Tổ chức dạy học chủ đề trái đất và bầu trời trong dạy học môn khoa học tự nhiên lớp 6 theo định hướng giáo dục STEM

Việc thiết kế, tổ chức dạy học nội dung “Trái Đất và Bầu trời” trong môn Khoa học tự nhiên lớp 6, Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể theo định hướng giáo dục STEM là hoàn toàn phù

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

–––––––––––––––––––––

VŨ TUÂN

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI” TRONG DẠY HỌC MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP 6

THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN QUANG LINH

THÁI NGUYÊN - 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam kết luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nghiên cứu và những kết luận của luận văn này chưa được công bố trong bất kì một công trình nghiên cứu nào

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2020

Tác giả

VŨ TUÂN

LỜI CẢM ƠN

Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Quang Linh đã tận tình định hướng, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tôi cũng xin cảm ơn Ban Giám Hiệu, phòng Sau đại học, khoa Vật lí trường ĐHSP Thái Nguyên, trường THCS Hoàng Văn Thụ - thành phố Lạng Sơn - Tỉnh Lạng Sơn, các thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn

Cuối cùng xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên hỗ trợ tôi trong suốt thời gian theo học cao học và hoàn thành luận văn

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2020

Tác giả luận văn

Vũ Tuân

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Đối tượng nghiên cứu 3

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Giả thuyết khoa học 4

7 Cấu trúc của đề tài 4

NỘI DUNG 5

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 5

1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu về giáo dục Stem 5

1.1.1 Nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới 5

1.1.2 Nghiên cứu về giáo dục STEM ở trong nước 10

1.2 Giáo dục Stem 14

1.2.1 Khái niệm giáo dục STEM 14

1.2.2 Mục tiêu giáo dục STEM 15

1.2.3 Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới 16

1.2.4 Quy trình thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM 19

1.2.5 Tiêu chí đánh giá chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM 22

1.3 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM 32

1.3.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề 32

1.3.2 Các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề 33

1.3.3 Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề 34

1.4 Điều tra thực tiễn việc dạy học theo định hướng giáo dục Stem 37

1.4.1 Mục đích điều tra 37

1.4.2 Phương pháp điều tra 37

1.4.3 Kết quả điều tra thông qua phiếu phỏng vấn 38

TIỂU KẾT CHƯƠNG 1 44

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 45

2.1 Vị trí, cấu trúc, nội dung kiến thức và mục tiêu kiến thức của chủ đề 45

2.1.1 Vị trí 45

2.1.2 Cấu trúc và nội dung kiến thức 45

2.1.3 Nội dung kiến thức cơ bản của chủ đề 45

2.1.4 Mục tiêu về các yêu cầu cần đạt 45

2.2 Thiết kế dạy học chủ đề trái đất và bầu trời theo định hướng giáo dục Stem 46

2.2.1 Lý do chọn chủ đề 46

2.2.2 Mục tiêu của chủ đề 47

2.2.3 Phân phối thời gian cho các kiến thức của chủ đề 47

2.2.4 Kiến thức STEM trong chủ đề 48

2.2.5 Sản phẩm dự kiến 49

2.2.6 Tiến hành hoạt động 49

2.3 Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong quá trình dạy học 55

2.3.1 Các tiêu chí và phiếu giáo viên đánh giá nhóm học sinh 55

2.3.2 Các tiêu chí và phiếu để học sinh tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng 57

TIỂU KẾT CHƯƠNG 2 59

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 60

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 60

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 60

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 60

3.2 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 60

3.3 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 61

3.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 62

3.4.1 Đánh giá định tính 62

3.4.2 Đánh giá định lượng 66

TIỂU KẾT CHƯƠNG 3 70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ cái viết tắt Cụm từ đầy đủ

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các tiêu chí đánh giá chủ đề dạy học theo định hướng giáo

dục STEM 23

Bảng 1.2 Các tiêu chí đánh giá về kế hoạch và tài liệu dạy học 24

Bảng 1.3 Các tiêu chí đánh giá về tổ chức hoạt động của HS 28

Bảng 1.4 Các tiêu chí đánh giá hoạt động của học sinh 30

Bảng 1.5 Cấu trúc NL GQVĐ (gồm 4 NL thành tố và 16 chỉ số hành vi) 35

Bảng 3.1 Bảng tổng kết các phiếu đánh giá nhóm HS của GV 66

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Quy trình thiết kế chủ đề STEM 20

Hình 1.2 Cấu trúc của NL theo nguồn lực hợp thành 34

Hình 1.3 Thực trạng tập huấn của GV về giáo dục STEM 38

Hình 1.4 Ý kiến của GV về việc cần tổ chức hoạt động giáo dục STEM ở trường THCS 39

Hình 1.5 Thực trạng về việc vận dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM 39

Hình 1.6 Những khó khăn trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM 40 Hình 1.7 Mức độ sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ thuật trong dạy học 41

Hình 1.8 Ý kiến của HS về giờ học sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ thuật 41

Hình 1.9 Ý kiến của HS về việc học lý thuyết gắn với trải nghiệm 42

Hình 1.10 Ý kiến của HS về việc áp dụng học lý thuyết đã học để chế tạo ra sản phẩm gắn với thực tiễn 42

Hình 1.11 Nguyện vọng của HS trong các giờ học môn Vật lí 43

Hình 3.1 Bản thiết kế sơ đồ hệ Mặt trời của các nhóm 64

Hình 3.2 Mô hình hệ Mặt Trời của các nhóm 66

Hình 3.3 Điểm trung bình đánh giá năng lực GQVĐ của HS nam và HS nữ 68

Hình 3.4 Điểm trung bình đánh giá năng lực GQVĐ của HS các nhóm 68

Trong dự thảo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể có đầy đủ các môn học STEM Đó là các môn Toán học; Khoa học tự nhiên; Công nghệ; Tin học; Vị trí, vai trò của giáo dục tin học và giáo dục công nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông mới đã được nâng cao rõ rệt Điều này không chỉ thể hiện rõ tư tưởng giáo dục STEM mà còn là sự điều chỉnh kịp thời của giáo dục phổ thông trước cuộc cách mạng công nghiệp 4.0

1.2 Mục tiêu giáo dục STEM phù hợp với mục tiêu Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể cụ thể:

Mục tiêu giảm tải: Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn (Khoa học - Công nghệ - Kĩ thuật - Toán) và thông

qua thực hành, ứng dụng Thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt

và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế Qua đó học sinh không những được giảm tải chương trình mà còn được học kiến thức khoa học, học được cách vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Mục tiêu đổi mới phương pháp dạy học: Phương pháp Giáo dục STEM

đề cao đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học 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 Qua 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 Để làm được điều này giáo viên phải thay đổi phương pháp giảng dạy học chuyển từ dạy học truyền thụ kiến thức sang dạy học theo định hướng phát triển năng lực người học, giúp học sinh biết cách học, cách tiếp cận và giải quyết vấn đề, biết

1.3 Việc thiết kế, tổ chức dạy học nội dung “Trái Đất và Bầu trời” trong môn Khoa học tự nhiên lớp 6, Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể theo định hướng giáo dục STEM là hoàn toàn phù hợp:

Xác định rõ được chủ đề STEM “Trái Đất và Bầu trời” Khi học chủ đề

“Trái Đất và Bầu trời” học sinh không chỉ đơn thuần học về khoa học để nghiên cứu xem Trái Đất và Bầu trời gồm những thành phần nào hay đặc điểm của chúng ra sao mà còn được học những ý tưởng phát hiện ra kính thiên văn (kiến

thức Công nghệ), học về giá đỡ cho kính thiên văn (kiến thức Kỹ thuật), học cách tính tỷ lệ khoảng cách giữa các ngôi sao, bán kính của các ngôi sao… (kiến thức Toán học), thông qua đó giúp học sinh chủ động tiếp nhận kiến thức, phát huy tính chủ động, tích cực, sáng tạo, năng lực bản thân; vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để giải quyết vấn đề trong học tập và đời sống

Xuất phát từ những lí do trên, tôi chọn đề tài: Tổ chức dạy học chủ đề

"Trái Đất và Bầu trời" trong dạy học môn Khoa học tự nhiên lớp 6 theo định hướng giáo dục STEM

2 Mục đích nghiên cứu

Tổ chức dạy học chủ đề “Trái đất và Bầu trời” trong dạy học môn

Khoa học tự nhiên lớp 6 theo định hướng giáo dục STEM, nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

3 Đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Chương trình, nội dung kiến thức chủ đề “Trái Đất và Bầu trời” môn Khoa học tự nhiên lớp 6, Chương trình giáo dục phổ

thông tổng thể

- Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề “Trái Đất và Bầu trời" trong dạy học môn Khoa học tự nhiên, lớp 6 theo định hướng giáo

dục STEM cho học sinh THCS

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về giáo dục STEM và năng lực giải quyết vấn

đề cho học sinh

- Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể và chương trình môn Khoa học tự nhiên lớp 6

5 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phối hợp các phương pháp sau:

- Phương pháp nghiên cứu cơ sở lý luận

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Phương pháp thống kê

6 Giả thuyết khoa học

Nếu tổ chức chủ đề "Trái Đất và Bầu trời" trong dạy học môn Khoa

học tự nhiên lớp 6 theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ phát triển được năng

lực giải quyết vấn đề của học sinh

7 Cấu trúc của đề tài

Khóa luận có cấu trúc gồm:

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

PHẦN 2: NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TRÁI ĐẤT VÀ

BẦU TRỜI THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu về giáo dục Stem

1.1.1 Nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới

Hiện tại, giáo dục STEM đã và đang được triển khai tại hầu hết các nước

có nền giáo dục tiên tiến trên thế giới, đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Úc, Phần Lan, Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc… Có thể thấy rằng giáo dục STEM trên thế giới đã trở thành trào lưu và đang phát triển mạnh mẽ tại nhiều nước trên thế giới

Việc nghiên cứu về giáo dục STEM đã, đang được rất nhiều nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu, xu hướng nghiên cứu về lĩnh vực này sẽ còn tiếp tục được phát triển, theo thống kê của Yuan-Chung Yu và các cộng sự:

Kể từ năm 2008 xu hướng nghiên cứu về giáo dục STEM phát triển rất mạnh, cụ thể năm 2008 có khoảng 15 bài báo thì đến năm 2013 số lượng đã tăng lên gần 100 bài báo/năm Cũng trong giai đoạn này Mỹ là quốc gia có nhiều nghiên cứu về giáo dục STEM nhất với 200 công trình (52%), tiếp theo đó là Anh với 36 công trình (9,35%); Hà Lan, Úc mỗi quốc gia có 16 nghiên cứu (4,16%); các quốc gia Tây Ban Nha, Ixaren, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada, Đức, Đài Loan tổng cộng có 67 công trình; các quốc gia còn lại trên thế giới có 50 công trình Nghiên cứu cũng chỉ ra 5 lĩnh vực liên quan đến giáo dục STEM bao gồm: Giáo dục học, Tâm lí học, Kĩ thuật, Dịch vụ khoa học chăm sóc sức khỏe và Khoa học máy tính Một số nghiên cứu khác tìm hiểu về bản chất của STEM, vai trò của STEM trong lịch sử phát triển khoa học công nghệ của loài người, những nhận thức về giáo dục STEM, chính sách đối với giáo dục STEM…

a) Những nghiên cứu về khái niệm STEM và giáo dục STEM

- Về khái niệm STEM

+ TEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học)

+ STEM là thuật ngữ rút gọn được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của Mỹ Thuật ngữ này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ (NSF) vào năm 2001 Trước đó, năm 1990, NSF dùng thuật ngữ SMET tuy nhiên thuật ngữ này có cách phát âm giống từ “SMUT” (một từ có ý nghĩa không tích cực), vì vậy SMET sau nay được đổi thành STEM

+ Hiện nay thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó

là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp 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; Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học

- Về khái niệm giáo dục STEM: Có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay là:

+ Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mỹ “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” (U.S Department of Education, 2007)

+ Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp của 4 lĩnh vực, môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Tác giả Tsupros định nghĩa “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 học sinh 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” (Tsupros & Hallinen, 2009)

+ Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp từ 2 lĩnh vực, môn học về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên Theo quan niệm này, tác giả Sanders định nghĩa “Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường” (Sanders, 2009, p 20)

b) Nghiên cứu về hiệu quả giáo dục STEM

Trong nghiên cứu tổng quan (Yildirim, 2016) đã phân tích 34 nghiên cứu khác nhau để chỉ ra tác động của giáo dục STEM đối với việc nâng cao hứng thú và động cơ đối với các lĩnh vực STEM, phát triển năng lực giải quyết vấn

đề, năng lực khoa học cũng như kết quả học tập của học sinh Những tác động tích cực của giáo dục STEM đến học sinh biểu hiện cụ thể ở việc tạo động lực học tập, tăng sự tích cực, cảm nhận được ý nghĩa và hăng say trong học tập (Chittum và cộng sự, 2017; Tillman và cộng sự, 2014; Shernoff, 2013) Đây là nhân tố quan trọng giúp người học duy trì định hướng nghề nghiệp và sự kiên trì trong các lĩnh vực STEM (Fortus và Vedder- Weiss, 2014) Giáo dục STEM còn được xem có ảnh hưởng tích cực đến thành công trong học tập (Hurley, 2001) và thái độ của học sinh trong trường lớp Công trình nghiên cứu của Becker và Park (2011) về hiệu quả của STEM cũng cho thấy tác động tích cực của giáo dục STEM đến việc học của người học, với mức độ tác động lớn nhất

ở bậc tiểu học, và thấp nhất ở bậc đại học

Tác động đối với việc định hướng nghề nghiệp cho học sinh, các nghiên cứu cũng chỉ ra giáo dục STEM đóng vai trò quan trọng Từ độ tuổi 15, học sinh ở nhiều nước phát triển lựa chọn các môn STEM một cách miễn cưỡng mặc dù nhiều môn học trong số các môn STEM là điều kiện tiên quyết để học ở các cơ sở đại học trong tương lai Học sinh không chọn học các môn STEM có

ít cơ hội đóng góp cho xã hội với vai trò là chuyên gia STEM (Ainley, Kos, & Nicholas; 2008)

Phát triển năng lực cần thiết của người học để tham gia vào các lĩnh vực STEM có hiệu quả cần một khoảng thời gian dài (English & King, 2015) Do

đó, các trường phổ thông cần tạo môi trường dạy và học hỗ trợ để phát triển năng lực STEM của người học và tạo tiền đề thuận lợi cho họ phát triển sau này ở bậc học cao hơn

c) Nghiên cứu về mô hình vận hành giáo dục STEM ở trường phổ thông Các nghiên cứu về cách thức vận hành giáo dục STEM ở trường phổ thông đã tập trung làm rõ mục tiêu, nội dung, phương pháp và điều kiện cơ sở vật chất của giáo dục STEM

Tương tự, mục tiêu hướng đến của giáo dục STEM là tri thức công nghệ (technological literacy) và tri thức công nghệ thông tin (information technology literacy) là những thành tố của năng lực công dân thế kỷ 21 mà tất cả học sinh cần phát triển để tham gia hiệu quả trong thế giới luôn thay đổi (Beavis, 2007; Chan, 2010; Gee, 2010) Sự tăng trưởng theo cấp số nhân của công nghệ số trong những năm gần đây đã thay đổi bộ mặt của giáo dục phổ thông (Kong, 2014), và sinh viên được yêu cầu phát triển những năng lực mới để tham gia vào thế giới kỹ thuật số một cách hiệu quả (Gut, 2011)

thiết kế các hoạt động giảng dạy theo định hướng STEM được tuân thủ các nguyên tắc dựa trên nghiên cứu về cách thức học tập của con người, lấy người học làm trung tâm với công nghệ là công cụ hỗ trợ đắc lực Các hoạt động dạy học theo STEM mang tính chất người học trung tâm

Một các tổ chức dạy học cũng đã được xem xét cho hiêu quả khả quan trong lĩnh vực công nghệ và kỹ thuật đó là việc học dựa trên thiết kế (DBL) DBL là một phương pháp tiếp cận học hỏi dựa trên yêu cầu tập trung vào việc tạo ra các hiện vật, hệ thống và giải pháp mới lạ và sáng tạo (Puente, van Eijck,

& Jochems, 2013) Học sinh tham gia giải quyết các vấn đề thiết kế thực tiễn,

và kết hợp các quy trình lý thuyết và thí nghiệm kiểm tra Quá trình này bao gồm lập kế hoạch và thiết kế trong môi trường học tập xác thực, đưa ra quyết định lặp đi lặp lại, xây dựng dự đoán, tạo giải pháp, thử nghiệm nguyên mẫu và báo cáo kết quả (Doppelt, Mehalik, Schunn, Silk, & Krysinski, 2008) Thiết kế

kỹ thuật là trọng tâm của sự chú ý gần đây trong các tài liệu giáo dục do khả năng thu hút học sinh vào giải quyết vấn đề thực tiễn (English, Hudson, & Dawes, 2013; Purzer, Goldstein, Adams, Xie & Nourian, 2015)

- Cơ sở vật chất

Những nghiên cứu về môi trường học tập đối với giáo dục STEM cũng chỉ ra các yêu cầu cũng như chỉ ra thế mạnh nổi trội của công nghệ thông tin cũng như lập trình robot Lớp học kỹ thuật số là môi trường học tập hiện đại cho phép học sinh phát triển kỹ năng tư duy về đọc viết và công nghệ xuyên suốt các hoạt động học tập hàng ngày (Kong, 2014) Về bản chất, đó là các phòng học tiêu chuẩn tích hợp công nghệ di động, chẳng hạn như máy tính xách tay, máy tính bảng và điện thoại thông minh vào quá trình giảng dạy và học tập Học sinh có thể sử dụng thiết bị di động của họ để truy cập học tập kỹ thuật số các đối tượng và tài nguyên để hỗ trợ việc học các nội dung liên quan (Chan, 2010)

Lý do cho việc sử dụng công nghệ di động là một thực tế - phần lớn học sinh sở hữu và sử dụng thiết bị di động và các thiết bị này đã trở thành một yếu

tố thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày của họ (Song, 2014) Những ưu điểm khác của những lớp học này bao gồm cung cấp phương tiện cho học sinh quyền truy cập vào nhiều loại nguồn học tập và phát triển khả năng của họ để xử lý và đồng hóa thông tin từ nhiều nguồn STEM khác nhau (Gut, 2011; Wong & Looi, 2011)

1.1.2 Nghiên cứu về giáo dục STEM ở trong nước

Nhận thấy vai trò của giáo dục STEM như là một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam Từ năm học 2014-2015, phương thức giáo dục STEM đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo đưa vào các văn bản hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục trung học và từ

đó đến nay tiếp tục chỉ đạo các địa phương trên toàn quốc tích hợp STEM trong việc thực hiện chương trình phổ thông hiện hành ở những môn có liên quan, đồng thời triển khai thí điểm giáo dục STEM tại một số trường lựa chọn

Trước và trong quá trình triển khai thí điểm giáo dục STEM tại các trường trung học, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức một số hội thảo, tập huấn cán bộ quản lí, giáo viên cốt cán về giáo dục STEM như: Hội thảo quốc tế "Giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông của một số nước và vận dụng và điều kiện Việt Nam", Tập huấn giáo viên cốt cán các trường thí điểm giáo dục STEM năm học 2016-2017, Tập huấn tại Vương quốc Anh về mô hình giáo dục STEM trong trường phổ thông cho cán bộ quản lí, giáo viên cốt cán tại các trường tham gia thí điểm; Hội thảo "Kinh nghiệm quốc tế về giáo dục STEM và những vấn đề đặt ra với Việt Nam",

Cho đến nay, phương thức giáo dục STEM đã được triển khai thí điểm tại

14 trường trung học thuộc 5 tỉnh, thành phố: Hà Nội: 8 trường; Nam Định: 1 trường; Quảng Ninh:1 trường; Hải Phòng: 1 trường và Hải Dương: 3 trường bước đầu đem lại những kết quả tích cực, cụ thể:

Cán bộ quản lí, giáo viên đã có nhận thức đúng về tầm quan trọng của giáo dục STEM đối với việc hình thành các năng lực và phẩm chất của học sinh theo mục tiêu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục đáp ứng yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4

Cán bộ quản lí, giáo viên cốt cán các trường triển khai thí điểm đã bước đầu nắm bắt và xây dựng được một số chủ đề giáo dục STEM để tổ chức cho học sinh thực hiện Trên 50 chủ đề học tập đã được triển khai ở các nhà trường tham gia thí điểm Các chủ đề dạy học này hầu hết được xuất phát từ các vấn đề gặp phải ngay trong cộng đồng nơi các em sinh sống

Trong quá trình thực hiện các bài học theo chủ đề giáo dục STEM, học sinh đã chủ động, tích cực đề xuất và thực hiện các sản phẩm học tập dưới sự hướng dẫn của giáo viên Rất nhiều các sản phẩm của các em đã được dự thi và đạt giải cao ở các cuộc thi: Khoa học kĩ thuật, Vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết tình huống thực tiễn; Sáng kiến giáo dục STEM - SchoolLAB dành cho học sinh trung học

Các trường thí điểm đã thực hiện nội dung giáo dục STEM một cách chủ động, sáng tạo, trong đó nhiều trường đã tổ chức câu lạc bộ STEM để hoc sinh đăng kí tự nguyện tham gia Đến tháng 4/2017, đã có nhiều trường trong số các trường thí điểm đã tổ chức ngày hội STEM, trong đó tổ chức cho học sinh trình bày, chia sẻ các sản phẩm học tập; tổ chức Hội thảo chia sẻ kinh nghiệm về giáo dục STEM: Trường Olympia Hà Nội; Trường THCS Trưng Vương, Hà Nội; Trương THPT Chuyên Lê Hồng Phong, Nam Định…

Trao đổi tại Hội thảo “Giáo dục STEM trong trường phổ thông Việt Nam”, PGS TS Lê Huy Hoàng, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội cho rằng, hoàn toàn có thể triển khai được giáo dục STEM với chương trình giáo dục phổ thông hiện hành Bởi trong thực tế, ngành giáo dục đã chỉ đạo nhiều hoạt động

có bản chất là giáo dục STEM như hoạt động nghiên cứu khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học; các cuộc thi dạy học tích hợp; vận dụng kiến thức

liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn,… Những kết quả trên là cơ sở quan trọng để quán triệt và triển khai phương thức giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới

Ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư Chỉ thị của Thủ tướng đề ra những giải pháp và nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM tại Việt Nam Với Chỉ thị trên, Việt Nam đã chính thức ban hành chính sách thúc đẩy giáo dục STEM trong chương trình GDPT, tạo điều kiện để liên kết các sáng kiến và hoạt động giáo dục STEM đơn lẻ hiện nay

Song song với các hoạt động triển khai giáo dục STEM ở Việt Nam các nghiên cứu về giáo dục STEM cũng được các nhà nghiên cứu trong nước quan tâm Các nghiên cứu về lĩnh vực này hiện nay tập trung theo hướng nghiên dạy học các môn thuộc lĩnh vực khoa học, môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM (Quang, 2017; Nam, 2017; Hoàng, 2018), hay theo hướng nghiên cứu xây dựng các chủ đề tích hợp trong các môn khoa học tự nhiên, tích hợp công nghệ trong dạy học các môn khoa học (Biên, 2015; Trinh et al., 2018)

Một số công trình nghiên cứu trong nước về giáo dục STEM:

- TS Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), TS Phùng Việt Hải, TS Nguyễn Quang Linh, TS Hoàng Phước Muội, Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông (2018) đã trình bày một số cơ sở lý luận về giáo dục STEM và tiến trình tổ chức các chủ đề giáo dục STEM theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo và định hướng nghề nghiệp cho HS Bên cạnh đó, sách cung cấp 15 chủ đề STEM định hướng phát triển năng lực sáng tạo và 05 ngành nghề STEM định hướng nghề nghiệp - được xây dựng theo các dự án học tập Phần lớn các chủ đề trong sách đã được thực hiện ở các trường trung học và đã được đánh giá về tính khả thi Phần lớn một số chủ đề được thực hiện dưới hình thức ngoại khóa, bên cạnh đó là một số chủ đề được lồng ghép trong giờ học chính khóa của môn Vật lí [8]

- Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải trong cuốn Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông đã đưa ra cơ sở khoa học của giáo dục STEM; quy trình xây dựng và tổ chức thực hiện giáo dục STEM ở trường phổ thông; giáo dục STEM trong môn học và hoạt động giáo dục và một số chủ đề STEM cho các cấp học; một số quan điểm về giáo dục STEM; phân loại giáo dục STEM; các đặc trưng của bài học STEM; dạy học phân hóa và giáo dục STEM; Đề xuất tiến trình dạy học STEM; Tiến trình thiết kế bài học STEM; đánh giá HS trong giờ học STEM,… Tuy nhiên, nhiên cứu vẫn tập chung vào chủ đề dạy học STEM mà chưa quan tâm tới dạy học theo hình thức bài-lớp như trong thực tế đang diễn ra.[1]

- TS Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), Ths Hoàng Phước Muội, TS Phùng Việt Hải, TS Nguyễn Quang Linh, Ths Nguyễn Anh Dũng, Ths Ngô Trọng Tuệ (2018), Dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông, NXB Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh đã trình bày các nội dung chính như:

+ Hướng dẫn xây dựng và vận hành phòng dạy học STEM trong trường phổ thông

+ Tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh theo định hướng giáo dục STEM

+ Xây dựng các giáo án minh họa để tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong giờ học chính khóa và ngoại khóa Đặc biệt, minh họa xây dựng kế hoạch dạy học theo định hướng giáo dục STEM đối với một bài học trong chương trình SGK hiện hành với thời lượng 45 phút [7]

- Cao Thị Thúy Hải Tổ chức hoạt động trải nghiệm của học sinh Trung học phổ thông chủ đề tích hợp STEM sản xuất chè Tân Cương, Luận văn Thạc

sĩ, 2018 đã trình bày cơ sở lý luận và thực tiễn về việc xây dựng chủ đề hoạt động trải nghiệm của học sinh trong dạy học Vật lí Dựa trên cơ sở lí luận đã thiết kế hoạt động trải nghiệm chủ đề tích hợp STEM “Sản xuất chè Tân Cương” [4]

- Đỗ Thị Thanh Hải, Tổ chức hoạt động dạy học STEM về dòng điện xoay chiều (vật lí 12) nhằm phát triển năng lực GQVĐ cho HS (luận văn thạc sĩ), đã trình bày cơ sở lí luận và thực tiễn về việc tổ chức dạy học STEM và dựa trên cơ sở lí luận đã xây dựng và tổ chức dạy học STEM một số nột dung phần

“Dòng diện xoay chiều” - Vật lí 12 [5]

Nhìn chung, giáo dục STEM ở Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ Một

số đề tài cấp Bộ cũng đã được triển khai tại Trường Đại học sư phạm hay Viện Khoa học giáo dục Tuy nhiên, các đề tài này đều trong giai đoạn mới bắt đầu

và chưa có kết quả được công bố ở tầm quốc tế Chính vì những lí do đó, việc

mở rộng các hoạt động giáo dục STEM trong nhà trường còn rất nhiều khó khăn bởi chưa ai có thể trả lời câu hỏi “Giáo dục STEM là gì?” một cách đầy

đủ nhất theo nghĩa áp dụng tại Việt Nam

1.2 Giáo dục Stem

1.2.1 Khái niệm giáo dục STEM

STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học)

Science (Khoa học): Là

quá trình nghiên cứu, tìm hiểu,

quan sát, đúc kết và tìm ra kiến

thức, quy luật của cuộc sống

Quá trình này thường được bắt

đầu từ sự quan sát mọi thứ xung

quanh, đặt ra những câu hỏi về

các mối quan hệ giữa các sự vật

và hiện tượng, rút ra quy luật về

các mối quan hệ, rồi tiến hành

kiểm chứng lại quy luật để hình

thành nên kiến thức về vấn đề

đã quan sát trong thực tế

Technology (Công nghệ): Là những công cụ, sản phẩm do con người ta

ra để phục vụ cho những mục đích khác nhau giúp cuộc sống của mình dễ dàng hơn thông qua sự nắm bắt các quy luật của khoa học Công cụ không nhất thiết phải là vật phẩm, chúng có thể là một phương pháp, một quy trình nào đó với các bước để thực hiện dễ dàng hơn một mục đích nào đó

Engineering (Kỹ thuật): Là quy trình chế tác, thiết kế, sắp xếp những

công nghệ với nhau để tạo ra sản phẩm, nhằm đáp ứng một mục đích nào đó của con người Quá trình kỹ thuật yêu cầu sự tìm tòi, thử nghiệm, khám phá cho đến khi đạt được kết quả và mục đích ban đầu

Maths (Toán học): Xuyên suốt quá trình nghiên cứu khoa học để tìm ra

kiến thức, quy luật tự nhiên và quá trình kỹ thuật gắn liền với công nghệ, toán học là ngôn ngữ và công cụ truyền tải, thể hiển các mối quan hệ trong tự nhiên thông qua các biểu thức và thuật toán Toán học giúp chúng ta đo lường, so sánh, dự đoán, lập công thức, số hóa các mối quan hệ vật chất, không gian, thời gian, để tạo ra các sản phẩm công nghệ

1.2.2 Mục tiêu giáo dục STEM

Mục tiêu giáo dục STEM bao gồm: Phát triển năng lực đặc thù về STEM; phát triển năng lực cốt lõi; định hướng nghề nghiệp

- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học về STEM cho HS: Là phát triển những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học Hơn nữa, phải biết vận dụng phối hợp các kiến thức,

kỹ năng để giải quyết các vấn đề thực tiễn

- Phát triển năng lực cốt lõi cho HS: Bên cạnh những hiểu biết về lĩnh vục Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, giáo dục STEM trang bị cho

HS những kỹ năng phù hợp để đáp ứng yêu cầu thách thức trong nền kinh tế của thế kỉ 21

Ví dụ: Tư duy phản biện, phê phán; kỹ năng thuyết trình; năng lực sáng tạo; năng lực giao tiếp, hợp tác; …và đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề

- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM tạo điều kiện cho

HS có những kiến thức, kỹ năng nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp tương lai của các em, góp phần đào tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cho xã hội, đặc biệt là đối với các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM

1.2.3 Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới

Ngày 26/12/2018 Bộ Giáo dục và Đào tạo đã công bố chương trình giáo dục phổ thông mới, dự kiến sẽ đi vào thực tiễn từ năm học 2020-2021, nhằm thực hiện đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo Trong Chương trình giáo dục phổ thông mới với rất nhiều thay đổi được đề xuất, từ số môn học, tiết học cho đến những đổi mới trong phương pháp dạy học và đánh giá kết quả

Đây là cơ hội cho thế hệ học sinh tương lai được học tập trong một môi trường mới với những trải nghiệm ý nghĩa và thực tế và cũng là cơ hội để các phương pháp giáo dục tiên tiến của thế giới, trong đó có giáo dục STEM được

áp dụng, triển khai tại các đơn vị trường học nhằm đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục trong Chương trình giáo dục phổ thông mới

Theo Giáo sư Nguyễn Minh Thuyết, Chủ biên Chương trình Giáo dục phổ thông 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 Giáo dục phổ thông 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 Giáo dục phổ thông 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, cụ thể:

a) Chương trình giáo dục phổ thông mới có đầy đủ các môn học STEM,

đó là các môn Toán học, Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Tin học, cụ thể:

- Cấp tiểu học:

+ Các môn học bắt buộc gồm: Tiếng Việt; Toán; Đạo đức; Ngoại ngữ 1;

Tự nhiên và Xã hội; Lịch sử và Địa lí; Khoa học; Tin học và Công nghệ; Giáo dục thể chất; Nghệ thuật (Âm nhạc, Mĩ thuật); Hoạt động trải nghiệm

+ Các môn học tự chọn gồm: Tiếng dân tộc thiểu số, Ngoại ngữ 1

- Cấp THCS:

+ Các môn học bắt buộc gồm: Ngữ văn; Toán; Ngoại ngữ 1; Giáo dục công dân; Lịch sử và Địa lí; Khoa học tự nhiên; Công nghệ; Tin học; Giáo dục thể chất; Nghệ thuật (Âm nhạc, Mĩ thuật); Hoạt động trải nghiệm, hướng nghiệp; Nội dung giáo dục của địa phương

+ Các môn học tự chọn gồm: Tiếng dân tộc thiểu số, Ngoại ngữ 2

- Cấp THPT:

+ Các môn học bắt buộc gồm: Ngữ văn; Toán; Ngoại ngữ 1; Giáo dục thể chất; Giáo dục quốc phòng và an ninh; Hoạt động trải nghiệm, hướng nghiệp; Nội dung giáo dục của địa phương

+ Các môn học tự chọn gồm 3 nhóm, môn: Nhóm môn khoa học xã hội (Lịch sử, Địa lí, Giáo dục kinh tế và pháp luật); Nhóm môn khoa học tự nhiên (Vật lí, Hoá học, Sinh học); Nhóm môn công nghệ và nghệ thuật (Công nghệ, Tin học, Nghệ thuật)

b) Giáo dục STEM còn được thể hiện rõ trong một số chương trình môn học, cụ thể:

- Môn Hoá học: Các kiến thức trong môn Hoá học đều có mối quan hệ hữu cơ với các môn học khác như Toán học, Vật lí, Sinh học Theo GS Nguyễn Minh Thuyết, thông qua mô hình STEM, học sinh được học Hoá học trong một chỉnh thể có tích hợp với Toán học, Công nghệ, Kĩ thuật và các môn khoa học khác Không những thế, học sinh còn được trải nghiệm, được tương tác với xã hội, với các doanh nghiệp, từ đó kích thích được sự hứng thú, tự tin, chủ động trong học tập, hình thành và phát triển các năng lực chung và năng lực đặc thù; tạo ra sản phẩm giáo dục đáp ứng với nhu cầu nguồn nhân lực hiện đại

- Môn Toán học: Toán là môn học công cụ Kiến thức toán học được khai thác, sử dụng nhiều trong các môn học khác như Vật lí, Hoá học, Sinh học, Công nghệ, Địa lí… Những khai thác có tính tích hợp như vậy vừa mang lại hiệu quả đối với việc học tập các môn học đã nêu, vừa góp phần củng cố kiến thức toán học, đồng thời góp phần rèn luyện cho học sinh năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn Những khai thác có tính đa môn, tích hợp giữa giáo dục Toán học và giáo dục Vật lí sẽ giải quyết được đồng thời ba vấn đề: Củng cố kiến thức toán học, giúp học sinh hiểu được ý nghĩa thực tiễn (thông qua giáo dục Vật lí) của khái niệm “trọng tâm của một hệ điểm” – một khái niệm khó đối với học sinh, nếu chỉ tiếp cận thuần túy Toán học Giúp học sinh hiểu rõ kiến thức vật lí; thay vì học những phép tổng hợp lực phức tạp, học sinh có thể vận dụng kiến thức Toán học để hiểu các kiến thức Vật lí một cách dễ dàng hơn Góp phần rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng tổng hợp cả kiến thức về Toán học và Vật lí vào việc giải quyết những vấn đề trong thực tiễn

- Môn Tin học: Là môn có nhiều cơ hội thể hiện tư tưởng giáo dục STEM Chia sẻ điều này, GS Nguyễn Minh Thuyết cho rằng: Tin học có nhiều điểm chung nhất với đồng thời tất cả các thành phần của STEM là S (Science), T (Technology), E (Engineering), M (Mathematics) Ví dụ, định hướng Khoa học máy tính liên quan rất nhiều đến sự hiểu biết, ứng dụng, đánh giá các công nghệ của nhiều chuyên ngành khác nhau “Có thể nói tư duy máy tính, các nguyên tắc

cơ bản của tính toán, các cơ sở lí thuyết giải quyết vấn đề dựa trên máy tính là chìa khoá dẫn đến thành công của các nhánh khoa học khác như kĩ nghệ, kinh doanh và thương mại trong thế kỉ XXI” - GS Nguyễn Minh Thuyết chia sẻ

- Môn Công nghệ: Giáo dục STEM trong môn Công nghệ được thực hiện thông qua các chủ đề, chuyên đề học tập từ tiểu học tới trung học, như mô hình điện gió, điện mặt trời, ngôi nhà thông minh, các bài toán thiết kế kĩ thuật và công nghệ, nghề nghiệp STEM; các dự án nghiên cứu thuộc các lĩnh vực kĩ thuật

cơ khí, hệ thống nhúng, robot và máy thông minh Khi triển khai chương trình,

giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ sẽ tiếp tục được mở rộng thông qua dạy học các chủ đề liên môn giữa các môn học Về phương pháp, hình thức

tổ chức dạy học, môn Công nghệ và giáo dục STEM đều chú trọng hoạt động, thực hành, trải nghiệm và định hướng sản phẩm Đây cũng là cơ sở để triển khai dạy học nhiều nội dung công nghệ tiếp cận STEM

Ngoài ra, trong các chuyên đề học tập, hoạt động trải nghiệm, hướng nghiệp, hoạt động nghiên cứu khoa học, hoạt động giáo dục địa phương đều có thể triển khai theo định hướng giáo dục STEM cũng được quan tâm Ví dụ, trong dự thảo môn Toán, ở các chuyên đề học tập có ghi rõ: Các chuyên đề học tập trong môn Toán tạo cơ hội cho học sinh vận dụng toán học giải quyết các vấn đề liên môn và thực tiễn, góp phần hình thành cơ sở khoa học cho giáo dục STEM

1.2.4 Quy trình thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Theo tác giả Nguyễn Thanh Nga và cộng sự (2017): Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM gồm 5 bước:

Bước 1: Vấn đề thực tiễn

Bước 2: Ý tưởng chủ đề STEM

Bước 3: Xác định kiến thức STEM cần giải quyết

Bước 4: Xác định mục tiêu chủ đề STEM

Bước 5: Xây dựng bộ câu hỏi định hướng chủ đề STEM

Theo tác giả Lê Xuân Quang (2017): Quy trình xây dựng chủ đề STEM gồm 5 bước:

Bước 1: Lựa chọn nội dung cụ thể trong môn học

Bước 2: Kết nối với những sản phẩm, vật phẩm ứng dụng trong thực tế Bước 3: Phân tích ứng dụng

Bước 4: Chỉ ra các kiến thức liên quan trong các môn thuộc lĩnh vực STEM Bước 5: Hình thành chủ đề

Dựa trên sự nghiên cứu của các nhóm tác giả, tôi đề xuất quy trình thiết

kế chủ đề giáo dục STEM trong môn dạy học môn khoa học tự nhiên gồm các bước sau:

Hình 1.1 Quy trình thiết kế chủ đề STEM

Bước 1: Lựa chọn chủ đề giáo dục STEM

Có hai cách để xác định chủ đề STEM

- Cách 1: Xây dựng mạch nội dung chủ đề trong chương trình, sau đó lựa chọn chủ đề STEM để vận dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề thực tiễn Để lựa chọn chủ đề STEM theo cách này, cần thực hiện:

+ Xác định mục tiêu của phần, chương trong môn Khoa học tự nhiên + Xác định các mạch nội dung cơ bản

+ Lựa chọn các nội dung có thể gắn với các sản phẩm ứng dụng thực tiễn + Phân tích các sản phẩm ứng dụng và xác định kiến thức các môn thuộc lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

+ Đặt tên cho chủ đề giáo dục STEM

- Cách 2: Xuất phát từ vấn đề thực tiễn sau đó lựa chọn chủ đề STEM nhằm xác định kiến thức làm cơ sở khoa học trong chương trình để giải quyết vấn đề thực tiễn Để lựa chọn chủ đề STEM theo cách này, cần thực hiện:

+ Xác định vấn đề thực tiễn gắn liền với môn Khoa học tự nhiên (Đây là các tình huống có vấn đề, có thể là các ứng dụng trong cuộc sống hằng ngày, con người cần giải quyết một công việc nào đó, thôi thúc học sinh tìm hiểu và thực hiện để đáp ứng nhu cầu Nó cũng có thể là yêu cầu của định hướng nghề nghiệp, đòi hỏi học sinh giải quyết nhằm trải nghiệm một số nhiệm vụ của nghề nghiệp nào đó trong thực tế)

+ Xác định nội dung môn Khoa học tự nhiên liên quan vấn đề thực tiễn + Xác định kiến thức các môn thuộc lĩnh vực giáo dục STEM để giải quyết vấn đề

+ Đặt tên cho chủ đề giáo dục STEM

Bước 2 Xác định mục tiêu của chủ đề giáo dục STEM gồm: Mục tiêu kiến thức, kĩ năng, thái độ, và năng lực mà người học cần hướng tới sau khi thực hiện chủ đề giáo dục STEM

- Về kiến thức: Trình bày về nội dung kiến thức người học học được thông qua chủ đề

- Về kĩ năng: Trình bày những kĩ năng của người học được hình thành thông qua thực hiện các hoạt động học tập trong chủ đề giáo dục STEM (kĩ năng tư duy, kĩ năng học tập và kĩ năng khoa học)

- Về thái độ: Trình bày về những tác động của việc thực hiện các hoạt động học đối với nhận thức, giá trị sống và định hướng hành vi của người học

- Về năng lực: các năng lực mà người học trong quá trình khám phá tri thức và vận dụng vào giải quyết các vấn đề thực tiễn, tạo ra các sản phẩm có giá trị thực tế (các năng lực hướng tới thường là năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác)

Bước 3 Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM

- Cách tiến hành:

+ Xây dựng các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề

+ Tương ứng với mỗi vấn đề trên đặt ra các câu hỏi định hướng có liên quan

Bước 4 Xác định các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề trong chủ đề STEM:

- Cách tiến hành: Tìm hiểu xem trong môn Sinh học, Toán học, Vật lí, Hóa học, Công nghệ, có những nội dung nào liên quan đến chủ đề

Bước 5 Thiết kế hoạt động học tập

+ Xác định phương tiện tổ chức hoạt động

+ Xác định các bước thực hiện hoạt động: Nêu rõ các thao tác tiến hành hoạt động

Bước 6 Thiết kế các tiêu chí và bộ công cụ kiểm tra, đánh giá

1.2.5 Tiêu chí đánh giá chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Mỗi Chủ đề STEM được thực hiện ở nhiều tiết học nên một hoạt động học có thể được thực hiện ở trong và ngoài lớp học Vì thế, trong một tiết học

có thể chỉ thực hiện một số hoạt động học trong tiến trình bài học theo phương pháp dạy học tích cực được sử dụng

Các tiêu chí đánh giá chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM áp dụng theo Công văn số 5555/ BGDĐT–GDTrH ngày 08/10/2014, gồm 03 tiêu chí sau:

- Tiêu chí đánh giá Kế hoạch và tài liệu học tập

- Tiêu chí đánh giá Tổ chức dạy học cho học sinh

- Tiêu chí đánh giá Hoạt động của học sinh

Bảng 1.1 Các tiêu chí đánh giá chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM

1 Kế hoạch và

tài liệu dạy học

Mức độ phù hợp của chuỗi hoạt động học với mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học được sử dụng

Mức độ rõ ràng của mục tiêu, nội dung, kĩ thuật tổ chức

và sản phẩm cần đạt được của mỗi nhiệm vụ học tập Mức độ phù hợp của thiết bị dạy học và học liệu được sử dụng để tổ chức các hoạt động học của học sinh

Mức độ hợp lí của phương án kiểm tra, đánh giá trong quá trình tổ chức hoạt động học của học sinh

Mức độ hiệu quả hoạt động của giáo viên trong việc tổng hợp, phân tích, đánh giá kết quả hoạt động và quá trình thảo luận của học sinh

Mức độ tham gia tích cực của học sinh trong trình bày, trao đổi, thảo luận về kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập Mức độ đúng đắn, chính xác, phù hợp của các kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh

a) Đánh giá về kế hoạch và tài liệu dạy học được thực hiện dựa trên hồ

sơ dạy học theo các tiêu chí về: phương pháp dạy học tích cực; kĩ thuật tổ chức hoạt động học; thiết bị dạy học và học liệu; phương án kiểm tra, đánh giá quá trình và kết quả học tập của học sinh, được chia ra 3 mức độ theo biểu sau:

Bảng 1.2 Các tiêu chí đánh giá về kế hoạch và tài liệu dạy học

mở đầu nhằm huy động kiến thức, kĩ năng đã

có của học sinh

để chuẩn bị học kiến thức, kĩ năng mới nhưng chưa tạo được mâu thuẫn nhận thức

để đặt ra vấn đề, câu hỏi chính của bài học

Tình huống, câu hỏi, nhiệm vụ mở đầu chỉ có thể được giải quyết một phần hoặc phỏng đoán được kết quả nhưng chưa lí giải được đầy đủ bằng kiến thức, kĩ năng đã có của học sinh; tạo được mâu thuẫn nhận thức

Tình huống, câu hỏi, nhiệm vụ mở đầu gần gũi với kinh nghiệm sống của học sinh và chỉ

có thể được giải quyết một phần hoặc phỏng đoán được kết quả nhưng chưa lí giải được đầy đủ bằng kiến thức, kĩ năng cũ; đặt ra được vấn đề, câu hỏi chính của bài học

Kiến thức mới được trình bày rõ ràng, tường minh bằng kênh chữ, kênh hình, kênh tiếng; có câu hỏi, câu lệnh

Kiến thức mới được thể hiện trong kênh chữ, kênh hình, kênh tiếng; có câu hỏi, câu lệnh cụ thể cho học sinh hoạt

Kiến thức mới được thể hiện bằng kênh chữ, kênh kênh hình, kênh tiếng gắn với vấn

đề cần giải quyết; tiếp nối với vấn

Tiêu chí Mức độ

sử dụng cụ thể cho học

sinh hoạt động để tiếp thu kiến thức mới

động để tiếp thu kiến thức mới và giải quyết được đầy đủ tình huống, câu hỏi, nhiệm vụ

mở đầu

đề, câu hỏi chính của bài học để học sinh tiếp thu và giải quyết được vấn đề, câu hỏi chính của bài học

Có câu hỏi, bài tập vận dụng trực tiếp những kiến thức mới học nhưng chưa nêu rõ lí do, mục đích của mỗi câu hỏi, bài tập

Hệ thống câu hỏi, bài tập được lựa chọn thành hệ thống; mỗi câu hỏi, bài tập có mục đích cụ thể, nhằm rèn luyện các kiến thức, kĩ năng cụ thể

Hệ thống câu hỏi, bài tập được lựa chọn thành hệ thống, gắn với tình huống thực tiễn; mỗi câu hỏi, bài tập có mục đích

cụ thể, nhằm rèn luyện các kiến thức, kĩ năng cụ thể

Có yêu cầu học sinh liên hệ thực

tế, bổ sung thông tin liên quan nhưng chưa mô

tả rõ sản phẩm vận dụng, mở rộng mà học sinh phải thực hiện

Nêu rõ yêu cầu và

mô tả rõ sản phẩm vận dụng, mở rộng mà học sinh phải thực hiện

Hướng dẫn để học sinh tự xác định vấn đề, nội dung, hình thức thể hiện của sản phẩm vận dụng, mở rộng

mà học sinh phải hoàn thành trong mỗi hoạt động đó được mô tả rõ ràng nhưng chưa nêu rõ phương thức hoạt động của học sinh, nhóm học sinh nhằm hoàn thành sản phẩm học tập đó

Mục tiêu và sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành trong mỗi hoạt động học được mô tả rõ ràng; phương thức hoạt động học được tổ chức cho học sinh được trình bày rõ ràng,

cụ thể, thể hiện được sự phù hợp với sản phẩm học tập cần hoàn thành

Mục tiêu, phương thức hoạt động và sản phẩm học tập

mà học sinh phải hoàn thành trong mỗi hoạt động được mô tả rõ ràng; phương thức hoạt động học được tổ chức cho học sinh thể hiện được sự phù hợp với sản phẩm học tập và đối tượng học sinh

mà học sinh phải hoàn thành nhưng chưa mô

tả rõ cách thức

Thiết bị dạy học và học liệu thể hiện được sự phù hợp với sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành;

cách thức mà học sinh hành động (đọc, viết, nghe,

Thiết bị dạy học và học liệu thể hiện được sự phù hợp với sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành; cách thức mà học sinh hành động (đọc, viết, nghe,

và học liệu đó

nhìn, thực hành) với thiết bị dạy học

và học liệu đó được mô tả cụ thể,

rõ ràng

nhìn, thực hành) với thiết bị dạy học

và học liệu đó được

mô tả cụ thể, rõ ràng, phù hợp với

kĩ thuật học tích cực được sử dụng

mô tả nhưng chưa có phương

án kiểm tra trong quá trình hoạt động học của học sinh

Phương án kiểm tra, đánh giá quá trình hoạt động học và sản phẩm học tập của học sinh được mô tả

rõ, trong đó thể hiện rõ các tiêu chí cần đạt của các sản phẩm học tập trong các hoạt động học

Phương án kiểm tra, đánh giá quá trình hoạt động học và sản phẩm học tập của học sinh được mô tả

rõ, trong đó thể hiện rõ các tiêu chí cần đạt của các sản phẩm học tập trung gian và sản phẩm học tập cuối cùng của các hoạt động học

b) Đánh giá về tổ chức hoạt động học cho học sinh theo các tiêu chí và mức độ theo biểu sau:

Bảng 1.3 Các tiêu chí đánh giá về tổ chức hoạt động của HS

Câu hỏi, lệnh rõ ràng về mục tiêu, sản phẩm học tập, phương thức hoạt động gắn với thiết

bị dạy học và học liệu được sử dụng; đảm bảo cho hầu hết học sinh nhận thức đúng nhiệm vụ và hăng hái thực hiện

Câu hỏi, lệnh rõ ràng về mục tiêu, sản phẩm học tập, phương thức hoạt động gắn với thiết

bị dạy học và học liệu được sử dụng; đảm bảo cho 100% học sinh nhận thức đúng nhiệm vụ và hăng hái thực hiện

những nhóm họ sinh yêu cầu được giúp đỡ hoặc có biểu hiện đang gặp khó khăn

Quan sát được cụ thể quá trình hoạt động trong từng nhóm học sinh;

chủ động phát hiện được khó khăn cụ thể mà nhóm học sinh gặp phải trong quá trình thực hiện nhiệm vụ

Quan sát được một cách chi tiết quá trình thực hiện nhiệm vụ đến từng học sinh; chủ động phát hiện được khó khăn cụ thể và nguyên nhân

mà từng học sinh đang gặp phải trong quá trình thực hiện nhiệm vụ

Chỉ ra cho học sinh những sai lầm có thể đã mắc phải dẫn đến khó khăn; đưa ra được những định hướng khái quát

để nhóm học sinh tiếp tục hoạt động và hoàn thành nhiệm vụ học tập được giao

Chỉ ra cho học sinh những sai lầm có thể đã mắc phải dẫn đến khó khăn; đưa ra được những định hướng khái quát; khuyến khích được học sinh hợp tác, hỗ trợ lẫn nhau để hoàn thành nhiệm

vụ học tập được giao

Lựa chọn được một số sản phẩm học tập của học sinh, nhóm học sinh để tổ chức cho học sinh nhận xét, đánh giá, bổ sung, hoàn thiện lẫn nhau; câu hỏi định hướng của giáo viên giúp hầu hết học sinh, tích cực tham gia thảo luận; nhận xét đánh giá về sản phẩm học tập, được đông đảo học sinh tiếp thu nghi nhận

Lựa chọn được một số sản phẩm học tập điển hình của học sinh, nhóm học sinh để tổ chức cho học sinh nhận xét, đánh giá,

bổ sung, hoàn thiện lẫn nhau; câu hỏi định hướng của giáo viên giúp, hầu hết học sinh tham gia tích cực tham gia thảo luận, tự đánh giá và hoàn thiện được sản phẩm học tập của mình và của bạn

c) Đánh giá hoạt động học của học sinh theo các tiêu chí và mức độ theo biểu sau:

Bảng 1.4 Các tiêu chí đánh giá hoạt động của học sinh

rõ nhiệm vụ học tập được giao

Hầu hết học sinh tiếp nhận đúng và sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ, tuy nhiên còn một vài học sinh bộc

lộ thái độ chưa tự tin trong việc thực hiện nhiệm vụ học tập được giao

Tất cả học sinh tiếp nhận đúng và hăng hái, tự tin trong việc thực hiện nhiệm vụ học tập được giao

vụ học tập; tuy nhiên, một số học sinh có biểu hiện dựa dẫm, chờ đợi, ỷ lại

Hầu hết học sinh

tỏ ra tích cực, chủ động, hợp tác với nhau để thực hiện các nhiệm vụ học tập; còn một vài học sinh lúng túng hoặc chưa thực sự tham gia vào hoạt động nhóm

Tất cả học sinh tích cực, chủ động, hợp tác với nhau để thực hiện nhiệm vụ học tập; nhiều học sinh, nhóm tỏ ra sáng tạo trong cách thức thực hiện nhiệm vụ