Vận dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học sinh học 8, trung học cơ sở

Các kiến thức và kỹ năng được hình thành thông qua giáo dục STEM gọi chung là kỹ năng STEM được lồng ghép, tích hợp và bổ sung cho nhau giúp người học hiểu về nguyên lý, bản chất của vấn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

LÊ THÙY LINH

VẬN DỤNG MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC

SINH HỌC 8, TRUNG HỌC CƠ SỞ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC

HÀ NỘI – 2019

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

LÊ THÙY LINH

VẬN DỤNG MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC

SINH HỌC 8, TRUNG HỌC CƠ SỞ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

BỘ MÔN SINH HỌC

Mã số: 8.14.01.11

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Thế Hưng

HÀ NỘI – 2019

LỜI CẢM ƠN

Luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Vận dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học Sinh học 8, Trung học cơ sở” được hoàn thành tại khoa Sư phạm – Trường Đại học Giáo dục

Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Ban giám hiệu, ban chủ nhiệm khoa cùng tất cả các thầy cô khoa Sư phạm đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành khóa học

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn vô cùng sâu sắc tới PGS TS Nguyễn Thế Hưng

đã trực tiếp hướng dẫn nhiệt tình, cẩn thận, đưa ra những định hướng quý báu để giúp tôi hoàn thành luận văn

Xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu, các thầy cô giáo bộ môn Sinh học cùng các em học sinh trường Phổ thông Đoàn Thị Điểm Greenfield – Hưng Yên và nhiều trường Phổ thông trên địa bàn thành phố Hà Nội đã tạo điều kiện trong quá trình thực nghiệm đề tài

Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã luôn động viên và hỗ trợ trên mọi phương diện trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài Tuy có nhiều nỗ lực nhưng thời gian và năng lực không cho phép nên không tránh khỏi những hạn chế trong việc nghiên cứu Do đó, luận văn còn những điểm thiếu sót Tôi mong nhận được những đóng góp, chỉ bảo, hướng dẫn từ Quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp

Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng 6 năm 2019

Tác giả

Lê Thùy Linh

(Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Kết quả điều tra mức độ quan tâm của GV Sinh học tại một số trường

THCS trên địa bàn Thành phố Hà Nội đến phát triển năng lực cho HS………

Bảng 1.2 Kết quả điều tra mức độ sử dụng phương pháp dạy học của GV Sinh học tại một số trường THCS trên địa bàn Thành phố Hà Nội………

Bảng 1.3 Kết quả điều tra mức độ sử dụng phương tiện dạy học của GV Sinh học tại một số trường THCS trên địa bàn Thành phố Hà Nội………

Bảng 1.4 Kết quả điều tra mức độ quan tâm của GV Sinh học tại một số trường THCS trên địa bàn Thành phố Hà Nội tới đổi mới dạy học Sinh học………

Bảng 1.5 Kết quả điều tra mức độ quan tâm của GV Sinh học tại một số trường THCS trên địa bàn Thành phố Hà Nội về STEM và các vấn đề liên quan…………

Bảng 2.1 Phân tích chương trình Sinh học 8 dưới góc độ giáo dục STEM………

Bảng 2.2 Phân tích một số nội dung Sinh học 8 có thể xây dựng chủ đề STEM…

Bảng 2.3 Nội dung kiến thức STEM cần giải quyết trong mỗi chủ đề………

Bảng 2.4 Hệ thống câu hỏi, vấn đề cần giải quyết trong mỗi chủ đề………

Bảng 2.5 Mục tiêu dạy học của mỗi chủ đề………

Bảng 2.6 Các hoạt động STEM trong mỗi chủ đề………

Bảng 2.7 Tiêu chí đánh giá mô hình………

Bảng 2.8 Tiêu chí đánh giá dự án………

Bảng 2.9 Tiêu chí đánh giá kỹ năng thực hành (làm thí nghiệm)………

Bảng 3.1 Đặc điểm của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ………

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát mức độ hứng thú của học sinh ở lớp đối chứng………

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát mức độ hứng thú của học sinh ở lớp thực nghiệm……

Bảng 3.4 So sánh giá trị mức độ ảnh hưởng theo tiêu chí Cohen………

Bảng 3.5 Phân bố tần số kết quả điểm lớp TN và ĐC………

Bảng 3.6 Phân bố tần suất điểm số bài kiểm tra………

Bảng 3.7 Phân bố tần suất tích lũy điểm số bài kiểm tra………

Bảng 3.8 Phân loại kết quả học tập của học sinh………

Bảng 3.9 Tổng hợp các tham số đặc trưng của bài kiểm tra………

34

36

36

38

39

43

50

53

59

63

73

85

87

89

93

94

96

98

99

99

99

100

101

DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH

Sơ đồ 1.1 Mô hình 5E áp dụng cho bài học tích hợp STEM………

Sơ đồ 1.2 Quy trình nghiên cứu khoa học………

Sơ đồ 1.3 Quy trình thiết kế kỹ thuật……… …

Sơ đồ 1.4 Quy trình Escape Room………

Sơ đồ 1.5 Các bước dạy học giải quyết vấn đề………

Sơ đồ 1.6 Quy trình tìm giải pháp cho vấn đề……… …………

Sơ đồ 1.7 Một số mô hình dạy học theo trạm…….………

Sơ đồ 1.8 Các bước tổ chức dạy học theo trạm………

Sơ đồ 1.9 Quy trình tổ chức dạy học dự án………

Sơ đồ 1.10 Thành phần cấu tạo năng lực………

Sơ đồ 1.11 Mối quan hệ giữa các môn học STEM…… ………

Biểu đồ 1.1 Mức độ quan tâm của GV Sinh học tại một số trường THCS trên… địa bàn Thành phố Hà Nội đến phát triển năng lực cho HS………

Biểu đồ 1.2 Mức độ sử dụng các phương tiện dạy học trong dạy học Sinh học… ở một số trường THCS trên địa bàn Thành phố Hà Nội………

Sơ đồ 2.1 Quy trình thiết kế và tổ chức dạy học Sinh học 8 theo mô hình giáo dục STEM………

Hình 2.1 Một số hình ảnh các hoạt động STEM do học sinh thực hiện…………

Biểu đồ 3.1 Phân bố tần suất tích lũy kết quả bài kiểm tra……….…

Biểu đồ 3.2 Phân loại kết quả học tập của học sinh……… …………

14

16

17

18

23

23

24

25

26

29

31

35

37

45

83

100

101

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ii

DANH MỤC CÁC BẢNG iii

DANH MỤC CÁC HÌNH iv

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 2

4.1 Khách thể nghiên cứu 2

4.2 Đối tượng nghiên cứu 3

5 Câu hỏi nghiên cứu 3

6 Giả thuyết nghiên cứu 3

7 Phương pháp nghiên cứu 3

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận 3

7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 3

7.3 Phương pháp thống kê và xử lý số liệu 5

8 Những đóng góp mới của đề tài 5

8.1 Về lí luận 5

8.2 Về thực tiễn 5

9 Cấu trúc luận văn 5

CHƯƠNG 1 6

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM 6

1.1 Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM 6

1.1.1 Giáo dục STEM trên thế giới 6

1.1.2 Giáo dục STEM ở Việt Nam 8

1.2 Cơ sở lý luận 11

1.2.1 Khái niệm STEM và giáo dục STEM 11

1.2.2 Một số vấn đề về giáo dục STEM 12

1.3 Cơ sở thực tiễn 32

1.3.1 Thực trạng giáo dục STEM ở Việt Nam hiện nay 32

1.3.2 Thực trạng giáo dục STEM trong dạy học Sinh học, Trung học cơ sở 34

Kết luận chương 1 40

CHƯƠNG 2 41

VẬN DỤNG MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 8, TRUNG HỌC CƠ SỞ 41

2.1 Phân tích chương trình Sinh học 8 dưới góc độ giáo dục STEM 41

2.1.1 Vị trí Môn Sinh học trong chương trình Phổ thông 41

2.1.2 Phân tích chương trình Sinh học 8 (THCS) 41

2.1.3 Phân tích chương trình Sinh học 8 (THCS) dưới góc độ STEM 43

2.2 Quy trình thiết kế và tổ chức một số nội dung Sinh học 8 theo mô hình

giáo dục STEM 44

2.3 Một số nội dung Sinh học 8 có thể tổ chức dạy học theo mô hình giáo dục STEM 50

2.3.1 Lựa chọn chủ đề 50

2.3.2 Xác định nội dung kiến thức STEM cần giải quyết trong chủ đề 53

2.3.3 Xây dựng các câu hỏi, vấn đề trong chủ đề 58

2.3.4 Xác định mục tiêu dạy học của chủ đề 63

2.3.5 Thiết kế các hoạt động STEM 73

2.3.6 Lập kế hoạch dạy học 84

2.3.7 Tổ chức dạy học và đánh giá 84

2.4 Một số giáo án minh họa 91

Kết luận chương 2 91

CHƯƠNG 3 92

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 92

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 92

3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 92

3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 92

3.4 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 93

3.4.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 93

3.4.2 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 93

3.4.3 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 93

3.5 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 94

3.6 Kết quả thực nghiệm sư phạm 94

3.6.1 Kết quả định lượng 94

3.6.2 Kết quả định tính 102

Kết luận chương 3 103

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 104

1 Kết luận 104

2 Khuyến nghị 104

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN

VĂN 105

TÀI LIỆU THAM KHẢO 106

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Chúng ta đang sống trong thời đại Cách mạng Công nghiệp 4.0 với nhu cầu trao đổi công việc và nhân lực ngày một cao, cùng với đó là sự hòa nhập giữa các quốc gia có nền văn hóa khác nhau Bối cảnh như vậy đòi hỏi Ngành Giáo dục và Đào tạo cần trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết theo chuẩn toàn cầu Chính phủ nước ta đã lựa chọn 3 nhóm ngành nghề công nghiệp được ưu tiên và phát triển bao gồm: Công nghiệp chế tạo, chế biến; Điện tử viễn thông; Năng lượng tái tạo và năng lượng mới Để đáp ứng được nhu cầu trên, giáo dục cần đào tạo một lực lượng nhân lực thành thạo trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học Do vậy, việc tạo cơ hội tiếp cận với các mô hình, các xu thế giáo dục mới đặc biệt là giáo dục STEM là cần thiết nhằm thay đổi căn bản giáo dục phổ thông tại Việt Nam

STEM bao gồm các chữ cái viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học) Các kiến thức và kỹ năng được hình thành thông qua giáo dục STEM (gọi chung là kỹ năng STEM) được lồng ghép, tích hợp và bổ sung cho nhau giúp người học hiểu về nguyên lý, bản chất của vấn đề, đồng thời có thể áp dụng để thực hành chế tạo ra những sản phẩm ứng dụng trong đời sống hàng ngày

Giáo dục STEM được tìm hiểu và áp dụng ở Việt Nam trong vài năm trở lại đây, tuy nhiên mới đang ở bước thử nghiệm và truyền thông mở rộng chứ chưa trở thành hoạt động giáo dục chính thức trong nhà trường phổ thông Do đó, giáo dục STEM cần nhận được sự quan tâm của toàn xã hội Ở Việt Nam, giáo dục STEM chưa được nghiên cứu chuyên sâu Hiện có rất ít công trình, bài báo về cơ sở lí luận, thực tiễn của giáo dục STEM và ứng dụng nó vào việc dạy học trong các trường phổ thông

Sinh học là một môn Khoa học thực nghiệm gắn liền với đời sống thực tế, với

sự tồn tại và phát triển của chính xã hội loài người, đòi hỏi phải dạy – học sao cho người học được thực sự tư duy, sáng tạo, biết làm việc, nghiên cứu khoa học, giúp việc tiếp thu kiến thức được vững chắc, nhớ kỹ, nhớ lâu Tuy nhiên trên thực tế, việc

dạy học Sinh học ở nhiều trường còn mang tính hàn lâm, nặng lý thuyết làm cho người học ngại học, lười tư duy, thiếu tính chủ động, sáng tạo

Môn Sinh học, nội hàm đã mang yếu tố tích hợp, do vậy, việc đẩy mạnh nghiên cứu giáo dục STEM trong dạy học Sinh học là hoàn toàn phù hợp với định hướng đổi mới căn bản, toàn diện nền giáo dục Việt Nam, nhằm phát triển các năng lực của người học, đáp ứng những yêu cầu của xã hội hiện đại

Với những lí do trên, đề tài “Vận dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học Sinh học 8, Trung học cơ sở” được thực hiện nhằm phát triển năng lực cho

người học và nâng cao chất lượng dạy học

2 Mục đích nghiên cứu

Vận dụng mô hình giáo dục STEM vào dạy học Sinh học 8, nhằm tạo hứng thú cho người học, giúp người học phát triển được năng lực và nâng cao chất lượng dạy học

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Phân tích, tổng hợp và hệ thống hóa các công trình nghiên cứu khoa học về

mô hình giáo dục STEM trên thế giới và Việt Nam để làm sáng tỏ cơ sở lý luận của

Thiết kế và tổ chức dạy học một số nội dung Sinh học 8 theo mô hình giáo dục STEM

Thực nghiệm sư phạm nhằm mục đích đánh giá tính khả thi và tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đề tài đã đặt ra

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

4.1 Khách thể nghiên cứu

Quá trình dạy học môn Sinh học lớp 8

4.2 Đối tượng nghiên cứu

Việc vận dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học Sinh học 8, THCS

5 Câu hỏi nghiên cứu

Vận dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học Sinh học 8, Trung học cơ sở như thế nào để có thể phát triển được năng lực cho người học và nâng cao được chất lượng dạy học?

6 Giả thuyết nghiên cứu

Nếu tổ chức dạy học Sinh học 8, Trung học cơ sở theo mô hình giáo dục STEM thì không chỉ nâng cao được kiến thức mà còn phát triển được năng lực cho người học

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

Hệ thống hóa những khái niệm, tư tưởng cơ bản làm nền tảng cơ sở lí luận của

đề tài thông qua phân tích, tổng hợp các công trình đã có về những nội dung thuộc phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu chủ trương, chính sách của Nhà nước, của ngành Giáo dục & Đào tạo về đổi mới căn bản, toàn diện về Giáo dục – Đào tạo

Đề tài sử dụng một số phương pháp nghiên cứu lý luận, bao gồm:

- Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết

- Phương pháp phân loại và hệ thống hóa lý thuyết

7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Phương pháp điều tra bằng hệ thống bảng hỏi

- Bảng hỏi thông tin cá nhân người học (gồm các biến số như: lớp, học lực, sở thích, phương pháp học tập đang áp dụng ) để lựa chọn lớp thực nghiệm và đối chứng

- Bảng khảo sát hứng thú học tập đối với học sinh trong lớp thực nghiệm và

đối chứng sau khi tiến hành thực nghiệm sư phạm

- Bảng hỏi về thực trạng dạy học và hiểu biết về mô hình giáo dục STEM đối

với giáo viên và học sinh

Phương pháp điều tra phỏng vấn

- Đối tượng cần phỏng vấn: Giáo viên và học sinh

- Nội dung phỏng vấn: Những hiểu biết về lý luận, cách thức vận dụng mô hình giáo dục STEM vào dạy học môn Sinh học Một số thuận lợi và khó khăn gặp

phải trong quá trình dạy và học tại các trường phổ thông hiện nay

- Cách thức phỏng vấn: Dùng câu hỏi mở và ghi chép vắn tắt lại câu trả lời

án, sổ điểm của giáo viên

- Cách thức quan sát: Quan sát trực tiếp và ghi chép vắn tắt lại tình hình

Phương pháp tham vấn chuyên gia

- Tham khảo ý kiến các chuyên gia, cán bộ quản lý, các giảng viên và giáo viên có nhiều kinh nghiệm trong giáo dục STEM về thuận lợi, khó khăn khi vận dụng

mô hình này trong giảng dạy Sinh học 8; về cách tổ chức dạy học theo mô hình STEM,

về đánh giá hiệu quả của giáo dục STEM

Phương pháp thực nghiệm sư phạm

a) Để đánh giá hiệu quả của việc tổ chức dạy học theo mô hình giáo dục STEM, chia học sinh lớp 8 thành 2 nhóm:

- Nhóm lớp thực nghiệm là lớp được tiến hành giảng dạy theo mô hình giáo dục STEM

- Nhóm lớp đối chứng là lớp được tiến hành giảng dạy theo phương pháp truyền thống

b) Tổ chức giảng dạy thực nghiệm theo mô hình giáo dục STEM (đối với nhóm lớp thực nghiệm) và theo phương pháp truyền thống (đối với nhóm lớp đối chứng)

c) Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm bằng cách cho học sinh làm bài kiểm tra; so sánh, đối chiếu kết quả trước và sau quá trình thực nghiệm ở từng lớp và giữa các lớp; theo dõi chiều hướng biến đổi năng lực của học sinh giữa lớp ĐC và lớp TN

7.3 Phương pháp thống kê và xử lý số liệu

- Sử dụng phần mềm Excel và phần mềm SPSS để phân tích, thống kê số liệu như tính phần trăm, tỉ lệ, tính tổng, điểm trung bình

8 Những đóng góp mới của đề tài

9 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Khuyến nghị, Tài liệu tham khảo, luận văn được trình bày trong 3 chương sau:

Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn của mô hình giáo dục STEM

Chương 2 Vận dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học Sinh học 8, Trung học cơ sở

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM 1.1 Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM

1.1.1 Giáo dục STEM trên thế giới

Trong một thập kỉ gần đây vấn đề nghiên cứu về giáo dục STEM đã, đang được rất nhiều nhà giáo dục quan tâm và nghiên cứu ở nhiều quốc gia trên thế giới

1.1.1.1 Tại Mỹ

Vào những thập niên 50 và 60, Mỹ là đất nước đầu tiên phổ cập giáo dục phổ thông cho cả nước, tạo ra hệ thống các trường đại học, cao đẳng rộng rãi Ở thời điểm này, nền giáo dục cùng khoa học và kinh tế nước Mỹ đạt được những kết quả khả quan Tuy nhiên, ngày nay, nhiều quốc gia đã cho thấy học sinh của họ có một bước tiến vượt bậc, nổi trội so với học sinh của Mỹ về các kỹ năng cũng như kiến thức trong trường học phổ thông, chẳng hạn như Phần Lan, Hàn Quốc, Hồng Kông hay Singapore Do vậy, Mỹ đã đặt ra một bước tiến quan trọng để cải cách giáo dục nhằm tìm lại vị thế của mình, đó chính là phát triển nền giáo dục STEM Ở Mỹ, từ năm

2004 đến năm 2014, nhóm việc làm liên quan đến kỹ thuật và khoa học tăng hai lần

so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành nghề khác Một nghiên cứu khác cũng cho thấy, từ năm 1950 đến năm 2007, các việc làm STEM tăng trưởng gấp 4 lần

so với các ngành nghề còn lại

Các chính trị gia tại Mỹ cho rằng để duy trì được nền kinh tế dẫn đầu thế giới, cần có một lực lượng lao động giàu kiến thức và kỹ năng Trong một bài phát biểu trước Thượng nghị viện Mỹ, tỷ phú Bill Gates cũng nhấn mạnh vai trò của ngành

Giáo dục trong công tác đào tạo lực lượng lao động này Ông cho rằng: “Chúng ta

không thể duy trì được một nền kinh tế sáng tạo trừ phi chúng ta có những công dân được đào tạo tốt về Toán học, Khoa học và Kỹ thuật” (dẫn theo Lê Xuân Quang,

2017) [18] Do đó, Chính phủ Mỹ cũng đã khuyến khích các Nhà trường phổ thông đầu tư xây dựng hệ thống các lớp học STEM, bên cạnh đó không ngừng kết hợp với các doanh nghiệp, các trường Đại học có khả năng thúc đẩy giáo dục STEM phát triển trong nhà trường [26]

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, tỉ lệ học sinh, sinh viên theo học một trong 4 lĩnh vực STEM ở Mỹ giảm đi đáng kể trong khi nhu cầu các ngành nghề lĩnh vực STEM gia tăng rõ rệt Theo Bộ Giáo dục Đạo tạo Hòa Kỳ chỉ có 16% HS trung học phổ thông quan tâm đến STEM và chứng minh được sự thành thạo Toán học

Năm 2009, chính quyền Obama công bố chiến dịch “Giáo dục để đổi mới” [26] để động viên và khích lệ HS tham gia vào các môn STEM đồng thời chú trọng tới số lượng lớn giáo viên có chuyên môn cao trong các lĩnh vực này Mục đích để đưa những học sinh có năng lực ở lĩnh vực Khoa học, Toán học đạt tới vị trí cao trong đấu trường quốc tế

Chính quyền của Tổng thống Obama đã đầu tư 3,1 tỉ USD cho chương trình liên bang về giáo dục, tăng 6,7% so với năm 2012 Các khoản đầu tư được thực hiện

để tuyển dụng và đào tạo giáo viên STEM cũng như hỗ trợ các trường trong việc dạy học tích hợp STEM Do nhu cầu nhân lực cho các ngành liên quan đến STEM trong tương lai ngày càng tăng, Mỹ đã nhìn nhận sâu sắc về vấn đề này, đã và đang có những đầu tư để phát triển giáo dục STEM

1.1.1.2 Tại Anh

Mục tiêu giáo dục STEM là tạo ra nguồn lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao Do đó các giải pháp hướng tới là tăng cường tối đa các cơ hội cho người học được tiếp xúc, trải nghiệm với các hoạt động nghiên cứu khoa học ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường nhằm xây dựng hứng thú, niềm yêu thích tìm tòi, khám phá tri thức và vận dụng tri thức vào cuộc sống [26]

Không riêng ở Mỹ, nhu cầu nhân lực STEM cũng là vấn đề với nước Anh Ở Anh, Học viện Kỹ thuật Hoàng gia báo cáo Anh sẽ cần 100.000 sinh viên tốt nghiệp lĩnh vực STEM mỗi năm để đảm bảo nhu cầu tính đến năm 2020 Trong buổi thảo luận tại Hội Đồng Anh về “Vai trò của nhà nước và các tổ chức cá nhân có liên quan trong việc xây dựng chiến lược phát triển giáo dục STEM”, ông Mark Windle có chia

sẻ về dạy học tích hợp STEM ở Anh như sau: “Ở Anh, giáo dục STEM được đưa

thành chương trình quốc gia với mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng hơn nữa bao gồm 4 nội dung là tuyển dụng và đào tạo giáo viên giảng dạy STEM; nâng cao trình độ nghiệp vụ của GV; thúc đẩy phong trào STEM dưới

hình thức câu lạc bộ, ngày hội, đại sứ STEM, ngày tham quan phòng thí nghiệm, nhà máy… và phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ dạy - học” (dẫn theo Trần Bá Hoành, 2008)

[13]

1.1.1.3 Tại Úc

Úc là quốc gia có nền giáo dục phát triển với tỉ lệ học sinh đi học cao nhất thế giới Theo Bộ trưởng Bộ Khoa học và Thông tin kinh tế HonJay Weatherill, đối với tất cả các tiểu bang Nam Úc, để gặt hái những lợi ích của ngành công nghiệp giá trị cao và nền kinh tế kỹ thuật số, điều quan trọng là phải thu hút và phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao với những kĩ năng về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (STEM) Trong tài liệu thảo luận của chính phủ Queensland, thủ tướng Úc cũng khẳng định tầm quan trọng của giáo dục STEM là giúp giáo dục kỹ năng cho người học, đóng vai trò quan trọng trong tầm nhìn Nhà nước thông minh [26]

1.1.1.4 Tại Hồng Kông

Việc khuyến khích phát triển giáo dục STEM được giới thiệu như một trọng tâm trong việc đổi mới chương trình học để nuôi dưỡng học sinh trở thành những người học suốt đời, đạt hiệu quả và được trang bị những kiến thức, kĩ năng cũng như các giá trị và thái độ cần thiết để đương đầu với những thách thức trong thế kỉ mới Học sinh Hồng Kông giỏi về lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Toán học tuy nhiên các

em chỉ tập trung vào việc học lý thuyết và gặp khó khăn khi tham gia các hoạt động thực hành Chính vì vậy, việc áp dụng giáo dục STEM trong giảng dạy được xem là điều cần thiết trong việc tăng cường khả năng tích hợp, áp dụng kiến thức và kĩ năng của học sinh đặc biệt là khả năng giải quyết các vấn đề trong cuộc sống [26]

1.1.2 Giáo dục STEM ở Việt Nam

Giáo dục STEM được biết đến ở Việt Nam vào khoảng năm 2010 thông qua các Công ty về Công nghệ và Giáo dục trong và ngoài nước Thực hiện chủ trương đổi mới căn bản và toàn diện, từ năm 2012 Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức các cuộc thi “Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tế dành cho học sinh Trung học” và “Dạy học theo chủ đề tích hợp liên môn dành cho giáo viên Trung học” Đặc biệt là cuộc thi “Nghiên cứu khoa học dành cho học sinh Trung học” đã trở thành điểm sáng trong hoạt động giáo dục Qua các cuộc thi đã tạo

cơ hội cho giáo viên và học sinh giao lưu, học hỏi, chia sẻ kinh nghiệm trong việc đổi mới dạy và học đồng thời kích thích sự sáng tạo, say mê nghiên cứu, tăng khả năng vận dụng kiến thức vào thực tế Bên cạnh đó còn rất nhiều cuộc thi như: “Chế tạo Robot mở rộng” do khoa Vật lý trường Đại học Khoa học Tự nhiên tổ chức, hay “Nhà sáng tạo trẻ”, “Chế tạo và phóng tên lửa nước” đã được triển khai Đây là tiền đề hướng đến các cuộc thi Quốc tế như: “Chế tạo tên lửa nước” của diễn đàn các cơ quan nghiên cứu vũ trụ khu vực châu Á – Thái Bình Dương, Cuộc thi ASPC ở Thái Lan… Các cuộc thi diễn ra đều nhận được sự quan tâm của các nhà giáo dục, cán bộ quản

lý, giáo viên, phụ huynh và học sinh Đây là những ví dụ thiết thực cho mô hình giáo dục STEM tại Việt Nam [14]

Năm 2014, trong Kỉ yếu hội thảo của Bộ Giáo dục và Đào tạo, tác giả Đỗ Ngọc

Thống có bài viết “Chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam nhìn từ giáo dục

STEM” Tác giả cho rằng cần thống nhất cách hiểu và triển khai về Giáo dục STEM,

không ngừng cải thiện giáo dục Công nghệ và Tin học, tăng cường dạy học tích hợp theo chủ đề liên quan tới Toán, Khoa học, Công nghệ, Tin học… để góp phần đổi mới quá trình dạy học và đưa các hoạt động STEM vào chương trình giáo dục phổ thông hiện hành [19] Tác giả Đỗ Văn Tuấn cũng có cùng quan điểm như trên trong

bài viết “Những điều cần biết về giáo dục STEM” đăng trên tạp trí Tin học và Nhà

trường [23]

Tháng 6 năm 2014, Bộ phận thường trực Đổi mới chương trình giáo dục phổ thông cùng các đơn vị liên quan thuộc Bộ Giáo dục và Đào tạo, Công ty Cổ phần Công nghệ DTT, tập đoàn Eduspec đã tổ chức “Hội thảo Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông của một số nước và vận dụng vào điều kiện của Việt Nam” để đưa ra các ý kiến về nhu cầu dạy học tích hợp STEM trong hoàn cảnh Việt Nam hiện nay Hình thức tổ chức dạy học tích hợp STEM chủ yếu là hoạt động các CLB Điển hình là công ty Sách Long Minh đã xây dựng khá nhiều CLB STEM tại trường THPT Amsterdam, trường Phổ thông Liên cấp Vinschool, trường THPT Tạ Quang Bửu, trường THCS Ac-si-met, trường THCS Đoàn Thị Điểm…

Vào năm 2015 – 2016, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã khuyến khích bổ sung các nội dung STEM trong chương trình giáo dục đào tạo, đồng thời chỉ đạo năm 2017 –

2018 tiến hành thí điểm giáo dục STEM trên diện rộng Bên cạnh đó, Bộ Giáo dục và Đào tạo cũng đang phối hợp với Hội Đồng Anh triển khai chương trình thí điểm giáo dục STEM cho các trường Trung học tại một số tỉnh thành như Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh và Nam Định Đây là bước đi quan trọng nhằm phát triển một số chương trình giáo dục theo mô hình STEM mang tầm quốc gia và là giải pháp giúp đổi mới giáo dục căn bản và toàn diện [14]

Năm 2017, Hội thảo “Giáo dục STEM trong chương trình phổ thông mới”

được tổ chức đã thu hút sự tham gia của các nhà quản lí giáo dục, các nhà nghiên cứu, các thầy cô đang công tác tại trường phổ thông Nhiều báo cáo đã được trình bày như

“Định hướng giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới” của tác giả Lê Huy Hoàng, Đại học Sư phạm Hà Nội; báo cáo “Giáo dục STEM và công tác

chuẩn bị của trường Sư phạm” của trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên;

báo cáo “Triển khai giáo dục STEM tại trường phổ thông” của trường Phổ thông liên

cấp Olympia – Hà Nội Đây là cơ sở khoa học làm nền móng vững chắc để tiếp tục vận dụng mô hình giáo dục STEM vào thực tiễn [14]

Theo Đề án đổi mới chương trình và Sách giáo khoa sau 2015: “Cần khẳng

định mục tiêu giáo dục STEM không nhằm đào tạo ngay ra những nhà khoa học hay

để tạo ra các sản phẩm có tính thương mại, cạnh tranh, mà nhằm tạo ra những con người tương lai, có đầy đủ phẩm chất và quan trọng là đủ bản lĩnh để đáp ứng được những thay đổi của cuộc sống hiện đại Giáo dục STEM cũng giúp các em phát triển các năng lực chuyên môn ở dạng tích hợp; khơi gợi niềm say mê học tập và giúp các

em khám phá tiềm năng của bản thân” [10]

Ngoài hình thức CLB, để thúc đẩy việc dạy học tích hợp STEM, Ngày hội STEM còn được tổ chức ở Hà Nội, TP Hồ Chí Minh (năm 2015 và 2016) Các thông tin về giáo dục STEM còn được quảng bá tại website Stem.vn và một số trang báo thường xuyên đưa các tin tức về STEM như báo Tia sáng… Các đơn vị dân lập như Học viện Sáng Tạo S3 thường xuyên tổ chức các khóa học STEM ngoại khóa, trong

đó Trường Tiểu học Brendon là trường học đầu tiên ở Hà Nội thay thế nội dung khoa học hiện hành bằng các nội dung tích hợp STEM do Học viện Sáng Tạo S3 biên soạn

Ở Việt Nam, ta đã nhận thấy có sự phát triển của dạy học tích hợp STEM tuy nhiên chưa trở thành hệ thống đồng bộ, thống nhất, nói cách khác là chưa có chương trình giáo dục STEM đặc thù cho các cấp học

1.2 Cơ sở lý luận

1.2.1 Khái niệm STEM và giáo dục STEM

STEM là thuật ngữ viết tắt của 4 từ tiếng Anh Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kĩ thuật) và Mathematics (toán), đây đều là các môn học

đã và đang được giảng dạy trong các nhà trường Phổ thông tại nhiều quốc gia Trong từng thời kỳ khác nhau, các môn học này được tiếp cận và giảng dạy theo những phương pháp cụ thể, riêng biệt, có thể là dạy đơn môn hoặc dạy tích hợp nội môn, liên môn để đáp ứng nhu cầu giáo dục của mỗi đất nước

Với ngữ cảnh giáo dục, STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ

như: chính sách STEM (những chính sách ưu tiên nhằm thúc đẩy giáo dục STEM), chương trình STEM (chương trình giáo dục quan tâm, nhấn mạnh tới các môn học STEM), nhà trường STEM (trường học chú trọng và có thế mạnh dạy học các môn học STEM), môn học STEM (gồm các môn: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán), bài học STEM hay hoạt động STEM (bài học hay hoạt động dạy học dựa trên chủ đề tích hợp liên môn STEM)

Tuy nhiên, khi nhu cầu về nguồn nhân lực ngày một tăng trong xã hội hiện đại, một trong những quan điểm về dạy học STEM được nhiều nhà giáo dục đồng tình là quan điểm tổ chức dạy học STEM theo hướng tích hợp của Tsupros

Tích hợp nghĩa là sự hòa nhập, sự kết hợp hay nhất thể hóa các bộ phận khác nhau thành một đối tượng mới như một thể thống nhất dựa trên việc bảo toàn bản chất của các thành phần đối tượng chứ không phải là phép cộng giản đơn những thuộc tính của các thành phần ấy [23] Nói cách khác, “tích hợp” bao gồm 2 phạm trù gắn

bó và tác động qua lại với nhau một cách mật thiết đó là sự liên kết và tính vẹn toàn

Nhà giáo dục Tsupros cho rằng: “Giáo dục STEM là sự tiếp cận theo hướng liên môn

trong học tập, trong đó những khái niệm học thuật chính xác được truyền tải thông qua hệ thống bài học thực tiễn vận dụng lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học đặt trong bối cảnh cụ thể, tạo nên sự gắn kết giữa cộng đồng, nhà trường,

gia đình và cá nhân người học, việc làm trên cho phép sự phát triển những hiểu biết tối thiểu về STEM, cùng với đó là khả năng cạnh tranh và thích nghi trong nền kinh

tế mới” [26]

Điều khác biệt cần nhấn mạnh trong giáo dục STEM và giáo dục truyền thống

là môi trường học tập của giáo dục STEM giúp người học có cách tư duy khoa học, vận dụng được khả năng tính toán thành thạo với kiến thức khoa học để giải quyết các vấn đề thực tiễn Có lẽ, đó chính là lý do để nhiều nước cho rằng dạy học tích hợp STEM nên bắt đầu từ khi HS còn rất nhỏ, ngay từ tiểu học Họ có những quan điểm

về dạy học STEM ở mỗi cấp học rất khác nhau [26]

Trường Tiểu học: Tại cấp học này, HS được học tập các khóa học STEM mang tính chất giới thiệu, bước đầu có những nhận thức về lĩnh vực STEM cũng như nghề nghiệp

Trường Trung học cơ sở: Ở giai đoạn này, các khóa học trở nên khắt khe hơn với nhiều thách thức HS nhận thức về STEM và công việc đang theo đuổi cũng như những kiến thức hàn lâm về lĩnh vực đó Trong giai đoạn này, HS bắt đầu có những thăm dò về nghề nghiệp liên quan đến lĩnh vực STEM

Trường Trung học phổ thông: Các chương trình trở nên đầy thách thức và nghiêm ngặt hơn HS được tìm hiểu các khóa học và những hướng đi có sẵn trong lĩnh vực STEM cũng như chuẩn bị cho việc học tập sau trung học phổ thông hay tìm kiếm các cơ hội việc làm liên quan

1.2.2 Một số vấn đề về giáo dục STEM

1.2.2.1 Đặc điểm của giáo dục STEM

Trong Chương trình Giáo dục phổ thông – Chương trình tổng thể (2018) đã

nêu rõ: “Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp

học sinh áp dụng các kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể [5]”

STEM là hoạt động định hướng thực hành và định hướng sản phẩm, việc tổ chức hoạt động dạy học theo mô hình STEM được chi phối bới những sản phẩm đã thỏa thuận giữa người dạy và người học [18]

STEM giúp định hướng hứng thú, là hoạt động nhằm hình thành xúc cảm tích cực, là cơ sở cho niềm tin, thái độ, giá trị của người học [18]

STEM là hoạt động dạy học giúp cho hoạt động trí óc và chân tay kết hợp với nhau một cách chặt chẽ, bên cạnh đó còn giúp giải phóng năng lượng, thần kinh, cơ bắp của người học nhằm hình thành và phát triển năng lực cho người học [18]

STEM nhấn mạnh việc học tập trong những điều kiện phức hợp nhưng vẫn đảm bảo nắm chắc kiến thức, rèn luyện những kĩ năng cơ bản Đó là yêu cầu của kỷ nguyên mới, của thế giới phẳng, của Cách mạng Công nghiệp 4.0 (nơi tự động hóa

và điều khiển từ xa thông qua các thiết bị điện tử di động lên ngôi, thông qua đường truyền Internet) [18]

Do vậy, quá trình giáo dục STEM không chỉ hướng đến vấn đề cụ thể của địa phương mà còn phải đặt trong mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hướng chung của thế giới

1.2.2.2 Mục tiêu của giáo dục STEM

Trong những bối cảnh khác nhau, mục tiêu giáo dục STEM ở các quốc gia cũng khác nhau Ở Anh, mục tiêu giáo dục STEM là tạo ra nguồn lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao Còn tại Mỹ, người ta lại đưa ra ba mục tiêu cơ bản cho giáo dục STEM là trang bị cho tất cả công dân những kĩ năng về STEM; mở rộng lực lượng lao động trong lĩnh vực STEM; tăng cường số lượng học sinh theo đuổi và nghiên cứu chuyên sâu về các lĩnh vực STEM Giáo dục STEM ở Úc lại đưa ra mục tiêu xây dựng nền tảng quốc gia nhằm đáp ứng được thách thức đang nổi lên của việc phát triển một nền kinh tế cho thế kỉ mới Tuy các mục tiêu giáo dục STEM ở tầm quốc gia có khác nhau nhưng tất cả đều có điểm chung đó là sự tác động đến người học Giáo dục STEM như một giải pháp trong việc cải cách giáo dục của các quốc gia trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng nhằm hướng tới phát triển con người, đáp ứng các mục tiêu về phát triển kinh tế và phát triển đất nước trong thời đại toàn cầu

Từ quan điểm trên, có thể hiểu giáo dục STEM không chỉ là sự tích hợp giữa Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học đơn thuần mà giữa chúng còn tồn tại mối liên hệ mật thiết để giải quyết các vấn đề đặt ra trong mỗi bài học thực tiễn Do

đó, việc thu thập, tổng hợp, vận dụng kiến thức của các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống được coi là mục tiêu hàng đầu của giáo dục STEM Nói cách khác giáo dục tích hợp STEM đã gắn kết

lí thuyết và thực hành, rút ngắn khoảng cách giữa kiến thức hàn lâm và thực tế cuộc sống

Như vậy, thay vì việc đào tạo các nhà khoa học với kiến thức chuyên biệt sâu rộng, giáo dục tích hợp STEM hướng tới mục tiêu cung cấp kiến thức nền tảng về STEM cùng khả năng phân tích, tổng hợp để hình thành năng lực STEM (STEM literacy) để giải quyết các vấn đề thực tiễn, đáp ứng nhu cầu việc làm trong bối cảnh

xã hội công nghệ và kĩ thuật hiện đại

1.2.2.3 Cách tiếp cận giáo dục STEM

Tiếp cận theo mô hình 5E áp dụng cho bài học tích hợp STEM

Mô hình dạy học 5E [22] được coi là một công cụ để người dạy hướng dẫn người học làm thế nào để giải quyết vấn đề Mô hình này được Bybee và các cộng sự soạn thảo và được đề xuất bởi BSCS (Biological Sciences Curriculum Study) Mô hình 5E dựa trên khung khái niệm (Posner, 1982) và thuyết kiến tạo (Pyaget, 1950) gồm các thành phần như sau:

Sơ đồ 1.1 Mô hình 5E áp dụng cho bài học tích hợp STEM

(Nguồn: https://hocvienkhampha.edu.vn/mo-hinh-day-hoc-5e-trong-giao-duc-stem/)

Engage(Gắn kết)

Explore(Khảo sát)

Explain(Giải thích)

Elaborate(Áp dụng)Evaluate

(Đánh giá)

ENGAGEMENT: Giai đoạn đầu tiên tập trung sự tham gia của người học vào một khái niệm mới thông qua việc sử dụng “các hoạt động ngắn mà thúc đẩy sự tò

mò gợi ra kiến thức” (Bybee, 2006) Giai đoạn này sẽ kết nối kinh nghiệm và kiến thức của người học với hiện tại để người học bộc lộ những quan niệm trước đây từ

đó có thể tổ chức cho người học tìm đến những kiến thức mới

EXPLORATION: Người dạy sẽ hướng dẫn xây dựng các tình huống hoặc cung cấp các tài liệu cho người học để người học có thể “thăm dò” mà chưa kèm theo bất kể lời giải thích nào Người học sẽ thăm dò và đặt ra các câu hỏi, tạo nhu cầu tìm tòi, khám phá

EXPLANATION: Sau đó, ở giai đoạn giải thích, các khái niệm mới, kiến thức mới có thể được cung cấp do người dạy hoặc người học tự tìm kiếm Trong giai đoạn này các câu hỏi thậm chí các quan niệm sai lầm của người học ở giai đoạn thăm dò

Để dễ nhớ, có thể diễn đạt các phần trên bằng 5 chữ T như sau (5T):

THAM GIA: Người dạy hoặc người học đưa ra một vấn đề thực tế có liên quan đến chủ đề bài học Người học sẽ THAM GIA vào vấn đề thông qua hoạt động kết nối với kiến thức, kinh nghiệm đã có và bước đầu có những suy nghĩ về vấn đề

TÌM HIỂU: Người dạy có thể cung cấp các video hướng dẫn, tài liệu tham khảo… liên quan đến vấn đề Người học TÌM HIỂU và kết nối các nguồn tư liệu (STEM) Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học Từ đó, đề xuất các phương pháp tiếp cận để giải quyết vấn đề

THỰC HIỆN: Giai đoạn THỰC THI giải phát đặt ra Người học phân tích dữ liệu, giải thích các thông tin thu thập được hoặc chế tạo sản phẩm nguyên mẫu Người học có thể sử dụng công nghệ thông tin để liên lạc, truyền đạt, trao đổi

TỔNG HỢP: TỔNG HỢP kết quả của các phương án đã thực hiện, tinh chỉnh các nguyên mẫu, sửa đổi và thử nghiệm các phương án mới, xác định và phân tích các mối liên hệ STEM trong sản phẩm

TRÌNH BÀY: Người học tiến hành TRÌNH BÀY những kết quả thu được Ở đây, trình bày còn có thể hiểu là những đánh giá về bản thân, đánh giá lẫn nhau hay những đánh giá của người dạy đối với người học

Tiếp cận theo mô hình nghiên cứu khoa học

Nghiên cứu khoa học được hiểu là quá trình khám phá thế giới sự vật xung quanh thông qua các suy luận, đánh giá, các nhận định, thí nghiệm để hiểu biết thêm

về các hiện tượng, quy luật vận hành của sự sống [12] Phương pháp nghiên cứu khoa học là phương pháp nghiên cứu trong đó các vấn đề khoa học, những số liệu liên quan được thu thập nhằm xây dựng những giả thuyết và được kiểm chứng bằng thực nghiệm Theo cách tiếp cận này người học được tìm hiểu về cách mà các nhà khoa học khám phá hoặc trả lời các câu hỏi khoa học Việc tiếp cận nghiên cứu khoa học được thực hiện theo quy trình sau:

Sơ đồ 1.2 Quy trình nghiên cứu khoa học

(Nguồn: http://rces.info/quy-trinh-thuc-hien-nghien-cuu-khoa-hoc/)

Tiếp cận theo mô hình thiết kế kĩ thuật

Thiết kế là năng lực quan sát và phát hiện vấn đề cần giải quyết, cần đổi mới trong thực tiễn; sau đó đề xuất được giải pháp kỹ thuật, công nghệ đáp ứng nhu cầu

giải quyết các vấn đề đã đặt ra; hiện thực hóa giải pháp kĩ thuật, công nghệ; thử nghiệm và đánh giá mức độ đáp ứng nhu cầu về một số vấn đề đặt ra Quá trình thiết

kế là một chiến lược giải quyết vấn đề có tính hệ thống, với các tiêu chí ràng buộc,

sử dụng để phát triển nhiều giải pháp khả thi nhằm đáp ứng các nhu cầu của con người

Sơ đồ 1.3 Quy trình thiết kế kỹ thuật

(Nguồn: https://hourofcode.vn/tieu-chi-de-thiet-ke-bai-hoc-stem/)

Tiếp cận theo quy trình Escape Room

Escape Room là một trò chơi theo nhóm Trong trò chơi này người chơi có nhiệm vụ giải quyết câu đố, các nhiệm vụ khác nhau ở một hoặc nhiều căn phòng để đạt được mục tiêu cụ thể trong một thời gian xác định Thông qua trò chơi, người chơi hình thành được nhiều kĩ năng như giải quyết vấn đề, khả năng sáng tạo, tinh thần đồng đội, cách thực hiện mục tiêu…

Việc sử dụng Escape Room trong giáo dục STEM giúp người học được làm việc và học tập với quy trình nghiên cứu khoa học, thiết kế kĩ thuật góp phần hình thành, phát triển năng lực STEM cho người học

Sơ đồ 1.4 Quy trình Escape Room

(Nguồn: https://tapchigiaoduc.moet.gov.vn/hoctaptrainghiemtrongdayhoc.html)

1.2.2.4 Đặc trưng của bài học STEM

STEM trong các bài dạy STEM được thể hiện như sau [25]:

Science: Các nghiên cứu về thế giới tự nhiên, những quy luật tự nhiên Technology: Nhiều người cho rằng công nghệ là kĩ thuật số nhưng thực chất mọi sản phẩm trong đời sống đều là sản phẩm của công nghệ Công nghệ cần được hiểu là quy trình sản xuất, chế tạo một sản phẩm nào đó Vậy trong dạy học tích hợp STEM, mọi sản phẩm được người học tạo ra đều là công nghệ

Engineering: Mọi sản phẩm mà người học chế tạo đều cần trải qua giai đoạn thiết kế, chế tạo như gọt, đẽo, cắt, lắp ráp, bố trí… đó chính là kỹ thuật

Math: Ý nghĩa các con số, phép tính, hình dạng, số lượng liên quan đến các sản phẩm chế tạo

Về hình thức, các bài học STEM giống như các bài khoa học có thí nghiệm, tuy nhiên, các bài dạy STEM có 6 đặc trưng sau [25]:

Thứ nhất, bài học STEM tập trung vào tình huống và các vấn đề thực tiễn liên quan đến xã hội, kinh tế, môi trường cần được đưa ra giải pháp hỗ trợ Từ những vấn

đề được đưa ra, người học sẽ tìm cách nỗ lực giải quyết

Thứ hai, bài học STEM thường được hướng dẫn bằng các quá trình thiết kế kĩ thuật: Người học được cung cấp một quá trình thiết kế sản phẩm qua văn bản, video…

Từ hướng dẫn, người học sẽ đặt vấn đề về nguyên lí hoạt động của sản phẩm, các bước chế tạo… và tìm cách giải quyết Trong quá trình tìm cách giải quyết sẽ có những ý tưởng nảy sinh, giải pháp mới Quá trình thử - sai - đổi được vận hành liên tục Khi tiến hành, người học sẽ phát hiện ra các vấn đề để thử - sai và điều chỉnh

Thứ ba, bài học STEM đặt người học vào hàng loạt những câu hỏi – đáp về thực hành và những khám phá có kết thúc mở Điều ràng buộc, nếu có, chỉ là những vật liệu được cung cấp sẵn Công việc của người học là thực hành, cộng tác để tìm ra những giải pháp mới Tuy nhiên, người học được tự tạo ra những ý tưởng và kiểm soát nghiên cứu của chính họ

Thứ tư, bài học STEM đòi hỏi người học cần làm việc nhóm hiệu quả Việc tổ chức để người học làm việc nhóm hiệu quả giống như một quy trình sản xuất (có phân vai và hợp tác) là việc không dễ dàng Không chỉ người học, nếu người dạy thực hiện làm việc nhóm với nhau để tạo hệ thống ngôn ngữ, thủ tục, mục tiêu với người học thì việc thúc đẩy làm việc nhóm hiệu quả sẽ được tăng theo cấp số nhân

Thứ năm, bài học STEM có các nội dung Toán học và Khoa học được liên kết chặt chẽ để giải quyết vấn đề đặt ra Với nhiệm vụ thiết kế các sản phẩm, việc dạy học có thể tốt hơn nếu có giáo viên nghệ thuật Các đội muốn sản phẩm của mình thu hút, hấp dẫn, được thị trường chấp nhận thì cần có nghệ thuật thêm vào Khi nghệ thuật được thêm vào, các từ viết tắt STEM sẽ trở thành STEAM

Thứ sáu, bài học STEM không có câu trả lời đúng duy nhất kể cả việc thử - sai - chỉnh cũng là một phần cần thiết của bài học Có những thí nghiệm khoa học cho các đội sẽ được diễn ra cùng lúc, có thể giống nhau nhưng chưa chắc đã ra kết quả giống nhau Qua đó, người học có thể chấp nhận các kết quả tương tự hoặc bác

bỏ một giả thuyết nào đó Lớp học STEM hỗ trợ người học đưa ra nhiều câu trả lời

đúng và nhiều cách tiếp cận khác nhau Khi thực hiện các giải pháp, việc không thành công và điều chỉnh cũng là một phần của bài học STEM

1.2.2.5 Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học STEM

Với các đặc trưng của bài học STEM đã trình bày, một bài học STEM có thể được xây dựng theo 12 bước sau [25]:

Bước 1: Chuẩn bị các nội dung tích hợp STEM của một chủ đề nào đó

Người dạy có thể bàn bạc cùng nhau để đưa ra một số kiến thức về Toán và Khoa học, từ đó tìm những điểm chung trong chương trình để có thể liên kết hoặc từ một chủ đề phân tích thành các nội dung STEM

Bước 2: Giáo viên kết nối chủ đề với một vấn đề thực tiễn

Ví dụ, khi muốn tìm hiểu về mô hình trồng cây thủy canh, người dạy có thể đặt câu hỏi gợi mở “Có cách thức trồng cây nào ngoài trồng cây thổ canh thông thường cho hiệu quả cao hơn không?” Khi đó người học sẽ trả lời một số câu hỏi như dụng cụ cần thiết để chế tạo mô hình trồng cây thủy canh là gì, nguyên lý hoạt động của nó ra sao? Việc liên kết với vấn đề thực tiễn giúp người học rút ngắn được khoảng cách lí thuyết và thực tế Hơn nữa, bản thân các vấn đề thực tiễn sẽ đem lại

sự hấp dẫn hơn vì nó phong phú và có những biến động

Bước 3: Nêu rõ vấn đề STEM mà người học cần giải quyết

Chính là yêu cầu về sản phẩm người học cần phải làm Ví dụ, thiết kế mô hình trồng cây thủy canh từ các vật dụng có thể tái chế… Vấn đề STEM được nói đến chính là yêu cầu về sản phẩm người học cần thực hiện

Bước 4: Người dạy đưa ra các tiêu chí chất lượng, sản phẩm như thế nào được coi là đạt kết quả

Sau khi đặt vấn đề, người dạy cần đặt ra các tiêu chuẩn cho sản phẩm Ví dụ

mô hình trồng cây thủy canh được coi là đủ chất lượng cần đạt tiêu chuẩn gì? Cần thiết kế hệ thống máy bơm như thế nào để dòng nước liên tục được lưu thông?… Những yêu cầu này giúp người học định hướng được quy trình sản xuất và sản phẩm đầu ra

Bước 5: Người dạy sử dụng tiến trình thiết kế kĩ thuật cho việc lên kế hoạch

Cần dạy cho người học về quy trình thử - sai - chỉnh để đưa ra được quy trình đúng, giống như các bước người dạy đã trải qua để có được các sản phẩm Tuy nhiên, người dạy có thể tùy mục tiêu để thay đổi thứ tự các thành phần của bài học Tất cả đều là quá trình thử - sai – chỉnh Người dạy không chỉ dạy cho người học kiến thức

mà cao hơn là cách tư duy

Bước 6: Người dạy giúp người học xác định các vấn đề cần giải quyết

Ở bước này, người dạy cần thực hiện một cách hấp dẫn Kết quả người học đạt được là nhờ hứng thú duy trì trong quá trình thực hiện nhiệm vụ Để có được hứng thú, người học cần nhận ra vấn đề của chính mình và có mong muốn giải quyết vấn

đề đó Có thể xây dựng một kịch bản hấp dẫn bằng cách sử dụng tình huống, video clip, tranh ảnh…

Bước 7: Lôi kéo người học nghiên cứu các nội dung liên quan đến vấn đề cần giải quyết

Người dạy hoàn toàn có thể dạy tất cả những nội dung STEM liên quan đến chủ đề Tuy nhiên, đó không phải là cách hay, người học cần có những trải nghiệm nghiên cứu thực sự Điều đó, làm cho người học tự bị cuốn hút vào công việc học tập Bước 8: Người dạy khuyến khích người học phát triển ý tưởng của chính mình, trả lời câu hỏi “Làm thế nào để giải quyết vấn đề?”

Để người học đưa ra ý tưởng là việc rất quan trọng Từ một vấn đề, người học cần đưa ra nhiều ý tưởng để giải quyết vấn đề Tuy nhiên để đưa ra các phương án khác nhau, người học cần xác định được tiêu chí sản phẩm như chất lượng, màu sắc, hiệu ứng… Việc đưa ra nhiều phương án giúp người học rèn luyện được tư duy trong các bài học STEM – không có câu trả lời đúng duy nhất

Bước 9: Hướng dẫn người học chọn một ý tưởng để thực hiện và tạo ra sản phẩm đầu tiên

Trong các phương án đã đưa ra, người dạy sẽ sử dụng các câu hỏi (thông qua kinh nghiệm, hiểu biết) để định hướng người học lựa chọn một phương án phù hợp

Bước 10: Người dạy hỗ trợ người học trong quá trình thực nghiệm nguyên mẫu và cải tiến nó

Người học sau khi chế tạo xong sản phẩm đầu tiên, cần thử nghiệm kết quả Ghi chép lại số liệu thu thập được và phân tích số liệu đó

Bước 11: Tổ chức để các nhóm trao đổi kết quả

Người học có thể đang thực hiện các bước như nhau nhưng kết quả có thể có

sự khác nhau hoặc các nhóm thực hiện theo các phương án khác nhau mà cùng đạt được hiệu quả Do đó, việc công bố kết quả các nhóm là việc cần được thực hiện để tạo cơ hội trao đổi và đi đến phương án tối ưu

Bước 12: Thiết kế lại và thực hiện nếu thời gian cho phép

Quy trình thử - sai - chỉnh là việc cần thiết được thực hiện hoặc việc cải tiến các sản phẩm đầu tiên cũng rất quan trọng Công việc tái thiết kế và chế tạo có thể được thực hiện sau quá trình các nhóm học hỏi, trao đổi nhau

Với các bước thực hiện như trên, người dạy có thể sử dụng để xây dựng một bài học tích hợp STEM hiệu quả Tùy vào các kiểu tổ chức dạy học khác nhau thì nội dung được thực hiện trong các bước lại được vận dụng một cách khác nhau

1.2.2.6 Phương pháp, kỹ thuật tổ chức dạy học tích hợp STEM

Trong quá trình dạy học nói chung và dạy học tích hợp nói riêng, cần hướng đến phối hợp nhiều phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực, mục đích nhằm [23]:

- Tạo dựng động cơ học tập tích cực cho người học

- Tăng khả năng vận dụng và thực hành thí nghiệm cho người học

- Xây dựng mối quan hệ giữa hiểu biết sẵn có và kinh nghiệm của người học

- Đánh giá kết quả dạy học thông qua hoạt động phản hồi đa chiều

- Phát triển năng lực, đặc biệt là năng lực sáng tạo cho người học

Không ngoại lệ, dạy học tích hợp STEM cũng như dạy học tích hợp có thể sử dụng nhiều phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực để đạt được mục đích trên

Dạy học giải quyết vấn đề

Dạy học giải quyết vấn đề bản chất là quá trình người học tự giác, chủ động, tích cực tìm kiếm cách giải quyết các tình huống có vấn đề do người dạy đặt ra nhằm

tự chiếm lĩnh tri thức và hình thành các kĩ năng cần có [23]

Việc để người học phát hiện và giải quyết vấn đề, có thể có sự giúp đỡ, định hướng, giám sát của người dạy ở các mức độ khác nhau tùy vào sự phức tạp của vấn

đề sẽ giúp người học học được cách xem xét sự việc trên nhiều phương diện Từ đó tìm ra cách giải quyết vấn đề tối ưu nhất, nhằm phát huy sự chủ động, sáng tạo, nhạy bén của người học Dạy học giải quyết vấn đề được tổ chức theo quy trình sau:

Sơ đồ 1.5 Các bước dạy học giải quyết vấn đề

(Nguồn: https://www.giaoduc.edu.vn/cac-buoc-doi-moi-phuong-phap-day-hoc.htm)

Trong đó, quá trình tìm giải pháp được thực hiện theo sơ đồ sau:

Sơ đồ 1.6 Quy trình tìm giải pháp cho vấn đề

(Nguồn: https://www.giaoduc.edu.vn/cac-buoc-doi-moi-phuong-phap-day-hoc.htm)

Dạy học theo trạm

Để thực hiện phương pháp này, người dạy sẽ căn cứ vào các yêu cầu về kiến thức, kĩ năng, thái độ của bài học, từ đó tiến hành tổ chức cho người học tự hoạt động khám phá tri thức tại các vị trí, địa điểm hay còn gọi là các trạm khác nhau để giải quyết các nhiệm vụ, yêu cầu của bài học Các trạm học tập thường được bố trí, thiết

kế theo dạng các vòng tròn khép kín trong lớp học [1]

Phát hiện hoặc tiếp

Trình bày giải pháp sâu giải phápNghiên cứu

Dạy học theo phương pháp này sẽ làm gia tăng hứng thú và đam mê nghiên cứu khoa học, rèn kỹ năng giải quyết vấn đề, gắn lí thuyết được học với vấn đề thực tiễn, đồng thời cũng góp phần rèn luyện và củng cố thêm kỹ năng hoạt động nhóm cho người học [1] Trong quá trình học tập, người học có thể giải quyết nhiệm vụ học tập theo hình thức cá nhân, cặp đôi hoặc theo nhóm nhỏ Dạy học theo trạm có thể được áp dụng dựa trên một số mô hình như sau:

Sơ đồ 1.7 Một số mô hình dạy học theo trạm

* Mô hình vòng tròn học tập đóng

- Người dạy quy định trước các trạm theo một thứ tự xác định Người học bắt đầu thực hiện nhiệm vụ từ trạm đầu tiên và kết thúc nhiệm vụ tại trạm cuối cùng Việc lựa chọn các trạm đầu, cuối là do người dạy định sẵn

* Mô hình vòng tròn học tập mở

- Người học được nhận nhiệm vụ và có thể

tự do chọn hoạt động tại các trạm bất kỳ không theo thứ tự để giải quyết nhiệm vụ đó

* Mô hình vòng tròn học tập kép

- Người dạy bố trí đồng thời 2 vòng tròn học tập, trong đó các trạm ở vòng ngoài, người học bắt buộc phải tham gia Các trạm ở vòng trong là nội dung bổ sung cho các trạm ở vòng ngoài

(Nguồn: Nguyễn Văn Biên (2008), Tổ chức giờ học Vật lí bằng hình thức dạy học

theo trạm)

* Quy trình xây dựng vòng tròn học tập

Sau khi xây dựng xong các trạm học tập, người dạy có thể tổ chức dạy học theo trạm theo các bước sau [1]:

Sơ đồ 1.8 Các bước tổ chức dạy học theo trạm

(Nguồn: Nguyễn Văn Biên (2008), Tổ chức giờ học Vật lí bằng hình thức dạy học

theo trạm)

Sau khi người học thực hiện xong nhiệm vụ tại các trạm, người dạy cần hệ thống hóa kiến thức toàn bài Có thể củng cố nội dung bằng một bài kiểm tra ngắn hoặc xây dựng câu hỏi đánh giá quá trình học như: Bạn đã học được gì? Những trạm nào bạn thấy khó nhất, dễ nhất, hay nhất? Với một giờ học theo trạm, thông thường nên dành ra khoảng 5 phút để tổng kết bài học

Dạy học dự án

Dạy học dự án là một trong những mô hình dạy học nhằm phát triển năng lực cho người học, lấy người học làm trung tâm giảng dạy Khi tham gia một dự án, người học sẽ được giải quyết các tình huống, các bài toán thực tế dựa vào kiến thức đã học Các dự án đặt người học vào các vai trò cụ thể như người nêu vấn đều, người đưa ra các giải quyết, người quyết định, người tổng hợp hay người điều tra, người viết báo cáo… Với phương thức hoạt động theo cặp nhóm, kết hợp với sự trợ giúp của đội ngũ chuyên gia cộng đồng, người học sẽ trả lời được câu hỏi đặt ra và hiểu rõ hơn nội dung bài học Tiêu chí đánh giá dự án được thể hiện thông qua hệ thống sản phẩm hoặc từ chính cách thức giải quyết vấn đề của người học [24]

1 Lựa chọn nội dung chính của bài học

2 Chia bài học thành các đơn vị kiến thức nhỏ

3 Chuẩn bị phương tiện học tập cho người học

4 Tổ chức dạy học theo các trạm

5 Tổng kết bài học

Dự án có thể được thực hiện trong phạm vi lớp học hay vượt ra khỏi khuôn khổ lớp học, có thể kéo dài một vài tiết học, thậm chí một vài tuần, vài tháng tùy thuộc quy mô, tính chất của dự án

Các dự án đưa ra xuất phát từ nội dung bài học được người dạy lồng ghép vào các tình huống thực tế một cách khéo léo, hấp dẫn, kích thích người học hóa thân, tham gia, huy động khả năng của mình trong việc tìm kiếm thông tin, đặt mục tiêu, lên kế hoạch thực hiện… để giải quyết nhiệm vụ Dạy học dự án được tổ chức nhằm:

- Tạo ra mối liên hệ giữa kiến thức lý thuyết và thực tế cuộc sống

- Phát triển được kĩ năng giải quyết vấn đề xuất phát từ yêu cầu thực tiễn

- Tạo cơ hội tìm hiểu bản thân, tự khẳng định chính mình cho người học

- Phát triển những kĩ năng sống: giao tiếp, hợp tác, quản lí, điều tra, ra quyết định… là những kĩ năng rất quan trọng quyết định sự thành công của con người trong mọi lĩnh vực hoạt động của thế kỉ XXI

- Phát triển kĩ năng tư duy bậc cao ngay trong quá trình học tập Đây là mục tiêu có thể và cần phải đạt tới ở các cấp học khác nhau

- Tạo môi trường phát huy sở thích, tiềm năng, phong cách khác nhau trong học tập, thúc đẩy các cá nhân phát triển một cách toàn diện

- Dự án được đánh giá thông qua các sản phẩm có thể đo lường được (nhìn được, trưng bày được…)

Có thể phân chia dạy học dự án thành 5 giai đoạn như sau:

Sơ đồ 1.9 Quy trình tổ chức dạy học dự án

(Nguồn: Nguyễn Thế Hưng (2017), Dạy học Sinh học tiếp cận phát triển năng lực)

Tóm lại, căn cứ vào đặc điểm của giáo dục STEM, đặc điểm dạy học theo trạm, dạy học theo góc, dạy học dự án, dạy học giải quyết vấn đề có thể nhận thấy

sự phù hợp của việc sử dụng các phương pháp này trong việc dạy học tích hợp nội dung STEM nhằm phát triển năng lực của người học Dạy học STEM định hướng thực hành, định hướng sản phẩm đòi hỏi sự tương tác cao giữa người học và thực tiễn, giữa người học với các đối tượng khác giúp người học có sự phát triển toàn diện, giúp thực tiễn và lí thuyết được kéo lại gần nhau hơn

1.2.2.7 Các con đường giáo dục STEM cho học sinh

Hiện nay, hầu hết các trường phổ thông trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng chưa có môn học STEM mà nội dung dạy học được lồng ghép thông qua các môn Khoa học, các hoạt động ngoài giờ lên lớp hoặc triển khai câu lạc bộ

* Giáo dục STEM qua các hoạt động ngoài giờ lên lớp

Hoạt động ngoài giờ lên lớp là một trong những nội dung giáo dục toàn diện cho người học và là sự tiếp nối các hoạt động dạy học trên lớp nhằm khắc sâu nội dung học tập của các môn học Đồng thời giúp người học trang bị đầy đủ những kiến thức, kĩ năng cần thiết từ đó hình thành và phát triển năng lực một cách toàn diện Bằng các hoạt động trải nghiệm, người học có cơ hội thể hiện năng lực cá nhân, rèn luyện kĩ năng giao tiếp, sự tự tin và cũng qua đó người dạy có thể phát hiện được điểm nổi trội hoặc hạn chế của người học từ đó có những biện pháp hỗ trợ kịp thời [14]

Các hoạt động ngoài giờ lên lớp được quan tâm và xây dựng với các chủ đề đa dạng, người học có thể khám phá thế giới tự nhiên, khoa học Trái Đất, các thành tựu khoa học kĩ thuật… Thông qua các nội dung được xây dựng, người học có cơ hội được vận dụng các kiến thức đã phát hiện vào giải thích vấn đề trong thực tiễn

Ngoài ra, hình thức tổ chức câu lạc bộ ở các trường trung học giúp kết nối những học sinh có chung niềm đam mê khám phá tri thức khoa học Với các dự án được xây dựng, học sinh được thỏa sức sáng tạo các sản phẩm và là tiền đề cho những

ý tưởng đáp ứng yêu cầu của thời đại công nghiệp mới

* Giáo dục STEM thông qua hệ thống các môn khoa học

Mô hình dạy học STEM ở các nước trên thế giới chủ yếu được dạy thông qua các môn Khoa học tự nhiên Nội dung các môn học này được truyền tải dưới dạng chủ đề STEM Các chủ đề STEM có thể được dạy trong một môn học hoặc dạy trong nhiều môn phối hợp [14]

Trong đó việc dạy STEM thông qua một môn học là đơn giản nhất Chủ đề được hình thành thông qua các bước là thiết lập vấn đề, thiết kế phương pháp, thu thập thông tin và rút ra kết luận

Các chủ đề STEM thông qua nhiều môn học nghĩa là chủ đề STEM bao trùm nhiều hơn một môn học Các môn học khác nhau sẽ dạy chủ đề đó theo góc riêng của mình, đòi hỏi các môn học phải có sự gắn kết chặt chẽ về nội dung, những môn học trước là tiền đề cho những môn học sau và phải có sự phối hợp linh hoạt giữa các giáo viên phụ trách

Cụ thể, trong môn Sinh học, STEM được lồng ghép chủ yếu qua hệ thống bài học thí nghiệm, thực hành và tích hợp với một số môn khoa học khác dưới hình thức câu lạc bộ

1.2.2.8 Ý nghĩa của dạy học theo định hướng giáo dục STEM

* Giáo dục STEM góp phần hình thành, phát triển năng lực cho người học

Năng lực được hiểu là khả năng thực hiện thành công các hoạt động trong một bối cảnh nhất định nhờ có sự phối hợp của kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí Năng lực của mỗi cá nhân được đánh giá dựa trên phương thức và kết quả hoạt động của cá nhân đó khi giải quyết các vấn đề của cuộc sống [3]

Trong ngữ cảnh giáo dục, năng lực là sự kết hợp rõ ràng, có hệ thống của kiến thức, kĩ năng và thái độ sẵn sàng của mỗi cá nhân để giải quyết vấn đề cụ thể một cách hiệu quả và trách nhiệm trong những tình huống linh hoạt [15]

Từ khái niệm về năng lực được trình bày trên, có thể chỉ ra 2 đặc điểm quan trọng của năng lực Thứ nhất, năng lực là một hệ thống thuộc tính cá nhân chứ không chỉ riêng một thuộc tính nhất định Thứ hai, năng lực chỉ tồn tại trong hoạt động, thông qua hoạt động mà năng lực được rèn luyện và phát huy [15]

Về thành phần cấu tạo, năng lực được cấu thành bởi các thành tố kiến thức, kĩ năng, thái độ, tình cảm, động cơ, tư chất… Các yếu tố trên được liên hệ với nhau trong sơ đồ sau [3]:

Sơ đồ 1.10 Thành phần cấu tạo năng lực

(Nguồn: Nguyễn Thế Hưng (2017), Dạy học Sinh học tiếp cận phát triển năng lực)

Ví dụ, khi phân tích về cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề trong thực tiễn, có thể xác định các hợp phần là: (i) Tìm hiểu vấn đề, (ii) Đề xuất giải pháp và thực hiện, (iii) Đánh giá và điều chỉnh Hợp phần “Tìm hiểu vấn đề” lại bao gồm các thành tố là: (i) Khám phá và hiểu vấn đề trong thực tiễn, (ii) Trình bày và phát biểu vấn đề dưới dạng bài toán khoa học có thể giải quyết được Thành tố “Khám phá và hiểu vấn

đề trong thực tiễn” gồm 3 chỉ số hành vi: (i) Nhận dạng tình huống, (ii) Phát biểu vấn

đề, (iii) Xác định, giải thích thông tin về tình huống… Tiếp tục phân tích như vậy, ta

sẽ xác định được chi tiết các mức độ cần đạt của từng nhóm năng lực

Chương trình học phổ thông hiện nay đang hướng đến phát triển cho học sinh

hệ thống năng lực chung (năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tực học…) và một số năng lực chuyện biệt với từng bộ môn Ví dụ với bộ môn Sinh học là năng lực nhận thức tri thức về Sinh học, năng lực nghiên cứu, năng

lực thực địa và năng lực thực hiện trong phòng thí nghiệm [15] Đặc biệt, trong chương trình giáo dục mới, môn Sinh học thuộc hệ thống môn KHTN góp phần hình thành, phát triển phẩm chất, năng lực HS thông qua nội dung giáo dục với cốt lõi là những kiến thức cơ bản, thiết thực, thể hiện tính hiện đại, cập nhật; chú trọng thực hành, vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề trong học tập, đời sống; tạo cơ sở cho việc học tập suốt đời; tạo thuận lợi cho việc chuyển đổi giữa các giai đoạn trong giáo dục [2]

Dạy học tích hợp STEM thường gắn với các nhiệm vụ thực tiễn, do đó cần đòi hỏi sử dụng kiến thức, kĩ năng, phương pháp một cách linh hoạt và tổng hợp Cũng bởi xuất phát từ thực tiễn nên các tình huống gần gũi và hấp dẫn với người học đòi hỏi người học có nhu cầu giải quyết bằng cách đặt vấn đề, trình bày vấn đề, đề xuất, thực hiện giải pháp và đưa ra kết luận [14] Do vậy, mô hình giáo dục STEM còn được coi là mô hình giáo dục đào tạo kĩ năng thế kỉ XXI [26] đáp ứng nhu cầu phát triển năng lực toàn diện cho người học

* Giáo dục STEM giúp trang bị kiến thức STEM để chuẩn bị cho nhu cầu nhân lực STEM

Một số thống kê cho thấy, nhóm công việc có mức lương cao nhất hiện nay đều thuộc lĩnh vực STEM [25] Ví dụ, Mỹ được coi là cái nôi của giáo dục tích hợp STEM Giáo dục tích hợp STEM đã trở thành chủ đề quan trọng trong các cuộc thảo luận và các sự kiện ở nước Mĩ trong những năm gần đây do nhu cầu các công việc liên quan đến STEM ngày càng tăng cao

Hiện nay, các tổ chức cũng đã đưa ra những dẫn chứng bằng các con số cụ thể sau khi nghiên cứu để nhấn mạnh sự cần thiết của các nghề nghiệp liên quan đến STEM Ví dụ, tốc độ tăng trưởng của các nghề về STEM từ năm 1950 đến năm 2007

đã tăng gấp 4 lần so với tốc độ trung bình các ngành nghề nói chung (số liệu U.S) Vậy vấn đề là có cần dạy học tích hợp STEM cho học sinh không hay dạy học cho sinh viên là đủ Nhiều ý kiến của các nhà phân tích được đưa ra với các thuật ngữ khác nhau nhưng tựa chung lại đa số đều đưa ra quan điểm nên dạy học tích hợp STEM ngay từ các cấp học nhỏ

Giáo dục – xét cho tới cùng thì nhiệm vụ là cung cấp cho người học những kiến thức, kĩ năng để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn cuộc sống Đại đa số các vấn đề trong cuộc sống không cần tới các kiến thức quá hàn lâm, sâu rộng nhưng cần

sự tổng hợp của Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học

Đối với các cấp học nhỏ, việc dạy cho các em tư duy theo STEM là vấn đề quan trọng Tuy nhiên, thách thức đối với GV là cách thức chuẩn bị hoạt động, đặt câu hỏi, làm thế nào để HS không quá căng thẳng nhưng lại đi đúng trọng tâm vấn

đề, làm sao để các em kết nối được tương lai khoa học với thành công nghề nghiệp

* Giáo dục STEM góp phần thiết lập mối quan hệ đa chiều giữa kiến thức, kĩ năng và phương pháp học tập các môn học

Khi học tập đơn môn, các kiến thức, phương pháp của các môn học được lặp lại Đôi khi xảy ra tình trạng kiến thức rời rạc và có sự lặp lại đơn điệu Dạy học tích hợp sẽ kết nối các môn học với nhau trong sự tác động qua lại, gắn bó mật thiết Tuy nhiên sự tích hợp ở đây là sự thống nhất không phải cộng gộp Do vậy các kiến thức được tổ chức một cách khá hiệu quả [4]

Mối quan hệ của các môn học có thể được miêu tả theo sơ đồ sau [23]:

Sơ đồ 1.11 Mối quan hệ giữa các môn học STEM

(Nguồn: Đỗ Văn Tuấn (2014), Những điều cần biết về giáo dục STEM)