Một trong những yêu cầu đối với giáo viên (GV) khi giảng dạy STEM là cần biết cách thiết kế các hoạt động STEM một cách sáng tạo. Tuy nhiên, hiện nay thì GV vẫn còn chưa nhận thức rõ bản chất dạy học STEM cũng như cách để thiết kế hoạt động STEM trong môn học. Dù rằng giáo dục STEM một mặt thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong Chương trình giáo dục phổ thông, mặt khác nhằm phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh (HS) phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM và định hướng nghề nghiệp cho HS. Chính vì từ những lí do cơ bản vừa nêu, nên đề tài này sẽ nghiên cứu vấn đề về giảng dạy bộ môn Công nghệ ở cấp THPT theo định hướng Công nghiệp trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long theo hướng tiếp cận giáo dục STEM. Từ đây có thể hình thành một tổng quan nhằm định hướng cho GV dạy bộ môn Công nghệ tại Vĩnh Long.
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
HUỲNH PHÚC LINH
DẠY HỌC CÔNG NGHỆ Ở TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH VĨNH LONG THEO TIẾP CẬN GIÁO DỤC STEM
Chuyên ngành: LL và PPDH bộ môn KTCN
MÃ SỐ: 8 14 01 11
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ HUY HOÀNG
Trang 2LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên Huỳnh Phúc Linh
Là học viên lớp cao học K28, MSHV: K28-0953, khoa Sư Phạm KĩThuật - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Tôi xin cam đoan rằng toàn bộ Luận văn nghiên cứu được trình bày dướiđây là kết quả do chính bản thân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS
Lê Huy Hoàng
Những kết quả nghiên cứu của các tác giả, nhóm tác giả khác, cũng nhưcác số liệu được sử dụng trong luận văn này đều có trích dẫn nguồn đầy đủ.Tất cả các số liệu cũng như kết quả nghiên cứu trong luận văn này làtrung thực, nghiêm túc, khách quan, và chưa từng được những tác giả kháccông bố trong bất cứ công trình nào khác
Tác giả luận văn
Huỳnh Phúc Linh
Trang 3Bên cạnh đó, tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu trường Đại học
sư phạm Hà Nội, quí Thầy Cô phòng sau Đại học, quí Thầy Cô khoa Sư Phạm
Kỹ Thuật, quí Thầy Cô các phòng, khoa đã giảng dạy tôi cùng các bạn họcviên trong suốt thời gian vừa qua, vì đó là nền tảng vững bền mà tôi có đủkiến thức để hoàn thành nghiên cứu đề tài luận văn này
Tôi xin gửi sự biết ơn đến BGH, quí Thầy Cô, Cán bộ quản lí phònggiáo dục nghề nghiệp của trường Cao đẳng nghề TP Hồ Chí Minh đã tạo điềukiện môi trường học tập cho tập thể lớp chúng tôi trong suốt thời gian qua
Cuối lời, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Cha Mẹ tôi, giađình nhỏ tôi, các bạn học viên cùng trong chuyến hành trình này, cùng đồngnghiệp nơi tôi đang công tác, đã hỗ trợ, động viên, bên cạnh tôi để tôi có thêmnhiều động lực hoàn thành tốt nhất luận văn và khóa học lần này
Rất mong nhận được ý kiến đóng góp và sự chỉ dẫn của quý Thầy Cô
và các bạn đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện hơn
Trân trọng
Vĩnh Long, ngày 26 tháng 6 năm 2020
Tác giả luận văn
Huỳnh Phúc Linh
Trang 4DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
STEM Khoa học, Công nghệ, Kĩ Thuật và Toán học
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii
MỤC LỤC iv
Trang 5DANH MỤC HÌNH ẢNH vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU vii
MỞ ĐẦU 1
1 Lí do chọn đề tài 1
2 Mục đích nghiên cứu 6
3 Nhiệm vụ nghiên cứu 6
4 Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 6
5 Giả thuyết khoa học 7
6 Phương pháp nghiên cứu 7
7 Bố cục của luận văn 8
Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC 9
MÔN CÔNG NGHỆ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 9
1.1 Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM 9
1.1.1 Giáo dục STEM trên thế giới 9
1.1.2 Giáo dục STEM ở Việt Nam 11
1.2 Khái niệm về giáo dục STEM 16
1.3 Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM 18
1.3.1 Mục tiêu giáo dục STEM 18
1.3.2Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM 19
1.3.3 Hình thức tổ chức STEM 20
1.3.4 Phân loại STEM 23
1.4 Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 25
1.4.1 Cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 25
1.4.2 Đặc điểm của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 32
Trang 61.4.3 Quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục
STEM 34
1.5 Thực trạng dạy học môn Công nghệ dưới góc độ định hướng giáo dục STEM 42
1.5.1 Thực trạng giáo dục STEM trong trường phổ thông 42
1.5.2 Từ điều tra thực tiễn 44
Kết luận chương 1 56
Chương 2: DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 58
2.1 Phân tích môn Công nghệ THPT dưới góc độ STEM 58
2.1.1 Mục tiêu môn Công nghệ cấpTHPT 58
2.1.2 Cấu trúc nội dung môn Công nghệ cấp THPT 58
2.1.3 Những năng lực cần đạt 60
2.2 Mối quan hệ của môn Công nghệ cấp THPT với giáo dục STEM .61 2.3 Vận dụng quy trình giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ cấp THPT theo định hướng Công nghiệp: 62
2.3.1 Xây dựng chủ đề 62
2.4.2 Cơ sở vật chất trong thực hiện giáo dục STEM ở nhà trường 68
2.4.3 Đánh giá trong giáo dục STEM 70
2.4.4 Phương pháp và kỹ thuật kiểm tra đánh giá 81
2.5 Một số kế hoạch hoạt động dạy học chủ đề STEM 85
2.5.1 Chuyên đề “Thiết kế hệ thống cảnh báo trong gia đình” 85
2.5.2 Chuyên đề “Nghề nghiệp STEM” 98
Kết luận chương 2 109
CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 110
3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 110
3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 110
Trang 73.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 111
3.4 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 111
3.4.1 Chuẩn bị thực nghiệm 111
3.4.2 Tổ chức thực nghiệm 112
3.4.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 112
3.5 Kết quả thực nghiệm sư phạm 114
3.5.1 Đánh giá định tính 117
3.5.2 Đánh giá định lượng: 118
Kết luận chương 3 122
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 123
TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 PHỤ LỤC
Trang 8DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Tỉ lệ học sinh đăng kí tham gia chương trình giáo dục STEM
( từ năm 2011 – 2015) tại một số quốc gia [28] 3
Bảng 1.2 Kết quả mức độ quan tâm của GV tới các năng lực thông qua bài giảng 46
Bảng 1.3 Mức độ GV sử dụng phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực .47
Bảng 1.4 Kết quả hướng dẫn HS vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn 49
Bảng 1.5 Kết quả mức độ GV tổ chức cho HS hợp tác làm ra sản phẩm trong quá trình dạy học 50
Bảng 1.6 Kết quả mức độ GV chú ý định hướng hứng thú ở HS 52
Bảng 1.7 Kết quả khảo sát mức độ GV sử dụng cơ sở vật chất dạy học môn Công nghệ 53
Bảng 1.8 Kết quả khảo sát về phòng học môn Công nghệ 54
Bảng 1.9 Kết quả mức độ nhận thức của GV về STEM 55
Bảng 1.10 Mối quan tâm về STEM hiện nay của GV môn Công nghệ 55
Bảng 2.1 Một số nội dung trong chương trình môn Công nghệ THPT có thể lựa chọn để xây dựng chủ đề STEM 62
Bảng 2.2 Các tiêu chí đánh giá năng lực 72
Bảng 2.3 Các mức độ của năng lực giải quyết vấn đề [4] 73
Bảng 2.4 Bảng kiểm quan sát năng lực giải quyết vấn đề của HS 75
Bảng 2.5 Các mức độ của năng lực hợp tác [4] 75
Bảng 2.6 Bảng kiểm quan sát năng lực hợp tác của HS 78
Bảng 2.7 Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của HS [5] 79
Bảng 2.8 Tiêu chí đánh giá tư duy kỹ thuật của HS [5] 80
Trang 9Bảng 3.1 Thống kê kết quả kiểm tra trước thực nghiệm 113
Bảng 3.2 Phân bố tần suất 114
Bảng 3.3 Tổng hợp các tham số thống kê 114
Bảng 3.4 Thống kê kết quả kiểm tra sau thực nghiệm 118
Bảng 3.5 Phân bố tần suất 118
Bảng 3.6 Tổng hợp các tham số thống kê 119
Trang 10DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 1 Sự chênh lệch về tăng trưởng việc làm giữa nhóm ngành
STEM và không STEM tại Hoa Kỳ 10
Hình 1.2 Mô hình giáo dục STEM 17
Hình 1.3 Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM 20
Hình 1.4 Sơ đồ chủ đề STEM dạy trong một môn học duy nhất 21
Hình 1.5 Sơ đồ chủ đề STEM dạy trong nhiều môn học 21
Hình 1.6 Sơ đồ chủ đề STEM dạy trong nhiều môn học phối hợp 22
Hình 1.7 Phân loại STEM theo mục đích dạy học 23
Hình 1.8 Phân loại STEM theo Giải quyết vấn đề 24
Hình 1.9 Phân loại giáo dục STEM theo các phương diện 25
Hình 1.10 Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM [29] 27
Hình 1.11 Quy trình nghiên cứu khoa học áp dụng vào tiến trình dạy STEM 31
Hình 1.12 Quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng GD STEM 34
Hình 1.13 Quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM của TS Nguyễn Thanh Nga và các cộng sự 35
Hình 1.14 Quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM của nhóm tác giả Trần Thái Toàn, Phan Thị Thanh Hội 36
Hình 1.15 Quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM của TS Lê Xuân Quang .37
Hình 1.16 Biểu đồ mức độ GV sử dụng PP và kĩ thuật dạy học tích cực .48
Hình 1.17 Biểu đồ kết quả hướng dẫn HS vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn 50
Trang 11Hình 1.18 Biểu đồ kết quả mức độ GV tổ chức cho HS hợp tác làm ra
sản phẩm trong quá trình dạy học 51Hình 1.19 Biểu đồ kết quả mức độ GV chú ý định hướng hứng thú ở HS
52Hình 1.20 Biểu đồ kết quả khảo sát mức độ GV sử dụng cơ sở vật chất dạy học môn
Công nghệ 54Hình 3.1 Biểu đồ đường tích lũy bài kiểm tra của lớp TN trước và sau
thực nghiệm sư phạm 119Hình 3.2 Biểu đồ đường tích lũy bài kiểm tra của lớp TN và lớp ĐC
sau thực nghiệm sư phạm 120
Trang 12MỞ ĐẦU
1 Lí do chọn đề tài
Thực hiện chỉ thị 16/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ về việc tăngcường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư với nhiệm vụtập trung thúc đẩy đào tạo về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, và Toán học(STEM)
Chỉ thị 16 của Thủ tướng Chính phủ nhấn mạnh “… thúc đẩy triển khaichương trình giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM)trong chương trình giáo dục phổ thông … nâng cao năng lực nghiên cứu,giảng dạy trong các cơ sở giáo dục, … tăng cường giáo dục những kỹ năngkiến thức cơ bản, tư duy sáng tạo, khả năng thích nghi với những yêu cầu củacuộc cách mạng công nghiệp lần 4…”
Hiện nay, thế giới đang hướng đến cách mạng công nghiệp 4.0, bao gồmmột số công nghệ chủ chốt như trí tuệ nhân tạo, điện toán đám mây, dữ liệulớn, công nghệ sinh học, thực tại ảo, IoT… trên nền tảng của các cuộc cáchmạng công nghiệp trước nằm mục đích nâng cao hiệu quả sản xuất và chấtlượng cuộc sống
Và Việt Nam cũng không đứng ngoài xu thế đó Việt Nam với đặc điểmkhoảng 2/3 dân số phân bố ở khu vực nông thôn, điều kiện cơ sở vật chất chotrường học còn nhiều khó khăn, đội ngũ giáo viên với năng lực tiếp cận côngnghệ còn hạn chế
Ngày 17/4 Chính phủ đã ban hành Nghị quyết số 50/NQ-CP ban hànhChương trình hành động của Chính phủ thực hiện Nghị quyết số 52-NQ/TWngày 27/9/2019 của Bộ Chính trị về một số chủ trương, chính sách chủ độngtham gia cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư Nghị quyết nêu rõ “ Đổimới cách dạy và học trên cơ sở áp dụng công nghệ số; lấy đánh giá của doanhnghiệp làm thước đo chất lượng đào tạo, khuyến khích các mô hình giáo
Trang 13dục, đào tạo mới dựa trên các nền tảng số Có cơ chế khuyến khích và ưu đãiđối với các tổ chức, cá nhân, doanh nghiệp công nghệ tham gia trực tiếp vàoquá trình giáo dục và đào tạo, tạo ra sản phẩm phục vụ cho nền kinh tếsố ”[ Nghị quyết số 50/NQ-CP]
Theo đó, đến năm 2025, phấn đấu 100% trường trung học cơ sở và trunghọc phổ thông có chương trình giáo dục hướng nghiệp gắn với sản xuất, kinhdoanh, dịch vụ của địa phương, góp phần chuyển biến mạnh mẽ công tácphân luồng học sinh sau trung học cơ sở và trung học phổ thông vào học cáctrình độ giáo dục nghề nghiệp phù hợp với yêu cầu phát triển kinh tế - xã hộicủa đất nước và địa phương, đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng đào tạonguồn nhân lực quốc gia, hội nhập khu vực và quốc tế [Quyếtđịnh số 522/QĐ-TTg ngày 14/5/2018 của Thủ tướng Chính phủ]
Như vậy Việt Nam phải làm gì để có thể triển khai giáo dục STEM trongcác trường trung học phổ thông, bởi vì hiện nay có rất nhiều quốc gia đangtheo đuổi chương trình giáo dục STEM vì họ nhận thấy đó là hướng đi đúngvìtính cần thiết của nó trong bối cảnh cạnh tranh kinh tế giữa các quốc gia trênthế giới
Từ những năm 2011 đến năm 2015, nền giáo dục các nước đưa giáo dụcSTEM vào giảng dạy ở các trường học từ cấp THPT trở xuống, cao nhất ởmột số Tây Âu (Phần Lan, Đức, Thụy Điển, Vương quốc Anh) và một sốnước ở khu vực Đông Á (Hàn Quốc, Trung Quốc), ở Đông Nam Á thì có
Singapore [28]
Trang 14Bảng 1.1 Tỉ lệ học sinh đăng kí tham gia chương trình giáo dục STEM ( từ năm 2011 – 2015) tại một số quốc gia [28]
(%)
2012 (%)
2013 (%)
2014 (%)
2015 (%)
Những kiến thức và kỹ năng về các lĩnh vực được tích hợp, lồng ghép và
hỗ trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể
áp dụng với thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hàngngày
Từ năm 2012, giáo dụcViệt Nam bắt đầu tiếp cận STEM thông qua cáchình thức của các cuộc thi “Vận dụng kiến thức liên môn”, hay “Dạy học theochủ đề tích hợp dành cho giáo viên trung học”, đặc biệt cuộc thi “Sáng tạokhoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học” do Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo
tổ chức Các cuộc thi này, nhằm mục tiêu giáo dục và phát triển năng lực chohọc sinh Đây cũng chính là mục tiêu quan trọng mà giáo dục STEM hướngtới
Trang 15Tỉnh Vĩnh Long, là một trong những tỉnh đã sớm đưa giáo dục STEMvào dạy học Từ năm học 2013-2014, trường trung học phổ thông (THPT)chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm là đơn vị đi đầu trong việc triển khai giáo dụcSTEM qua hình thức tham dự cuộc thi Sáng tạo khoa học kỹ thuật dành chohọc sinh trung học thông qua bộ môn Công Nghệ làm môn tiên phong, chủlực khi tham gia triển khai STEM tại đơn vị Việc triển khai giáo dụcSTEMthông qua bộ môn STEM ở trường THPT chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm
có một số điều kiện thuận lợi: do là trường chuyên duy nhất của tỉnh nên luônthực hiện đổi mới giáo dục, được sự ủng hộ mạnh mẽ của hội CMHS
Bên cạnh đó, học sinh của nhà trường có nguồn là học sinh giỏi cảtỉnh, nên kỹ năng giao tiếp, hợp tác tốt, sự tự tin của các em cũng là sự thuậnlợi trong quá trình triển khai STEM qua bộ môn Công Nghệ tại đơn vị
Tuy nhiên, việc triển khai giáo dục STEM qua bộ môn Công nghệ tạicác trường trung học phổ thông trong tỉnh không được đồng đều do nhiềunguyên nhân như: điều kiện cơ sở vật chất, nguồn nhân lực giảng dạy…
Môn Công nghệ ở chương trình giáo dục hiện hành là một môn học bắtbuộc ở cấp THCS và THPT Trong Chương trình Giáo dục phổ thông mới,đây là môn học bắt buộc ở giai đoạn giáo dục cơ bản, được học từ lớp 3 đếnlớp 12 và là môn học lựa chọn ở giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp
Tại hội thảo quốc gia “Đào tạo giáo viên Công nghệ đáp ứng yêu cầuđổi mới giáo dục phổ thông” do trường ĐH Sư phạm Hà Nội tổ chức, thứtrưởng Nguyễn Hữu Độ đã khẳng định “ STEM là xu thế giáo dục khôngthể cưỡng lại của Việt Nam và thế giới bởi cuộc cách mạng công nghệ 4.0
Bộ GD&ĐT đang tích cực thực hiện việc dạy và học theo hướng là hướng dẫnhọc sinh nghiên cứu khoa khọc Giáo dục công nghệ do đó là môn rất quantrọng trong chương trình mới ” [14]
Trang 16Ở chương trình GDPT mới, môn công nghệ phổ thông trang bị cho họcsinh học tập và làm việc hiệu quả trong môi trường công nghệ tại gia đình, ởnhà trường và trong xã hội; qua đó sẽ hình thành và phát triển các năng lựcthiết kế, sử dụng, giao tiếp, đánh giá, và hiểu biết công nghệ; đồng thời gópphần phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp; chuẩn bị cho học sinh cáctri thức nền tảng để theo học các ngành nghề thuộc các lĩnh vực kỹ thuật,công nghệ theo cả hai hướng hàn lâm và giáo dục nghề nghiệp Môn Côngnghệ trong chương trình giáo dục phổ thông mới có vai trò đặc biệt quantrọng thúc đẩy giáo dục STEM vì đây là môn học thể hiện được hai trong bốnlĩnh vực giáo dục thuộc STEM [15] Với tính đặc thù, môn Công nghệ có ưuthế trong hình thành và phát triển năng lực công nghệ cho HS trong tương lai.
Trong chương trình GDPT mới, chương trình môn Công nghệ thể hiện
rõ vai trò trong việc tích hợp giáo dục hướng nghiệp Chính sự đa dạng vềlĩnh vực kỹ thuật, công nghệ trong nội dung môn Công nghệ cũng đã mang lạinhiều ưu thế cho việc lồng ghép, tích hợp nội dung hướng nghiệp thông quacác chủ đề về lựa chọn nghề nghiệp giới thiệu về những ngành nghề nhữnghoạt động trải nghiệm nghề nghiệp thông qua các mô-đun giảng dạy Tưtưởng của bộ môn công nghệ trong GDPT mới cũng hoàn toàn mới so vớichương trình hiện hành Bên cạnh đó, môn Công nghệ trong Chương trìnhGDPT mới được tinh giản về nội dung, phản ánh được tinh thần đổi mới vàcập nhật về phương pháp, hình thức tổ chức dạy học và kiểm tra đánh giá.Những đổi mới nêu trên cùng góp phần thực hiện tư tưởng chủ đạo của mônCông nghệ là nhẹ nhàng – hấp dẫn – thiết thực [11]
Một trong những yêu cầu đối với giáo viên (GV) khi giảng dạy STEM
là cần biết cách thiết kế các hoạt động STEM một cách sáng tạo Tuy nhiên,hiện nay thì GV vẫn còn chưa nhận thức rõ bản chất dạy học STEM cũng nhưcách để thiết kế hoạt động STEM trong môn học Dù rằng giáo dục STEM
Trang 17một mặt thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong Chương trình giáodục phổ thông, mặt khác nhằm phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh(HS) phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM và địnhhướng nghề nghiệp cho HS
Chính vì từ những lí do cơ bản vừa nêu, nên đề tài này sẽ nghiên cứuvấn đề về giảng dạy bộ môn Công nghệ ở cấp THPT theo định hướng Côngnghiệp trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long theo hướng tiếp cận giáo dục STEM Từđây có thể hình thành một tổng quan nhằm định hướng cho GV dạy bộ mônCông nghệ tại Vĩnh Long
2 Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu dạy môn Công nghệ ở cấp THPT theo định hướng giáo dụcSTEM trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long theo tiếp cận GD STEM
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài đặt ra một số nhiệm vụ nghiêncứu cụ thể như sau:
- Xác định cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học Công nghệ ở THPTtheo định hướng giáo dục STEM;
- Đánh giá thực trạng dạy học Công nghệ ở THPT trên địa bàn tỉnhVĩnh Long;
- Xây dựng chủ đề và thiết kế bài dạy dựa trên chủ đề giáo dục STEMtrong chương trình môn Công nghệ ở THPT
- Kiểm nghiệm và đánh giá đề xuất của đề tài
4 Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Khách thể nghiên cứu: Giáo dục STEM, bộ môn Công nghệ cấp THPTtheo định hướng Công nghiệp
- Đối tượng nghiên cứu: dạy học bộ môn Công nghệ THPT theo địnhhướng giáo dục STEM
Trang 18- Phạm vi nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn Công nghệ THPT theođịnh hướng giáo dục STEM tại 2 trường THPT chuyên Nguyễn BỉnhKhiêm và THPT Vĩnh Long Đề tài áp dụng cho nội dung phần Côngnghiệp trong môn Công nghệ ở THPT (lớp 11 và lớp 12)
5. Giả thuyết khoa học
Nếu tổ chức dạy học môn Công nghệ theo hệ thống các chủ đề học tập tíchhợp tiếp cận giáo dục STEM sẽ nâng cao hứng thú học tập, phát triển nănglực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực hợp tác cho học sinh, góp phầnnâng cao chất lượng dạy học bộ môn
6. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài, người nghiêncứu đã sử dụng các nhóm phương pháp nghiên cứu sau đây:
6.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận
Phân tích, tổng hợp, khái quát hóa các tài liệu khoa học, văn bản quiphạm, chủ trương chính sách của các ban ngành có liên quan: Bộ GD&ĐT,
Bộ KHCN, Sở GD&ĐT có liên quan đến nội dung nghiên cứu của đề tài
6.2 Nhóm các phương pháp nghiên cứu thực tiễn
6.2.1 Phương pháp điều tra bằng bảng hỏi
Với phương pháp này, nhằm xin ý kiến của những cán bộ quản lí, GVđang trực tiếp giảng dạy môn Công nghệ về thực trạng dạy học môn Côngnghệ theo chủ đề tích hợp tiếp cận giáo dục STEM
6.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Tổ chức TNSP ở trường THPT để kiểm chứng tính khả thi và hiệu quảcủa đề tài Phân tích các số liệu thu được từ các mẫu điều tra và số liệu TNSP
Trang 196.2.3 Phương pháp xử lí thông tin
Sử dụng phương pháp thống kê toán học, ứng dụng bảng trong excel để
xử lý các số liệu khảo sát, trước và sau quá trình thực nghiệm sư phạm, cũngnhư phân tích các số liệu từ các bảng hỏi đã thu thập được
7 Bố cục của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, nội dung chínhcủa luận văn được cấu trúc thành 3 chương:
-Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học môn Công nghệ cấp
THPT theo tiếp cận STEM
-Chương 2: Dạy học môn Công nghệ cấp THPT theo hướng tiếp cận
STEM tại tĩnh Vĩnh Long
-Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
Trang 20Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM1.1 Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM
1.1.1 Giáo dục STEM trên thế giới
Vào những năm 90 của thế kỷ trước, giáo dục STEM ban đầu được gọi
là Khoa học, Toán học, Kỹ thuật và Công nghệ (SMET), đây là sáng kiến củaquỹ Khoa học quốc gia Hoa Kỳ (NSF) Đến năm 2001 thì được đổi tên thànhSTEM Sáng kiến giáo dục này được đề xuất nhằm cung cấp cho tất cả họcsinh những kỹ năng như: kỹ năng tư duy phản biện, kỹ năng giải quyết vấn
đề, kỹ năng sáng tạo Sau thời gian, người ta nhận thấy rằng những học sinhtham gia học với giáo dục STEM có lợi thế nhiều hơn khi vào học Đại học,đặc biệt là trong lĩnh vực STEM [27]
1.1.1.1 Tại Hoa Kỳ:
Đây là nơi khởi nguồn cho STEM, trong nhiều năm qua chính phủ Hoa
Kỳ đã đầu tư rất nhiều cho giáo dục STEM Hoa Kỳ đã đầu tư hơn 1 tỷ USDvào chương trình giáo dục STEM, dự kiến sẽ đạt 4,32 tỷ USD trong năm 2020này, với mục tiêu có được 100.000 giáo viên xuất sắc có chuyên môn về giáodục STEM Đó là số tiền đầu tư về vật chất và con người chưa từng có trongmột chương trình cải cách giáo dục phổ thông ở Hoa Kỳ [10]
Chính phủ Hoa Kỳ đầu tư rất nhiều vào giáo dục STEM, theo nhữngnghiên cứu đánh giá và thống kê giáo dục gần đây của Hoa Kỳ đã cho thấyrằng, các trường đại học tốt nhất và rất nhiều bằng phát minh sáng chế ra đờitại Hoa Kỳ nhưng số lượng học sinh trung học phổ thông lại ít có thành tíchtốt nhất về các môn khoa học và toán Để tiếp tục duy trì vị trí số một vềkhoa học công nghệ, chính phủ Hoa Kỳ cần chuẩn bị một nguồn nhân lựcmạnh mẽ và dồi dào trong tương lai
Trang 21Bên cạnh đó, cũng theo những phân tích thống kê và dự báo kinh tế và
xã hội, chính phủ Hoa Kỳ đã nhìn thấy nhu cầu việc làm trong các lĩnh vựcthuộc giáo dục STEM ngày một tăng mạnh, đồng thời thu nhập của người laođộng trong khối ngành STEM cũng cao hơn so khối ngành không liên quanđến giáo dục STEM [24]
Hình 1 1 Sự chênh lệch về tăng trưởng việc làm giữa nhóm ngành STEM và
không STEM tại Hoa Kỳ
1.1.1.2 Tại Pháp:
Giáo dục STEM được giảng dạy ở mọi cấp học Cấp tiểu học được xem
là giai đoạn chính cùa quá trình triển khai giáo dục STEM tại Pháp, Ờ cấpnày, HS được học về Toán học, Khoa học tự nhiên và Công nghệ HS đượctham gia các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, nghiên cứu để thúc đẩy sự quantâm của HS về lĩnh vực Khoa học và Công nghệ, bên cạnh đó phát triển tưduy phê phán của HS [1]
Trang 221.1.1.3 Tại Singapore:
Quốc đảo Singapore với diện tích 721,5 km², có nền giáo dục có thể nói
là tiên tiến nhất hiện nay trong khối ASEAN, có trường đại học Quốc giaSingapore (NUS) được xếp hạng là trường đại học tốt nhất châu Á và luônđứng trong top 20 các trường đại học chất lượng nhất thế giới Tại đảo quốcnày, giáo dục STEM được triển khai vào năm 2014 Đến nay giáo dục STEM
là một trong những ngành được đầu tư mạnh mẽ tại đảo quốc này Trong bàiphát biểu tại lễ khai trương chính thức của Đại học Công nghệ và Thiết kếSingapore (SUTD), thủ tướng Singapore Lý Hiển Long đã phát biểu: “… Sinhviên lớn lên trong một nền kinh tế đã phát triển, thì nên xem khoa học và côngnghệ là điều thiết thực hơn so với những lĩnh vực khác nhưng Singapore sẽcần các kỹ năng giáo dục STEM mạnh mẽ hơn nữa trong 50 năm tới để đấtnước phát triển mạnh hơn nữa …”[26] Và chính phủ Singapore đã nhìn thấycác dự báo cho thấy sự thiếu hụt 8,65 triệu lao động trong các công việc nghềnghiệp liên quan đến STEM Ngoài ra, các công việc liên quan đến STEMđang tăng trưởng với tốc độ 17% so với 9,8% công việc nghề nghiệp khác(năm 2018) [23] Nên trong những năm gần đây, đảo quốc này đầu tư mộtcách mạnh mẽ về cơ sở vật chất hiện đại phục vụ cho ngành STEM để thu hútngười học đến từ các quốc gia Đông Nam Á
1.1.2 Giáo dục STEM ở Việt Nam
Những đột phá mạnh mẽ công nghệ trong cuộc Cách Mạng côngnghiệp (CMCN) 4.0 đang làm thay đổi những nền tảng phát triển kinh tế - xãhội, tác động mạnh mẽ đến nhiều lĩnh vực, nhiều khía cạnh trong đời sống xãhội Điểm đặc trưng của cuộc cách mạng công nghiệp lần này là sẽ ngày càngphổ biến trí thông minh nhân tạo và máy móc tự động hóa, đem lại sự kết hợpgiữa hệ thống ảo và thực tế Từ đó, cho ta thấy rằng điều quan trọng là để đápứng được sự thay đổi mạnh mẽ ấy thì không thể thiếu một nguồn nhân lực
Trang 23chất lượng cao; mà nguồn nhân lực lại là đối tượng trực tiếp của giáo dục đào tạo
-Trong nền CMCN 4.0 người ta nói đến những người lao động với thóiquen kỷ luật và tư duy khai phóng, cũng như giáo dục hướng tới sự hoàn thiệncủa mỗi cá nhân
Nghị quyết Đại hội lần thứ XII của Đảng đã khẳng định: “Tiếp tục đổimới mạnh mẽ và đồng bộ các yếu tố cơ bản của giáo dục, đào tạo theo hướngcoi trọng phát triển phẩm chất, năng lực của người học Đổi mới chươngtrình, nội dung giáo dục theo hướng tinh giản, hiện đại, thiết thực, phù hợpvới lứa tuổi, trình độ và ngành nghề Đa dạng hóa nội dung, tài liệu học tập,đáp ứng yêu cầu của các cấp học, các chương trình giáo dục, đào tạo và nhucầu học tập suốt đời của mọi người” Nghị quyết Đại hội lần thứ XII củaĐảng đã cho thấy quan điểm của Đảng trong lĩnh vực giáo dục - đào tạo đangtừng bước đáp ứng yêu cầu của cuộc cách mạng này
Hiện nay, ngành giáo dục đang tích cực thực hiện đổi mới căn bản toàndiện giáo dục đào tạo theo tinh thần của Nghị quyết 29-BCHTW, đó là đổimới phương pháp dạy, hình thức tổ chức dạy học để chuyển từ chủ yếu quantâm đến việc cung cấp kiến thức sang việc quan tâm hình thành, phát triển cácnăng lực, phẩm chất người học, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo củahọc sinh, tăng cường kĩ năng thực hành…
Từ năm 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức cuộc thi “Vậndụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho họcsinh trung học” và cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho giáo viêntrung học” Đặc biệt, cuộc thi “Khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trunghọc” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức dành cho học sinh phổ thông đã trởthành điểm sáng tích cực trong giáo dục định hướng năng lực… Về cơ bản,đây là một hình thức của giáo dục STEM Các cuộc thi này là ví dụ cho mục
Trang 24tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực cho học sinh hình thành những kĩ nănghọc tập và lao động trong thế kỉ 21 của Bộ Giáo dục và Đào tạo và đó cũng làmục tiêu mà giáo dục STEM hướng tới Nhận thấy vai trò của giáo dục STEMnhư là một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc đổi mới căn bản vàtoàn diện nền giáo dục Việt Nam, Bộ GD&ĐT đã nhấn mạnh việc vận dụngdạy học giải quyết vấn đề, các phương pháp thực hành, dạy học theo dự ántrong các môn học; tích cực ứng dụng công nghệ thông tin phù hợp với nộidung bài học [2] Quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp giáo dục STEM trongviệc thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan Cũng trong thời gian qua, đã có các công trình nghiên cứu cơ sở lí luận vềgiáo dục STEM của các tác giả, gồm:
- Tác giả Lê Xuân Quang (2017) với đề tài “Dạy học môn Công nghệ
phổ thông theo định hướng giáo dục STEM” Với nghiên cứu này, tácgiả Lê Xuân Quang đã trình bày được các khái niệm về giáo dụcSTEM, về qui trình thiết kế STEM, và dạy học môn Công nghệ cấpTHCS trong giáo dục STEM
- Tác giả Đỗ Thị Thanh Hải (2018) với đề tài “Tổ chức hoạt động dạy
học STEM về dòng điện xoay chiều (Vật Lý 12) nhằm phát triển nănglực giải quyết vấn đề cho học sinh” Với nghiên cứu này, tác giả Đỗ ThịThanh Hải đã thiết kế một số chủ đề về dòng điện xoay chiều theo địnhhướng giáo dục STEM, đồng thời phân tích và làm rõ thực trạng việcdạy học STEM trong trường THPT
- Tác giả Cao Văn Hạnh (2018), với chủ đề “Quản lí hoạt động trải
nghiệm sáng tạo của học sinh ở các trường THCS huyện Thanh Hà,tỉnh Hải Dương đáp ứng yêu cầu đổi mới chương trình giáo dục phổthông” Qua nghiên cứu, tác giả đề xuất một số biện pháp quản lý hoạtđộng trải nghiệm sáng tạo phù hợp, khả thi nhằm khắc phục những bất
Trang 25cập, qua đó giúp HS phát triển được toàn diện năng lực, phẩm chất giáodục toàn diện tại các trường THCS trong địa phương.
- Tác giả Trần Thị Thu Hà (2019) với đề tài “Phát triển kỹ năng Toán
học trong giáo dục STEM cho học sinh thông qua dạy học hình học lớp10” Với nghiên cứu này, tác giả đánh giá thực trang dạy học STEMtrong các trường phổ thông hiện nay với môn Toán, và từ đó đề xuấtcác biện pháp sư phạm phát triển các kỹ năng toán học cho HS thôngqua dạy hình học lớp 10
- Tác giả Dao Oudone VENMIXAY (2019), với đề tài “Sử Dụng Bài
Tập Theo Quan Điểm Giáo Dục STEM Trong Dạy Học ChươngChuyển Động Quay Của Vật Rắn Vật Lý Lớp 12 Nước CHDCNDLào” Với nghiên cứu này, tác giả mong muốn bổ sung thêm nguồn tàiliệu tham khảo về giảng dạy và bài tập cho các giáo viên, học sinh bộmôn Vật lý lớp 12 theo quan điểm giáo dục STEM, góp phần vào việc
sử dụng bài tập giảng dạy nhằm phát triển tính tích cực của học sinh ởtrường trung học phổ thông (CHDCND Lào)
- Tác giả Hà Mạnh Đạc (2019), với đề tài “Tổ chức hoạt động dạy học
một số kiến thức về nguồn điện xoay chiều theo định hướng giáo dụcSTEM cho học sinh THPT” Với nghiên cứu đề tài nhằm tổ chức hoạtđộng học một số kiến thức về nguồn điện xoay chiều theo định hướnggiáo dục STEM, đồng thời thiết kế một số hoạt động dạy học theoSTEM cho học sinh lớp 12 THPT nhằm phát triển năng lực giải quyếtvấn đề cho học sinh
- Tác giả Đoàn Ánh Dương ( 2019) , đề tài “Dạy Học Một Số Chủ Đề
Môn Toán Lớp 12 Trung Học Phổ Thông Theo Định Hướng Giáo DụcSTEM” Đây là đề tài nghiên cứu về dạy học tích hợp, về giáo dụcSTEM Thông qua nghiên cứu, từ đó tác giả sẽ thiết kế và tổ chức dạy
Trang 26học một số chủ đề môn Toán tích hợp theo hướng giáo dục STEM cho
HS lớp 12 ở trường trung học phổ thông
- Tác giả Nguyễn Thị Huyền (2019), với đề tài “Vận Dụng Mô Hình
Giáo Dục STEM Trong Dạy Học Phần Ba Sinh Học Vi Sinh Vật, SinhHọc 10 , Trung Học Phổ Thông” Thông qua nghiên cứu của đề tài, tácgiả xây dựng quy trình giảng dạy môn Sinh theo mô hình STEM, đồngthời xây dựng giáo án môn Sinh vật lớp 10 theo giáo dục STEM ở nộidung vi sinh vật
- Tác giả Nguyễn Thị Phương Thúy (2019), với đề tài “Tổ Chức Dạy
Học STEM Chủ Đề Năng Lượng Cho Học Sinh Trung Học Cơ Sở”.Trong đề tài, tác giả nghiên cứu về tổ chức dạy học theo định hướngSTEM chủ đề năng lượng nhằm phát triển năng lực KH tự nhiên trongVật lý của học sinh THCS
- Tác giả Malaythong Phomsoupha (2019), với đề tài “Sử dụng bài tập
theo quan điểm giáo dục STEM trong dạy học phần “Động lượng vàđịnh luật bảo toàn động lượng” Vật lý lớp 10 (CHDCND Lào)” Quanghiên cứu, tác giả hệ thống bài tập có nội dung giáo dục STEM trongday học Vật Lý chương “ĐỘNG LƯỢNG VÀ ĐỊNH LUẬT BẢOTOÀN ĐỘNG LƯỢNG” thì sẽ giúp phát triển năng lực giải quyết vấn
đề của học sinh nước CHDCND Lào
Gần đây nhất có sự kiện được xem là lớn trong lĩnh vực giáo dục STEM,
đó là “Ngày hội STEM – 2019” với chủ đề “Nguyên tố bí ẩn” được tổ chứcvào ngày 19/5/2019 tại Hà Nội Ngày hội STEM là một sáng kiến của Tạp chíTia Sáng (nay là Ấn phẩm Tia Sáng - Báo Khoa học Phát triển) và Cộng đồngGiáo dục STEM được tổ chức thường niên, với sự bảo trợ của Bộ Khoa học &Công nghệ (Bộ KH&CN) [13] Sự kiện quy tụ những nhà khoa học, giáo sư,nhà nghiên cứu, nhà quản lý đầu ngành trong lĩnh vực Khoa học - Công nghệ
Trang 27và Giáo dục, nơi hội tụ các địa phương nổi bật trong ứng dụng giáo dụcSTEM, được quan tâm bởi các cấp chính quyền với sự tham dự của lãnh đạocấp cao các cơ quan, tổ chức Nhà nước, và là sân chơi trải nghiệm của hàngnghìn học sinh, phụ huynh, giáo viên cũng như các nhà quản lý giáo dục.Tuy nhiên từ các nghiên cứu của các tác giả nêu trên cũng như với ngày hộiSTEM – 2019 nhưng chưa có công trình nghiên cứu nào thực hiện về Chủ đềSTEM cho môn Công nghệ cấp THPT, để giáo viên có sự định hướng thốngnhất về chủ đề, để từ đó giáo viên có thể soạn giảng cho các tiết dạy học giáodục STEM ở bộ môn Công nghệ cấp THPT.
1.2 Khái niệm về giáo dục STEM
Trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 nêu rõ “ giáo dục STEM là
mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng cáckiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn
đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể” Với mô hình giáo dục STEM này sẽ nộihàm bao gồm cả khía cạnh chương trình giáo dục, nguồn lực thực hiệnchương trình và các chính sách thúc đẩy chương trình giáo dục STEM trongthực tiễn [2]
Trang 28Hình 1.2 Mô hình giáo dục STEM
Bên cạnh đó, theo tác giả Lê Xuân Quang – trường ĐH Sư phạm HàNội, thì có 3 cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay là:
- Cách thứ nhất: Giáo dục STEM được hiểu là quan tâm đến các mônKhoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Đây là nghĩa rộng khi nói vềgiáo dục STEM
- Cách thứ 2: Giáo dục STEM được hiểu là tích hợp (liên ngành) của 4lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Ở đó những kiến thứchàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HSđược áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán họcvào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộngđồng và các doanh nghiệp
- Cách thứ 3: Giáo dục STEM được hiểu là tích hợp (liên ngành) từ 2lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên Theo cách
Trang 29hiểu này, thì Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảngdạy 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 [4]
Nhìn chung, giáo dục STEM về bản chất có thể được hiểu là trang bịcho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnhvực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Những kiến thức và kỹ năngnày được tích hợp, lồng ghép và hỗ trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểubiết mà còn có thể áp dụng để thực hành với những tình huống xảy ra thực tếtrong cuộc sống
- Với kỹ năng khoa học: đây là khả năng liên kết các khái niệm, nguyên
lý, định luật và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học để HS thực hànhcũng như sử dụng kiến thức này để giải quyết các vấn đề trong thực tế
- Với kỹ năng công nghệ: Là khả năng HS sử dụng, quản lý, hiểu biết, vàtruy cập được công nghệ
- Với kỹ năng kỹ thuật: Là khả năng HS có thể giải quyết vấn đề thựctiễn diễn ra trong cuộc sống và hiểu được quy trình để làm ra nó
- Với kỹ năng toán học: Là khả năng HS nhìn nhận và nắm bắt được vaitrò của toán học trong mọi khía cạnh, và thể hiện các ý tưởng một cách chínhxác, cũng như áp dụng các khái niệm và kĩ năng toán học vào thực tiễn
1.3 Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM
1.3.1 Mục tiêu giáo dục STEM
Trong bối cảnh Việt Nam hiện nay, giáo dục STEM một mặt thực hiện đầy
đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông hiệnhành, thì bênh cạnh đó giáo dục STEM còn hướng đến các mục tiêu:
- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEM
cho HS: khả năng vận dụng những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các mônhọc Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Trong đó HS biết liên kết
Trang 30các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn Biết sửdụng, quản lí và truy cập Công nghệ HS biết về quy trình thiết kế kĩ thuật vàchế tạo ra các sản phẩm.
- Phát triển các năng lực chung cho HS: chuẩn bị cho HS những cơ hội,
cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21 Bêncạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toánhọc, HS sẽ được phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lựcgiao tiếp và hợp tác, năng lực tự chủ và tự học
- Định hướng nghề nghiệp cho HS: tạo cho HS có những kiến thức, kĩ
năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các cấp học cao hơn cũng nhưcho nghề nghiệp trong tương lai của HS Từ đó, góp phần xây dựng lực lượnglao động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vựcSTEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước [2]
1.3.2Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM
Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM là thông qua đó học sinh có thể
sử dụng các nghiên cứu khoa học để tự khám phá thế giới tự nhiên và đưa racác giải thích dựa trên những bằng chứng thu được từ công việc của mình.Đây được xem là một cách để đặt câu hỏi và trả lời các câu hỏi khoa học bằngcách quan sát và thực hiện các thí nghiệm Tiến trình khoa học này phù hợpvới hình thức giáo dục STEM thông qua nghiên cứu khoa học (NCKH) hay
mô hình câu lạc bộ khoa học và nó sẽ cung cấp cho học sinh cơ hội được thựchiện các hoạt động sau:
1) Đặt câu hỏi về những gì HS muốn tìm hiểu thêm
2) Dự đoán hoặc đưa ra giả thuyết trả lời câu hỏi
3) Kiểm tra giả thuyết bằng cách lập kế hoạch và tiến hành các thí nghiệmhoặc quan sát
4) Theo dõi và ghi lại những gì xảy ra
Trang 315) Sử dụng thông tin thu được từ các quan sát/thí nghiệm phân tích và từ
đó rút ra các kết luận
6) Chia sẻ và phổ biến kết quả
Hình 1.3 Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM
1.3.3 Hình thức tổ chức STEM
Hiện nay tại Việt Nam chưa có môn học STEM cụ thể, mà hầu hếtđược lồng ghép thông qua các hình thức có thể triển khai ở các trường THPTnhư [1]:
Trang 321.3.3.1 Dạy học các môn thuộc lĩnh vực STEM:
Đây là hình thức tổ chức chủ yếu trong nhà trường hiện nay Theo cáchnày, thì các bài học, các hoạt động giáo dục STEM được triển khai ở các môn
có thể theo cách tiếp cận liên môn, hoặc theo từng môn
Cụ thể với hình thức này sẽ được giảng dạy theo các cách khác nhau [12]:
- Dạy trong một môn học duy nhất: đây là mô hình đơn giản nhất, tùy theoqui mô của chủ dề mà thiết kế tiết dạy 1 hoặc nhiều tiết dạy
Hình 1.4 Sơ đồ chủ đề STEM dạy trong một môn học duy nhất
- Dạy trong nhiều môn học: Mỗi GV dạy mỗi môn học khác nhau nhưng sẽdạy chung chủ đề STEM theo góc độ riêng của bộ môn mình đang dạy Tómlại, với cách dạy này thì bản chất các môn học sử dụng chung một vấn đề, mộtbối cảnh
Hình 1.5 Sơ đồ chủ đề STEM dạy trong nhiều môn học
Trang 33- Dạy trong nhiều môn học phối hợp: dạng này khá phức tạp, nó liên kếtgiữa các môn rất chặt chẽ, các môn học tiếp cận chủ đề theo góc độ kiến thứccủa chuyên môn mình, nhưng những nội dung được giải quyết ở môn họctrước sẽ là tiền đề nối tiếp để dạy môn học sau Với bộ môn Công nghệ là một
ví dụ, đây là môn khoa học ứng dụng, tính tích hợp các kiến thức của các lĩnhvực khác rất nhiều Đồng thời, môn Công nghệ luôn gắn liền với thực tiễn.Chính vì thế có nhiều diểm thuận lợi khi giáo dục STEM thông qua môn họcCông nghệ
Hình 1.6 Sơ đồ chủ đề STEM dạy trong nhiều môn học phối hợp
1.3.3.2 Hoạt động trải nghiệm:
Trong hoạt động trải nghiệm, HS được khám phá các thí nghiệm (TN)ứng dụng khoa học, kỹ thuật (KHKT) trong thực tiễn đời sống Từ đó, HS sẽnhận biết được ý nghĩa của KHKT, Công nghệ… với đời sống thực tế
Hoạt động trải nghiệm còn được thực hiện tham gia hợp tác giữa cáctrường phổ thông, các cơ sở GD nghề nghiệp, các trường Đại học, các doanhnghiệp
Ngoài ra, ở nhà trường còn triển khai giáo dục STEM thông qua hìnhthức các câu lạc bộ (CLB), đây cũng là tiền đề triển khai các dự án nghiên
Trang 34cứu khoa học cho các cuộc thi, là nơi tạo nhiều cơ hội cho HS thấy được sựphù hợp về năng lực, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc các lĩnhvực STEM.
1.3.4 Phân loại STEM
Có nhiều loại hình STEM đang được vận hành tại các trường phổ thôngViệt Nam, tùy theo các chức năng, mục đích, đối tượng khác nhau mà cónhững loại hình STEM phù hợp Từ đó cho người dạy thấy rõ việc phân loạiSTEM là cần thiết bởi đó là một trong những cơ sở cho việc lựa chọn các hìnhthức tổ chức giáo dục STEM, phương pháp giáo dục STEM hay xây dựng cácchủ đề giáo dục STEM đảm bảo phù hợp với mục tiêu, điều kiện, bối cảnhtriển khai STEM khác nhau
1.3.4.1 Theo mục đích dạy học:
- Chủ đề STEM dạy kiến thức mới: là chủ đề STEM được xây dựng trên
cơ sở kết nối kiến thức của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa đượchọc (hoặc được học một phần) HS sẽ vừa giải quyết được vấn đề và vừalĩnh hội được tri thức mới
- Chủ đề STEM vận dụng: là chủ đề STEM được xây dựng trên cơ sởnhững kiến thức HS đã được học Chủ đề STEM dạng này sẽ bồi dưỡngcho HS năng lực vận dụng lí thuyết vào thực tế Kiến thức lí thuyết đượccủng cố và khắc sâu
Hình 1.7 Phân loại STEM theo mục đích dạy học
Trang 351.3.4.2 Để giải quyết vấn đề: [4]
a) Theo phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề của đề STEM:
- Chủ đề STEM cơ bản: được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm
vi các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trongchương trình giáo dục phổ thông Các sản phẩm STEM này thường đơngiản, chủ đề giáo dục STEM bám sát nội dung sách giáo khoa và thườngđược xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trongchương trình giáo dục phổ thông
- Chủ đề STEM mở rộng: là chủ đề STEM có những kiến thức nằm ngoàichương trình và sách giáo khoa Những kiến thức đó người học phải tựtìm hiểu và nghiên cứu Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phứctạp cao hơn Các chủ đề thường được xây dựng trên cơ sở các nội dungmang tính bổ sung, mở rộng chương trình giáo dục phổ thông
b) Theo lĩnh vực chủ đề STEM tham gia giải quyết vấn đề:
- Chủ đề STEM đầy đủ: là loại hình STEM yêu cầu HS cần vận dụng kiếnthức của cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề
- Chủ đề STEM khuyết: là loại hình STEM mà HS không phải vận dụngkiến thức cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề
Hình 1.8 Phân loại STEM theo Giải quyết vấn đề
Trang 361.3.4.3 Phân loại theo các phương diện: [6]
Hình 1.9 Phân loại giáo dục STEM theo các phương diện
1.4 Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM
1.4.1 Cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM
1.4.1.1 Cơ sở tâm lí – sư phạm:
Trong dạy học theo định hướng STEM, nội dung và PPDH không giới hạn
ở dạy học lí thuyết mà có sự liên kết giữa lí thuyết và thực hành Việc dạy họcmôn Công nghệ theo định hướng giáo dục SEM được xây dựng dựa trên các
cơ sở khoa học sau:
Dạy học định hướng phát triển năng lực:
Giáo dục STEM trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cầnthiết liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học.Các kiến thức và kĩ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và hỗ trợ cho
Trang 37nhau giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lí mà còn có thể thực hành và tạo
ra được những sản phẩm thực tế trong cuộc sống
Dạy học tích hợp liên môn:
Các chủ đề liên môn, tích hợp có tính thực tiễn nên sinh động, hấp dẫn,
có ưu thế trong việc tạo ra động cơ, hứng thú học tập cho HS Dạy học tíchhợp liên môn không chỉ chú ý tích cực hoá HS về hoạt động trí tuệ mà cònchú ý rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề gắn với những tình huống củacuộc sống và nghề nghiệp, đồng thời gắn hoạt động trí tuệ với hoạt động thựchành, thực tiễn Tăng cường việc học tập trong nhóm, đổi mới quan hệ GV -
HS theo hướng cộng tác Do đó, dạy học tích hợp là một cơ sở khoa học quantrọng của dạy học môn Công nghệ theo định hướng STEM
Dạy học giải quyết vấn đề:[89]
Dạy học giải quyết vấn đề là cách mà giáo viên áp dụng để làm pháttriển khả năng tìm tòi, khả năng khám phá độc lập của học sinh trong dạy họcbằng cách GV đưa ra các tình huống có vấn đề, và GV sẽ điều khiển các hoạtđộng của học sinh nhằm giải quyết các vấn đề đó Quá trình này tổ chức đadạng nhằm lôi cuốn HS tham gia cùng tập thể Các hoạt động như công nãotranh luận, phản biện, góp ý dưới sự dẫn dắt, gợi mở của GV Với dạy họcgiải quyết vấn đề thì GV đóng vai trò là người cố vấn
1.4.1.2 Quy trình giáo dục STEM:
a) Quy trình 5E:
Quy trình 5E đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển chươngtrình và xây dựng tài liệu giáo trình cho các lớp học khoa học, và quy trìnhnày được đánh giá là một quy trình phù hợp với giáo dục STEM
Quy trình 5E gồm có 5 giai đoạn trong một chuỗi quá trình dạy học,cácgiai đoạn gồm: Engagement (Đặt vấn đề), Exploration (khám phá),Explanation (giải thích), Elaboration (mở rộng) và Evaluation (đánh giá)
Trang 38Hình 1.10 Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM [29]
Giai đoạn Đặt vấn đề:
Đây là giai đoạn đầu tiên của bài học, mục tiêu trong giai đoạn này là cho
HS chú ý và bắt đầu suy nghĩ về những chủ đề xung quanh về bài học; cần tạo
sự tò mò, thích thú, thậm chí chủ đề gây sự hào hứng, ấn tượng mạnh cho HS.Một số cách thực hiện như:
- Cho HS xem clip của sự kiện liên quan đến chủ đề của bài học, để tạocâu hỏi mở để giải quyết vấn đề của phần còn lại chủ đề
- Cho HS xem báo cáo hay những phát hiện bất thường có liên quan đếnmột hoặc nhiều vấn đề liên quan đến chủ đề bài học
- Tạo một số câu hỏi mở, để từ đó HS tự đưa ra các vấn đề liên quan vànhững cách giải quyết vấn đề mà HS đã tìm hiểu
Những điều cần lưu ý về giai đoạn Đặt vấn đề:
- Không sử dụng các thuật ngữ hay từ ngữ kỹ thuật mà HS chưa đượchọc Thay vào đó, hãy cho HS thảo luận về ý tưởng hoặc vấn đề bằngngôn ngữ thông thường hàng ngày
Trang 39- Không cung cấp câu trả lời, định nghĩa, giải thích, v.v Thay vào đó,hãy yêu cầu học sinh dự đoán và đưa ra câu hỏi.
Giai đoạn Khám phá:
Giai đoạn này HS trải nghiệm thông qua các hoạt động thu thập thông tin,thí nghiệm hoặc mô phỏng các hiện tượng; quan sát mô hình Mục tiêu củagiai đoạn này là thu thập hoặc tạo ra càng nhiều dữ liệu hoặc thông tin càngtốt, liên quan đến các câu hỏi hoặc vấn đề cần giải quyết
Những lưu ý quan trọng của giai đoạn:
- Những khảo sát hay quá trình thu thập phải có kế hoạch, tổ chức sắpxếp lại các dữ kiện mà HS thu thập được
- Những dư liệu thu thập phải có liên quan đến chủ đề bài học, tránh quárộng, hay đi xa vấn đề Và hoạt động khám phá này cần tạo thành nhiềunhóm HS, mỗi nhóm tự có kế hoạch nghiên cứu theo những cách riêngcủa mỗi nhóm tùy thuộc vào câu hỏi hay vấn đề mà nhóm đã lập ra
Giai đoạn Giải thích:
Đây là giai đoạn GV có thể sử dụng các bài giảng và thảo luận tươngtác để giúp học sinh hiểu chủ đề trong bài học, đồng thời nghe HS phân tích,diễn giải các thông tin mà HS thu thập được, qua đó GV và HS có thể xem xétcác thông tin đó có liên quan như thế nào đến thực tế trong cuộc sống, cũngnhư sự phụ thuộc lẫn nhau của các môn học STEM trong việc giải quyết vấn
đề của chủ đề bài học
Một số lưu ý quan trọng của giai đoạn:
- Yêu cầu HS trình bày, chia sẻ những thông tin mà HS khám phá, quansát hay thu thập được Đồng thời các HS còn lại đặt câu hỏi để tất cảcùng phân tích và xem tính khả thi mà những thông tin HS đã có
- GV cần duy trì môi trường học tập tương tác, đàm phán để cho HS tíchcực tham gia vào quá trình học tập và mạnh dạn chia sẻ, cũng như
Trang 40mạnh dạn phân tích, đóng góp ý kiến với những thông tin do các HSkhác mang lại, chứ không phải là thụ động tiếp nhận thông tin.
ý kiến sửa đổi quy trình thử nghiệm để tìm hiểu thêm những vấn đề
Giai đoạn Đánh giá:
Đây là giai đoạn đánh giá HS thông qua việc HS phải trình bày nhữnggiải pháp nhằm giải quyết các vấn đề được đặt ra ban đầu HS phải chứngminh sự hiểu biết của mình dựa trên kết quả các nhiệm vụ thực hiện
Một số lưu ý quan trọng của giai đoạn:
- HS được tham gia đánh giá đồng đẳng
- GV sẽ đánh giá cả kiến thức và kĩ năng của HS, xem xét những minhchứng cho thấy sự hiểu biết của HS
b) Quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học kỹ thuật:
Đây là quy trình phù hợp với hình thức giáo dục STEM, mà nền tảng củaquy trình là phương pháp nghiên cứu khoa học Đây là phương pháp cung cấpcho HS một nền tảng khoa học có cấu trúc tốt để giúp HS tìm ra câu trả lờicho các câu hỏi của các em Với phương pháp này sẽ không có giới hạn đốivới HS khi các em tiến hành nghiên cứu chủ đề
Các bước của phương pháp nghiên cứu khoa học gồm:[30]
Đặt câu hỏi (Question):
Đây là bước HS đặt câu hỏi liên quan đến vấn đề mà HS đang cố gắngkhám phá hoặc hoàn thành trong thử nghiệm của mình Khi nêu câu hỏi, HSnêu càng cụ thể càng tốt