúp học sinh hình thành những kỹ năng, năng lực của thế kỷ 21 Hình thành Tư duy phản biện, Sáng tạo, Hợp tác và Giao tiếp thông qua quá trình thực hiện các dự án và hoạt động nhóm

Giáo dục STEM giúp học sinh tìm kiếm được đam mê qua các lĩnh vực,

từ đó xây dựng được định hướng nghề nghiệp trong tương lai Hơn thế nữa, giáo dục STEM trang bị cho học sinh đầy đủ những kiến thức, kỹ năng đáp ứng được với sự phát triển nhanh chóng của xã hội tạo nền tảng cho một lực lượng lao động đủ sức để cạnh tranh với các quốc gia trên thế giới

1.2.3 Các hình thức triển khai giáo dục STEM

Hiện nay, hầu hết các quốc gia trên thế giới không có một môn học cụ thể mang tên “STEM”, STEM là một phương pháp tiếp cận kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học thông qua việc giải quyết những vấn đề thực tiễn trong cuộc sống Giáo dục STEM thường được diễn ra dưới hình thức hoạt động ngoài giờ lên lớp, sinh hoạt câu lạc bộ hay được lồng ghép thông qua việc giảng dạy các môn học

• Giáo dục STEM qua hoạt động ngoài giờ lên lớp

Ở Việt Nam, hoạt động ngoài giờ lên lớp thường được tổ chức dưới 2 hình thức cơ bản là hoạt động trải nghiệm STEM và hoạt động nghiên cứu khoa học Hoạt động trải nghiệm STEM là những hoạt động học sinh được trải nghiệm, khám phá thế giới tự nhiên, khoa học công nghệ hay khoa học Trái Đất… ở

15

khuôn viên ngoài lớp học Các hoạt động ngoài giờ lên lớp thường rất đa dạng

và diễn ra theo những chủ đề khác nhau nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức, kỹ năng, cho phép học sinh được trải nghiệm những bối cảnh thực tế

và đa dạng, học sinh được thỏa sức đưa ra những ý tưởng, giải pháp mà không

bị giới hạn bởi không gian hay kiến thức Thông qua các hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá thế giới tự nhiên qua các thí nghiệm, được ứng dụng và trải nghiệm những công nghệ tiên tiến, được tham gia các hoạt động

mà với điều kiện về thời lượng và không gian tại lớp học khó có thể thực hiện được Hoạt động trải nghiệm STEM cần được nhà trường phổ thông kết hợp với các doanh nghiệp, trường đại học, các ban ngành… để tạo ra sự phong phú cho các chủ đề trải nghiệm, giáo dục nghề nghiệp cho học sinh và thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục

Hoạt động ngoài giờ lên lớp không chỉ dừng lại ở những chủ đề trải nghiệm không gian ngoài lớp học mà còn diễn ra dưới hoạt động nghiên cứu khoa học Tuy nhiên, hoạt động nghiên cứu khoa học thường tập trung vào đối tượng học sinh có đam mê, năng khiếu và muốn khám phá sâu hơn về lĩnh vực

mà mình yêu thích Hoạt động nghiên cứu khoa học đã được Bộ Giáo dục triển khai nhiều năm nay và đã đạt được những thành tựu nhất định không chỉ ở trong nước mà còn trên thế giới

• Hoạt động câu lạc bộ

Hiện nay, các trường phổ thông có thể tự chủ tổ chức các câu lạc bộ STEM nhằm trau dồi thêm cho học sinh những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM Các câu lạc bộ được đăng ký theo sở thích của từng học sinh, là cơ hội để học sinh tiếp cận với những công nghệ tiên tiến, triển khai các dự án nghiên cứu khoa học hay thỏa mãn niềm đam mê về các môn học liên quan đến STEM Các câu lạc bộ cũng là cơ hội để học sinh nhìn

16

nhận lại về năng lực, sở thích của bản thân đối với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM

• Giáo dục STEM thông qua việc giảng dạy các môn học

Đây là mô hình phổ biến trên thế giới, các môn học được thiết kế giảng dạy với quy trình triển khai 1 bài học STEM giúp học sinh trau dồi kiến thức nhanh hơn và khắc sâu hơn Có nhiều hình thức giảng dạy và tiếp cận khác nhau trong đó các môn học có thể đứng độc lập hay liên kết với nhau trong 1 bài học

Các môn học được giảng dạy độc lập với nhau là hình thức đơn giản nhất trong triển khai dạy học STEM Tùy từng nội dung kiến thức và thời lượng lên lớp, giáo viên có thể đặt tình huống làm nảy sinh vấn đề có liên quan tới kiến thức trọng tâm của bài học, định hướng để học sinh tìm kiếm giải pháp, thiết

kế sản phẩm, thu thập thông tin… và cuối cùng là tổng kết đúc rút ra kiến thức mới

Một hình thức phức tạp hơn là hình thức liên kết các môn học với nhau Cùng một kiến thức có thể sẽ liên quan tới nhiều môn học, các giáo viên của các môn học sẽ thống nhất và đưa ra 1 vấn đề chung nhất nhưng định hướng học sinh giải quyết vấn đề theo tính chất và đặc điểm riêng của từng môn học Cách này giúp học sinh có cái nhìn đa dạng, linh hoạt hơn trong giải quyết vấn

đề và trau dồi kiến thức một cách nhanh chóng hơn giữa các môn học

Chủ đề STEM tích hợp nhiều môn học là một mô hình khá phức tạp Với cách triển khai này, các môn học cần phối hợp với nhau chặt chẽ về kiến thức, thời lượng, cách thức triển khai và thời gian triển khai Hình thức này đòi hỏi các giáo viên phải có sự phối hợp với nhau để không bị lỡ nhịp, bất cứ một yếu

tố nào bị thay đổi sẽ làm ảnh hưởng đến cả mô hình Tuy nhiên, với cách thức triển khai này, học sinh sẽ không bị lặp lại kiến thức và có tư duy liên kết kiến

bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn”; “Học sinh được tổ chức tham gia hoạt động một cách tích cực, chủ động và biết vận dụng kiến thức vừa học để giải quyết vấn đề đặt ra; thông qua đó góp phần hình thành phẩm chất năng lực cho học sinh” Công văn cũng

đề cập đến có 3 hình thức triển khai giáo dục STEM trong nhà trường, các trường có thể lựa chọn và áp dụng tùy thuộc vào điều kiện đặc thù của từng môn học và cơ sở vật chất:

• Dạy học các môn khoa học theo bài học STEM: giáo viên sẽ triển khai các nội dung dạy học theo định hướng giáo dục STEM Bài dạy STEM có thể

là kiến thức liên môn hoặc nội môn Nội dung của bài học STEM sẽ gắn liền với các kiến thức trong chương trình giáo dục phổ thông, không chỉ cung cấp cho học sinh những kiến thức môn học mà còn giúp học sinh trau dồi những kỹ năng, năng lực và phẩm chất

• Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM: Tùy vào cơ sở vật chất và điều kiện thực tế, các trường có thể tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM dưới dạng câu lạc bộ hay hoạt động trải nghiệm thực tế Hoạt động này được thực hiện theo năng khiếu, sở thích của học sinh và hoàn toàn tự nguyện Hoạt động trải nghiệm STEM được thực hiện theo kế hoạch hằng năm của từng nhà trường

và phải có nội dung, mục tiêu cụ thể

18

• Tổ chức hoạt động nghiên cứu Khoa học Kỹ thuật: Hoạt động nghiên cứu Khoa học được thực hiện dưới dạng đề tài hoặc dự án nghiên cứu được thực hiện bởi một hay nhiều cá nhân dưới sự hướng dẫn của giáo viên hoặc nhà khoa học có chuyên môn Hoạt động này nhằm phát hiện và bồi dưỡng những học sinh có đam mê nghiên cứu, tìm tòi và khám phá Khoa học, giúp học sinh vận dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn [3]

1.2.4 Quy trình triển khai một bài học STEM

Hiện nay có rất nhiều những giáo trình dạy STEM khác nhau, mỗi giáo trình lại có một quy trình triển khai bài học khác nhau Tuy nhiên, tại Mỹ, quy trình được sử dụng phổ biến là quy trình 5E Mô hình 5E được xây dựng dựa trên thuyết kiến tạo, người học sẽ được xây dựng kiến thức dựa trên sự tìm tòi

và trải nghiệm

• Engage (Gắn kết): Ở bước này, giáo viên đặt vấn đề bằng cách thu hút

sự chú ý của học sinh thông qua những câu hỏi, tình huống hấp dẫn, gắn liền với thực Đồng thời, ở bước này giáo viên cũng có thể đánh giá sơ bộ được sự quan tâm và sự hiểu biết của học sinh về vấn đề được đặt ra

• Explore (Khảo sát): Ở bước này, học sinh sẽ tự đặt ra những giả thuyết,

tự làm thí nghiệm kiểm chứng và tự rút ra kết luận Giáo viên chỉ đóng vai trò

là người hỗ trợ, quan sát và đặt ra những câu hỏi giúp học sinh nâng cao tư duy phản biện và phân tích dữ liệu Bước này thường triển khai theo nhóm học tập, giáo viên cần chú ý các công việc được phân chia cho các thành viên trong nhóm để đảm bảo học sinh ai cũng có những vai trò quan trọng như những nhà khoa học thực sự

• Explain (Giải thích): Bước này thầy cô sẽ can thiệp sâu hơn vào những phỏng đoán và giải thích của học sinh, cùng học sinh phân tích, giải thích quá trình và kết quả làm việc Đồng thời, đây cũng là bước để giáo viên cung cấp cho học sinh những khái niệm và giải thích những hiểu lầm

19

• Elaborate (Vận dụng): Ở bước này, những kiến thức đã tìm tòi được sẽ được mở rộng để áp dụng vào đời sống hoặc liên hệ với những vấn đề khác tương tự Bước này giúp học sinh nâng cao kỹ năng vận dụng kiến thức và hình thành những góc nhìn sáng tạo với những vấn đề gặp phải trong cuộc sống

• Evaluate (Đánh giá): Thầy cô cùng học trò sẽ cùng nhau đánh giá xem những kiến thức gì đã được học có gì mới so với vốn hiểu biết ban đầu, kỹ năng được phát triển ra sao Sản phẩm để đánh giá rất đa dạng, có thể là những ghi chép và hình ảnh minh họa, biểu đồ… trong suốt quá trình thực hiện; hoặc là những bài trình bày hoặc sản phẩm của học sinh… Việc đánh giá không chỉ diễn ra ở bước cuối cùng mà còn được lồng ghép ở các bước trên thông qua việc quan sát của thầy cô, sự giao tiếp và hợp tác của học sinh trong quá trình làm việc

Ở Việt Nam, thông qua công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã đưa ra một quy trình triển khai một bài học STEM như sau:

• Bước 1: Xác định vấn đề

Ở bước này, giáo viên đưa ra một vấn đề sao cho hấp dẫn và gắn liền với thực tiễn với những tiêu chí rõ ràng Để giải quyết được vấn đề này, học sinh phải vận dụng những kiến thức, kỹ năng mới trong bài học để đưa ra giải pháp, tạo ra sản phẩm phù hợp với tiêu chí đề ra

• Bước 2: Nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất giải pháp

Giáo viên chỉ đóng vai trò là người gợi mở, hướng dẫn học sinh để học sinh tự tìm tòi những kiến thức liên quan, vận dụng những kiến thức để đề xuất

ra những giải pháp nhằm giải quyết vấn đề một cách hợp lý nhất

• Bước 3: Lựa chọn giải pháp

Sau khi đã thảo luận và đưa ra được những giải pháp, giáo viên tổ chức cho học sinh trình bày về giải pháp của mình và thảo luận, góp ý, chỉnh sửa để

20

giải pháp trở nên tốt nhất và phù hợp nhất Sau khi nhận được sự góp ý và phản hồi, học sinh sẽ cần chỉnh sửa thiết kế trước khi tiến hành thực hiện

• Bước 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

Ở bước này, học sinh sẽ tiến hành thực hiện sản phẩm theo bản thiết kế Tuy nhiên, trong quá trình làm việc sẽ có những bất cập xảy ra, giáo viên phải

là người hướng dẫn học sinh đánh giá và điều chỉnh thiết kế ban đầu để đảm bảo sản phẩm được khả thi Việc thử nghiệm và đánh giá cũng được thực hiện luôn trong bước này để học sinh có những cơ sở cải tiến sản phẩm tốt hơn

• Bước 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

Học sinh sẽ trình bày sản phẩm của mình dưới nhiều hình thức khác nhau, khuyến khích sự sáng tạo trong việc trình bày để nâng cao kỹ năng giao tiếp cho học sinh Bước này sẽ giúp học sinh khắc sâu những kiến thức trọng tâm, giúp giáo viên kiểm tra được mức độ hiểu biết của học sinh về vấn đề và giúp sản phẩm của học sinh có thể được phát triển tốt hơn

Các bước trong quy trình này có thể linh hoạt, không nhất thiết phải thực hiện tuần tự, có thể thực hiện song song hay tương hỗ lẫn nhau để phù hợp với từng hoàn cảnh và nội dung kiến thức khác nhau Bước 4 và bước 5 có thể triển khai ở không gian lớp học hoặc ngoài lớp học tùy thuộc phạm vi và nội dung kiến thức Mỗi hoạt động cần rõ ràng về mục tiêu, nội dung kiến thức và cách thức triển khai để học sinh và giáo viên không bị bỡ ngỡ trong quá trình làm việc

1.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng tới việc triển khai dạy học STEM

Do tính chất khác biệt với giáo dục truyền thống nên để triển khai hiệu quả giáo dục STEM, chúng ta cần chuẩn bị đầy đủ các điều kiện cần và đủ không chỉ về nội dung giảng dạy mà còn phải chuẩn bị về yếu tố con người và

cơ sở vật chất Qua nghiên cứu, tác giả đã đúc rút ra một số yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới việc triển khai giáo dục STEM như sau:

21

1.2.5.1.Về giáo viên

Việc triển khai giáo dục STEM có hiệu quả hay không phụ thuộc rất nhiều vào năng lực của giáo viên Tại Việt Nam hiện nay, giáo viên phần lớn vẫn dạy học theo hình thức truyền thống, ít lồng ghép những kiến thức thực tế, chú trọng nhiều vào kiến thức hàn lâm Bên cạnh đó, quan điểm học để thi đã khiến giáo viên giảng dạy một cách nhồi nhét hoặc chỉ hướng dẫn học sinh tính nhanh, làm nhanh mà chưa quan tâm tới việc dạy cho học sinh hiểu về bản chất của vấn đề Điều này đã diễn ra nhiều năm, ăn sâu vào nhận thức nên để thay đổi là

cả một quá trình Ngoài ra, đội ngũ giáo viên hiện nay hầu hết được đào tạo đơn môn do đó việc triển khai mang tính chất liên môn như giáo dục STEM sẽ gặp nhiều trở ngại Mặt khác, các giáo viên còn ngại chia sẻ, ngại học hỏi nên việc kết hợp nhiều bộ môn trong một chủ đề STEM cũng rất khó khăn

Để triển khai giáo dục STEM được đồng loạt và hiệu quả, đội ngũ giáo viên phải được đào tạo bài bản, hiểu về bản chất giáo dục STEM và quy trình triển khai các bài học STEM Các trường sư phạm cần phải mở rộng chương trình đào tạo, đảm bảo giáo sinh được tiếp xúc với đa ngành, đa môn học, trau dồi và phát triển kỹ năng cho giáo sinh để đảm bảo chất lượng giáo viên sau khi tốt nghiệp Ngoài ra, để nâng cao trình độ của giáo viên trong nhiều lĩnh vực của STEM, cần phải tổ chức đào tạo theo nhóm, các giáo viên bộ môn kết hợp với nhau để cùng xây dựng và triển khai một chủ đề STEM, thường xuyên đào tạo, tập huấn cho đội ngũ giáo viên STEM tại các trường phổ thông để nâng cao chuyên môn, nghiệp vụ Hiện nay, bộ Giáo dục cũng đã và đang triển khai thường xuyên các buổi tập huấn chương trình giáo dục phổ thông mới nhằm nâng cao chuyên môn và nghiệp vụ sư phạm cho giáo viên, giúp giáo viên tiếp cận với phương pháp dạy học mới một cách hiệu quả Bên cạnh đó, các tổ chức giáo dục của Microsoft, Nasa… cũng thường xuyên có những chương trình hỗ trợ giáo viên, giúp giáo viên không chỉ được học hỏi từ những người đồng

22

nghiệp trong nước mà còn được trau dồi kinh nghiệm từ những đồng nghiệp ở nhiều quốc gia khác nhau Nói chung có rất nhiều cách thức và phương tiện giúp giáo viên phát triển bản thân, phát triển nghề nghiệp, tuy nhiên, để đáp ứng được chương trình giáo dục phổ thông mới; đáp ứng yêu cầu thay đổi của giáo dục, giáo viên phải luôn chủ động, sáng tạo và yêu nghề; dám nghĩ, dám làm và dám thay đổi

1.2.5.2 Về chương trình giáo dục

Hiện nay chưa có một chương trình cụ thể hóa nào về giáo dục STEM, mặc dù trong chương trình giáo dục phổ thông mới có chú trọng và tạo điều kiện cho việc triển khai giáo dục STEM nhưng vẫn khiến giáo viên gặp khó khăn trong việc thực hiện Với khung chương trình đề ra, giáo viên sẽ khó khăn trong việc vừa đảm bảo nội dung kiến thức, vừa đảm bảo các hoạt động để tăng cường các kỹ năng cho học sinh Vì vậy, khi triển khai chương trình giáo dục phổ thông mới, cần có những hướng dẫn cụ thể về những chủ đề dạy học để giáo viên dễ dàng tiếp cận và triển khai Bên cạnh đó cần phải có những chính sách, quy định đi kèm để giáo dục STEM không chỉ dừng lại ở phong trào Hơn thế nữa, chương trình giáo dục phổ thông mới được áp dụng cho bậc THPT từ năm 2022 – 2023, học sinh sẽ học 12 môn học trong đó có 7 môn bắt buộc (Toán, Ngữ Văn, Ngoại ngữ 1, Giáo dục thể chất, Giáo dục quốc phòng

và an ninh, Hoạt động trải nghiệm và hướng nghiệp, Nội dung giáo dục địa phương) và 5 môn tự chọn được chọn từ 3 nhóm môn học (với mỗi nhóm chọn

ít nhất 1 môn): nhóm Khoa học xã hội (Địa lý, Lịch sử, Giáo dục Kinh tế và Pháp luật); nhóm Khoa học tự nhiên (Vật lý, Hóa học, Sinh học); nhóm Công nghệ và nghệ thuật (Công nghệ, Tin học, Nghệ thuật) Đây cũng là thách thức với giáo viên trong việc kết hợp với các môn học và lựa chọn các chủ đề STEM phù hợp

Bên cạnh chương trình học thì việc kiểm tra đánh giá cũng là một rào cản

23

rất lớn với việc triển khai giáo dục STEM trong trường phổ thông Hiện nay, hầu hết các kỳ thi của Việt Nam vẫn còn coi trọng kiến thức và kỹ năng làm bài; trong khi đó, giáo dục STEM đòi hỏi cần đánh giá người học theo quá trình, đánh giá sản phẩm, đánh giá những kỹ năng về giải quyết vấn đề, tư duy phản biện, sáng tạo… Việc này dẫn tới việc triển khai giáo dục STEM ở các trường phổ thông hiện nay thường tránh những lớp cuối cấp để các em có thời gian ôn thi, STEM chỉ là những hoạt động phụ, ngoài giờ lên lớp Vì vậy, muốn triển giáo dục STEM hiệu quả cần phải nhanh chóng đổi mới các hình thức kiểm tra đánh giá phù hợp

có khả năng triển khai Tất cả những khó khăn này khiến cho việc xây dựng các chủ đề dạy học STEM bị hạn chế rất nhiều Tuy rằng việc triển khai dạy học STEM không nhất thiết phải tốn kém và đầu tư cơ sở vật chất hiện đại vì thực tế ở các khu vực nông thôn, miền núi, nếu giáo viên biết cách lựa chọn chủ đề phù hợp thì hoàn toàn triển khai được giáo dục STEM trong trường học Nhưng để triển khai giáo dục STEM một cách toàn diện nhất, học sinh cần được tiếp cận với những trang thiết bị hiện đại, chính vì vậy việc đầu tư cho cơ sở

24

vật chất là cực kỳ cấp thiết

1.3 Dạy học theo chủ đề

1.3.1 Khái niệm dạy học theo chủ đề

Dạy học theo chủ đề là một mô hình dạy học trong đó nội dung dạy học được xây dựng dưới các chủ đề khác nhau có ý nghĩa thực tiễn; bằng cách kết hợp nhiều lĩnh vực, môn học với nhau, dạy học theo chủ đề giúp học sinh lĩnh hội kiến thức và phát triển tư duy một cách toàn diện [20]

Thay cho việc dạy học được triển khai theo từng bài hay từng tiết trong sách giáo khoa, giáo viên căn cứ vào nội dung chương trình, mục tiêu dạy học

và điều kiện của nhà trường để xây dựng các chủ đề dạy học phù hợp, gắn liền với thực tiễn Chủ đề dạy học có thể bao hàm kiến thức nhiều lĩnh vực, môn học khác nhau hoặc liên kết nhiều bài học khác nhau để chủ đề có ý nghĩa hơn, thực tế hơn nhờ đó học sinh có thể chủ động trong việc tìm kiếm và vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Dạy học theo chủ đề là sự kết hợp giữa mô hình dạy học truyền thống và hiện đại, ở đó giáo viên không dạy học chỉ bằng cách truyền thụ kiến thức mà chủ yếu là hướng dẫn học sinh tự lực tìm kiếm thông tin, sử dụng kiến thức vào giải quyết các nhiệm vụ có ý nghĩa thực tiễn

1.3.2 Dạy học chủ đề STEM

Theo tác giả Nguyễn Thanh Nga: “Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến thức, kỹ năng của các môn khoa học trong chương trình phổ thông Trong quá trình dạy học, giáo viên tổ chức cho học sinh làm việc nhóm, sử dụng công nghệ truyền thống và hiện đại, công cụ toán học để tạo ra sản phẩm

có tính ứng dụng thực tế, phát triển kỹ năng và tư duy của học sinh.” [16]

25

Dạy học các kiến thức Vật lý theo chủ đề STEM là việc xây dựng nội dung dạy học gắn liền với thực tiễn đòi hỏi học sinh phải đưa ra được những giải pháp để giải quyết vấn đề Thông qua quá trình giải quyết vấn đề, học sinh tìm tòi, khám phá những kiến thức khoa học mới, nâng cao kỹ năng công nghệ, thực hành; phát triển tư duy phản biện, giao tiếp và sáng tạo, từ đó hình thành cho học sinh những năng lực, phẩm chất cần thiết trong cuộc sống Dạy học Vật lý theo chủ đề STEM sẽ tạo cơ hội cho học sinh thực hành nhiều hơn, học sinh được lĩnh hội kiến thức thông qua các vấn đề thực tiễn tạo ra sự hứng thú trong học tập và giúp học sinh khắc ghi kiến thức lâu hơn, sâu hơn

1.3.3 Phân loại chủ đề STEM

Chủ đề STEM đầy đủ: vận dụng kiến thức của

cả 4 lĩnh vực

Chủ đề STEM khuyết: vận dụng kiến thức của

ít nhất 2 lĩnh vực trở lên

Dựa trên phạm vi kiến thức

Chủ đề STEM cơ bản: nội dung chủ đề bám sát

chương trình giáo dục phổ thông

Chủ đề STEM mở rộng: kiến thức có thể nằm

ngoài chương trình phổ thông, học sinh cần tìm hiểu và nghiên cứu từ tài liệu chuyên ngành

Dựa vào mục đích dạy học

Chủ đề STEM dạy học: giúp học sinh xây dựng

kiến thức mới thông qua chủ đề

Chủ đề STEM vận dụng: học sinh vận dụng

những kiến thức đã học để giải quyết vấn đề

thực tiễn

26

1.4 Tính tích cực học tập của học sinh trong dạy học Vật lý theo định hướng STEM

1.4.1 Khái niệm tính tích cực của học sinh

Để thích nghi với tự nhiên và thúc đẩy xã hội phát triển, con người luôn chủ động sản xuất ra của cải vật chất, chủ động cải tạo tự nhiên và môi trường

xã hội Tính tích cực là một phẩm chất vốn có của con người và là một trong những mục tiêu đào tạo hàng đầu của giáo dục nhằm tạo ra những con người năng động, dễ dàng thích nghi và đáp ứng được nhu cầu phát triển của xã hội

Theo GS Hà Thế Ngữ, tính tích cực hoạt động trong nhận thức của học sinh là việc học sinh tự ý thức chủ động, hăng say trong việc học tập, tự đề ra các nhiệm vụ học tập cho bản thân, tự khắc phục khó khăn để trau dồi tri thức

Học sinh đóng vai trò chủ thể trong quá trình học tập chứ không phải đối tượng thụ động Việc học tập của học sinh không chỉ dừng lại ở việc ghi chép, ghi nhớ các kiến thức mà còn chủ động tìm tòi tri thức mới, tự nghiên cứu những vấn đề và rút ra được những kết luận cho bản thân

Tính tích cực trong học tập được đặc trưng bởi khát vọng tìm kiếm tri thức, cố gắng và nghị lực vượt qua khó khăn trong quá trình lĩnh hội tri thức Nếu như trong nghiên cứu khoa học, quá trình nhận thức sẽ tìm tòi, phát hiện

ra những tri thức mới thì trong học tập học sinh sẽ khám phá ra những hiểu biết mới đối với bản thân thông qua sự hướng dẫn và hỗ trợ của người dạy Thông qua tính tích cực của bản thân, học sinh sẽ ghi nhớ và hiểu biết sâu sắc hơn về những kiến thức được dạy, khi đạt tới một trình độ nhất định thì tính tích cực trong học tập sẽ mang tính chất nghiên cứu khoa học, giúp người học tạo ra tri thức mới

Tính tích cực mang vai trò quyết định sự thành công hay thất bại của học sinh thông qua quá trình hoạt động hình thành nhân cách Tính tích cực có thể

27

được trau dồi thông qua các hoạt động giáo dục, nâng cao phẩm chất tốt đẹp cho người học, đào tạo ra những con người chủ động và sáng tạo Nếu giáo dục không quan tâm đầy đủ và đúng đắn đến việc trau dồi tính tích cực cho học sinh

sẽ dẫn tới những tác động tiêu cực, ảnh hưởng đến sự phát triển cá nhân, khiến người học trở nên tự ti, thụ động Vì vậy, giáo dục ở mọi cấp học cần quan tâm phát huy tính tích cực trong học tập cho học sinh

Để phát triển tư duy sáng tạo và tư duy độc lập, người học cần được phát huy tính tích cực Tùy vào mỗi cá nhân, mức độ phát triển tư duy của người học sẽ khác nhau nhưng quá trình dạy học cần chú trọng phát huy tính tích cực cho học sinh để tạo điều kiện tốt nhất cho sự phát triển tư duy

1.4.2 Biểu hiện của tính tích cực

• Hăng hái tham gia vào mọi hoạt động học tập, thể hiện ở việc hăng hái phát biểu ý kiến, ghi chép, hăng hái trả lời câu hỏi, tích cực bổ sung ý kiến cho bạn

• Luôn chú ý học tập, lắng nghe, ghi nhớ tốt những kiến thức đã được học; hiểu được bản chất của bài học

• Hay có những thắc mắc, tò mò xung quanh các vấn đề chưa rõ, luôn muốn đi sâu vào bản chất của vấn đề

• Trình bày lại được vấn đề theo ngôn ngữ riêng

• Chủ động vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã học để giải quyết những vấn đề mới

• Kiên trì hoàn thành các nhiệm vụ học tập, không ngại khó ngại khổ

• Luôn hào hứng và sáng tạo trong quá trình học tập

1.4.3 Những biện pháp phát huy tính tích cực của học sinh

Để học sinh yêu thích môn học và hứng thú trong các giờ học thì việc tạo hứng thú học tập cho học sinh là rất quan trọng Việc này sẽ giúp học sinh lĩnh

28

hội kiến thức một cách nhanh chóng hơn và ghi nhớ được kiến thức lâu hơn Tuy nhiên, làm thế nào để tạo được sự hứng thú trong học tập để nâng cao tính tích cực cho học sinh? Điều này phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm và sự nhiệt huyết của giáo viên và đặc điểm của những đối tượng học sinh khác nhau Tuy nhiên, chúng ta có thể vận dụng một cách linh hoạt một số biện pháp sau để giúp tiết học trở nên hấp dẫn hơn:

• Nội dung học phải mới, không lặp lại kiến thức cũ nhưng phải có sự liên hệ với kiến thức cũ Kiến thức phải gần gũi với cuộc sống, với sinh hoạt

và suy nghĩ hằng ngày để thỏa mãn nhu cầu nhận thức của học sinh

• Phải dùng phương pháp dạy học đa dạng (nêu vấn đề, thí nghiệm, thực nghiệm, thảo luận…), phối hợp các phương pháp một cách hợp lý để học sinh

có thể phát huy tối đa năng lực của bản thân, chủ động lĩnh hội tri thức thông qua trí tò mò

• Tận dụng tối đa các phương tiện dạy học hiện đại, các dụng cụ trực quan, các video, hình ảnh, phần mềm… Tuy nhiên, các phương tiện cần được khai thác đúng mục đích và hợp lý, không quá sa đà để giờ học đạt hiệu quả cao

• Sử dụng các hình thức tổ chức dạy học khác nhau: cá nhân, nhóm, tập thể, làm việc ngoài không gian lớp học…

• Luyện tập, vận dụng những kiến thức đã học vào những tình huống thực tiễn

• Kiểm tra đánh giá, khen thưởng, kỷ luật thường xuyên, kịp thời và đúng mực

• Có thái độ tích cực trong mối quan hệ giữa giáo viên và học sinh Trong quá trình giảng dạy nên sử dụng ngôn ngữ, phong cách giảng dạy tự nhiên, gần gũi, không khô khan cứng nhắc, sử dụng những từ ngữ gần gũi, dễ hiểu

29

• Đan xen những câu chuyện có liên quan đến bài học, những câu chuyện thực tế… Tổ chức các hoạt động học tập mới lạ, đa dạng, đưa vào các trò chơi giúp học tập hiệu quả

Các biện pháp này có thể diễn ra mọi lúc, mọi nơi trong quá trình học tập Giáo viên cần linh hoạt trong quá trình vận dụng các biện pháp, đồng thời sáng tạo những biện pháp mới lạ phù hợp với những đối tượng học sinh khác nhau

để phát huy tối đa tính tích cực cho học sinh

1.5 Thực trạng dạy học STEM ở trường phổ thông hiện nay

Để có cơ sở thực tiễn cho đề tài, chúng tôi tiến hành khảo sát thực trạng dạy học STEM ở trường phổ thông hiện nay để đánh giá chính xác thực thực trạng dạy học STEM nói chung và dạy học Vật lý theo định hướng STEM nói riêng

1.5.1 Mục đích khảo sát

Tìm hiểu thực trạng dạy học theo định hướng STEM tại trường phổ thông hiện nay

1.5.2 Đối tượng và thời gian khảo sát

Đối tượng khảo sát: giáo viên tại một số trường phổ thông ở một số tỉnh, thành trên cả nước

Thời gian khảo sát: từ ngày 05/07/2021 đến ngày 15/07/2021

1.5.3 Nội dung khảo sát

Tìm hiểu thực trạng dạy học theo định hướng STEM tại các trường phổ thông ở một số tỉnh, thành hiện nay

1.5.4 Phương pháp khảo sát

Sử dụng phiếu khảo sát dưới dạng trắc nghiệm (phụ lục 1) và thực hiện khảo sát thông qua ứng dụng Google Form Đồng thời, tác giả cũng tiến hành

30

phỏng vấn một số giáo viên về thực trạng triển khai dạy học theo định hướng STEM tại các trường phổ thông hiện nay

1.5.5 Kết quả khảo sát

❖ Về thông tin người khảo sát

Kết thúc khảo sát, tác giả thu về được 98 câu trả lời, trong đó có 77,3%

là cử nhân đại học còn lại là thạc sĩ với tỷ lệ về kinh nghiệm làm việc và cấp bậc giảng dạy được thể hiện ở 2 biểu đồ trên

❖ Kết quả khảo sát

Thông qua các câu hỏi khảo sát, chúng tôi thu được những kết quả thể hiện trên các biểu đồ dưới đây:

1 Thầy/cô đánh giá mức độ hiểu biết của mình về GD STEM như thế nào?

Biểu đồ 1.1: Kinh nghiệm công

tác của người được khảo sát

Biểu đồ 1.2: Bậc giảng dạy của người được khảo sát

Biểu đồ 1.3: Mức độ hiểu biết về STEM của người được khảo sát

31

2 Do đâu mà thầy/cô có được những hiểu biết về STEM?

Biểu đồ 1.4: Cách tiếp cận kiến thức STEM của người được khảo sát

3 Trường của Thầy/cô đã từng tổ chức các hoạt động nào theo định hướng giáo dục STEM?

Biểu đồ 1.5: Hoạt động vận dụng STEM ở các trường phổ thông

4 Trong quá trình dạy học, ngoài những mục tiêu kiến thức, kỹ năng, thầy

cô thường quan tâm đến những năng lực nào của học sinh nhất?

Biểu đồ 1.6: Mức độ quan tâm của giáo viên tới việc phát triển năng lực