DẠY HỌC THỐNG KÊ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG STEM CHO HỌC SINH

Nhóm tác giả Tsupros, Kohler, và Hallinen 2009 cho rằng: “Gi o dục STEM là một phương ph p học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

DƯƠNG THỊ DUNG

DẠY HỌC THỐNG KÊ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG STEM

CHO HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

DƯƠNG THỊ DUNG

DẠY HỌC THỐNG KÊ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG STEM

CHO HỌC SINH

Ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán

Mã số: 8.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Danh Nam

THÁI NGUYÊN - 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu “Dạy học thống kê ở trường trung học phổ thông theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh” dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Danh Nam là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020

Tác giả luận văn

DƯƠNG THỊ DUNG

Xác nhận của Khoa chuyên môn

Xác nhận của

GV hướng dẫn khoa học

PGS.TS Nguyễn Danh Nam

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực của bản thân là sự giúp đỡ của khoa, trường, các thầy cô bạn bè và gia đình Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người hướng dẫn khoa học - PGS.TS Nguyễn Danh Nam đã tận tình giúp

đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin cảm ơn trường Đại học Sư phạm - Đại học Th i Nguyên và sự giúp đỡ của các thầy cô giáo khoa Toán

Tôi xin gửi tới bạn bè ở lớp Lí luận và phương ph p dạy học môn Toán K26, đồng nghiệp, các em học sinh và gia đình đã cổ vũ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài

Xin được trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2020

Tác giả

DƯƠNG THỊ DUNG

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG, HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ vi

MỞ ĐẦU 7

1 Lý do chọn đề tài 7

2 Mục đích nghiên cứu 11

3 Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 11

4 Giả thuyết khoa học 11

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 11

6 Phương ph p nghiên cứu 11

7 Dự kiến đóng góp của luận văn 12

8 Cấu trúc của luận văn 12

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 12

1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 12

1.1.1 Trên thế giới 12

1.1.2 Ở Việt Nam 14

1.2 Lý luận về c c kĩ năng STEM 16

1.2.1 Các thành tố của STEM Error! Bookmark not defined 1.2.2 Vai trò của c c kĩ năng STEM Error! Bookmark not defined 1.2.3 Phát triển kỹ năng STEM 24

1.2.4 Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học STEM Error! Bookmark not defined 1.2.5 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM Error! Bookmark not defined 1.3 Lý luận về dạy học tích hợp 16

1.4 Thực trạng của việc dạy học nội dung thống kê ở trường trung học phổ thông 4

1.4.1 Thực trạng dạy học thống kê 5

1.4.2 Thực trạng dạy học phát triển kỹ năng STEM cho học sinh 6

1.5 Tiểu kết chương 1 10

Chương 2: MỘT SỐ BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG STEM CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC NỘI DUNG THỐNG KÊ Ở

TRƯỜNG PHỔ THÔNG 11

2.1 Nội dung chủ đề thống kê trong chương trình gi o dục phổ thông hiện hành 11

2.2 Thiết kế một số chủ đề dạy học thống kê theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh 13

2.2.1 Chủ đề 1: Biểu diễn, phân tích số liệu thống kê 13

2.2.2 Chủ đề 2: Thiết kế giày đồng phục học sinh 20

2.2.3 Chủ đề 3: Thống kê gắn với xác suất 28

2.3 Tiểu kết chương 2 37

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 38

3.1 Mục đích thực nghiệm 38

3.2 Nội dung thực nghiệm 38

3.4 Phương ph p thực nghiệm sư phạm 38

3.5 Thời gian nghiệm sư phạm 38

3.6 C c bước tiến hành 39

3.7 Đ nh gi về kết quả thực nghiệm 40

3.7.1 Đ nh gi định tính 40

3.7.2 Đ nh gi định lượng 41

3.8 Kết luận chương 3 43

KẾT LUẬN 44

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN 45

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG, HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ Bảng

Bảng 3.1 Bảng phân phối tần số điểm của bài kiểm tra 41

Bảng 3.2 Bảng phân phối tần suất điểm của bài kiểm tra 42

Hình

Hình 1.1 Mô hình E hướng dẫn tích hợp STEMError! Bookmark not defined

Hình 1.2 Tiến trình dạy học STEM theo phương ph p nghiên cứu khoa

học - Quy trình tiếp cận theo lí thuyết thiết kế kĩ thuậtError! Bookmark not defined

Hình 1.3 Vòng lặp thiết kế trong gi o dục STEMError! Bookmark not defined

Hình 1.4 Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và To n học Error! Bookmark not defined

Hình 1.5 Quy trình dạy học môn To n theo định hướng giáo dục STEMError! Bookmark not defined

Biểu đồ

Biểu đồ 1.1 Thống kê sự hiểu biết về giáo dục STEM 6

Biểu đồ 1.2 Thống kê ý nghĩa của việc dạy học giáo dục STEM 7

Biểu đồ 1.3 Thống kê sự cần thiết dạy học môn To n theo định hướng giáo

dục STEM 8 Biểu đồ 1.4 Thống kê mức độ thường xuyên tổ chức dạy STEM 8

Biểu đồ 1.5 Thống kê mức độ thường xuyên đưa tình huống thực tiễn vào

dạy học 9 Biểu đồ 1.6 Thống kê sự tiếp cận của học sinh với STEM 9

Biểu đồ 3.1 Biểu đồ phân phối tần suất điểm 42

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

1.1 Hiện nay nước ta đang trong qu trình ph t triển và hội nhập Quá trình hội nhập quốc tế mang lại nhiều cơ hội cho sự phát triển của quốc gia nhưng cùng với nó là những thách thức lớn đòi hỏi chúng ta phải vượt qua Để đ p ứng những yêu cầu trong quá trình vươn ra thế giới của Việt Nam, chúng ta cần đào tạo nguồn nhân lực của nước ta thành nguồn nhân lực chất lượng cao để có thể đ p ứng nhu cầu của nền kinh tri thức và bắt kịp với tốc độ phát triển nhanh chóng của thế giới Đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao là nhiệm vụ quan trọng, là thách thức của toàn Đảng, toàn dân nói chung và của ngành giáo dục nói riêng

Đảng và Nhà nước tin tưởng và kì vọng rất lớn vào nền giáo dục nước nhà Nghị quyết

số 29-NQ/TW ngày 04 th ng 11 năm 2013 của Hội nghị lần thứ 8 Ban chấp hành Trung

ương Đảng khóa XI [1] đã nêu: “Phát triển giáo dục và đào tạo là nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực người học Học đi đôi với hành; lí luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội”

Luật Giáo dục nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam năm 2019 đã x c định [10]:

“Giáo dục phổ thông nhằm phát triển toàn diện cho người học về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ, kỹ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo; hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa và trách nhiệm công dân; chuẩn bị cho người học tiếp tục học chương trình giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp hoặc tham gia lao động, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc”

1.2 Để thực hiện các mục tiêu trên, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã chủ trương đổi mới giáo dục, nhấn mạnh vào đổi mới phương ph p dạy học trong toàn quốc Theo nghiên cứu của nhiều nhà toán học, giáo dục học, tâm lý học thì việc đổi mới phương ph p dạy học cần được thực hiện theo định hướng phát triển toàn diện người học cả về phẩm chất, trí tuệ và kĩ năng

Thông tư số 32/2018/TT - BGDĐT ban hành ngày 26 th ng 12 năm 2018 [21] kèm theo Chương trình gi o dục phổ thông tổng thể và Chương trình môn To n đã chỉ rõ mục

tiêu chương trình gi o dục phổ thông: “Chương trình giáo dục phổ thông cụ thể hóa mục

tiêu giáo dục phổ thông, giúp học sinh làm chủ kiến thức phổ thông, biết vận dụng hiệu quả kiến thức, kĩ năng đã vào đời sống và học tập suốt đời, có định hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp, biết xây dựng và phát triển hài hòa các mối quan hệ xã hội, có tính cá nhân, nhân cách và đời sống tâm hồn phong phú, nhờ đó có được cuộc sống ý nghĩa và đóng góp tích cực vào sự phát triển của đất nước và nhân loại”

Chương trình môn To n được xây dựng trên quan điểm: “Chương trình môn Toán chú trọng tính ứng dụng, gắn kết với thực tiễn hay các môn học, hoạt động giáo dục khác, đặc biệt với các môn nhằm thực hiện giáo dục STEM, gắn với xu hướng phát triển hiện đại của kinh tế, khoa học, đời sống xã hội và những vấn đề cấp thiết có tính toàn cầu (như biến đổi khí hậu, phát triển bền vững, giáo dục tài chính, ) Điều này còn được thể hiện qua các hoạt động thực hành và trải nghiệm trong giáo dục toán học với nhiều hình thức như: thực hiện những đề tài, dự án học tập về Toán, đặc biệt là những đề tài và dự án về ứng dụng toán học trong thực tiễn; tổ chức trò chơi học toán, câu lạc bộ toán học, diễn đàn, hội thảo, cuộc thi về Toán, tạo cơ hội giúp học sinh vận dụng kiến thức, kĩ năng và kinh nghiệm bản thân vào thực tiễn một cách sáng tạo”.[4]

1.3 Chương trình giáo dục của thế kỷ 20 chủ yếu tập trung vào Khoa học (Science) và Toán học (Maths) mà xem nhẹ vai trò của công nghệ và kỹ thuật Không chỉ cần Toán học

và Khoa học, trong thế kỷ 21 học sinh còn cần công nghệ và kỹ thuật cũng như c c kỹ năng mềm cần thiết kh c như: kỹ năng tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, làm việc theo nhóm,

và cộng t c (TS Đỗ Văn Tuấn, trích báo Tin học và Nhà trường số 182) Một thống kê ở Mỹ cho thấy từ năm 2004 đến năm 2014, việc làm liên quan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26%, gấp hai lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành nghề kh c Trong khi đó, việc làm STEM có tốc độ tăng trưởng gấp 4 lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành khác nếu tính từ năm 19 0 đến 2007

Các kỹ năng về kĩ thuật cho phép học sinh có thể tiếp cận những phương ph p, nền tảng để thiết kế và xây dựng các thiết bị từ đơn giản đến phức tạp mà xã hội cần - đã và đang

sử dụng Học sinh được cung cấp các kiến thức về công nghệ sẽ có khả năng sử dụng công nghệ thành thạo để hỗ trợ để đem lại tính hiệu quả cao hơn, nhanh hơn, chính x c trong công việc Trong nền giáo dục không có Công nghệ (Technology) và Kỹ thuật (Engineering) thì học sinh chỉ được trang bị những kỹ năng trên lý thuyết mà không được trang bị kiến thức để

áp dụng vào thực tiễn Vì vậy, việc kết hợp các kỹ năng STEM ngày càng trở nên quan trọng trong thế kỷ 21

STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kỹ năng cần thiết cho thế kỷ 21 đang và

sẽ là mô hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của thế giới Phương ph p gi o dục STEM là phương ph p gi o dục mới và có phương ph p tiếp cận khác trong giảng dạy và học tập, nên cần được sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội Học STEM để đón đầu được xu hướng phát triển giáo dục tiên tiến, là bước đặt nền móng vững chắc cho sự phát triển đất nước trong tương lai Tuy nhiên trước hết chúng ta có thể nhận thấy ngay vai trò của c c kĩ năng STEM trong việc dạy và học ở trường phổ thông

Kĩ năng khoa học (Science): giúp học sinh liên kết các khái niệm, nguyên lý, định luật

và c c cơ sở lý thuyết của các môn học để thực hành, vận dụng vào việc học các môn học khác và sử dụng kiến thức này để giải quyết các vấn đề trong thực tế

Kỹ năng công nghệ (Engineering): giúp học sinh biết cách sử dụng, khai thác công nghệ để phục vụ cho nhu cầu học tập và các nhu cầu khác của cuộc sống hàng ngày

Kỹ năng kỹ thuật (Technology): giúp học sinh hình thành và phát triển khả năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó Học sinh có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào 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

Kỹ năng to n học (Mathematics): giúp học sinh có khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới Học sinh có kỹ năng to n học sẽ có khả năng thể hiện c c ý tưởng một cách chính xác, áp dụng các khái niệm và kĩ năng to n học vào cuộc sống hằng ngày

Tại Việt Nam, phương ph p gi o dục STEM đã được vận dụng thí điểm tại một số trường và cho thấy kết quả rất khả quan Các trung tâm giáo dục ngoại kho đã sớm áp dụng

c c chương trình đào tạo STEM cho học sinh Từ năm 201 , Công ty DTT Educspec chính thức ra mắt chuỗi trung tâm Học viện STEM đ p ứng nhu cầu của các bạn học sinh đam mê STEM tại c c cơ sở trên toàn quốc với địa chỉ website là hocvienstem.com Trường Tiểu học FPT cũng đã có kế hoạch triển khai giáo dục STEM vào chương trình chính khóa bắt buộc

từ năm học 2017-2018, với sự kết hợp cùng Trung tâm American STEM Mạng xã hội stem.vn cũng đã được xây dựng vào đầu năm 2018 nhằm hỗ trợ các thành viên của cộng đồng STEM Việt Nam, những người quan tâm tới giáo dục STEM tại Việt Nam trao đổi, chia sẻ tài liệu, tăng cường các trải nghiệm, thông tin hoạt động về giáo dục STEM - một chủ đề mới phục vụ Cách mạng công nghiệp 4.0 Theo Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 về Tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư (còn gọi là cách mạng công nghiệp 4.0), để chủ động nắm bắt cơ hội, đưa ra c c giải pháp thiết thực tận dụng tối đa các lợi thế, đồng thời giảm thiểu những t c động tiêu cực của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đối với Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ đã chỉ đạo các bộ, ngành, địa phương triển khai đồng bộ nhiều giải pháp Thủ tướng Chính phủ cũng đã giao tr ch nhiệm cho Bộ GD&ĐT thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình gi o dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017-2018

Giáo dục STEM ở Việt Nam được học sinh hưởng ứng rất nhiệt tình Ngày 19/5/2019, Ngày hội STEM với chủ đề “Nguyên tố bí ẩn” do Đại học Khoa học tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội), Học viện Sáng tạo S3, Học viện STEM cùng nhiều đơn vị phối hợp tổ chức

đã thu hơn 1000 học sinh và phụ huynh về tham gia và trải nghiệm Tuy nhiên việc triển khai phương ph p gi o dục STEM vẫn gặp nhiều khó khăn và cần được nhân rộng trên cả nước

1.4 Toán học (Mathematics) là một thành tố quan trọng không thể thiếu trong giáo dục STEM Toán học vừa là nền tảng vừa là công cụ để nghiên cứu, phát triển ba lĩnh vực còn lại là Khoa học, Công nghệ và Kĩ thuật Một trong những nội dung toán học có thể áp dụng phương ph p gi o dục STEM khi giảng dạy trên lớp là Thống kê

Thống kê và trong những nội dung quan trọng được xây dựng xuyên suốt chương trình giáo dục phổ thông từ bậc Tiểu học đến Trung học Thống kê được gắn với Xác suất là một thành phần bắt buộc của giáo dục toán học trong nhà trường, góp phần tăng cường tính ứng dụng và giá trị thiết thực của giáo dục toán học Thống kê và Xác suất tạo cho học sinh khả năng nhận thức và phân tích c c thông tin được thể hiện dưới nhiều hình thức khác nhau, hiểu bản chất xác suất của nhiều sự phụ thuộc trong thực tế, hình thành sự hiểu biết về vai trò của thống kê như là một nguồn thông tin quan trọng về mặt xã hội, biết áp dụng tư duy

thống kê để phân tích dữ liệu Từ đó, nâng cao sự hiểu biết và phương ph p nghiên cứu thế giới hiện đại cho học sinh

Với những lí do trên, tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Dạy học thống kê ở trường trung học phổ thông theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh”

2 Mục đích nghiên cứu

Trên cơ sở nghiên cứu về các biểu hiện của kĩ năng STEM đề xuất một số biện ph p sư phạm nhằm phát triển c c kĩ năng STEM cho học sinh thông qua dạy học nội dung thống kê

ở trường phổ thông

3 Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học ở trường THPT

3.2 Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu c c kĩ năng STEM và việc dạy thống kê ở trường

phổ thông hiện nay

3.3 Phạm vi nghiên cứu: HS ở trường THPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu đề xuất được một số biện ph p sư phạm phù hợp trong dạy học thống kê ở trường

phổ thông thì sẽ phát triển kỹ năng STEM cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy

và học môn Toán ở trường THPT

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu c c quan điểm mang tính lí luận về STEM

2 Đề xuất một số biện ph p sư phạm trong dạy học nội dung thống kê ở trường phổ thông nhằm phát triển c c kĩ năng STEM cho học sinh

5.3 Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng và đ nh gi tính khả thi của giả thuyết khoa học

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương ph p nghiên cứu lý luận: Tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu về các vấn đề liên quan đến đề tài của luận văn

6.2 Phương ph p điều tra - quan sát: Nghiên cứu thực trạng dạy và học nội dung thống kê tại một số trường THPT thông qua các hình thức sử dụng phiếu điều tra, quan sát hoặc phỏng vấn trực tiếp GV ở trường THPT

6.3 Phương ph p nghiên cứu trường hợp: Phỏng vấn, nghiên cứu một số nhóm HS lớp thực nghiệm

6.4 Thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy thực nghiệm tại một số trường THPT để xem xét tính khả thi và hiệu quả của các biện ph p sư phạm đã đề xuất

6 Phương ph p thống kê toán học: Phân tích các số liệu điều tra thực trạng và số liệu thực nghiệm sư phạm

7 Đóng góp của luận văn

7.1 Những đóng góp về mặt lý luận

Đề xuất được một số biện ph p sư phạm mang tính khả thi nhằm tổ chức dạy học thống

kê ở trường phổ thông một cách hiệu quả qua đó giúp học sinh phát triển c c kĩ năng STEM

7.2 Những đóng góp về mặt thực tiễn

- Nâng cao hiệu quả dạy và học thống kê ở trường THPT

- Kết quả luận văn có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và HS trong quá trình giảng dạy và học tập ở trường THPT

- Làm cơ sở để phát triển những nghiên cứu sâu, rộng hơn về những vấn đề có liên quan trong luận văn

8 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần “Mở đầu”, “Kết luận” và “Danh mục tài liệu tham khảo”, nội dung chính của luận văn được trình bày trong ba chương:

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn

Chương 2 Một số biện ph p sư phạm nhằm phát triển kĩ năng STEM cho học sinh thông qua dạy học nội dung thống kê ở trường phổ thông

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Trên thế giới

Thuật ngữ STEM lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ vào năm

2001 Từ đó đến nay, giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên

cứu Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM được hiểu với nghĩa là gi o dục STEM (Nguyễn Thanh Nga) Giáo dục STEM có một số cách hiểu khác nhau

Theo Bộ Giáo dục Hoa Kỳ (2007): “Gi o 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”

Nhóm tác giả Tsupros, Kohler, và Hallinen (2009) cho rằng: “Gi o dục STEM là một phương ph p 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”

C c nước phát triển như Mỹ, Anh, Australia, Canada,…luôn tạo điều kiện thuận lợi nhất về chính sách nhằm thúc đẩy giáo dục STEM tại quốc gia mình Chẳng hạn, c c chương trình tài trợ, tuyển dụng tài năng khoa học người nước ngoài, c c chương trình gắn kết hoạt động STEM trong trường học, dạy nghề và giáo dục đại học với ngành công nghiệp, kinh doanh và các ngnahg nghề khác trong xã hội Những chương trình này thường được chính phủ tạo điều kiện hoặc thông báo bởi các viện, trung tâm hoặc c c cơ quan kh c nằm trong chương trình nghị sự quốc gia về STEM Ví dụ tại Hoa Kì, công dân thông thạo trong các lĩnh vực STEM là một phần quan trọng trong chương trình gi o dục công cộng của quốc gia Tại Australia có c c chương trình cấp quốc gia về giáo dục STEM như chương trình iSTEM (2009) với mục tiêu làm giiauf tri thức cho HS trung học ở Sydney Bên cạnh những thuận lợi về chính s ch, c c nước dù có nền tảng về chính trị, kinh tế - xã hội cũng như truyenf thống giáo dục, nhưng để thành công trong giáo dục STEM đều có những điểm tương đồng nhất định (Tổng kết Dự án nghiên cứu giáo dục STEM của gần 20 nước năm 2013) Đầu tiên

là sự coi trọng dành cho GV giảng dạy STEM, điển hình như Phần Lan, mọi gi o viên đều phải có bằng thạc sĩ trở lên, hay những giáo viên giỏi nhất sẽ được điều động tới dạy ở các vùng khó khăn của đ t nước Tại Trung Quốc, việc tăng lương hay thăng tiến của GV không đơn thuần theo thâm niên công tác mà phụ thuộc vào năng lực thực sự của GV, được đ nh giá qua các tiêu chuẩn và c c chương trình ph t triển chuyên môn liên tục Ở c c nước phát

triển mạnh về giáo dục, STEM cho thấy có sự cải c ch chương trình và phương ph p giảng dạy, trong đó có tập trung vào việc làm cho khoa học và toán học trở nên hấp dẫn và thiết thực hơn thông qua học tập dựa trên vấn đề, yêu cầu và nhấn mạnh vào sự sáng tạo, tư duy phê phán Một số quốc gia, điển hình như Hoa Kì đã xây dựng xong Chuẩn khoa học thế hệ mới NGSS và khung chương trình STEM ( p dụng tại một số bang), với mục tiêu hướng dẫn

GV cách phát triển chương trình dạy học chất lượng cao theo định hướng STEM Chuẩn khoa học thế hệ mới NGSS được xem như nền tảng quan trọng và thuận lợi để đưa gi o dục STEM vào nhà trường phổ thông đối với hình thức giáo dục chính khóa Một hình thức giáo dục STEM khác khá phổ biến ở c c nước phát triển (Mỹ, Anh, Australia,…) là c c chương trình ngoại khóa độc lập, do c c trường đại học hoặc c c đơn vị bên ngoài phối hợp tổ chức cùng trường phổ thông C c chương trình này thường không thu phí (nếu có thì cũng rất thấp) Trên thực tế, HS rất hào hứng tham gia vào các buổi học ngoại khóa này, các chủ đề trong khóa học cũng thể hiện rõ tư tưởng của giáo dục STEM, phần nào do ít bị giưới hạn về mặt thời gian và nội dung so với chương trình chính khóa Ngoài ra còn có một số hình thức triển khai kh c như: Hội chợ khoa học các cấp, các câu lạc bộ khoa học, các dự án học tập STEM…cũng góp phần đưa gi o dục STEM vào nhà trường phổ thông Như vậy có thể thấy rằng, trên thế giới c c nước đặc biệt là c c nước phát triển rất chú trọng phát triển giáo dục STEM, luôn tạo những điều kiện tốt nhất để đưa gi o dục STEM vào trường học

1.1.2 Ở Việt Nam

Giáo dục STEM du nhập vào Việt Nam không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ chính s ch vĩ mô về nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho học sinh phổ thông do các công ty công nghệ tại Việt Nam triển khai cùng với các

tổ chức nước ngoài Ví dụ cuộc thi Robotics của công ty DTT Eduspec được tổ chức từ những năm 2012 (STEM, 2012) tới nay, cùng với đó là những hội thảo chính thức do công

ty DTT Eduspec tổ chức với định hướng giáo dục STEM tập trung vào các môn học mới như robot, khoa học dữ liệu Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự lan toả với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau

Từ năm học 2014-201 , phương thức giáo dục STEM đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo đưa vào c c văn bản hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục trung học và từ đó đến nay tiếp tục chỉ đạo c c 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

Hưởng ứng chủ trương của Bộ Giáo dục và Đào tạo c c trường tích cực tổ chức các ngày hội STEM Đến với ngày hội STEM, các em học sinh sẽ được trải nghiệm các thử nghiệm thú vị, sáng tạo

Các nhà nghiên cứu ở Việt Nam cũng đưa ra c c quan điểm khác nhau về STEM

Tác giả Lê Xuân Quang (2017) cho rằng: “Gi o dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên Trong đó nội dung học tập được gắn với thực tiễn, PPDH theo quan điểm dạy học định hướng hành động” (Lê Xuân Quang (2017), Dạy học môn công nghệ phổ thông theo định hướng STEM, Luận án Tiến sỹ Khoa học Giáo dục, Trường Đại học sư phạm Hà Nội.)

Tác giả Nguyễn Thanh Nga (2017), đã đưa ra rằng: “STEM được dùng trong 2 ngữ cảnh đó là: Ngữ cảnh GD và ngữ cảnh nghề nghiệp Ngữ cảnh GD là quan điểm nhấn mạnh đến việc nâng cao năng lực của HS, quan tâm nền GD của các môn Khoa học,Công nghệ,

Kỹ thuật và Toán học và tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn Còn ngữ cảnh nghề nghiệp là nghề nghiệp thuộc c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học” Tác giả Nguyễn Thanh Nga (2018), đã nêu lên quan điểm của GD STEM trong trường trung học là quan điểm dạy học định hướng phát triển năng lực học sinh thuộc c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học và các kiến thức đó được tổ chức dạy học tích hợp theo chủ đề, nhằm giúp HS vận dụng kiến thức đẻ giải quyết vấn đè thực tiễn mang lại hiệu quả và có giá trị

Theo Nguyễn Xuân Thành, Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp (Khoa học - Công nghệ - Kĩ thuật - Toán) chứ không phải là một môn học, trong đó c c bài học được xây dựng theo chủ đề STEM nhằm lồng ghép kiến thức Khoa học và Toán với các vấn

đề trong Công nghệ và Kĩ thuật của thế giới thực Qua đó, học sinh vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn

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 cần dạy

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 đó (qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết

bị công nghệ) và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra

Tóm lại, học sinh sẽ được học kiến thức gắn liền với những ứng dụng của nó trong công nghệ và kĩ thuật; vận dụng kiến thức học được để tiếp tục sáng tạo về khoa học, công nghệ và kĩ thuật

Như vậy, giáo dục STEM sẽ giúp thực hiện được mục tiêu phát triển năng lực và phẩm chất của học sinh đ p ứng yêu cầu mới

Đồng thời đây cũng là sự chuẩn bị chủ động, tích cực của ngành giáo dục trước khi thực hiện chương trình gi o dục phổ thông mới trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 đang diễn ra

Từ những quan điểm về STEM nói trên, trong khuôn khổ luận văn chúng tôi quan niệm

rằng: Giáo dục STEM trong trường phổ thông là tổ chức dạy học tích hợp các chủ đề theo định hướng phát triển năng lực học sinh thuộc các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán học nhằm giúp học sinh vận dụng các kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn một cách có hiệu quả

1.2 Lý luận về dạy học tích hợp

Theo [19], dạy học tích hợp là hành động liên kết một cách hữu cơ, có hệ thống c c đối tượng nghiên cứu, học tập của một vài lĩnh vực môn học khác nhau thành nội dung thống nhất, dựa trên cơ sở các mối liên hệ về lí luận và thực tiễn được đề cập trong các môn học đó nhằm hình thành ở HS c c năng lực cần thiết

Trong dạy học tích hợp, HS dưới sự chỉ đạo của GV thực hiện việc chuyển đổi liên tiếp các thông tin từ ngôn ngữ của môn học này sang môn học khác; HS học cách sử dụng phối hợp những kiến thức, những kĩ năng và những thao t c để giải quyết một tình huống phức hợp - thường là gắn với thực tiễn Chính nhờ qua trình đó, HS nắm vững kiến thức, hình thành khái niệm, phát triển năng lực và các phẩm chất cá nhân [19]

Theo chương trình gi o dục phổ thông mới Bộ Giáo dục và Đào tạo công bố ngày 27/12/2018, dạy học tích hợp là “định hướng dạy học giúp HS phát triển khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thuộc nhiều lĩnh vực kh c nhau để giải có hiệu quả các vấn đề

trong học tập và trong cuộc sống, được thực hiện ngay trong qu trình lĩnh hội tri thức và rèn luyện kĩ năng”

Như vậy, có thể hiểu “Dạy học tích hợp là một quan điểm dạy học nhằm hình thành và phát triển ở HS những năng lực cần thiết trong đó có năng lực vận dụng kiến thức để giải quyết có hiệu quả các tình huống thực tiễn”

Nội hàm của khái niệm giáo dục STEM đã x c định giáo dục STEM là giáo dục liên ngành và thể hiện đó là dạy học tích hợp Do đó, dạy học tích hợp là một cơ sở khoa học quan trọng của dạy học môn Công nghệ theo định hướng STEM được thể hiện bởi các nội dung cốt lõi sau đây:

- Dạy học tích hợp định hướng kết quả đầu ra

Giáo dục định hướng kết quả đầu ra nhằm đảm bảo chất lượng đầu ra của việc dạy học, thực hiện mục tiêu phát triển toàn diện các phẩm chất nhân cách, chú trọng năng lực vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn nhằm chuẩn bị cho con người năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp Chương trình dạy học định hướng kết quả đầu ra không quy định những nội dung dạy học chi tiết mà quy định những kết quả đầu

ra mong muốn của qu trình đào tạo Đặc điểm này sẽ ảnh hưởng đến việc xây dựng chủ đề,

x c định mục tiêu và lựa chọn các nội dung học tập để xây dựng bài học STEM

- Dạy học tích hợp nhằm phát triển năng lực cho HS

Dạy học tích hợp là một trong những quan điểm giáo dục nhằm nâng cao năng lực của người học Dạy học tích hợp là định hướng về nội dung và PPDH, trong đó GV tổ chức, hướng dẫn để HS biết huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau nhằm giải quyết các nhiệm vụ học tập; thông qua đó hình thành những kiến thức, kĩ năng mới; phát triển được những năng lực cần thiết, nhất là năng lực giải quyết vấn đề trong học tập và trong thực tiễn cuộc sống Đặc điểm này là cơ sở cho việc xây dựng các hoạt động trong giáo dục STEM

- Dạy học tích hợp biểu hiện cách tiếp cận lấy người học làm trung tâm

Dạy học lấy người học là trung tâm đòi hỏi người học là chủ thể của hoạt động học, họ phải tự học, tự nghiên cứu để tìm ra kiến thức bằng hành động của chính mình, người học không chỉ được đặt trước những kiến thức có sẵn ở trong bài giảng của GV mà phải tự đặt mình vào tình huống có vấn đề của thực tiễn, cụ thể và sinh động của nghề nghiệp rồi từ đó

tự mình tìm ra c i chưa biết, cái cần khám phá học để hành, hành để học, tức là tự tìm kiếm kiến thức cho bản thân

Trong dạy học lấy người học làm trung tâm đòi hỏi người học tự thể hiện mình, phát triển năng lực làm việc nhóm, hợp tác với nhóm, với lớp Sự làm việc theo nhóm này sẽ đưa ra c ch thức giải quyết đầy tính sáng tạo, kích thích các thành viên trong nhóm hăng h i tham gia vào giải quyết vấn đề Đặc điểm này là căn cứ để x c định các loại hình giáo dục STEM, là căn cứ để xây dựng các hoạt động trong giáo dục STEM

- Nội dung được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức giữa các môn học với nhau và với thực tiễn cuộc sống

Thực hiện môn học tích hợp, các quá trình học tập không bị cô lập với cuộc sống hàng ngày, các kiến thức gắn với kinh nghiệm sống của HS và được liên hệ với các tình huống cụ thể, có ý nghĩa đối với HS Khi đó HS được dạy sử dụng kiến thức trong những tình huống

cụ thể và việc giảng dạy kiến thức không chỉ là lí thuyết mà còn phục vụ thiết thực cuộc sống con người, để làm người lao động, công dân tốt… Mặt khác, các kiến thức sẽ không lạc hậu do thường xuyên cập nhật với cuộc sống

1.3 Lý luận về các kĩ năng STEM

1.3.1 Quan niệm về STEM

Theo [12], từ khóa STEM được sử dụng lần đầu tiên từ những năm 2000 bởi Quỹ Khoa học Quốc gia (National Science Foundation – NSF), một cơ quan của chính phủ Hoa

Kì với mục đích hỗ trợ nghiên cứu GD và các ngành khoa học kĩ thuật cơ bản ở tất cả các lĩnh vực y tế Đó là từ viết tắt bởi bốn chữ c i đầu tiên trong tổ hợp các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học)

S – Science (Khoa học) hiểu đơn giản là những gì liên quan đến viện tìm hiểu và khám

phá thế giới tự nhiên Ở trường học từ cấp tiểu học cho đến trung học phổ thông và đại học,

có rất nhiều môn học nghiên cưu về thế giới tự nhiên như: vật lí, hóa học, sinh học, thiên văn học, địa chất,

T – Technology (Công nghệ) có rất nhiều phát biểu khác nhau về khái niệm công nghệ,

nhưng tựu chung lại đều mong một ý nghĩa chung, đó là “ qu trình con người thay đổi thế

giới tự nhiên để đ p ứng nhu cầu và mong muốn của mình” – theo công bố của Hội đồng nghiên cứu quốc gia (NRC) và Học viện kĩ thuật quốc gia (ANE)

E – Engineering (Kĩ thuật) là những ngành nghề mà ở đó có kiến thức đạt được về

khoa học tự nhiên và Toán học được áp dụng để phát triển các quy trình sản xuất tận dụng nguồn nguyên liệu sức mạnh của thiên nhiên nhằm phục vụ lợi ích của nhân loại (Theo Hội đồng Kiểm định kĩ thuật và Công nghệ - ABET, năm 2002) C c lĩnh vực của công nghệ, kĩ thuật có mối quan hệ chặt chẽ, bổ trợ cho nhau

M – Mathematics (Toán học) là khoa học về quy luật và mối quan hệ (Theo Hiệp hội

vì sự tiến bộ của khoa học Mĩ) To n học cung cấp một thứ ngôn ngữ chính xác cho Công nghệ, Khoa học và Kĩ thuật Phát triển công nghệ, chẳng hạn như công nghệ m y tính cũng giúp ích rất nhiều cho Toán học, cũng như sự phát triển của toán học thường tạo ra những sáng kiến đổi mới trong công nghệ

Những kiến thức và kĩ năng về c c lĩnh vực trên được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày

STEM được hiểu là sự kết hợp giữa bốn ngành Khoa học, công nghệ, Kĩ thuật và Toán học thành một môn học mới, ở đó người học có cơ hội để tiếp cận với thế giới trên nhiều khía cạnh hơn là chỉ được học từng phần kiến thức riêng rẽ và thực hành về nó [14] Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh kh c nhau, đó là ngữ cảnh giáo dục

và ngữ cảnh nghề nghiệp [8]

Trong ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa hoc, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Quan tâm đến việc tích hợp các môn trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính s ch STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM

Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học

Tùy từng ngữ cảnh kh c nhau mà STEM được hiểu như là c c môn học hay c c lĩnh vực

Trong luận văn này, STEM được đặt trong ngữ cảnh giáo dục, tác giả quan niệm STEM theo cách quan tâm tới vai trò và sự tích hợp các môn học (Toán, Khoa học, Kỹ thuật

và Công nghệ) trong chương trình gắn liền với việc vận dụng các kiến thức, kĩ năng giải quyết các vấn đề thực tiễn, từ đó nâng cao hứng thú, hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS

1.3.2 Quan niệm về giáo dục STEM

Với những cách tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM sẽ được hiểu và triển khai theo những cách khác nhau Giáo dục STEM được nhận thức và hoạt động theo hai cách hiểu chính như sau:

Một 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

“Gi o dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học” Đây là nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM Đó chính là một chiến lược, định hướng giáo dục nhằm thúc đẩy giáo dục bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học với mục tiêu đào tạo nguồn nhân lực đ p ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề có liên quan, nhờ đó nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế

Hai là, giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp Hoặc là tích hợp đầy đủ cả bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học 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 Hoặc là tích hợp khuyết, tức là tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn c c môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học kh c trong nhà trường [8] Như vậy, gi o dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và To n học C c kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp

học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày Gi o dục STEM kết nối giữa kiến thức học đường với thế giới thực, giải quyết c c vấn đề thực tiễn, tạo hứng thú cho học sinh, hình thành và ph t triển năng lực, phẩm chất cho học sinh

1.3.3 Đặc trưng giáo dục STEM

Giáo dục STEM có c c đặc trưng sau:

- Phát triển c c năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS: Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm

Hơn nữa, giáo dục STEM còn phát triển cho HS các kỹ năng như:

Kỹ năng khoa học: HS được trang bị kiến thức về các khái niệm, các nguyên lý, các định luật và c c cơ sở lý thuyết của GD khoa học Mục tiêu quan trọng nhất là thông qua GD khoa học, HS có khả năng liên kết các kiến thức này để thực hành và có tư duy để sử dụng kiến thức vào thực tiễn để giải quyết các vấn đề trong thực tế

Kỹ năng công nghệ: HS có khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết và truy cập được công nghệ, từ những vật dụng đơn giản như c i bút, chiếc quạt đến những hệ thống phức tạp như mạng Internet, máy móc

Kỹ năng kỹ thuật: HS được trang bị kỹ năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó Vấn đề này đòi hỏi HS 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 HS còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kĩ thuật

Kỹ năng to n học: Là kĩ năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới HS có kĩ năng to n học sẽ có khả năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, có khả năng p dụng các khái niệm và kĩ năng to n học vào cuộc sống hằng ngày

- Phát triển c c năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội cũng như th ch thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21 Bên cạnh những hiểu biết về c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp t c để thành công…

- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đ p ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước

1.3.4 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM

Theo [12], các hình thức tổ chức giáo dục STEM bao gồm:

1 Dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM

Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn

Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM b m s t chương trình của các môn học thành phần Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập

2 Hoạt động trải nghiệm STEM

Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM Đây cũng là c ch thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM

Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của c c bên liên quan như trường phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, c c trường đại học, doanh nghiệp

Trải nghiệm STEM còn có thể được thực hiện thông qua sự hợp tác giữa trường phổ thông với c c cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp Theo cách này, sẽ kết hợp được thực tiễn phổ thông với ưu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp

C c trường phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh được học tập nâng cao trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của học sinh, diễn ra định kỳ, trong cả năm học

Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc c c lĩnh vực STEM

3 Hoạt động nghiên cứu khoa học

Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với nhiều chủ đề khác nhau thuộc c c lĩnh vực robot, năng lượng tái tạo, môi trường, biến đổi khí hậu, nông nghiệp công nghệ cao…

Hoạt động này không mang tính đại trà mà 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

1.3.5 Một số tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM

Khi xây dựng một chủ đề giáo dục STEM, một số câu hỏi có thể gặp phải với c c GV đó

là liệu chủ đề được xây dựng có đúng theo tinh thần STEM hay không hay là một chủ đề tích hợp khoa học đơn thuần Điều gì tạo nên sự phân biệt một chủ đề giáo dục STEM với các chủ đề học tập kh c Điều đầu tiên cần phải khẳng định trước hết một chủ đề dạy học theo định hướng STEM phải là một chủ đề mang tính tích hợp Khái niệm STEM hay giáo dục STEM là một khái niệm rộng và nhiều tầng bậc, do vậy điều này cũng ảnh hưởng tới việc x c định hay c ch đ nh gi về một chủ đề giáo dục STEM Trong nội dung trình bày dưới đây nghiên cứu đề xuất một số tiêu chí nhằm x c định về một chủ đề giáo dục STEM

1 Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thế giới thực

Vận dụng kiến thức STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn chính là mục tiêu của dạy học theo quan điểm STEM Do vậy, bài học STEM không phải là để giải quyết các vấn đề mang tính tưởng tượng và xa rời thực tế mà nó luôn hướng đến giải quyết các vấn đề các tình huống trong xã hội, kinh tế, môi trường trong cộng đồng địa phương của họ cũng như toàn cầu

2 Chủ đề STEM phải hướng tới việc HS vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết

Tiêu chí này nhằm đảm bảo theo đúng tinh thần giáo dục STEM, qua đó mới phát triển được những năng lực chuyên môn liên quan

tự vận dụng kiến thức vào các hoạt động thực hành rồi sau đó có thể truyền đạt lại kiến thức cho người khác Với cách học này, GV không còn là người truyền đạt kiến thức nữa mà sẽ là người hướng dẫn để HS tự xây dựng kiến thức cho chính mình

4 Chủ đề STEM khuyến khích làm việc nhóm giữa các HS

Trên thực tế có những chủ đề STEM vẫn có thể triển khai cá nhân Tuy nhiên, làm việc theo nhóm là hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết các nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn Làm việc theo nhóm là một kĩ năng quan trọng trong thế kỉ 21 bên cạnh đó khi làm việc theo nhóm HS sẽ được đặt vào môi trường thúc đẩy các nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tưởng và cùng nhau phát triển giải pháp

1.3.6 Phát triển kỹ năng STEM

STEM được hiểu là sự kết hợp giữa bốn ngành Khoa học, công nghệ, Kĩ thuật và Toán học thành một môn học mới, ở đó người học có cơ hội để tiếp cận với thế giới trên nhiều kía cạnh hơn là chỉ được học từng phần kiến thức riêng rẽ và thực hành về nó [18]

STEM là một chương trình giảng dạy đưa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học - theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và người học có thể áp dụng để giải quyết vấn

đề trong cuộc sống hàng ngày

GD STEM chú trọng đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM HS 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,

HS phải tìm tòi nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề (Sách giáo khoa, học liệu, Thiết bị thí nghiệm, Thiết bị công nghệ), phải biết cách mở rộng kiến thức, biết cách sửa chữa, chế biến lại chúng cho phù hợp với tình huống có vấn đề mà người học đang phải giải quyết

Phát triển kĩ năng STEM là thông qua c c chủ đề, bài học liên quan đến thực tiễn giúp học sinh phát hiện sự liên hệ cần thiết giữa c c kĩ năng thành phần của STEM, học sinh được vận dụng c c kĩ năng STEM để giải quyết vấn đề qua đó giúp c c em ph t triển c c kĩ năng này

1.4 Dạy học theo định hướng giáo dục STEM

1.4.1 Đặc trưng của bài học STEM

- Một chủ đề STEM đầy đủ sẽ hội tụ cả bốn thành tố của STEM như:

+ Khoa học: C c quy luật tự nhiên, xã hội

+ Công nghệ: Quy trình sản xuất ra sản phẩm học tập

+ Kĩ thuật: Thiết kế, chế tạo, đẽo gọt,

+ To n học: Ý nghĩa c c con số, hình dạng, phép tính, số lượng liên quan đến sản phẩm chế tạo

Một chủ đề STEM có thể khuyết một hoặc một vài thành phần trên, nhưng tối thiểu phải có từ hai thành tố trở lên

- Một bài học STEM có c c đặc trưng sau:

+ Bài học STEM tập trung vào c c tình huống và c c vấn đề mang tính thực tiễn liên quan đến vấn đề xã hội, kinh tế, môi trường cần được giải quyết

+ Bài học STEM thường được hướng dẫn bằng c c qu trình thiết kế kĩ thuật

+ Bài học STEM đặt HS vào hàng loạt những câu hỏi - đ p về thực hành và những

kh m ph có kết thúc mở Trong c c bài học STEM, con đường học tập STEM có kết thúc

mở trong một qu trình không qu ràng buộc Điều ràng buộc, nếu có chỉ là c c vật liệu được cung cấp sẵn

Một bài học STEM có thể khuyết một hoặc một vài thành phần của STEM nhưng tối thiểu phải có từ hai thành phần trở lên

Gi o dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và

kỹ năng cần thiết liên quan đến c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và To n học

C c kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hàng ngày Gi o dục STEM sẽ thu hẹp khoảng c ch giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra những con người có năng lực làm việc “tức thì” trong môi trường có tính s ng tạo cao và sử dụng trí óc có tính chất công việc ít lặp lại

Gi o dục STEM có đặc trưng không phải là để HS trở thành những nhà to n học, nhà khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà là ph t triển cho HS c c kỹ năng có thể được sử dụng để làm việc và ph t triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay Đó cũng chính là

kỹ năng STEM Kỹ năng STEM được hiểu là sự tích hợp, lồng ghép hài hòa từ bốn nhóm kỹ năng là: Kỹ năng Khoa học, kỹ năng Công nghệ, kỹ năng Kỹ thuật và kỹ năng To n học

Một trong những phương ph p dạy và học mang lại hiệu quả cao nhất cho gi o dục STEM là phương ph p “Học qua hành” - “Learning by doing” Phương ph p “Học qua hành” giúp HS có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lý thuyết Bằng c ch xây dựng c c bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành, HS sẽ được hiểu sâu

về lý thuyết, nguyên lý thông qua c c hoạt động thực tế Chính c c hoạt động thực tế này sẽ giúp HS nhớ kiến thức lâu hơn, sâu hơn HS sẽ được làm việc theo nhóm, tự thảo luận tìm tòi kiến thức, tự vận dụng kiến thức vào c c hoạt động thực hành rồi sau đó có thể truyền đạt lại kiến thức cho người kh c Với c ch học này, GV không còn là người truyền đạt kiến thức nữa mà sẽ là người hướng dẫn để HS tự xây dựng kiến thức cho chính mình

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

Dựa trên mục tiêu giáo dục STEM; các tiêu chí của một chủ đề STEM; các hình thức tổ chức giáo dục STEM, quy trình thiết kế một chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM được thực hiện như sau:

Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học

Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn để lựa chọn chủ đề của bài học Những ứng dụng đó có thể là: Hiện tượng tán sắc ánh sáng - Tính chất sóng của ánh sáng - Máy quang phổ lăng kính; Hiện

tượng khúc xạ và phản xạ ánh sáng - Gương cầu và thấu kính - Ống nhòm, kính thiên văn;

Sự chìm, nổi - lực đẩy Ác-si-mét - Thuyền/bè; Hiện tượng cảm ứng điện từ - Định luật Cảm ứng điện từ và Định luật Lenxơ - M y ph t điện/động cơ điện; Vật liệu cơ khí; C c phương

ph p gia công cơ khí; C c cơ cấu truyền và biến đổi chuyển động; Các mối ghép cơ khí; Mạch điện điều khiển cho ngôi nhà thông minh; Sữa chua/dưa muối - Vi sinh vật - Quy trình làm sữa chua/muối dưa; Thuốc trừ sâu - Phản ứng hoá học - Quy trình xử lý dư lượng thuốc trừ sâu; Hoá chất - Phản ứng hoá học - Quy trình xử lý chất thải; Sau an toàn - Hoá sinh - Quy trình trồng rau an toàn

Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết

Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần x c định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kỹ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết (đối với STEM vận dung) để xây dựng bài học Theo những ví dụ nêu trên, nhiệm vụ giao cho học sinh thực hiện trong các bài học có thể là: Thiết

kế, chế tạo một máy quang phổ đơn giản trong bài học về bản chất sóng của ánh sáng; Thiết

kế, chế tạo một ống nhòm đơn giản khi học về hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng; Chế tạo bè nổi/thuyền khi học về Định luật Ác - si - mét; Chế tạo m y ph t điện/động cơ điện khi học về cảm ứng điện từ; Thiết kế mạch lôgic khi học về dòng điện không đổi; Thiết kế robot leo dốc, cầu bắc qua hai trụ, hệ thống tưới nước tự động, mạch điện cảnh b o và điều khiển cho ngôi nhà thông minh; Xây dựng quy trình làm sữa chua/muối dưa; Xây dựng quy trình

xử lý dư lượng thuốc trừ sâu trong rau/quả; Xây dựng quy trình xử lý hoá chất ô nhiễm trong nước thải; Quy trình trồng rau an toàn…

Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề

Sau khi đã x c định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần x c định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm Đối với các ví dụ nêu trên, tiêu chí

có thể là: Chế tạo máy quang phổ sử dụng lăng kính, thấu kính hội tụ; tạo được các tia ánh sáng màu từ nguồn sáng trắng; Chế tạo ống nhòm/kính thiên văn từ thấu kính hội tụ, phân kì; quan s t được vật ở xa với độ bội giác trong khoảng nào đó; Quy trình sản xuất sữa chua/muối dưa với tiêu chí cụ thể của sản phẩm (độ ngọt, độ chua, dinh dưỡng ); Quy trình

xử lý dư lượng thuốc trừ sâu với tiêu chí cụ thể (loại thuốc trừ sâu, độ "sạch" sau xử lý); Quy trình trồng rau sạch với tiêu chí cụ thể ("sạch" cái gì so với rau trồng thông thường)

Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học

Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo c c phương ph p và kỹ thuật dạy học tích cực Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành Các hoạt động học đó có thể được tổ chức cả ở trong

và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng)

Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học của học sinh bên ngoài lớp học

1.4.3 Dạy học Toán theo định hướng giáo dục STEM

Dạy học To n theo định hướng gi o dục STEM về bản chất được hiểu là thông qua việc dạy học môn To n nhằm rèn luyện cho HS c c kỹ năng STEM C c kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu sâu sắc

c c kiến thức, kĩ năng của c c môn học STEM mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm phục vụ cho cuộc sống hàng ngày của c c em

Dạy học To n theo định hướng gi o dục STEM sẽ thu hẹp khoảng c ch giữa hàn lâm

và thực tiễn, giúp cho HS hiểu được c c ứng dụng của c c kiến thức được học và vận dụng được c c kiến thức đó trong thực tiễn tạo ra những con người có năng lực giải quyết vấn đề trong môi trường có tính s ng tạo cao

Tùy thuộc vào bối cảnh dạy học cụ thể của c c trường phổ thông ở Việt Nam mà c c

gi o viên có thể s ng tạo trong việc vận dụng quy trình và p dụng c c mức độ tích hợp STEM trong dạy học To n để không những gia tăng điềm đam mê to n học cho HS mà qua

đó HS còn được ph t triển c c phẩm chất và năng lực kh c

1.3.3.1 Đặc trưng của dạy học toán theo định hướng giáo dục STEM

Dạy học To n theo định hướng gi o dục STEM có c c đặc trưng sau:

- Mục tiêu dạy học thường được mô tả một c ch chi tiết, rõ ràng có thể quan s t và

đ nh gi được, chú trọng đến c c mục tiêu gi o dục STEM

- HS được củng cố, mở rộng c c kiến thức, kĩ năng c c lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và To n học

- HS hiểu rõ hơn vai trò công cụ của môn to n đối với c c môn học kh c và thực tiễn

- Dạy học dựa trên định hướng hành động và sản phẩm

- Tư tưởng dạy học tích hợp liên môn và định hướng vận dụng vào giải quyết

Bước 1: Thiết kế kế hoạch bài học

- X c định mục tiêu bài học: GV cần x c định các mục tiêu bài học, ngoài các muc tiêu về kiến thức, kĩ năng To n học cần x c định rõ mục tiêu phát triển kĩ năng STEM cho học sinh

- X c định các nội dung Toán, Khoa học, Kĩ thuật và Công nghệ phù hợp có thể tích hợp trong bài dạy

- Thiết kế chuỗi hoạt động để đạt được mục tiêu

Bước 2: Tổ chức thực hiện

- GV và HS chuẩn bị nguyên vật liệu, phương tiện thiết bị phục vụ cho bài học

- GV nghiên cứu phương n tổ chức, mức độ ứng dụng STEM các hoạt động học tập cho phù hợp với đối tượng HS, nội dung của bài học, thời gian dạy học, sĩ số lớp học, không gian lớp học, cơ sở vật chất có được

*Mức độ 1: Đề xuất các ý tưởng STEM

+ Trên lớp: Thông qua hoạt động học tập, HS (hoặc nhóm HS) phát hiện ra các

ý tưởng STEM tức là có thể vận dụng các kiến thức toán học với một trong các kiến thức thuộc lĩnh vực khoa học, công nghệ hoặc kĩ thuật để đề xuất ra các giải pháp giải quyết các tình huống nảy sinh trong thực tiễn

+ Ở nhà: HS (nhóm HS) đề xuất bản thiết kế và làm c c mô hình theo ý tưởng

và bản thiết kế đã đề xuất bằng các nguyên vật liệu tận dụng

+ Trên lớp (buổi học sau): GV cho HS (nhóm HS) thuyết minh cho các mô hình, GV và HS kh c đ nh giá, góp ý cho các mô hình

Lưu ý: Mức độ này nên áp dụng cho các lớp kiến thức, kĩ năng STEM của học sinh còn hạn chế, hoặc đối với bài học có nhiều nội dung, hoặc thời gian không nhiều (1 tiết)

* Mức độ 2: Đề xuất bản thiết kế cho các ý tưởng STEM

+ Trên lớp: Thông qua hoạt động học tập, HS (nhóm HS) phát hiện ra các ý tưởng STEM tức là có thể vận dụng các kiến thức toán học với một trong các kiến thức thuộc lĩnh vực khoa học, công nghệ hoặc kĩ thuật để đề xuất ra các giải pháp giải quyết các tình huống nảy sinh trong thực tiễn, sau đó đề xuất bản thiết kế cho ý tưởng STEM đó

+ Ở nhà: HS (nhóm HS) làm các mô hình bằng các nguyên vật liệu tận dụng theo ý tưởng và bản thiết kế đã đề xuất

+ Trên lớp (buổi học sau): GV cho HS (nhóm HS) thuyết minh cho các mô hình, GV và HS kh c đ nh gi , góp ý cho c c mô hình

Lưu ý: Mức độ này nên áp dụng cho các lớp kiến thức, kĩ năng STEM của học sinh tương đối tốt hoặc đối với bài học không có nhiều nội dung, hoặc thời gian không quá ít (2 tiết)

* Mức độ 3: Thiết kế các mô hình STEM

Thông qua hoạt động học tập, HS (nhóm HS) phát hiện ra c c ý tưởng STEM tức là có thể vận dụng các kiến thức toán học với một trong các kiến thức thuộc lĩnh vực khoa học, công nghệ hoặc kĩ thuật để đề xuất ra các giải pháp giải quyết các tình huống nảy sinh trong thực tiễn, sau đó đề xuất bản thiết kế cho ý tưởng STEM

HS (nhóm HS) dùng các nguyên vật liệu tận dụng để làm mô hình ngay tại lớp GV cho HS (nhóm HS) thuyết minh cho c c mô hình, GV và HS đ nh gi , góp ý cho các mô hình

Lưu ý: Mức độ này nên áp dụng cho các lớp kiến thức, kĩ năng STEM của học sinh tốt, hoặc đối với bài học không có ít nội dung, hoặc thời gian nhiều (từ 3 tiết trở lên)

Bước 3: Đ nh gi việc dạy, rút kinh nghiệm

Ở bước này, các GV (hoặc nhóm các GV) sau khi dạy xong sẽ đối chiếu kết quả bài dạy với mục tiêu đã x c định để biết được mức độ đạt được mục tiêu của tiết dạy Nên x c định các nguyên nhân thành công hoặc chưa thành công của bài dạy Trên cơ sở đó, c c GV sẽ rút kinh nghiệm cho đồng nghiệp hoặc cá nhân GV tự rút kinh nghiệm để có sự điều chỉnh sao cho các tiết dạy sau hiệu quả hơn

1.4.4 Vai trò của dạy học theo định hướng giáo dục STEM đối với việc phát triển năng lực cho HS THPT

Dạy học theo định hướng STEM có vai trò đối với việc phát triển năng lực cho

HS THPT Cụ thể là:

- Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như To n học, Khoa học, c c lĩnh vực công nghệ, kĩ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả c c phương diện về đội ngũ

GV, chuơng trình, cơ sở vật chất

- Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn,

HS được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ

đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của HS

- Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các

dự án học tập STEM, HS hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm

vụ học; được làm quen 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 HS

- Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với c c cơ sở giáo dục nghề nghiệp,

c c trường đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất Bên cạnh đó, gi o dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề

có tính đặc thù của địa phương

- Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ỏ trường phổ thông,

HS sẽ được trải nghiệm trong c c lĩnh vực STEM, đ nh gi đuợc sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Thực hiện tốt giáo dục STEM trường phổ thông cũng là c ch thức thu hút HS theo học, lựa chọn

các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiêp lần thứ tư

- Góp phần củng cố, đào sâu, hệ thống hóa kiến thức khoa học đã học trong chương trình, phát hiện và khắc phục những sai lầm của HS mắc phải trong chương trình Hơn nữa, mở rộng kiến thức và năng lực thuộc c c lĩnh vực Khoa học, Công

nghệ, Kĩ thuật và Toán học

- Góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp và định hướng nghề nghiệp cho HS, đặc

biệt là các ngành nghề thuộc c c lĩnh vực STEM

- Phát hiện c c HS có năng lực vượt trội về Khoa học và Kĩ thuật, bồi dưỡng

các HS này trở thành lực lượng nòng cốt, để tham gia các cuộc thi lớn như: liên hoan tuổi trẻ sáng tạo, cuộc thi khoa học kĩ thuật cấp Quốc gia cho HS trung học

1.5 Thực trạng của việc dạy học nội dung thống kê ở trường trung học phổ thông

Để tiến hành nghiên cứu về thực trạng việc dạy học STEM trong DH môn Toán

ở trường THPT, chúng tôi đã tiến hành hồi cứu tư liệu, điều tra, khảo sát bằng phiếu hỏi đối với các GV và HS ở trường THPT Trại Cau, THPT Ngô Quyền - tỉnh Thái Nguyên với mục đích thu thập thông tin, phân tích thuận lợi, khó khăn của thực trạng dạy học STEM trong DH môn Toán ở trường THPT

- Phương ph p phân loại, hệ thống hóa: Xem xét việc thể hiện yêu cầu tích hợp trong DH môn Toán ở SGK môn Toán cấp THPT hiện hành

- Phương ph p điều tra, khảo sát: Dự giờ, quan sát những biểu hiện của GVvà

HS trong hoạt động dạy và học Xây dựng mẫu phiếu khảo sát và tiến hành điều tra

về tình hình dạy - học của GV, HS về dạy học STEM trong DH môn Toán ở một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên

+ Mục đích khảo sát nhằm đ nh gi thực trạng của việc dạy học STEM trong

DH môn Toán ở trường THPT

+ Nội dung khảo sát tìm hiểu nhận thức, sự hiểu biết của GV về dạy học STEM + Đối tượng khảo sát là 30 GV dạy môn Toán và 120 HS ở trường THPT

+ Địa điểm khảo s t là trường THPT Trại Cau, THPT Ngô Quyền - tỉnh Thái Nguyên + Thời gian khảo s t th ng 10 năm 2019

- Phương ph p phỏng vấn: Trao đổi với GV dạy bộ môn Toán ở một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên về tình hình dạy học STEM Chúng tôi đã phỏng vấn qua một số câu hỏi để biết được hiểu biết của GV về dạy học STEM, những căn cứ để GV dạy học STEM, phương ph p DH khi dạy học STEM, những khó khăn mà GV thường gặp khi dạy học STEM

Hỏi trực tiếp một số HS ở một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên

về việc ứng dụng tri thức toán học vào giải bài tập vật lí, sinh học và các bài toán trong thực tế (xem phụ lục 1)

Qua điều tra, khảo s t, dự giờ, phỏng vấn gi o viên và học sinh chúng tôi đã rút

HS chỉ quan tâm tới việc p dụng c c công thức để tính to n, mục đích của HS chỉ là làm sao để giải được bài to n đó mà HS ít quan tâm tới sự liên hệ của bài to n

đó trong thực tiễn, hay suy nghĩ về việc vận dụng c c kiến thức đã học để giải quyết

c c bài to n thực tiễn

Khi được hỏi về lí do, chúng tôi nhận được câu trả lời từ phía học sinh và gi o viên như sau:

- Đa số gi o viên được hỏi đưa ra lí do là nội dung nhiều mà thời gian phân bổ

ít tiết, c c nội dung đã được nhắc đến ở c c lớp dưới được đưa vào nội dung giảm tải (học sinh tự nghiên cứu) hoặc gộp nhiều tiết vào dạy trong một tiết nên chủ yếu là giới thiệu Thống kê là một nội dung gắn liền với thực tiễn và được vận dụng nhiều

trong thực tiễn tuy nhiên năng lực của HS nhiều khi không cho phép gi o viên mở rộng và phân tích sâu c c vấn đề, c c em có thể giải tốt c c bài tập yêu cầu trong s ch

gi o khoa và đảm bảo học hết nội dung chương trình có khi đã được coi là đạt được mục tiêu bài học Do đó, việc dạy học nội dung thống kê chưa được chú trọng bằng

c c nội dung kh c

- Đối với học sinh, c c em thường có tâm lí rằng nội dung thống kê ít nằm trong c c đề kiểm tra, thi cử, thời lượng học nội dung này trên lớp không nhiều, gi o viên cũng không đưa ra c c vấn đề thực tế cho c c em giải quyết nên c c em không thấy được sự hấp dẫn và ý nghĩa của nó từ đó làm cho học sinh cũng ít quan tâm và đầu tư thời gian học tập cho cho nó

1.4.2 Thực trạng dạy học phát triển kỹ năng STEM cho học sinh

Khi khảo sát về thực trạng dạy học phát triển kĩ năng STEM cho học sinh, chúng tôi thu được kết quả như sau:

+ Kết quả khảo sát giáo viên:

(1) Thầy cô hiểu gì về khái niệm giáo dục STEM?

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

Với kết quả như biểu đồ trên, cho thấy gi o viên đã có tìm hiểu về giáo dục STEM, tuy nhiên sự hiểu biết này chưa thực sự hoàn thiện, gi o viên chưa tìm hiểu một cách bài bản và toàn diện về giáo dục STEM Nguyên nhân có thể là do giáo dục

Gi o dục STEM là định hướng

gi o dục

Gi o dục STEM là phương ph p tiếp cận liên môn Khoa học

Ý kiến kh c

nước ta chưa đưa STEM vào chương trình phổ thông một cách cụ thể và chi tiết với mục đích rõ ràng như c c môn học kh c, c c trường cũng ít có cơ hội triển khai các hoạt động STEM mà chủ yếu là do giáo viên tự tìm hiểu, thiết kế và tổ chức, giáo viên chưa được hướng dẫn cụ thể mà chỉ dừng lại ở các hội thảo STEM và một số cuộc thi

(2) Theo thầy cô vai trò của dạy học giáo dục STEM là gì?

Biểu đồ 1.2 Thống kê ý nghĩa của việc dạy học giáo dục STEM

Với câu hỏi về ý nghĩa của việc dạy học giáo dục STEM, đa phần giáo viên đều cho rằng giáo dục STEM đảm bảo phát triển giáo dục toàn diện (48%), 21 % giáo viên cho rằng giáo dục STEM giúp hướng nghiệp và phân luồng, 15% giáo viên chọn nâng cao hứng thú học tập, 12% giáo viên chọn ý nghĩa kết nối trường học với cộng đồng và có 8% giáo viên chọn hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh

(3) Theo thầy cô có cần thiết dạy học môn To n theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh không?

Hình thành và ph t triển năng lực, phẩm chất cho HS Kết nối trường học với cộng đồng

Hướng nghiệp, phân luồng

Biểu đồ 1.3 Thống kê sự cần thiết dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM

Trên cơ sở vai trò của dạy học giáo dục STEM, phần lớn (65%) giáo viên cho rằng dạy học môn To n theo định hướng giáo dục STEM là rất cần thiết, chỉ có 8% giáo viên thấy không cần thiết và 2% chọn hoàn toàn không Điều đó cho thấy, các thầy cô đều nhận thấy tầm quan trọng của việc đưa gi o dục STEM vào dạy học môn Toán

(8) Thầy cô có thường xuyên tổ chức dạy học môn to n theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh không?

Không thường xuyên Rất không thường xuyên

Biểu đồ 1.4 Thống kê mức độ thường xuyên tổ chức dạy STEM

65 23,5

8 2

Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết Hoàn toàn không

(9) Thầy cô có thường xuyên đưa tình huống thực tiễn vào dạy học môn toán không?

Không thường xuyên Rất không thường xuyên

Biểu đồ 1.5 Thống kê mức độ thường xuyên đưa tình huống thực tiễn vào dạy học

Với hai câu hỏi trên, chúng tôi thấy rằng, đa phần gi o viên không thường xuyên tổ chức dạy học môn To n theo hướng phát triển kĩ năng STEM cho học sinh (55%) tuy nhiên giáo viên lại thường xuyên đưa c c tình huống thực tiễn vào toán học Như vậy về bản chất thì giáo viên có chú ý tới việc gắn toán học với thực tiễn và các môn học khác, tuy nhiên cách tổ chức hoạt động và tên gọi không giống nhau

+ Kết quả khảo sát học sinh:

(1) Trước khi nhận được phiếu khảo s t này, em đã từng nghe hay đọc về c c kĩ năng STEM chưa?

Nghe rất nhiều Đã từng nghe Chưa nghe nói bao giờ

Biểu đồ 1.6 Thống kê sự tiếp cận của học sinh với STEM