TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI”, VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

LÊ HOÀNG PHƯỚC HIỀN

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI”,
VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ

HÀ NỘI – 2021


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

LÊ HOÀNG PHƯỚC HIỀN

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI”,
VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM VẬT LÝ
Mã số: 8140211.01

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Thị Thu Hiền

HÀ NỘI – 2021


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt luận văn này, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc của

mình tới các thầy, các cô trong trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc Gia
Hà Nội đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em trong quá trình học tập tại trường.
Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo và học sinh
tại trường THPT Kỳ Sơn, huyện Kỳ Sơn, tỉnh Nghệ An đã tạo điều kiện thuận
lợi giúp đỡ em trong quá trình thực nghiệm đề tài.
Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Lê Thị Thu Hiền,
người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo, động viên, tận tình giúp đỡ em trong
suốt thời gian thực hiện đề tài.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân đã
giúp đỡ, động viên em trong suốt q trình học tập và hồn thành luận văn tại
trường.
Hà Nội, tháng 10 năm 2021
Tác giả

Lê Hoàng Phước Hiền

i


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG ĐỀ TÀI
Viết đầy đủ

Viết tắt

STT
1

CTGDPT

Chương trình giáo dục phổ thơng

2

CG

Chun gia

3

GV

Giáo viên

4

HS

Học sinh

5

THPT

Trung học phổ thông

6

TNSP

Thực nghiệm sư phạm

ii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Danh mục bảng
Bảng 3.1: Thông tin cá nhân của các chuyên gia tham gia khảo sát ............ 100
Bảng 3.2: Kết quả xin ý kiến chuyên gia ...................................................... 101
Danh mục biểu đồ
Biểu đồ 1.1: Bậc giảng dạy của người được khảo sát ..................................... 30
Biểu đồ 1.2: Kinh nghiệm công tác của người được khảo sát ........................ 30
Biểu đồ 1.3: Mức độ hiểu biết về STEM của người được khảo sát ................ 30
Biểu đồ 1.4: Cách tiếp cận kiến thức STEM của người được khảo sát .......... 31
Biểu đồ 1.5: Hoạt động vận dụng STEM ở các trường phổ thông ................. 31
Biểu đồ 1.6: Mức độ quan tâm của giáo viên tới việc phát triển năng lực ..... 31
Biểu đồ 1.7: Mức độ quan trọng của giáo dục STEM trong việc phát triển
năng lực cho học sinh ...................................................................................... 32
Biểu đồ 1.8: Tần suất hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức để giải quyết
các vấn đề thực tiễn ......................................................................................... 32
Biểu đồ 1.9: Tần suất hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức để làm ra sản
phẩm ................................................................................................................ 32
Biểu đồ 1.10: Tần suất liên môn trong giờ học ............................................... 33
Biểu đồ 1.11: Mức độ thuận lợi/khó khăn trong việc triển khai giáo dục
STEM .............................................................................................................. 33
Danh mục hình ảnh
Hình 3.1: Học sinh tích cực làm việc nhóm trong giờ học ........................... 108
Hình 3.2: Học sinh trình bày hoạt động của Bản đồ sao quay ...................... 108

iii

Hình 3.3: Học sinh thảo luận thiết kế bản đồ sao quay................................. 109
Hình 3.4: Học sinh chế tạo bản đồ sao quay ................................................. 109
Hình 3.5: Học sinh giới thiệu về các hành tinh đất đá .................................. 110
Hình 3.6: Học sinh chế tạo "Mơ hình chuyển động của Hệ Mặt Trời” ........ 110
Hình 3.7: Học sinh báo cáo sản phẩm "Mơ hình chuyển động của Hệ Mặt
Trời" .............................................................................................................. 111

iv


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1.

Lý do chọn đề tài................................................................................... 1

2.

Mục đích nghiên cứu............................................................................. 3

3.

Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ............................................................ 3

4.

Giả thuyết khoa học .............................................................................. 3

5.

Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................ 3

6.

Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 4

7.

Đóng góp mới của đề tài ....................................................................... 5

8.

Dự kiến cấu trúc của luận văn............................................................... 5

CHƯƠNG 1....................................................................................................... 6
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC THEO ĐỊNH
HƯỚNG GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC
TRONG HỌC TẬP CHO HỌC SINH .............................................................. 6
1.1. Tổng quan về giáo dục STEM .............................................................. 6
1.1.1. Tổng quan về giáo dục STEM trên thế giới ........................................ 6
1.1.2. Giáo dục STEM tại Việt Nam ............................................................. 8
1.1.3. Sự cần thiết của việc triển khai giáo dục STEM............................... 10
1.2. Dạy học STEM ở trường trung học phổ thông ................................... 11
1.2.1. Khái niệm dạy học theo định hướng STEM ..................................... 11
1.2.2. Mục tiêu của việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM ........... 14
1.2.3. Các hình thức triển khai giáo dục STEM.......................................... 14
1.2.4. Quy trình triển khai một bài học STEM ........................................... 18
v

1.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng tới việc triển khai dạy học STEM ................. 20
1.3. Dạy học theo chủ đề ............................................................................ 24
1.3.1. Khái niệm dạy học theo chủ đề ......................................................... 24
1.3.2. Dạy học chủ đề STEM ...................................................................... 24
1.3.3. Phân loại chủ đề STEM .................................................................... 25
1.4. Tính tích cực học tập của học sinh trong dạy học Vật lý theo định
hướng STEM ............................................................................................... 26
1.4.1. Khái niệm tính tích cực của học sinh ................................................ 26
1.4.2. Biểu hiện của tính tích cực ................................................................ 27
1.4.3. Những biện pháp phát huy tính tích cực của học sinh ...................... 27
1.5. Thực trạng dạy học STEM ở trường phổ thơng hiện nay ................... 29
1.5.1. Mục đích khảo sát ............................................................................. 29
1.5.2. Đối tượng và thời gian khảo sát ........................................................ 29
1.5.3. Nội dung khảo sát ............................................................................. 29
1.5.4. Phương pháp khảo sát ....................................................................... 29
1.5.5. Kết quả khảo sát ................................................................................ 30
1.6. Kết luận chương 1 ............................................................................... 34
CHƯƠNG 2..................................................................................................... 36
XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU
TRỜI”, VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM ...................................... 36
2.1. Tổng quan nội dung chuyên đề “Trái Đất và bầu trời”, Vật lý 10 ..... 36
2.1.1. Mục tiêu dạy học chuyên đề “Trái Đất và bầu trời” ......................... 36
2.1.2. Đặc điểm kiến thức chuyên đề “Trái Đất và bầu trời” ..................... 38
vi


2.2. Xây dựng tiến trình dạy học chuyên đề “Trái Đất và bầu trời”, Vật lý
10 theo định hướng STEM .......................................................................... 39
2.2.1. Tiến trình dạy học chủ đề “Thiết kế bản đồ sao quay” ..................... 39

2.2.2. Tiến trình dạy học chủ đề “Mơ hình chuyển động của Hệ Mặt Trời" ..
............................................................................................................... 60
2.3. Kết luận chương 2 ............................................................................... 93
CHƯƠNG 3..................................................................................................... 94
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .......................................................................... 94
3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm.......................................................... 94
3.1.1. Mục đích thực nghiệm ...................................................................... 94
3.1.2. Quy trình tổ chức thực nghiệm sư phạm ........................................... 94
3.2. Xây dựng phương thức và tiêu chí đánh giá ....................................... 94
3.3. Nội dung thực nghiệm ........................................................................ 95
3.3.1. Tài liệu và cách thức thực nghiệm .................................................... 95
3.3.2. Cách thức tiến hành thực nghiệm sư phạm ....................................... 96
3.4. Đối tượng, thời gian và phương pháp thực nghiệm sư phạm ............. 96
3.4.1. Đối tượng thực nghiệm ..................................................................... 96
3.4.2. Thời gian và địa điểm thực nghiệm .................................................. 97
3.4.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm.................................................. 97
3.5. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ......................................................... 97
3.6. Kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................................ 99
3.7. Kết luận chương 3 ............................................................................. 111

vii


MỞ ĐẦU
1.

Lý do chọn đề tài
Sự phát triển nhanh chóng của khoa học, kỹ thuật và công nghệ trong

những năm gần đây đã và đang đưa nền kinh tế nước ta trở thành nền kinh tế

tri thức. Trong nền kinh tế tri thức, nguồn nhân lực là yếu tố quyết định tạo nên
sự phát triển của xã hội. Nghị quyết hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới
căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo (2013) đã chỉ rõ: “Chuyển mạnh quá
trình giáo dục từ trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực, phẩm
chất người học”. Bên cạnh đó, cuộc cách mạng lần thứ 4 đã và đang diễn ra
trong những năm gần đây với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, sự
đột phá của hệ thống internet và trí tuệ nhân tạo kéo theo sự thay đổi đáng kể
phương thức sản xuất của thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Sự thay
đổi này đang diễn ra địi hỏi lực lượng sản xuất cũng phải thay đổi. Vì vậy,
nhiệm vụ đặt ra cho nền giáo dục là cần trang bị cho học sinh những kiến thức,
kỹ năng cần thiết để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Việc này được thủ tướng chính
phủ giao nhiệm vụ cho bộ Giáo dục thực hiện và được chỉ rõ trong chỉ thị
16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng lần thứ 4:
“Thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn học
(STEM) trong chương trình giáo dục phổ thơng; tổ chức thí điểm tại một số
trường phổ thông ngay từ năm học 2017 – 2018. Nâng cao năng lực nghiên
cứu, giảng dạy trong các cơ sở giáo dục đại học; tăng cường giáo dục những
kỹ năng, kiến thức cơ bản, tư duy sáng tạo, khả năng thích nghi với những yêu
cầu của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4.”
Thực hiện các Nghị quyết của Đảng, Quốc hội và Quyết định của Thủ
tướng Chính phủ, chương trình giáo dục phổ thơng mới được Bộ Giáo dục xây
dựng theo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực của học sinh; tạo điều
kiện cho học sinh phát triển những năng lực, kỹ năng cần thiết để thích ứng với

1


sự thay đổi của thế giới. Chương trình khơng cịn chỉ chú trọng tới việc trau dồi
kiến thức hàn lâm như trước mà đã chú trọng phát triển hài hòa về thể chất và
tinh thần giúp người học tích cực, tự chủ, tự tin, có ý thức lựa chọn nghề nghiệp

và học tập suốt đời; trở thành người công dân có trách nhiệm, người lao động
có văn hố, cần cù, sáng tạo, đáp ứng nhu cầu phát triển của cá nhân và yêu cầu
của sự nghiệp xây dựng, bảo vệ đất nước trong thời đại tồn cầu hố và cách
mạng cơng nghiệp mới.
Chương trình giáo dục phổ thơng mới mơn Vật lý cũng đưa ra những mục
tiêu rất rõ ràng để phát triển những năng lực cần thiết cho học sinh, đồng thời
những chủ đề được đưa ra rất gần gũi với cuộc sống. Tuy nhiên, chương trình
mới có nhiều sự thay đổi so với chương trình cũ về mục tiêu, kiến thức và
phương pháp dạy học, trong khi đó, giáo viên của chúng ta hiện nay vẫn có thói
quen dạy học thuần kiến thức hàn lâm, ít chú trọng đến việc vận dụng kiến thức
vào thực tế, nâng cao kỹ năng, năng lực cho học sinh. Do đó khơng thể tránh
khỏi việc giáo viên sẽ còn nhiều bỡ ngỡ và khó khăn trong việc xây dựng tiến
trình dạy học để đáp ứng được những mục tiêu đề ra trong chương trình mới.
Chương trình giáo dục phổ thơng mới mơn Vật lý ngồi những chủ đề kiến
thức hàn lâm cịn có 3 chuyên đề gắn liền với cuộc sống. Trong đó, chuyên đề
“Trái đất và bầu trời” là một chuyên đề hấp dẫn, nhiều kiến thức thực tế nhưng
nếu triển khai theo phương pháp dạy học cũ sẽ gây nhàm chán, khó hiểu với
học sinh. Nếu xây dựng tiến trình dạy học chuyên đề này theo định hướng
STEM, học sinh sẽ được tìm tịi, khám phá, được sáng tạo những sản phẩm của
riêng mình do đó các em khơng chỉ hào hứng hơn mà còn khắc sâu được những
kiến thức trọng tâm của bài học.
Từ những lý do trên, chúng tôi chọn và nghiên cứu đề tài “Tổ chức dạy
học chuyên đề “Trái đất và bầu trời”, vật lý 10 theo định hướng STEM”.

2


2.

Mục đích nghiên cứu

Xây dựng tiến trình và tổ chức dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu trời”,

vật lý 10 theo định hướng STEM nhằm phát huy tính tích cực của học sinh.
3.

Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy học theo định hướng STEM.
- Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy học theo định hướng STEM trong

chuyên đề “Trái đất và bầu trời”, vật lý 10.
4.

Giả thuyết khoa học
Nếu tổ chức dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu trời”, vật lý 10 theo định

hướng STEM thì sẽ phát huy tính tích cực trong học tập của học sinh.
5.

Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý luận định hướng STEM, nghiên cứu lý luận về tính

tích cực trong học tập.
- Tìm hiểu những khó khăn của việc triển khai chuyên đề “Trái đất và bầu
trời” trong chương trình vật lý năm 2018 ở trường phổ thơng hiện nay.
- Phân tích cấu trúc, nội dung dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu trời” Vật lý 10.
- Xây dựng tiến trình dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu trời” theo định
hướng STEM nhằm tăng cường tính tích cực học tập cho học sinh.
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính hiệu quả của việc
sử dụng định hướng STEM trong quá trình dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu
trời” để nâng cao tính tích cực trong học tập cho học sinh.

3


6.

Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
Nghiên cứu các tài liệu về STEM, các phương pháp dạy học bộ môn vật

lý theo hướng phát huy năng lực của học sinh.
Nghiên cứu chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể và chương trình
giáo dục phổ thơng mơn vật lý 2018.
Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến chuyên đề “Trái đất và bầu trời”
– Vật lý 10.
- Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
+ Phương pháp quan sát: Quan sát thái độ và sự hứng thú của học sinh
thông qua tiết học với phương pháp STEM.
+ Phương pháp điều tra: Thực hiện phỏng vấn một số học sinh trong lớp
sau tiết học bài tập để đánh giá mức độ hiệu quả của tiết dạy và thái độ, sự hứng
thú của học sinh đối với tiết dạy.
Trưng cầu ý kiến của các giáo viên vật lý khác về thực trạng dạy học
chuyên đề “Trái đất và bầu trời”.
+ Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến của các chuyên gia, các
giảng viên đại học, giáo viên có kinh nghiệm về STEM, tiến trình bài dạy
STEM trong đề tài.
+ Phương pháp thực nghiệm khoa học: Thực hiện dạy thử ở 2 lớp tương
đương về trình độ; 1 lớp triển khai phương pháp dạy học truyền thống, 1 lớp
triển khai theo phương pháp STEM.
- Phương pháp thống kê toán học : Để xử lý thông tin từ thực nghiệm sư

phạm.

4


7.

Đóng góp mới của đề tài
- Về lý luận: Góp phần làm rõ cách thức triển khai phương pháp STEM

trong dạy học môn vật lý tại trường THPT theo chương trình giáo dục phổ
thơng 2018.
- Về thực tiễn: Xây dựng tiến trình dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu
trời”, vật lý 10 trong chương trình giáo dục phổ thơng 2018 theo định hướng
STEM.
8.

Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu (5 trang), kết luận và kiến nghị (2 trang), tài liệu tham

khảo (4 trang) và phụ lục (12 trang), nội dung của luận văn gồm 3 chương:
+ Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc dạy học theo định hướng
giáo dục STEM nhằm phát huy tính tích cực trong học tập cho học sinh (gồm
30 trang, trong đó có 11 biểu đồ).
+ Chương 2: Xây dựng tiến trình dạy học chuyên đề “Trái đất và bầu trời”,
Vật lý 10 theo định hướng STEM (gồm 61 trang).
+ Chương 3: Thực nghiệm sư phạm (gồm 19 trang, trong đó có 2 bảng và
7 hình).
Luận văn sử dụng 34 tài liệu tham khảo, trong đó có 21 tài liệu tiếng Việt
và 13 tài liệu tiếng nước ngoài.

5


CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC THEO
ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH
CỰC TRONG HỌC TẬP CHO HỌC SINH
1.1. Tổng quan về giáo dục STEM
1.1.1. Tổng quan về giáo dục STEM trên thế giới
Giáo dục STEM ban đầu được gọi là Khoa học, Tốn học, Kỹ thuật và
Cơng nghệ (SMET) là một sáng kiến được tạo ra bởi Quỹ khoa học quốc gia
Hoa Kỳ (NSF) nhằm cung cấp cho học sinh tất cả những kỹ năng về tư duy
phản biện, giúp họ trở thành những người giải quyết vấn đề sáng tạo và cuối
cùng là có khả năng đáp ứng nhu cầu lao động của xã hội. Trước đây, STEM
được sử dụng rất rộng rãi trong sản xuất kinh doanh, nó được sử dụng thường
xuyên trong các công ty kỹ thuật để sản xuất ra các cơng nghệ mang tính cách
mạng như: bóng đèn, ơ tơ, cơng cụ, máy móc… Những người đứng đầu trong
các quy trình sản xuất đó thường chỉ được đào tạo cơ bản hoặc chỉ học nghề
chứ khơng được đào tạo bài bản vì STEM khơng được áp dụng trong giáo dục
truyền thống.
Giáo dục STEM được khởi nguồn từ Mỹ, mốc quan trọng giúp Hoa Kỳ
hình thành chiến lược về công nghệ và đổi mới trong giáo dục là sự kiện Nga
phóng vệ tinh Sputnik vào khơng gian năm 1957. Ý nghĩa của sự kiện này đã
thúc đẩy Hoa Kỳ xem xét việc khởi xướng và thúc đẩy hơn nữa những tiến bộ
trong công nghệ về du hành và khám phá không gian. Năm 1958, Mỹ thành lập
cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NASA). Sứ mệnh của NASA là mở
rộng và cải thiện sự hiện diện trong không gian của Hoa Kỳ và sử dụng Khoa
học, Kỹ thuật một cách hiệu quả nhất để hồn thành sứ mệnh đó. Kể từ khi ra
đời, ngành công nghiệp vũ trụ của Mỹ đã phát triển mạnh và tạo ra nhiều thành

6


tựu đáng kể. NASA cũng chịu trách nhiệm về việc đẩy mạnh giáo dục STEM,
đưa ra các sáng kiến và các khoản tài trợ góp phần phát triển nhân lực trong các
ngành nghề STEM. Trong suốt mùa hè năm 2010, hơn 150 sự kiện do trung
tâm NASA dẫn đầu và 130 đối tác tham gia từ khắp các quốc gia đã thu hút
hơn 150.000 sinh viên tham gia trải nghiệm. [29]
Từ khi NASA thành lập, chính phủ Mỹ thường xuyên đẩy mạnh giáo dục
STEM, thành lập nhiều hội đồng giáo dục xây dựng các tiêu chuẩn và hướng
dẫn hình thành các chương trình đào tạo STEM cho học sinh phổ thông. Vào
những năm 1990, SMET được Quỹ khoa học quốc gia Hoa Kỳ sử dụng như các
từ viết tắt của Khoa học, Tốn học, Kỹ thuật và Cơng nghệ; sau đó được đổi
thành STEM vào năm 2001. Năm 2007, một báo cáo của viện Hàn lâm Khoa
học, Kỹ thuật và Y học Quốc gia Hoa Kỳ đã cảnh báo lực lượng lao động STEM
của Mỹ đang có trình độ thấp hơn các quốc gia khác, địi hỏi Mỹ phải có biện
pháp đẩy mạnh giáo dục STEM hơn nữa. Từ đó, hàng loạt các chính sách, sáng
kiến được ra đời tiêu biểu như sáng kiến “Giáo dục để đổi mới” của Tổng thống
Obama năm 2009 nhằm giúp sinh viên Hoa Kỳ dẫn đầu về thành tích Khoa học
và Tốn cho tới năm 2020.
Qua nhiều năm phát triển, giáo dục STEM đã cho thấy tác dụng tuyệt vời
của nó, Mỹ đã trở lại dẫn đầu về nhân lực trong lĩnh vực STEM. Giáo dục
STEM đã lan rộng ra các quốc gia và trở thành cuộc cách mạng giáo dục trên
toàn thế giới. Các hội chợ khoa học được tổ chức thường xuyên và giành được
sự quan tâm của đông đảo học sinh, sinh viên, phụ huynh và cả truyền thơng
báo chí. Dễ dàng nhận thấy rằng phát triển giáo dục STEM trong cuộc cách
mạng công nghiệp lần thứ 4 không chỉ là xu thế của thời đại mà còn là chiến
lược phát triển của các quốc gia. Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học
kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn, đòi hỏi ngành

7


giáo dục cũng phải có những thay đổi để đáp ứng được nhu cầu phát triển của
xã hội.
Nghiên cứu về giáo dục STEM đã và đang được nhiều nhà giáo dục trên
toàn thế giới quan tâm nghiên cứu trên toàn thế giới. Theo nghiên cứu của Josh
Brown, trong giai đoạn 2007 – 2010 tại Mỹ có 60 bài báo khoa học về STEM
được xuất bản trên 8 tạp chí giáo dục nổi tiếng của Mỹ. Giai đoạn 2008 – 2013
là giai đoạn phát triển mạnh mẽ về nghiên cứu giáo dục STEM, Mỹ có 200
cơng trình nghiên cứu về giáo dục STEM chiếm tỷ lệ lớn nhất (52%); Anh có
36 cơng trình (9,35%); Hà Lan, Úc mỗi quốc gia có 16 nghiên cứu (4,16%);
các quốc gia Tây Ban Nha, Israel, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada, Đức, Đài Loan tổng
cộng có 67 cơng trình; các quốc gia cịn lại trên thế giới có 50 cơng trình. Các
nghiên cứu cho thấy các lĩnh vực về giáo dục STEM; vai trò, bản chất hay các
chính sách về giáo dục STEM… [11]
1.1.2. Giáo dục STEM tại Việt Nam
Giáo dục STEM được đưa vào Việt Nam từ khoảng những năm 2000
nhưng phát triển mạnh ở các công ty tư nhân dưới dạng Robotic và Công nghệ
thông tin. Các đơn vị áp dụng mơ hình giáo dục STEM nhưng chưa thông qua
nghiên cứu cụ thể nào về lý luận và thực tiễn đối với bối cảnh kinh tế xã hội tại
Việt Nam. Điều này dẫn tới chưa có sự thống nhất về khái niệm và mục tiêu
trong giáo dục STEM tại Việt Nam.
Việt Nam là một trong những nước đang có bước chuyển mình mạnh mẽ
về Khoa học, Kỹ thuật hịa mình với cuộc cách mạng cơng nghiệp lần thứ 4.
Điều này đòi hỏi chúng ta phải có một nguồn nhân lực STEM được đào tạo bài
bản để nâng cao năng lực sản xuất, cạnh tranh với các nước trên thế giới về môi
trường đầu tư hấp dẫn và đầy tiềm năng. Nếu như không bắt kịp nhịp độ phát
triển của các nước trên thế giới và trong khu vực, chúng ta sẽ phải đối mặt với

sự khủng hoảng về nhân lực chất lượng cao, lạc hậu về phương thức sản xuất

8


làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới tình hình kinh tế và an ninh. Nhận thấy cơ hội
và những thách thức đó, Thủ tướng chính phủ đã ra chỉ thị số 16/CT-TTg ngày
04/05/2017 đưa ra những giải pháp nhằm tăng cường năng lực tiếp cận cuộc
cách mạng công nghiệp 4.0 trong đó có giải pháp đề cao sự thay đổi trong giáo
dục, thúc đẩy giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thơng. Trên cơ
sở đó, Bộ Giáo dục và Đào tạo cũng có những văn bản, cơng văn hướng dẫn
triển khai các mục tiêu giáo dục phổ thông, đặc biệt đẩy mạnh giáo dục STEM
như: Công văn số 4325/BGDĐT-GDTrH về việc hướng dẫn thực hiện nhiệm
vụ giáo dục trung học; Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH về việc triển khai
thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học.
Từ năm học 2011 – 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã triển khai hoạt động
nghiên cứu khoa học ở cấp Trung học cơ sở và Trung học phổ thông; tổ chức
các cuộc thi nghiên cứu khoa học kỹ thuật nhằm tạo môi trường cho học sinh
và giáo viên đưa những lý thuyết đã học vận dụng vào thực tế. Từ khi bắt đầu
triển khai đến nay, Việt Nam tham dự kỳ thi Khoa học kỹ thuật quốc tế và đều
có dự án đoạt giải. Kỳ thi này được các trường trung học cơ sở và trung học
phổ thơng trên tồn quốc tham gia tích cực với hàng chục ngàn dự án được thực
hiện hằng năm. Ngoài ra, Hoạt động trải nghiệm sáng tạo và Ngày hội STEM
cũng được triển khai đều đặn; 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,
nổi bật như các trường: Trường Olympia - Hà Nội; Trường THCS Trưng
Vương - Hà Nội; Trường THPT Chuyên Lê Hồng Phong - Nam Định… Ngoài
ra, Bộ Giáo dục và Đào tạo cũng đã phối hợp với Hội đồng Anh triển khai
chương trình thí điểm về giáo dục STEM cho một số trường trên địa bàn Hà
Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Nam Định và Quảng Ninh vào năm 2016. Đây là

một bước đi quan trọng để hình thành chương trình giáo dục STEM mang tầm
quốc gia.

9


1.1.3. Sự cần thiết của việc triển khai giáo dục STEM
Việt Nam đang trên đà phát triển mạnh mẽ, nền kinh tế thế giới đang thay
đổi nhanh chóng về phương thức và công cụ sản xuất, nếu Việt Nam không đào
tạo ra những nhân lực đáp ứng được sự thay đổi của thế giới thì chúng ta sẽ bị
thụt lùi, lạc hậu.
Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể cũng đã nêu rõ, chương trình
giáo dục phổ thơng phải đảm bảo phát triển được phẩm chất, năng lực của người
học thông qua những nội dung giáo dục với kiến thức thiết thực, chú trọng việc
thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, phát huy tính tích cực chủ động
của học sinh; các phương pháp kiểm tra đánh giá phải phù hợp với những mục
tiêu giáo dục được để ra. Giáo dục công nghệ được thực hiện qua nhiều môn
học trong đó cốt lõi là mơn Thế giới cơng nghệ (Khối 1 – 3) và Tìm hiểu cơng
nghệ (Khối 4 – 5); Công nghệ và hướng nghiệp (THCS); Thiết kế và cơng nghệ
(THPT). Cùng với Tốn, Khoa học tự nhiên và Tin học, các mơn học về cơng
nghệ góp phần thúc đẩy giáo dục STEM, một trong những xu hướng giáo dục
đang được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới. [1]
Chương trình giáo dục phổ thơng mới cũng đề cập đến việc bồi dưỡng 5
phẩm chất (yêu nước, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm) và 10 năng
lực (giao tiếp và hợp tác; giải quyết vấn đề và sáng tạo; năng lực ngơn ngữ;
năng lực tốn học; năng lực khoa học; năng lực công nghệ; năng lực tin học;
năng lực thẩm mỹ; năng lực thể chất; tự chủ và tự học) cho học sinh. Giáo dục
STEM giúp học sinh hình thành những phẩm chất và năng lực trên một cách
hiệu quả bằng cách kết hợp 4 lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn
học; giúp công dân Việt Nam bắt kịp xu thế phát triển của thế giới. Các bài học

STEM tập trung vào thực hành, sáng tạo và gắn liền với thực tiễn; không cịn
là những bài học khơ khan hàn lâm như giáo dục truyền thống giúp học sinh
hứng thú hơn trong việc tiếp nhận kiến thức và tự chủ hơn trong việc hình thành

10


những kỹ năng. Khi tiếp xúc với giáo dục STEM, học sinh có cơ hội được tiếp
cận với những cơng nghệ tiên tiến, tìm hiểu và khám phá những hiện tượng
khoa học, vận dụng toán học vào thực tế và sáng tạo những sản phẩm khoa học
công nghệ. Điều này cực kỳ có ý nghĩa trong điều kiện phát triển nhanh chóng
của xã hội khi mà xung quanh các em ln có những cơng cụ, máy móc, những
thành tựu khoa học hiện đại phục vụ cho con người. Giáo dục STEM làm thay
đổi về phương pháp đào tạo và chắc chắn sẽ giúp thực hiện được những mục
tiêu giáo dục đề ra, nâng cao năng lực, phát triển phẩm chất cho học sinh và
góp phần làm thay đổi nguồn nhân lực cho xã hội, đáp ứng xu thế phát triển
của thế giới.
1.2. Dạy học STEM ở trường trung học phổ thông
1.2.1. Khái niệm dạy học theo định hướng STEM
Giáo dục STEM có thể coi là một “mơn học tổng hợp”, điều này có nghĩa
là sự tích hợp các kiến thức từ những chuyên ngành khác nhau vào một tổng
thể mới thay vì riêng rẽ từng phần nhỏ. Sự tích hợp này nhằm xóa bỏ rào cản
truyền thống được dựng lên giữa bốn lĩnh vực STEM: Khoa học, Công nghệ,
Kỹ thuật và Toán học. Theo Tsupros, Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên
ngành để học tập trong đó các khái niệm học thuật nghiêm ngặt được kết hợp
với các bài học trong thế giới thực khi học sinh áp dụng Khoa học, Cơng nghệ,
Kỹ thuật và Tốn học trong các bối cảnh được liên kết giữa trường học, cộng
đồng, cơ quan và doanh nghiệp toàn cầu cho phép phát triển những kỹ năng về
STEM cùng với đó là tạo ra nguồn nhân lực có khả năng cạnh tranh trong nền
kinh tế mới [34]. Theo nghiên cứu của Brown, Brown, Reardon & Merrill, giáo

dục STEM được định nghĩa là một nền tảng tổng hợp, dựa trên tiêu chuẩn riêng
của các trường học – nơi tất cả các giáo viên, đặc biệt là giáo viên Khoa học,
Công nghệ, Kỹ thuật và Tốn học (STEM) sử dụng cách tiếp cận tích hợp để
dạy và học, trong đó khơng phân chia nội dung theo chuyên ngành nhưng những

11


vấn đề đưa ra được giải quyết và nghiên cứu một cách sống động, linh hoạt
[26].
STEM là thuật ngữ được viết tắt từ 4 lĩnh vực Khoa học (Science), Công
nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Tốn học (Math).
• Khoa học: Gồm những kiến thức về thế giới tự nhiên như Vật lý, Hóa
học, Sinh học, Khoa học trái đất, trau dồi cho học sinh những kiến thức, kỹ
năng để giải quyết những vấn đề về khoa học trong cuộc sống.
• Công nghệ: Đây là điểm đầu tiên dễ gây nhầm lẫn trong giáo dục
STEM. Đại đa số mọi người thường lầm tưởng cơng nghệ phải có máy tính hay
thiết bị hiện đại. Tuy nhiên, công nghệ trong giáo dục STEM được hiểu là việc
sử dụng thành thạo các trang thiết bị xung quanh như kéo, kìm, đồng hồ đa
năng… Giáo dục STEM giúp học sinh hình thành những kỹ năng để sử dụng
hay tiếp cận các công nghệ một cách hiệu quả trong cuộc sống.
• Kỹ thuật: Đây là điểm dễ gây nhầm lần thứ hai trong khái niệm về giáo
dục STEM. Kỹ thuật trong giáo dục STEM không chỉ là những thao tác kỹ thuật
mà là cả quy trình thiết kế kỹ thuật, vận dụng những kiến thức Khoa học, Tốn
học để giúp học sinh hồn thành những mục tiêu đề ra.
• Tốn học: Thơng qua việc phân tích, tính tốn, biện luận… giúp học
sinh hình thành ý tưởng và giải quyết vấn đề một cách hiệu quả.
Thuật ngữ STEM được sử dụng để nói ngắn gọn chủ yếu về 2 lĩnh vực
giáo dục và nghề nghiệp. Ở khía cạnh giáo dục, STEM được hiểu là một hình
thức triển khai dạy học thông qua các bài học/dự án gắn liền với thực tiễn trong

đó tích hợp 4 yếu tố Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn nhằm giúp học
sinh phát triển những kỹ năng, năng lực cần thiết trong cuộc sống. Ở khía cạnh
nghề nghiệp, STEM được hiểu là những nghề nghiệp liên quan đến các lĩnh
vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học.

12


Hiện nay, có rất nhiều nghiên cứu đưa ra những khái niệm về STEM hay
giáo dục STEM dựa trên những quan điểm khác nhau. Tuy nhiên, có 3 cách
hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay:
• Giáo dục STEM được hiểu theo cách quan tâm tới các môn Khoa học,
Công nghệ, Kỹ thuật và Tốn, tăng cường các mơn học này từ bậc tiểu học cho
tới sau đại học. Đây cũng là quan điểm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục của
Mỹ.
• Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành để học tập, loại bỏ
những rào cản truyền thống ngăn cách bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ
thuật và Tốn học; tích hợp chúng vào thế giới thực một cách chặt chẽ, tạo ra
những kinh nghiệm học tập phù hợp cho học sinh. Quan điểm này hiện nay
đang được nhiều nhà giáo dục và các quốc gia áp dụng.
• Giáo dục STEM là phương pháp giảng dạy trong đó tích hợp ít nhất hai
mơn học/lĩnh vực trong bốn lĩnh vực của STEM. Theo Sanders: “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” [33].
Mỗi một quan điểm đều có những lý luận riêng và phù hợp với bối cảnh
của từng quốc gia. Với bối cảnh của nền kinh tế, các chính sách phát triển giáo
dục của Việt Nam hiện nay, STEM nên được hiểu là một phương pháp tiếp cận
thông qua những bài học/dự án; kết hợp Khoa học, Cơng nghệ, Tốn học và Kỹ
thuật giúp học sinh hình thành những kỹ năng, năng lực và phẩm chất, đáp ứng

được sự phát triển của xã hội. Với chính sách giáo dục trao quyền tự chủ cho
giáo viên nhiều hơn thì cách hiểu này sẽ giúp giáo viên được chủ động trong
việc thiết kế bài giảng/dự án tích học phù hợp với đối tượng học sinh của mình.

13


1.2.2. Mục tiêu của việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM
Giáo dục STEM giúp học sinh hình thành những năng lực đặc thù cho
từng mơn học, hình thành cho học sinh những kiến thức, kỹ năng về Khoa học,
Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học. Học sinh biết cách kết hợp các kiến thức ở
các lĩnh vực khác nhau để giải quyết được những vấn đề trong cuộc sống.
Giáo dục STEM giúp học sinh hình thành những kỹ năng, năng lực của
thế kỷ 21. Hình thành Tư duy phản biện, Sáng tạo, Hợp tác và Giao tiếp thông
qua quá trình thực hiện các dự án và hoạt động nhóm.
Giáo dục STEM giúp học sinh tìm kiếm được đam mê qua các lĩnh vực,
từ đó xây dựng được định hướng nghề nghiệp trong tương lai. Hơn thế nữa,
giáo dục STEM trang bị cho học sinh đầy đủ những kiến thức, kỹ năng đáp ứng
được với sự phát triển nhanh chóng của xã hội tạo nền tảng cho một lực lượng
lao động đủ sức để cạnh tranh với các quốc gia trên thế giới.
1.2.3. Các hình thức triển khai giáo dục STEM
Hiện nay, hầu hết các quốc gia trên thế giới khơng có một mơn học cụ thể
mang tên “STEM”, STEM là một phương pháp tiếp cận kiến thức Khoa học,
Cơng nghệ, Kỹ thuật, Tốn học thơng qua việc giải quyết những vấn đề thực
tiễn trong cuộc sống. Giáo dục STEM thường được diễn ra dưới hình thức hoạt
động ngồi giờ lên lớp, sinh hoạt câu lạc bộ hay được lồng ghép thơng qua việc
giảng dạy các mơn học.
• Giáo dục STEM qua hoạt động ngoài giờ lên lớp
Ở Việt Nam, hoạt động ngoài giờ lên lớp thường được tổ chức dưới 2 hình
thức cơ bản là hoạt động trải nghiệm STEM và hoạt động nghiên cứu khoa học.

Hoạt động trải nghiệm STEM là những hoạt động học sinh được trải nghiệm,
khám phá thế giới tự nhiên, khoa học công nghệ hay khoa học Trái Đất… ở
14


khn viên ngồi lớp học. Các hoạt động ngồi giờ lên lớp thường rất đa dạng
và diễn ra theo những chủ đề khác nhau nhằm cung cấp cho học sinh những
kiến thức, kỹ năng, cho phép học sinh được trải nghiệm những bối cảnh thực tế
và đa dạng, học sinh được thỏa sức đưa ra những ý tưởng, giải pháp mà không
bị giới hạn bởi không gian hay kiến thức. Thông qua các hoạt động trải nghiệm
STEM, học sinh được khám phá thế giới tự nhiên qua các thí nghiệm, được ứng
dụng và trải nghiệm những công nghệ tiên tiến, được tham gia các hoạt động
mà với điều kiện về thời lượng và khơng gian tại lớp học khó có thể thực hiện
được. Hoạt động trải nghiệm STEM cần được nhà trường phổ thông kết hợp
với các doanh nghiệp, trường đại học, các ban ngành… để tạo ra sự phong phú
cho các chủ đề trải nghiệm, giáo dục nghề nghiệp cho học sinh và thu hút sự
quan tâm của xã hội tới giáo dục.
Hoạt động ngồi giờ lên lớp khơng chỉ dừng lại ở những chủ đề trải
nghiệm không gian ngồi lớp học mà cịn diễn ra dưới hoạt động nghiên cứu
khoa học. Tuy nhiên, hoạt động nghiên cứu khoa học thường tập trung vào đối
tượng học sinh có đam mê, năng khiếu và muốn khám phá sâu hơn về lĩnh vực
mà mình u thích. Hoạt động nghiên cứu khoa học đã được Bộ Giáo dục triển
khai nhiều năm nay và đã đạt được những thành tựu nhất định không chỉ ở trong
nước mà cịn trên thế giới.
• Hoạt động câu lạc bộ
Hiện nay, các trường phổ thơng có thể tự chủ tổ chức các câu lạc bộ STEM
nhằm trau dồi thêm cho học sinh những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các
ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM. Các câu lạc bộ được đăng ký theo sở thích
của từng học sinh, là cơ hội để học sinh tiếp cận với những công nghệ tiên tiến,
triển khai các dự án nghiên cứu khoa học hay thỏa mãn niềm đam mê về các

môn học liên quan đến STEM. Các câu lạc bộ cũng là cơ hội để học sinh nhìn

15


nhận lại về năng lực, sở thích của bản thân đối với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực
STEM.
• Giáo dục STEM thông qua việc giảng dạy các môn học
Đây là mô hình phổ biến trên thế giới, các mơn học được thiết kế giảng
dạy với quy trình triển khai 1 bài học STEM giúp học sinh trau dồi kiến thức
nhanh hơn và khắc sâu hơn. Có nhiều hình thức giảng dạy và tiếp cận khác
nhau trong đó các mơn học có thể đứng độc lập hay liên kết với nhau trong 1
bài học.
Các môn học được giảng dạy độc lập với nhau là hình thức đơn giản nhất
trong triển khai dạy học STEM. Tùy từng nội dung kiến thức và thời lượng lên
lớp, giáo viên có thể đặt tình huống làm nảy sinh vấn đề có liên quan tới kiến
thức trọng tâm của bài học, định hướng để học sinh tìm kiếm giải pháp, thiết
kế sản phẩm, thu thập thông tin… và cuối cùng là tổng kết đúc rút ra kiến thức
mới.
Một hình thức phức tạp hơn là hình thức liên kết các mơn học với nhau.
Cùng một kiến thức có thể sẽ liên quan tới nhiều môn học, các giáo viên của
các môn học sẽ thống nhất và đưa ra 1 vấn đề chung nhất nhưng định hướng
học sinh giải quyết vấn đề theo tính chất và đặc điểm riêng của từng mơn học.
Cách này giúp học sinh có cái nhìn đa dạng, linh hoạt hơn trong giải quyết vấn
đề và trau dồi kiến thức một cách nhanh chóng hơn giữa các mơn học.
Chủ đề STEM tích hợp nhiều mơn học là một mơ hình khá phức tạp. Với
cách triển khai này, các môn học cần phối hợp với nhau chặt chẽ về kiến thức,
thời lượng, cách thức triển khai và thời gian triển khai. Hình thức này địi hỏi
các giáo viên phải có sự phối hợp với nhau để không bị lỡ nhịp, bất cứ một yếu
tố nào bị thay đổi sẽ làm ảnh hưởng đến cả mơ hình. Tuy nhiên, với cách thức

triển khai này, học sinh sẽ khơng bị lặp lại kiến thức và có tư duy liên kết kiến

16