Thiết kế một số chủ đề dạy học trong chương trình môn toán 10 trung học phổ thông theo định hướng giáo dục stem

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN TRÀ MY THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH MÔN TOÁN 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM LUẬN VĂN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN TRÀ MY

THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH MÔN TOÁN 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM TOÁN HỌC

HÀ NỘI – 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN TRÀ MY

THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH MÔN TOÁN 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM TOÁN Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MÔN TOÁN

MÃ SỐ: 8.14.02.09.01

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Chí Thành

HÀ NỘI – 2020

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến thầy giáo

hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Chí Thành đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi

trong quá trình làm luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu và Phòng Đào tạo trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành bản luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn tổ Toán trường THPT Đại Mỗ và đồng nghiệp đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm phục vụ cho luận văn

Xin chân thành cảm ơn các thành viên lớp Cao học Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán QH-2018-S về sự động viên, khích lệ cũng như những trao đổi hữu ích

Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ, động viên

để tôi yên tâm học tập và hoàn thành luận văn này

Hà Nội, tháng 1 năm 2021

Học viên

Nguyễn Trà My

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

GV : giáo viên

HS : học sinh

THPT : trung học phổ thông SGK : sách giáo khoa

CT : chương trình

HĐ : hoạt động

NL : năng lực

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 1.1 Thống kê về sự hiểu biết về giáo dục STEM 28

Biểu đồ 1.2 Thống kê sự cần thiết dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM 29

Biểu đồ 1.3 Thống kê ý kiến của GV về sự hứng thú của HS đối với giáo dục STEM 31

Biểu đồ 1.4 Thống kê ý kiến HS đồng ý được học theo định hướng giáo dục STEM 32

Biểu đồ 1.5 Thống kê về sự hứng thú của HS sau khi đã được học chủ đề theo định hướng giáo dục STEM 33

Biểu đồ 1.6 Thống kê số HS đã được học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM 34

Bảng 3.1 Bảng phân phối tần số điểm của bài kiểm tra 87

Bảng 3.2 Bảng phân phối tần suất của bài kiểm tra 87

Bảng 3.3 Các tham số kiểm định kết quả các bài kiểm tra 88

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 Chu trình STEM 11

Hình 2 1 Tiến trình bài học STEM 39

Hình 2.2 Tiêu chí của chủ đề STEM 39

Hình 2.3 Quy trình thiết kế chủ đề STEM 40

Hình 2.4 Ý tưởng chủ đề Thiết bị mô phỏng máy bắn đá 46

Hình 2.4.1 Chuyển động ném xiên 49

Hình 2.4.2 Ảnh chụp mô phỏng bước 1 54

Hình 2.4.3 Ảnh chụp mô phỏng bước 3 55

Hình 2.4.4 Ảnh chụp mô phỏng bước 4 55

Hình 2.4.5 Ảnh chụp mô phỏng bước 5 55

Hình 2.4.6 Ảnh chụp mô phỏng bước 6 55

Hình 2.5: Ý tưởng chủ đề Thiết kế hộp đựng đồ 57

Hình 2.5.1 Hình vẽ mô tả miếng bìa hình vuông 61

Hình 2.5.2 Hình vẽ mô tả bài toán sô 2 61

Hình 2.6: Quốc kỳ Việt Nam 64

Hình 2.6.1 Ý tưởng chủ đề Thiết kê lá cờ sao vàng 65

Hình 2.6.2 Kích thước tiêu chuẩn quốc kỳ Việt Nam 68

Hình 2.6.3 Đền Parthenon tại Hy Lạp 70

Hình 2.6.4 Nhiều công trình ngày nay cũng áp dụng tỉ lệ vàng trong các thiết kế 70

Hình 2.6.5 Hình vẽ mô phỏng bước 1 71

Hình 2.6.6 Hình vẽ mô phỏng bước 2 71

Hình 2.6.7 Hình vẽ mô phỏng bước 3 71

Hình 2.6.8 Hình vẽ mô phỏng bước 4 72

Hình 2.6.9 Hình vẽ mô phỏng bước 1 72 Hình 2.6.10 Hình vẽ mô phỏng bước 1 (cách 2) bằng phần mềm GeoGebra 73

Hình 2.6.11 Hình vẽ mô phỏng bước 2, 3 (cách 2) bằng phần mềm GeoGebra

73

Hình 2.7 Ý tưởng chủ đề Thiết bị mô phỏng máy bắn đá 76

Hình 2.7.1 Hình 1 mô phỏng việc sử dụng phần mềm Toán học Geometer's Sketchpad 81

Hình 2.7.2 Hình 2 mô phỏng việc sử dụng phần mềm Toán học Geometer's Sketchpad 81

Hình 4.1 Học sinh thiết kế mô hình máy bắn đá mini 16

Hình 4.2 Sản phẩm máy bắn đá mini

Hình 4.3 Học sinh thiết kế hộp đựng đồ

Hình 4.4 Sản phẩm hộp đựng đồ

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

4 Câu hỏi nghiên cứu 3

5 Đối tượng nghiên cứu và khách thể nghiên cứu 3

6 Giả thuyết khoa học 3

7 Phương pháp nghiên cứu 3

8 Phạm vi nghiên cứu 4

9 Cấu trúc luận văn 4

10 Kế hoạch thực hiện 5

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 6

1.1 Nhu cầu và định hướng đổi mới phương pháp giảng dạy ở trường trung học phổ thông 6

1.2 Dạy học tích hợp 7

1.3 STEM và giáo dục STEM 10

1.3.1 Khái niệm STEM 10

1.3.2 Giáo dục STEM 11

1.3.3 Dạy học theo định hướng STEM 13

1.3.4 Vai trò của dạy học theo định hướng giáo dục STEM đối với việc phát triển năng lực cho học sinh trung học phổ thông 14

1.3.5 Vai trò của môn Toán trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM 15

1.4 Tư tưởng chủ đạo của môn Toán trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 16

1.4.1 Đặc điểm môn Toán 16

1.4.2 Quan điểm xây dựng 16

1.4.3 Mục tiêu của môn Toán ở cấp trung học phổ thông 17

1.4.4 Phân tích một số văn bản của Bộ giáo dục và đào tạo về giáo dục STEM 18

1.5 Phân tích chương trình SGK lớp 10 hiện hành 22

1.5.1 Mục tiêu CT 22

1.5.2 Nội dung CT 23

1.5.3 Phân tích SGK 24

1.6 Thực trạng dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM ở một số trường trung học phổ thông 27

1.6.1 Thực trạng thiết kế, tổ chức và hiệu quả dạy học môn Toán 10 theo định hướng giáo dục STEM 27

1.6.2 Thực trạng việc học tập môn Toán của học sinh lớp 10 trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM 32

Kết luận chương 1 35

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC MÔN TOÁN 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 36 2.1 Tiêu chí xây dựng bài học STEM 36

2.1.1 Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn 36

2 1 2 Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật 36

2.1.3 Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm 37

2.1.4 Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo 38

2.1.5 Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà học sinh đã và đang học 38

2.1.6 Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng

và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập 38

2.2 Tiêu chí của chủ đề STEM 39

2.2.1 Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thực tiễn 39

2.2.2 Các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề 40

2.2.3 Chủ đề STEM định hướng hoạt động thực hành 40

2.2.4 Học sinh làm việc nhóm để thực hiện chủ đề STEM 40

2.3 Quy trình thiết kế chủ đề STEM trong dạy học môn Toán 10 trung học phổ thông 40

2.3.1 Xuất phát từ vấn đề thực tiễn 41

2.3.2 Ý tưởng chủ đề STEM 41

2.3.3 Xác định các kiến thức STEM cần giải quyết 41

2.3.4 Xác định mục tiêu của chủ đề STEM 41

2.3.5 Xây dựng bộ câu hỏi định hướng chủ đề STEM 42

2.4 Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học STEM 42

2.5 Thiết kế dạy học một số chủ đề môn Toán lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM 45

2.5.1 Chủ đề 1: Thiết bị mô phỏng máy bắn đá 45

2.5.2 Chủ đề 2: Thiết kế hộp đựng đồ 57

2.5.3 Chủ đề 3: Thiết kế cờ đỏ sao vàng 64

2.5.4 Chủ đề 4: Cực trị hình học 76

Kết luận chương 2 83

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 85

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 85

3.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 85

3.3 Tổ chức thực nghiệm sư phạm 85

3.3.1 Đối tượng thực nghiệm 85

3.3.2 Thời gian thực nghiệm 86

3.3.3 Phương pháp thực nghiệm 86

3.3.4 Tiến hành thực nghiệm 86

3.4 Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm 86

3.4.1 Đánh giá về mặt định tính 86

3.4.2 Đánh giá về mặt định lượng 87

Kết luận chương 3 89

KẾT LUẬN 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Giáo dục đào tạo đóng vai trò quan trọng là nhân tố chìa khóa, là động lực thúc đẩy nền kinh tế phát triển Không chỉ ở Việt Nam mà ở hầu hết các quốc gia khác trên thế giới, các chính phủ đều coi giáo dục là quốc sách hàng đầu Đổi mới giáo dục là một tất yếu khách quan để đáp ứng nhu cầu về nguồn nhân lực và mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội Luật Giáo dục 2005 nước ta đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đổi mới giáo dục phổ thông:

''phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng môn học, lớp học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện

kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học cho học sinh”

Do đó, đổi mới giáo dục là một một tất yếu khách quan và nâng cao chất lượng đào tạo là nhu cầu cấp thiết của xã hội hiện nay Để làm được điều này, cần phải đổi mới một cách mạnh mẽ, đồng bộ, toàn diện về cả mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện dạy học, cũng như phương pháp kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh, sinh viên Từ đó, đào tạo ra con người

có chuyên môn cao, kỹ năng tốt, có khả năng vận dụng sáng tạo và thích ứng nhanh với những thay đổi trong thời đại mới

Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học và thông

qua thực hành, ứng dụng, trải nghiệm Trong Chương trình GDPT mới, vai trò

của giáo dục STEM thể hiện ở những điểm sau: Có đầy đủ các môn học STEM; cải thiện rõ rệt vị trí của giáo dục tin học và giáo dục công nghệ; Yêu cầu dạy học tích hợp và đổi mới phương pháp giáo dục của Chương trình GDPT mới, tạo điều kiện tổ chức các chủ đề STEM trong chương trình môn học, góp phần phát triển năng lực vận dụng kiến thức liên môn giải quyết các

vấn đề thực tiễn cho học sinh; Tính mở của Chương trình GDPT mới cho phép một số nội dung giáo dục STEM có thể được xây dựng thông qua nội dung giáo dục của địa phương, kế hoạch giáo dục của nhà trường và những hoạt động giáo dục được xã hội hoá

Giáo dục STEM thực sự cần thiết trong dạy học vì để giải thích được các hiện tượng xảy ra trong thế giới tự nhiên thì con người cần huy động kiến thức tổng hợp thuộc nhiều lĩnh vực Giáo dục STEM hướng tới đào tạo con người có năng lực trong cuộc sống tương lai đáp ứng nhu cầu nhân lực lao động trong thời đại công nghệ 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, phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM và định hướng nghề nghiệp cho học sinh Một trong những yêu cầu đối với giáo viên là cần biết cách thiết kế các hoạt động STEM một cách sáng tạo Tuy nhiên, hiện nay, giáo viên vẫn còn chưa nhận thức rõ bản chất dạy học STEM cũng như cách để thiết kế hoạt động STEM trong môn học Hoạt động giảng dạy theo định hướng STEM ở trường trung học phổ thông chưa được hưởng ứng Nghiên cứu sâu về hoạt động STEM, cách thức để thiết kế và tổ chức học sinh học tập các môn học nói chung, Toán học nói riêng là một hướng nghiên cứu cập nhật, cần thiết trong bối cảnh Việt Nam đang đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo

Với những lý do trên, đề tài được lựa chọn là “Thiết kế một số chủ đề dạy học trong chương trình môn Toán 10 trung học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM”

2 Mục đích nghiên cứu

Trên cơ sở nghiên cứu về dạy học tích hợp, về giáo dục STEM, thiết kế

và tổ chức dạy học một số chủ đề môn Toán lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự lực, chủ động, sáng tạo của học sinh, về dạy học tích hợp, về giáo dục STEM

- Nghiên cứu thực trạng dạy và học môn Toán ở trường trung học phổ thông

- Nghiên cứu thực trạng dạy học tích hợp và thực trạng dạy học môn Toán lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM

- Thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề môn Toán lớp 10 trung học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM

- Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra tính khả thi và tính hiệu quả của một số chủ đề dạy học đã thiết kế

4 Câu hỏi nghiên cứu

- Giáo dục STEM và dạy học theo định hướng giáo dục STEM là gì?

- Thực trạng dạy học tích hợp và thực trạng dạy học môn Toán lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM như thế nào?

- Làm thế nào để thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề môn Toán

lớp 10 trung học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM?

5 Đối tượng nghiên cứu và khách thể nghiên cứu

-Đối tượng nghiên cứu: Thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề môn

Toán lớp 10 trung học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM

- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn Toán ở trường trung

học phổ thông

6 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế tốt một số chủ đề dạy học Toán lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM và tổ chức thực hiện dạy học có hiệu quả sẽ góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn và phát huy tính sáng tạo của học sinh lớp 10

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Các phương pháp nghiên cứu lý luận

-Nghiên cứu về STEM, về dạy học tích hợp, dạy họctheo định hướng

giáo dục STEM

- Nghiên cứu về nội dung của môn Toán 10

7.2 Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp quan sát: Dự giờ giáo viên và quan sát phương pháp dạy học

và cách tổ chức dạy học theo phương pháp giáo dục tích hợp, giáo dục STEM

- Phương pháp điều tra: Sử dụng các bộ phiếu điều tra đối với học sinh,

giáo viên và cán bộ quản lý để tìm hiểu, phân tích thực trạng dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở trường trung học phổ thông

-Phương pháp phỏng vấn: Phỏng vấn học sinh, các thầy cô giáo ở

trường trung học phổ thông

7.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tiến hành dạy thực nghiệm tại một số lớp 10 ở trường trung học phổ thông nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của một số chủ đề đã thiết kế

8 Phạm vi nghiên cứu

Trong chương trình Toán lớp 10 gồm 4 chương:

Chương 2 Đại 10: Hàm số bậc nhất và bậc hai

Chương 4 Đại 10: Bất đẳng thức và bất phương trình

Chương 1 Hình 10: Vectơ

Chương 2 Hình 10: Tích vô hướng của hai vectơ và ứng dụng

9 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn dự kiến được trình bày trong 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn

Chương 2 Thiết kế một số chủ đề dạy học môn Toán 10 trung học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

10 Kế hoạch thực hiện

STT Nội dung

nghiên cứu

Thời gian nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu dự định

đạt được

1 Đề cương luận

văn

Tháng 3/2020

Đề cương luận văn

và kết quả của việc dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM Xử lý và phân tích được kết quả thu được

- Đề ra được các biện pháp để khắc phục những khó khăn khi dạy học theo định hướng giáo dục STEM

4 Chương 3: Thực

nghiệm sư phạm

Tháng

11, 12 /2020

Dạybốn tiết thực nghiệm

Ra đề và cho HS làm được bài kiểm tra 1 tiết Xử lí và phân tích kết quả thu được Thu được phiếu lấy ý kiến của GV - HS, phân tích số liệu thu được

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Nhu cầu và định hướng đổi mới phương pháp giảng dạy ở trường trung học phổ thông

Giáo dục phát triển nhằm phục vụ cho các mục tiêu kinh tế, xã hội của đất nước Cơ sở quan trọng cho việc xác định phương hướng phát triển giáo dục của mỗi quốc gia là những nhu cầu của nền kinh tế, xã hội đối với giáo dục, đối với đội ngũ lao động

Sự phát triển kinh tế – xã hội của nước ta trong giai đoạn hiện nay và

xu thế toàn cầu hóa, hội nhập quốc tế đang đặt ra những yêu cầu cần đổi mới giáo dục trên nhiều phương diện, trong đó một việc quan trọng và cần thiết là đổi mới phương pháp giảng dạy

Nhu cầu đổi mới phương pháp giảng dạy cũng xuất phát từ chính nền giáo dục nước ta Một nền giáo dục chú trọng trang bị kiến thức chuyên môn và tương đối khép kín Nền giáo dục mang tính hàn lâm, kinh viện, ít chú ý đến việc rèn luyện tính tích cực nhận thức, tính độc lập, sáng tạo cũng như khả năng vận dụng những kiến thức đó vào thực tiễn cuộc sống Trong nền giáo dục đó, phương pháp dạy học chủ yếu dựa trên quan điểm người thầy là trung tâm, trong đó giáo viên đóng vai trò chính trong việc truyền thụ tri thức cho học sinh Phương pháp dạy học chủ yếu

là các phương pháp thông báo tri thức, truyền thụ một chiều, học sinh tiếp thu tri thức một cách thụ động Các phương pháp dạy học phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh và việc rèn luyện phương pháp tự học ít được chú trọng Việc vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết các tình huống thực tiễn chưa được chú trọng; dạy học thí nghiệm, thực hành, dạy học thông qua các hoạt động thực tiễn ít được thực hiện Việc sử dụng phương tiện dạy học mới, công nghệ thông tin, áp dụng các phương pháp dạy học tiên tiến còn hạn chế, chỉ bước đầu thực hiện ở một số tiết dạy

Việc rèn luyện khả năng vận dụng các kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn cuộc sống chưa được chú ý đúng mức

Từ những bất cập, hạn chế của chương trình giáo dục hiện hành như: nội dung nặng về truyền thụ kiến thức, học sinh phải học và ghi nhớ rất nhiều nhưng khả năng vận dụng vào đời sống rất hạn chế; sự kết nối giữa chương trình các cấp học trong một môn học và giữa chương trình các môn học chưa chặt chẽ; một số nội dung giáo dục bị trùng lặp, chồng chéo hoặc chưa thật sự cần thiết đối với học sinh phổ thông , chúng ta thấy việc cải cách toàn diện giáo dục THPT và đổi mới phương pháp dạy học là một yêu cầu cấp thiết

nhằm đạt mục tiêu giáo dục phổ thông

Đổi mới phương pháp dạy học cần phải đáp ứng các yêu cầu cần đạt

về phẩm chất, năng lực người học và mục tiêu đáp ứng bối cảnh của thời đại, nhu cầu phát triển của đất nước Định hướng quan trọng trong đổi mới phương pháp dạy học nói chung và đổi mới phương pháp dạy học ở trung học phổ thông nói riêng là phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo, phát triển năng lực hành động, năng lực cộng tác làm việc của người học Đó cũng là những xu hướng tất yếu trong cải cách phương pháp dạy học

ở mỗi nhà trường

Đổi mới giáo dục đào tạo là xu thế toàn cầu và đổi mới phương pháp dạy học là một trong những giải pháp nhằm nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, đáp ứng yêu cầu phát triển của xã hội

1.2 Dạy học tích hợp

Dạy học tích hợp là xu hướng phổ biến của giáo dục tiếp cận phát triển năng lực hiện nay Thực hiện dạy học tích hợp trong chương trình giáo dục phổ thông mới là hoàn toàn khách quan, đáp ứng yêu cầu của đổi mới giáo dục

“Tích hợp có nguồn gốc La tinh là “integration”, với nghĩa lồng ghép, sáp nhập, hợp nhất, xác lập cái chung, cái toàn thể, cái thống nhất trên cơ sở những bộ phận riêng lẻ Theo nghĩa này, tích hợp hướng tới việc xem xét mỗi đối tượng như là một thể thống nhất của những nét bản chất nhất trên các thành phần, chứ không phải là phép cộng giản đơn những thuộc tính của các thành phần ấy Khái niệm tích hợp được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Trong khoa học GD, nó chỉ một quan niệm GD toàn diện con người qua

sự kết hợp một cách hữu cơ, có hệ thống, ở các mức độ khác nhau, những kiến thức, kĩ năng thuộc các môn học khác nhau hoặc những hợp phần của bộ môn thành một nội dung thống nhất Sự kết hợp này dựa trên cơ sở các mối liên hệ

về lí luận và thực tiễn được đề cập đến trong các môn học hoặc các hợp phần

của một môn học” [11]

Theo chương trình giáo dục phổ thông Chương trình tổng thể (Ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo), “Dạy học tích hợp là định hướng

dạy học giúp học sinh phát triển khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau để giải quyết có hiệu quả các vấn đề trong học tập và trong cuộc sống, được thực hiện ngaytrong quá trình lĩnh hội tri thức và rèn luyện kĩ năng”[2]

Mục tiêu của dạy học tích hợp là

– Dạy học tích hợp làm cho quá trình học tập có ý nghĩa

– Dạy học tích hợp giúp phân biệt cái cốt yếu với cái ít quan trọng hơn – Dạy học tích hợp quan tâm đến việc sử dụng kiến thức trong tình huống cụ thể

– Ngoài ra, dạy học tích hợp còn giúp người học xác lập mối liên hệ giữa các khái niệm đã học

Có bốn hình thức tích hợp trong dạy học:

- Tích hợp trong nội bộ môn học (Intradisciplinary): có thể xây dựng

chương trình học tập theo hệ thống của mỗi môn học riêng biệt Các môn học được tiếp cận một cách riêng rẽ Trong cách tiếp cận này, giáo viên giúp học sinh tìm kiếm sự kết nối kiến thức, kỹ năng giữa các chủ đề trong một môn học Có thể minh họa nội dung của nhiều kiến thức hoặc nhiều kỹ năng lồng vào nhau trong một chủ đề/ chương/ bài

- Tích hợp đa môn (Multidisciplinary): là hình thức dạy học theo các

môn học riêng rẽ nhưng các môn học đều có một chủ đề chung

- Tích hợp liên môn (Interdisciplinary): Tích hợp liên môn là hình

thức phối hợp của nhiều môn học để nghiên cứu và giải quyết một tình huống, tạo ra những kết nối giữa nhiều môn học Nội dung tích hợp liên môn xoay quanh các chủ đề, các khái niệm và các kỹ năng liên môn được nhấn mạnh Một hình thức phổ biến của tích hợp liên môn là hình thành môn học mới so với môn học truyền thống Trong các môn học đó, có thể có nội dung riêng của từng lĩnh vực khoa học, cũng có nội dung hòa vào nhau và không phân biệt rõ thuộc lĩnh vực khoa học nào

- Tích hợp xuyên môn (Transdisciplinary): Tích hợp xuyên môn

hướng vào phát triển những năng lực của học sinh qua nhiều môn học Trong cách tiếp cận này, nội dung dạy học được thiết kế nhằm phát triển kỹ năng sống, kỹ năng môn học trong bối cảnh của thực tế cuộc sống Một trong những con đường để dẫn đến tích hợp xuyên môn hiệu quả là học tập dựa trên

dự án Một trong những hình thức dạy học của tích hợp xuyên môn là các nội dung, kỹ năng được tích hợp xuyên suốt nhiều môn học, trong đó nội dung được bố trí dạy nối tiếp từ môn học này đến môn học khác (như sợi chỉ đỏ xuyên suốt các môn học)

Ở nội dung môn Toán, “về cấu trúc, chương trình môn Toán mới thống nhất từ lớp 1 đến 12, xoay quanh và tích hợp ba mạch kiến thức: Số và Đại số; Hình học và Đo lường; Thống kê và Xác suất Chương trình môn toán học

được khai thác, sử dụng tích hợp trong các môn học khác như Vật lý, Hóa học, Sinh học, Địa lý, Tin học, Công nghệ, ” [3]

Dạy học tích hợp đang là một trong những xu thế dạy học hiện đại đang được quan tâm, nghiên cứu và áp dụng vào nhà trường ở nhiều nước trên thế giới hiện nay Dạy học tích hợp cũng là một hướng đi mới để thiết kế nội dung GDPT nhằm mục tiêu: giảm số môn học bắt buộc, tăng số môn học tự chọn và rèn luyện kỹ năng cho học sinh Vì các chủ đề tích hợp liên môn có tính thực tiễn nên sinh động, hấp dẫn đối với học sinh, có ưu thế trong việc tạo ra động cơ, hứng thú học tập cho học sinh Thực tiễn thử nghiệm dạy học tích hợp ở Việt Nam trong nhiều năm qua cho thấy việc xây dựng chương trình môn học tích hợp giúp học sinh có cơ hội vận dụng kiến thức, kĩ năng của nhiều lĩnh vực chuyên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong học tập và đời sống, qua đó hình thành và phát triển được những phẩm chất và năng lực cho học sinh Ngoài ra, nó còn giúp tránh được sự trùng lặp kiến thức nếu dạy ở nhiều môn học, nhờ đó phù hợp với thời gian học của học sinh trong nhà trường, góp phần giảm tải so với chương trình hiện hành

1.3 STEM và giáo dục STEM

1.3.1 Khái niệm STEM

STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ,

Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM (Hình 1), trong

đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác[7]

Hình 1:Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.com)

Tùy theo ngữ cảnh khác nhau mà thuật ngữ STEM được hiểu như là các môn học hay các lĩnh vực Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của quốc gia Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học

Những học sinh được học theo cách tiếp cận giáo dục STEM đều có những ưu thế nổi bật như: kiến thức khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học chắc chắn; khả năng sáng tạo, tư duy logic; hiệu suất học tập và làm việc vượt trội; có cơ hội phát triển các kỹ năng mềm toàn diện hơn Đối với học sinh trung học phổ thông, việc theo học các môn học STEM còn có ảnh hưởng tích cực tới khả năng lựa chọn nghề nghiệp trong tương lai Khi được học theo phương pháp giáo dục STEM, học sinh sẽ có định hướng tốt hơn khi chọn chuyên ngành cho các bậc học cao hơn và sự chắc chắn cho cả sự nghiệp về sau

Theo Bộ Giáo dục Hoa Kỳ (2007): “Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học” [8]

Nhóm tác giả Tsupros N., Kohler R., và Hallinen J (2009) cho

rằng: “Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những

kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới” [8]

Theo chương trình giáo dục phổ thông Chương trình tổng thể, “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, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể” [2]

Giáo dục STEM cung cấp cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Những kiến thức và kỹ năng đó được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp học sinh hiểu biết về nguyên lý và có thể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong đời sống thực tế

Trong đó với kỹ năng khoa học, học sinh được trang bị kiến thức về các khái niệm, các nguyên lý, các định luật và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học Thông qua giáo dục khoa học, học sinh có khả năng liên kết các kiến thức này để thực hành và có tư duy để áp dụng kiến thức vào thực tế để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống

Với kỹ năng công nghệ, học sinh có khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết, và truy cập được công nghệ, từ những vật dụng đơn giản như cái bút, chiếc quạt đến những hệ thống phức tạp như mạng Internet, máy móc

Về kỹ năng kỹ thuật, học sinh được trang bị kỹ năng sản xuất ra sản phẩm và hiểu được quy trình để làm ra nó.Vấn đề này đòi hỏi học sinh phải

có khả năng tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào để cân bằng các yếu

tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình Ngoài ra học sinh còn

có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật

Về kỹ năng toán học, học sinh có khả năng nhận thức được vai trò của toán học trong mọi lĩnh vực của đời sống Học sinh có kỹ năng toán học sẽ có khả năng thể hiện các ý tưởng của mình một cách chính xác, có khả năng áp dụng các kiến thức và kỹ năng toán học vào cuộc sống hằng ngày

1.3.3 Dạy học theo định hướng STEM

Dạy học theo định hướng STEM là phương pháp giảng dạy nhằm trang

bị cho học sinh những kiến thức, kỹ năng liên quan đến bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học theo cách tiếp cận liên môn, giúp người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống Dạy học theo định hướng giáo dục STEM không còn xa lạ với thế giới Ở Việt Nam những năm gần đây cũng đã được áp dụng rộng rãi ở nhiều địa phương Bộ Giáo dục và Đào tạo và các Sở Giáo dục và Đào tạo đã có những đợt tập huấn cho cán bộ quản lí và giáo viên các trường để tiếp cận

Mục tiêu của giáo dục STEM không phải là đào tạo học sinh trở thành những nhà toán học, nhà khoa học, kĩ sư mà chủ yếu nhằm trang bị cho học sinh kiến thức, kỹ năng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay Điều quan trọng nhất là gây hứng thú học tập cho học sinh trong việc tiếp cận kiến thức khoa học Trong Chương trình giáo dục phổ thông mới, hoạt động trải nghiệm là hoạt động giáo dục bắt buộc, trong đó nhấn mạnh tới sự huy động tổng hợp các kiến thức và kỹ năng từ nhiều lĩnh

vực để học sinh áp dụng vào thực tế Dạy học STEM là một trong những hoạt động trong khuôn khổ của giáo dục trải nghiệm

1.3.4 Vai trò của dạy học theo định hướng giáo dục STEM đối với việc phát triển năng lực cho học sinh trung học phổ thông

Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn và thông qua thực hành, ứng dụng Thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, giáo dục STEM kết hợp chúng thành một

mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế Qua đó, học sinh học được kiến thức khoa học đồng thời học được cách vận dụng kiến thức đó vào

thực tiễn

Bên cạnh đó, giáo dục STEM góp phần hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học Khi triển khai các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen với những hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng

lực cho học sinh

Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học Để giải quyết vấn đề đó, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề và sử dụng chúng để giải

quyết vấn đề đặt ra

Ngoài ra, giáo dục STEM đề cao một phong cách học tập mới cho người học, đó là phong cách học tập sáng tạo Đặt người học vào vai trò của một nhà phát minh, sáng chế, người học sẽ phải hiểu thực chất của các kiến thức được trang bị; phải biết cách mở rộng, đào sâu kiến thức; phải biết cách sửa chữa, chế biến lại chúng cho phù hợp với tình huống có vấn đề thực tiễn

mà người học cần phải giải quyết

1.3.5 Vai trò của môn Toán trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Dạy học theo định hướng STEM phương pháp giảng dạy nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức, kỹ năng liên quan đến bốn lĩnh vực này theo cách tiếp cận liên môn, giúp người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề

trong cuộc sống Nó kết nối bốn ngành là khoa học, công nghệ, kỹ thuật và

toán học Do đó môn Toán là một bộ phận cấu thành của dạy học STEM và

không thể thiếu được khi dạy học theo định hướng STEM

MônToán góp phần hình thành và phát triển cho học sinh các phẩm chất chủ yếu, năng lực chung và năng lực toán học – biểu hiện tập trung của năng lực tính toán với các thành phần sau: tư duy và lập luận toán học, mô hình hoá toán học, giải quyết vấn đề toán học, giao tiếp toán học, sử dụng các công cụ và phương tiện học toán; phát triển kiến thức, kĩ năng then chốt và tạo cơ hội để học sinh được trải nghiệm, vận dụng toán học vào thực tiễn Giáo dục toán học tạo lập sự kết nối giữa các ý tưởng Toán học, giữa Toán học với thực tiễn, giữa Toán học với các môn học và hoạt động giáo dục khác, đặc biệt với các môn Khoa học, Khoa học tự nhiên, Vật lí, Hoá học, Sinh học, Công nghệ, Tin học để thực hiện giáo dục STEM, một trong những xu hướng giáo dục được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới và được quan tâm thích đáng trong đổi mới giáo dục phổ thông của Việt Nam

Toán học với phương pháp dạy học theo định hướng STEM nhấn mạnh các nguyên tắc thực hành họctập của mỗi học sinh luôn được tạo điều kiện để thực hành để học sinh ghi nhớ kiến thức lâu dài, STEM nên nhấn mạnh cho học sinh kinh nghiệm, học tập tích hợp, kết nối giữa các môn học, khả năng giải quyết vấn đề, phương pháp tư duy chuyên sâu, khả năng quản lý các loại nhiệm vụ của dự án, hiểu biết và kỹ năng về thiết kế kỹ thuật, cũng như việc

sử dụng các thông tin khác nhau và công nghệ

Toán học là một trong bốn thành tố quan trọng của giáo dục STEM, là lĩnh vực công cụ của các lĩnh vực khoa học còn lại trong giáo dục STEM Sự hạn chế về năng lực toán học sẽ là rào cản lớn đối với việc thực hiện giáo dục STEM Do đó, để thực hiện giáo dục STEM hiệu quả thì cần thiết phải phát

triển năng lực toán học cho học sinh phổ thông

1.4 Tư tưởng chủ đạo của môn Toán trong chương trình giáo dục phổ thông 2018

1.4.1 Đặc điểm môn Toán

Toán học có nhiều ứng dụng trong cuộc sống, những kiến thức và kĩ năng toán học cơ bản giúp con người giải quyết các vấn đề trong thực tiễn cuộc sống, góp phần thúc đẩy xã hội phát triển

Môn Toán ở trường phổ thông góp phần hình thành và phát triển các phẩm chất chủ yếu, năng lực chung và năng lực toán học cho học sinh; phát triển kiến thức, kĩ năng then chốt và tạo cơ hội để học sinh được trải nghiệm, vận dụng toán học vào thực tiễn; tạo lập sự kết nối giữa các ý tưởng toán học, giữa Toán học với thực tiễn, giữa Toán học với các môn học và hoạt động giáo dục khác, đặc biệt với các môn Khoa học, Khoa học tự nhiên, Vật lí, Hoá học, Sinh học, Công nghệ, Tin học để thực hiện giáo dục STEM Nội dung môn Toán ở trường phổ thông thường mang tính logic, trừu tượng, khái quát

Do đó, để hiểu và học được Toán, việc dạy và học Toán ở trường phổ thông cần tăng cường việc vận dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề cụ thể trong thực tiễn cuộc sống

Trong quá trình học và áp dụng toán học, các phương tiện công nghệ, thiết bị dạy học hiện đại, đặc biệt là máy tính điện tử và máy tính cầm tay ngày càng hỗ trợ nhiều cho học sinh trong quá trình tìm tòi, khám phá tri thức toán học, giải quyết vấn đề toán học gắn với thực tế

1.4.2 Quan điểm xây dựng

Chương trình môn Toán quán triệt các quy định cơ bản được nêu trong

Chương trình tổng thể; kế thừa và phát huy ưu điểm của chương trình hiện hành và các chương trình trước đó, tiếp thu có chọn lọc kinh nghiệm xây dựng chương trình môn học của các nước tiên tiến trên thế giới, tiếp cận những thành tựu của khoa học giáo dục, có tính đến điều kiện kinh tế và xã hội Việt Nam Đồng thời, chương trình môn Toán nhấn mạnh một số quan điểm sau:

- Bảo đảm tính tinh giản; thiết thực; hiện đại

- Bảo đảm tính thống nhất; sự nhất quán và phát triển liên tục

- Bảo đảm tính tích hợp và phân hoá

- Bảo đảm tính mở

1.4.3 Mục tiêu của môn Toán ở cấp trung học phổ thông

Chương trình môn Toán giúp học sinh đạt các mục tiêu chung sau:

- Hình thành và phát triển năng lực toán học bao gồm các thành tố cốt lõi sau: năng lực tư duy và lập luận toán học, năng lực mô hình hoá toán học, năng lực giải quyết vấn đề toán học, năng lực giao tiếp toán học, năng lực sử dụng công cụ và phương tiện học toán

- Góp phần hình thành và phát triển ở học sinh các phẩm chất chủ yếu

và năng lực chung theo các mức độ phù hợp với môn học, cấp học được quy định tại Chương trình tổng thể

- Có kiến thức, kĩ năng toán học phổ thông, cơ bản, thiết yếu; phát triển khả năng giải quyết vấn đề có tính tích hợp liên môn giữa môn Toán và các môn học khác như Vật lí, Hoá học, Sinh học, Công nghệ, tạo cơ hội để học sinh được trải nghiệm, áp dụng toán học vào thực tiễn

- Có hiểu biết tương đối tổng quát về sự hữu ích của toán học đối với từng ngành nghề liên quan để làm cơ sở định hướng nghề nghiệp, cũng như

có đủ năng lực tối thiểu để tự tìm hiểu những vấn đề liên quan đến toán học trong suốt cuộc đời

Ngoài ra, môn Toán cấp trung học phổ thông nhằm giúp học sinh đạt các mục tiêu chủ yếu sau:

- Góp phần hình thành và phát triển cho học sinh các năng lực toán học

- Có những kiến thức, kĩ năng toán học cơ bản và thiết yếu về Đại số và một số yếu tố giải tích, Hình học và Đo lường, Thống kê và Xác suất

- Góp phần giúp học sinh có những hiểu biết tương đối tổng quát về các ngành nghề gắn với môn Toán và giá trị của nó; làm cơ sở cho định hướng nghề nghiệp sau trung học phổ thông; có đủ năng lực tối thiểu để tự tìm hiểu những vấn đề liên quan đến toán học trong suốt cuộc đời

1.4.4 Phân tích một số văn bản của Bộ giáo dục và đào tạo về giáo dục STEM

Giáo dục STEM đã cho thấy vai trò rất quan trọng trong công cuộc đổi mới phương pháp dạy học trong chương trình giáo dục phổ thông mới nhằm đem lại những giá trị cho học sinh như phát triển năng lực, phẩm chất và đang được ngày càng nhiều nhà trường, cơ sở giáo dục nghiên cứu và áp dụng Bộ giáo dục và đào tạo ngày càng quan tâm đến giáo dục STEM và đã

có những văn bản chỉ đạo thực hiện giáo dục STEM trong chương trình trung học phổ thông

Công văn 4325/BGDĐT-GDTrH được Bộ giáo dục và đào tạo ban

hành ngày 01 tháng 9 năm 2016 đã chỉ rõ việc quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp Khoa học – Công nghệ – Kĩ thuật – Toán (Science – Technology – Engineering – Mathematic: STEM) trong việc thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan và bắt đầu triển khai thí điểm giáo dục STEM tại một số trường đã lựa chọn Song song với đó, Bộ cũng đẩy mạnh công tác nghiên cứu khoa học đối với học sinh trung học; động viên học sinh trung học tích cực tham gia Cuộc thi nghiên cứu khoa học kĩ thuật theo Công văn số 1290/BGDĐT- GDTrH ngày 29/3/2016 của Bộ GDĐT

Nhằm hỗ trợ các trường phổ thông triển khai thực hiện có hiệu quả giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM), Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tiếp tục ban hành công văn số: 3089/BGDĐT-GDTrH vào ngày 14 tháng 8 năm 2020 với những hướng dẫn chi tiết một số nội dung thực hiện giáo dục STEM và tổ chức, quản lý hoạt động giáo dục STEM trong trường trung học

Như vậy, ta có thể thấy rằng Bộ giáo dục và đào tạo ngày càng quan tâm đến giáo dục STEM và có những văn bản hướng dẫn để đẩy mạnh giáo dục STEM trong chương trình trung học

Sau đây là một số hướng dẫn của Bộ giáo dục về việc thực hiện giáo dục STEM và việc tổ chức, quản lý hoạt động giáo dục STEM trong trường trung học trong công văn 3089/ BGDĐT-GDTrH

1 4 4 1 Mục đích

- Nâng cao nhận thức cho cán bộ quản lí và giáo viên về vị trí, vai trò

và ý nghĩa của giáo dục STEM trong trường trung học; thống nhất nội dung, phương pháp và các hình thức tổ chức thực hiện giáo dục STEM trong nhà

trường;

- Tăng cường áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục trung học nhằm

góp phần thực hiện mục tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018;

- Nâng cao năng lực cho cán bộ quản lí và giáo viên về việc tổ chức, quản lý, xây dựng và thực hiện dạy học theo phương thức giáo dục STEM

1.4.4.2 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM

Tùy thuộc vào đặc thù từng môn học và điều kiện cơ sở vật chất, các trường có thể áp dụng linh hoạt các hình thức tổ chức giáo dục STEM như sau:

Hình thức 1:Dạy học các môn khoa học theo bài học STEM

Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường trung học Giáo viên thiết kế các bài học STEM để triển khai trong quá trình

dạy học các môn học thuộc chương trình giáo dục phổ thông theo hướng tiếp cận tích hợp nội môn hoặc tích hợp liên môn

Hình thức 2:Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM

Hoạt động trải nghiệm STEM được tổ chức thông qua hình thức câu lạc bộ hoặc các hoạt động trải nghiệm thực tế; được tổ chức thực hiện theo sở thích, năng khiếu và lựa chọn của học sinh một cách tự nguyện Nhà trường

có thể tổ chức các không gian trải nghiệm STEM trong nhà trường; giới thiệu thư viện học liệu số, thí nghiệm ảo, mô phỏng, phần mềm học tập để học sinh tìm hiểu, khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống

Hình thức 3: Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật

Hoạt động này dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn

đề thực tiễn; thông qua quá trình tổ chức dạy học các bài học STEM và hoạt động trải nghiệm STEM phát hiện các học sinh có năng khiếu để bồi dưỡng, tạo điều kiện thuận lợi học sinh tham gia nghiên cứu khoa học, kĩ thuật

Hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật được thực hiện dưới dạng một

đề tài/dự án nghiên cứu bởi một cá nhân hoặc nhóm hai thành viên, dưới sự hướng dẫn của giáo viên hoặc nhà khoa học có chuyên môn phù hợp

1.4.4.3 Nội dung giáo dục STEM

và đánh giá; chia sẻ thảo luận; điều chỉnh thiết kế và cấu trúc bài học STEM

có thể được chia thành 5 hoạt động chính

Phương pháp dạy học đưa học sinh vào các hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động

Hình thức tổ chức dạy học cần lôi cuốn học sinh vào hoạt động kiến tạo, tăng cường hoạt động nhóm, tự lực chiếm lĩnh kiến thức mới và vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề

Thiết bị dạy học cần lưu ý đến việc sử dụng thiết bị, công nghệ sẵn có,

dễ tiếp cận với chi phí tối thiếu

b) Hoạt động trải nghiệm STEM

Nội dung hoạt động trải nghiệm STEM được lựa chọn phải gắn với việc thực hiện mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông, tạo hứng thú và động lực học tập nhằm phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh.Nội dung hoạt động trải nghiệm STEM có thể gắn với các hoạt động nghề nghiệp liên quan đến lĩnh vực STEM nhằm góp phần định hướng nghề nghiệp cho học sinh

Hình thức tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM cần phong phú, đa dạng, lôi cuốn học sinh vào hoạt động tìm tòi, khám phá và vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề trong thực tiễn xã hội, khoa học và công nghệ Hình thức tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM có thể linh hoạt, kết hợp các hoạt động trong trường (dưới hình thức câu lạc bộ) và ngoài trường (tìm tòi, khám phá thực tiễn)

c)Đề tài/dự án nghiên cứu khoa học, kĩ thuật

Học sinh tham gia học tập trên cơ sở tự nguyện, có năng lực, sở thích

và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn; chú trọng phát hiện các học sinh có năng lực và sở thích thông qua quá trình tổ chức dạy học bài học STEM và các hoạt động trải nghiệm STEM

1.4.4.4 Xây dựng và thực hiện bài học STEM

a) Quy trình xây dựng bài học STEM

Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học

Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết

Bước 3: Xây dựng tiêu chí của sản phẩm/giải pháp giải quyết vấn đề Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học

b) Thiết kế tiến trình dạy học STEM

Hoạt động 1: Xác định vấn đề hoặc nhu cầu thực tiễn

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

1.4.4.5 Tiêu chí đánh giá bài học STEM

Các tiêu chí đánh giá bài học STEM tuân thủ các tiêu chí phân tích, rút kinh nghiệm bài học theo Công văn số 5555/BGDĐT-GDTrH ngày 08/10/2014

1.4.4.6 Đánh giá kết quả học tập

Việc đánh giá kết quả học tập của học sinh theo phương thức giáo dục STEM được thực hiện theo quy định tại Thông tư 58/2011/TT-BGDĐT ngày 12/12/2011 và các văn bản hướng dẫn khác của Bộ Giáo dục và Đào tạo Thực hiện đánh giá trong quá trình tổ chức hoạt động dạy học bằng các hình thức khác nhau theo hướng dẫn tại Công văn số 4612/BGDĐT-GDTrH ngày 03/10/2017

1.5 Phân tích chương trình SGK lớp 10 hiện hành

nhiệm công dân, chuẩn bị cho học sinh tiếp tục học lên hoặc đi vào cuộc sống

lao động, tham gia xây dựng và bảo vệ tổ quốc

1.5.2.2 Nội dung dạy học toán 10

* Đại số: gồm những nội dung chính sau

- Mệnh đề Tập hợp, các phép toán : hợp, giao, hiệu của hai tập hợp Các tập hợp số Số gần đúng, sai số

- Ôn tập về hàm số Hàm số bậc hai và đồ thị Hàm số y x

- Đại cương về phương trình, hệ phương trình : các khái niệm cơ bản Phương trình quy về bậc nhất, bậc hai Phương trình bậc nhất hai ẩn ; hệ phương trình bậc nhất hai ẩn, ba ẩn

- Bất đẳng thức Bất đẳng thức giữa trung bình cộng và trung bình nhân, bất đẳng thức chứa dấu giá trị tuyệt đối Dấu của nhị thức bậc nhất Bất phương trình và hệ bất phương trình bậc nhất một ẩn, hai ẩn Dấu của tam thức bậc hai Bất phương trình bậc hai

- Góc và cung lượng giác, giá trị lượng giác của chúng Công thức cộng Công thức nhân đôi Công thức biến đổi tổng thành tích Công thức biến đổi tích thành tổng

* Hình học: gồm những nội dung chính sau

- Vectơ Tổng, hiệu của hai vectơ Tích của vectơ với một số Trục, hệ trục toạ độ Toạ độ của điểm và toạ độ của vectơ

- Tích vô hướng của hai vectơ Ứng dụng vào tam giác (định lí côsin, định lí sin, độ dài đường trung tuyến, diện tích tam giác)

- Phương trình đường thẳng Khoảng cách và góc Phương trình đường

tròn, phương trình tiếp tuyến của đường tròn Đường elíp

* Thống kê: gồm những nội dung chính sau

Bảng phân bố tần số – tần suất, bảng phân bố tần số – tần suất ghép lớp Biểu đồ tần số, tần suất hình cột, đường gấp khúc tần số, tần suất Biểu

đồ tần suất hình quạt Số trung bình, số trung vị và mốt Phương sai và độ lệch chuẩn

1.5.3 Phân tích SGK

Sách giáo khoa Hình học 10 cơ bản gồm 106 trang do nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam phát hành, đây là cuốn SGK Hình học 10 chính thống được dành cho học sinh khối 10 Sách được sử dụng cho giáo viên giảng dạy

và học sinh học tập tại các trường THPT và cơ sở giáo dục trên toàn quốc với các kiến thức Hình học căn bản mà mọi học sinh lớp 10 cần có Sách giáo khoa Hình học 10 gồm 3 chương

Chương 1: Vectơ (13 tiết)

Chương 2: Tích vô hướng của hai vectơ và ứng dụng (12tiết)

Chương 3: Phương pháp tọa độ trong mặt phẳng (12 tiết)

Cấp THCS, học sinh đã biết một số kiến thức cơ bản về hình học trong mặt phẳng Chương trình Hình học 10 bổ sung thêm cho học sinh một số kiến thức về Hình học phẳng và đặc biệt học sinh sẽ được học hai phương pháp mới đó là: phương pháp vectơ và phương pháp tọa độ

- Chương 1 và chương 2 trình bày định nghĩa véc tơ, các định nghĩa liên quan đến véc tơ, xây dựng các phép toán về véc tơ và ứng dụng của véc

tơ Đây là các kiến thức mới và khá khó đối với các em Phần này có liên quan chặt chẽ đến các kiến thức Vật lí như lực, giá của lực, hai lực cùng phương, ngược chiều, hai lực cùng phương, cùng chiều, tổng hợp lực, phân

tích lực, công sinh bởi một lực Học sinh phải hiểu rõ các kiến thức về lí thuyết véc tơ, từ đó các em sẽ giải quyết được các bài toán trong vật lí cũng như trong thực tiễn Ở chương 2, học sinh được học định nghĩa tích vô hướng của hai vec tơ, từ đó SGK xây dựng các hệ thức lượng trong tam giác (định lý sin, định lý cos, công thức tính độ dài đường trung tuyến, các công thức tính diện tích tam giác) Nhờ có các hệ thức lượng trong tam giác và sử dụng phương pháp chia hình, lưới ô vuông, các em sẽ giải quyết được nhiều bài toán đo đạc trong thực tiễn như tính chiều cao cái cây, đo diện tích mảnh đất, sân trường

- Ở chương 3, học sinh được bổ sung phương pháp tọa độ trong mặt phẳng dựa trên các kiến thức về vec tơ và các phép tính vectơ đã học ở chương 1 Học sinh được học về phương trình đường thẳng, đường tròn, elip, tiếp tuyến Từ đó thấy được mối liên hệ giữa đại số và hình học, đồng thời dần dần hình thành phương pháp “đại số hóa” khi giải các bài toán hình học phẳng

Sách giáo khoa Đại số 10 cơ bản gồm 175 trang do nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam phát hành, gồm 6 chương

Chương I Mệnh đề - Tập hợp (10 tiết)

Chương II Hàm số bậc nhất và bậc hai (8 tiết)

Chương III Phương trình và hệ phương trình (11 tiết)

Chương IV Bất đẳng thức và bất phương trình (17 tiết)

Chương V Thống kê (3 tiết)

Chương VI Góc lượng giác và cung lượng giác (8 tiết)

- Chương 1 bao gồm các kiến thức về mệnh đề, tập hợp và các phép toán về tập hợp Đây là các kiến thức cơ bản làm cơ sở để định nghĩa các khái niệm: tập xác định, tập giá trị, bất phương trình, tập nghiệm của phương trình, bất phương trình phục vụ cho việc học tập các chương tiếp theo

- Chương 2: Ôn tập về hàm số bậc nhất, giới thiệu hàm hằng Học sinh được học về thêm một hàm mới đó là hàm số bậc hai Từ đó, học sinh có thể tìm hiểu về chuyển động ném xiên trong vật lí (tầm xa của vật, tầm cao của vật, độ cao cực đại vật đạt được, phương trình của chuyển động ném xiên trong vật lí là phương trình hàm số bậc hai, quỹ đạo của chuyển động ném xiên là một đường parabol )

Qua những phân tích trên, chúng ta thấy chương trình SGK Toán 10 hiện hành cũng đã có những thay đổi cơ bản so với chương trình SGK Toán

10 chỉnh lý hợp nhất năm 2000 như sau:

- Cố gắng giảm nhẹ phần lý thuyết, không đòi hỏi phải chính xác một cách hoàn hảo Những chứng minh quá khó, phức tạp thì bỏ qua và thay bằng kiểm chứng hoặc những ví dụ đơn giản để minh họa

- Tăng cường phần luyện tập và thực hành những bài tập nhằm củng cố những kiến thức cơ bản, rèn luyện kỹ năng tính toán không quá phức tạp, không chú trọng đến các bài tập khó, phức tạp

- Tăng cường liên hệ với thực tiễn, áp dụng các kiến thức toán học vào thực tế đời sống Việc sử dụng máy tính bỏ túi trong tính toán được chú trọng

và giảng dạy ở một số tiết

` Qua phân tích ở trên, ta thấy chương trình SGK Toán 10 có nhiều thuận lợi để thiết kế dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Sau đây là phân phối chương trình Toán 10 (Phân chia theo mục học, học kì và tuần học)

Để tìm hiểu thực trạng thiết kế, tổ chức và hiệu quả dạy học môn Toán

10 theo định hướng giáo dục STEM ở trường THPT, tôi đã sử dụng phiếu thăm dò ý kiến, kết hợp với trao đổi ý kiến với các đồng nghiệp có kinh nghiệm nhiều năm, tiến hành thăm lớp dự giờ dạy một số tiết

Chúng tôi đã tiến hành khảo sát đối với 25 giáo viên Toán ở trường THPT (17 giáo viên THPT Đại Mỗ và 8 giáo viên THPT Olympia) (mẫu phiếu xem phụ lục số 1) kết quả thu được như sau:

Với câu hỏi 1, có 18/25 các thầy cô được hỏi đều nhất trí với khái niệm

về giáo dục STEM ở phương án 4, chỉ có 7/25 thầy cô chọn phương án 1,2, 3 Như vậy, đa số thầy cô đã có được sự hiểu biết đúng về giáo dục STEM và còn một số thầy cô chưa hiểu biết đúng về khái niệm giáo dục STEM

Biểu đồ 1.1 Thống kê về sự hiểu biết về giáo dục STEM

Với câu hỏi 2, “Theo thầy cô ý nghĩa của dạy học giáo dục STEM là gì?”, về vấn đề này đa số các thầy cô cho rằng ý nghĩa của việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM là “Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS” (84%)

Mức độ nhận thức của GV về giáo dục STEM

- Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM 17/25

- Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS 21/25

Với câu hỏi 3,“Theo thầy cô có cần thiết dạy học môn Toán theo định hướng giáo dụcSTEM?”, đa số các thầy cô cho rằng việc dạy học giáo dục STEM là cần thiết và rất cần thiết (có 22/25 thầy cô), có 3 thầy cô cho rằng nó

là không cần thiết Đại đa số các thầy cô đã nhận thức được tầm quan trọng của dạy học giáo dục STEM

Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận liên môn

Cả hai ý 2 và 3