Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chương “khúc xạ ánh sáng” – vật lí 11 theo định hướng giáo dục stem
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (10.07 MB, 147 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
---------------------------------------
NGÔ THỊ THÙY TRANG
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA
HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “KHÚC XẠ
ÁNH SÁNG” – VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƢỚNG
GIÁO DỤC STEM
LUẬN VĂN THẠC SĨ
LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MƠN VẬT LÍ
ĐÀ NẴNG – NĂM 2022
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
---------------------------------------
NGÔ THỊ THÙY TRANG
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA
HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “KHÚC XẠ
ÁNH SÁNG” – VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƢỚNG
GIÁO DỤC STEM
Ngành: Lý luận và PPDH Bộ mơn Vật lí
Mã số: 8.14.01.11
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
TS. LÊ THANH HUY
ĐÀ NẴNG – NĂM 2022
iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
STT
Nội dung
1
CT
Chƣơng trình
2
CMCN
Cách mạng công nghiệp
3
DHGQVĐ
Dạy h c giải quyết vấn đề
4
DHDA
Dạy h c dự án
5
GDPT
Giáo dục phổ thông
6
GP
Giải pháp
7
GQVĐ
Giải quyết vấn đề
8
GV
Giáo viên
9
HS
H c sinh
10
KT
Kiến thức
11
NL
Năng lực
12
NLGQVĐ
Năng lực giải quyết vấn đề
13
PPDH
Phƣơng pháp dạy h c
14
THPT
Trung h c phổ thông
15
TNSP
Thực nghiệm sƣ phạm
16
TS
Tiến sĩ
iv
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................... iii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ................................................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Lý do ch n đề tài ................................................................................................ 1
2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu ........................................................................ 2
3. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 5
4. Giả thuyết khoa h c ............................................................................................ 5
5. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 6
6. Nhiệm vụ nghiên cứu .......................................................................................... 6
7. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................... 6
8. Đóng góp của đề tài ............................................................................................ 7
9. Cấu trúc luận văn ................................................................................................ 7
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC PHÁT
TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH THEO ĐỊNH
HƢỚNG GIÁO DỤC STEM ........................................................................................ 8
1.1. Năng lực giải quyết vấn đề ....................................................................................... 8
1.1.1. Khái niệm năng lực ....................................................................................... 8
1.1.2. Năng lực giải quyết vấn đề ........................................................................... 8
1.2. Giáo dục STEM trong dạy h c ............................................................................... 10
1.2.1. Khái niệm về giáo dục STEM .................................................................... 10
1.2.2. Giáo dục STEM trong chƣơng trình GDPT................................................ 11
1.2.3. Mục tiêu của giáo dục STEM ..................................................................... 12
1.2.4. Phân loại STEM .......................................................................................... 13
1.2.5. Chủ đề giáo dục STEM............................................................................... 14
1.2.6. Dạy h c dự án ............................................................................................. 16
1.2.7. STEM và dạy h c dự án ............................................................................. 17
1.2.8. Quy trình thiết kế chủ đề STEM theo hƣớng phát triển năng lực giải quyết
vấn đề của h c sinh ........................................................................................................ 19
1.3. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của h c sinh thông qua dạy h c theo giáo
dục STEM ...................................................................................................................... 21
v
1.3.1. Thực trạng của việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề của h c sinh
thông qua dạy h c theo giáo dục STEM ở trƣờng phổ thông ....................................... 21
1.3.2. Biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề của h c sinh thông qua dạy
h c theo giáo dục STEM ............................................................................................... 24
1.3.3. Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của h c sinh trong dạy h c
Vật lí .......................................................................................................................... 25
1.4. Quy trình tổ chức dạy h c theo giáo dục STEM .................................................... 28
1.5. Nguyên tắc xây dựng nội dung giáo dục STEM theo hƣớng phát triển NL GQVĐ
của HS............................................................................................................................ 29
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 .............................................................................................. 30
CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƢƠNG KHÚC XẠ ÁNH
SÁNG - VẬT LÍ 11 HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
CHO HỌC SINH THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM ............................... 32
2.1. Phân tích chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” Vật lí 11 sử dụng trong dạy học theo
định hƣớng giáo dục STEM........................................................................................ 32
2.1.1. Mục tiêu chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” ........................................................ 32
2.1.2. Đặc điểm chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” ....................................................... 33
2.1.3. Cấu trúc nội dung chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” ......................................... 33
2.2. Mối quan hệ giữa mục tiêu, chƣơng trình, nội dung chƣơng “Khúc xạ ánh
sáng” với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM .......................................................... 34
2.3. Định hƣớng một số chủ đề STEM trong chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” - Vật lí
11 hƣớng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh ................................. 34
2.4. Thiết kế chủ đề STEM trong chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” - Vật lí 11 hƣớng
phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh .................................................. 35
2.4.1. Nguyên tắc xây dựng nội dung giáo dục STEM chƣơng “Kh c xạ ánh
sáng” theo hƣớng phát triển NL GQVĐ của HS ........................................................... 35
2.4.2. Thiết kế chủ đề STEM trong chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” ........................ 36
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ............................................................................................ 69
CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .............................................................. 70
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm ............................................. 70
3.2. Đối tƣợng và thời gian của thực nghiệm sƣ phạm ............................................ 70
3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm ................................................................... 70
3.4. Phân tích diễn biến và đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm ...................... 73
3.4.1. Những thuận lợi và khó khăn trong q trình thực nghiệm........................ 73
3.4.2. Diễn biến và đánh giá định tính kết quả TNSP .......................................... 74
vi
3.5. Phân tích định lƣợng kết quả thực nghiệm sƣ phạm tại trƣờng THCS và
THPT Phạm Kiệt ......................................................................................................... 88
3.5.1. Đánh giá tồn diện các nhóm trong cả q trình thực hiện chủ đề............. 89
3.5.2. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề trong cả quá trình thực hiện chủ đề . 89
KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 .......................................................................................... 100
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 101
1. Kết luận ........................................................................................................... 101
2. Những khó khăn khi nghiên cứu đề tài ........................................................... 101
3. Kiến nghị......................................................................................................... 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 102
PHỤ LỤC ..................................................................................................................PL1
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Số hiệu
bảng
Tên bảng
Trang
1.1.
Cấu trúc NL thành tố GQVĐ của HS trong DH Vật lí
9
1.2.
Tiêu chí đánh giá NL GQVĐ của HS trong DH vật lí.
25
1.3.
Thang đánh giá NL thành tố GQVĐ của HS trong DH Vật lí
27
1.4.
Phƣơng pháp và mơ hình dạy h c tích cực
29
3.1.
Kế hoạch TNSP chủ đề “Chế tạo đèn mặt trời” tại trƣờng THCS
và THPT Kiệt – Huyện Sơn Hà – Quảng Ngãi
71
3.2.
Kế hoạch TNSP chủ đề “Ngôi sao ánh sáng” tại trƣờng THCS
và THPT Phạm Kiệt – Huyện Sơn Hà – Quảng Ngãi
72
3.3.
Kế hoạch TNSP chủ đề “Đèn trang trí” tại trƣờng THCS và
THPT Phạm Kiệt – Huyện Sơn Hà – Quảng Ngãi
73
3.4.
Bảng tổng điểm trung bình cả 3 chủ đề
89
3.5.
Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện 3 chủ
đề “Đèn mặt trời”, “Ngôi sao ánh sáng” và “Đèn trang trí” của 3
89
bạn ngẫu nhiên ở nhóm 2
3.6.
Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện 3 chủ
đề “Đèn mặt trời”, “Ngôi sao ánh sáng” và “Đèn trang trí” của 3
91
bạn ngẫu nhiên ở nhóm 4
3.7.
Bảng đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của lớp 11B1 với 3
chủ đề “Đèn mặt trời”, “Ngôi sao ánh sáng” và “Đèn trang trí”
95
3.8.
Hứng thú h c tập mơn Vật lí của h c sinh lớp thực nghiệm
(11B1)
99
viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hiệu
hình
Tên hình
Trang
1.1.
Đặc điểm của dạy h c dự án
17
1.2.
Các bƣớc thực hiện dạy h c dự án
17
1.3.
Quy trình xây dựng bài h c/ chủ đề STEM
19
1.4.
Quy trình xây dựng bài h c/ chủ đề STEM theo hƣớng phát triển
năng lực giải quyết vấn đề của h c sinh
20
1.5.
Biểu đồ phần trăm hiểu biết của GV về việc dạy h c phát triển năng
lực cho h c sinh
22
1.6.
Biểu đồ phần trăm ý kiến về khó khăn của giáo viên trong việc dạy
h c hình thành phát triển năng lực cho h c sinh
22
1.7.
Biểu đồ phần trăm GV đã nghe và tìm hiểu về STEM
22
1.8.
Biểu đồ phần trăm những khó khăn trong việc dạy h c chƣơng
khúc xạ ánh sáng theo định hƣớng STEM
22
Biểu đồ phần trăm ý kiến về việc ứng dụng dạy h c STEM trong
1.9.
1.10.
việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho h c sinh khi tiếp cận
chƣơng trình giáo dục phổ thông mới
Biểu đồ phần trăm ý kiến về việc đã tổ chức dạy h c chƣơng “Kh c
xạ ánh sáng” bằng những hình thức dạy h c khác nhau
22
22
1.11.
Biểu đồ phần trăm ý kiến về NLGQVĐ
23
1.12.
Biểu đồ thể hiện khó khăn chủ yếu mà các em gặp phải khi giải
quyết các vấn đề về vật lí
24
1.13.
Tiến trình bài h c STEM
28
2.1.
Sơ đồ cấu trúc nội dung chƣơng “Kh c xạ ánh sáng”
33
3.1.
Nhóm 1 tiến hành thí nghiệm kiểm chứng định luật khúc xạ ánh
sáng - Đại diện các nhóm trình bày về kiến thức nền đã tìm hiểu
trƣớc
75
3.2.
Các nhóm báo cáo về kiến thức nền đã tìm hiểu - Giải thích nguyên
lí hoạt động của đèn mặt trời
76
3.3.
Giải thích nguyên lí hoạt động của đèn mặt trời
76
3.4.
Bản thiết kế đèn mặt trời của 4 nhóm
78
3.5.
Các nhóm đang hồn thiện sản phẩm
79
3.6.
Sản phẩm đã hoàn thiện so với bản thiết kế của các nhóm
80
ix
Số hiệu
Tên hình
hình
3.7.
Hình ảnh thí nghiệm về hiện tƣợng phản xạ toàn phần và điều kiện
xảy ra phản xạ toàn phần
Trang
81
3.8.
Bản thiết kế của nhóm 2 và 4
82
3.9.
Các nhóm tích cực hồn thành sản phẩm
83
3.10.
Bản thiết kế của nhóm 2 và 4
85
3.11.
Trình bày bản thiết kế của nhóm 2 và 4
86
3.12.
Các nhóm đang hồn thiện sản phẩm
87
3.13.
Sản phẩm đã hồn thiện của các nhóm
88
3.14.
Đồ thị so sánh các năng lực thành tố của 6 h c sinh khi thực hiện
xong 3 chủ đề
94
3.15.
Biểu đồ so sánh năng lực tìm hiểu vấn đề của HS qua 3 chủ đề
97
3.16.
Biểu đồ so sánh năng lực đề xuất giải pháp của HS qua 3 chủ đề
97
3.17.
Biểu đồ so sánh năng lực thực hiện GPGQVĐ của HS qua 3 chủ đề
98
3.18.
3.19.
Biểu đồ so sánh năng lực đánh giá việc GQVĐ và phát hiện vấn đề
mới cần giải quyết của HS qua 3 chủ đề
Biểu đồ thể hiện hứng thú h c tập của h c sinh về mơn Vật lí lớp
11B1
98
99
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong xu thế hội nhập toàn cầu và cùng với sự phát triển nhanh chóng của cơng
nghệ trong cuộc cách mạng cơng nghiệp lần thứ 4 (g i tắt là cuộc CMCN 4.0) đã đặt
nền giáo dục Việt Nam trƣớc nhiều thách thức to lớn. Địi hỏi nguồn lao động có chất
lƣợng cao, lao động có tri thức khoa h c hiện đại, năng lực và những phẩm chất cần
thiết đáp ứng nhu cầu xã hội. Vì vậy, để tiến kịp trình độ chung của các nƣớc trong
khu vực và trên thế giới, ngành giáo dục - đào tạo đang thực hiện đổi mới một cách
tồn diện từ nội dung chƣơng trình sách giáo khoa, phƣơng thức dạy h c, phƣơng pháp
dạy h c, hình thức kiểm tra đánh giá…
Trong nghị quyết 29-NQ/TW năm 2013 về đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục
và đào tạo: “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 năng lực và phẩm chất người học. Học đi đôi với hành; lý luận
gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã
hội”
Trong Nghị quyết số 14/2005/ NQ-CP ngày 02/11/2005: “Về đổi mới cơ bản và
toàn diện giáo dục đại học việt nam giai đoạn 2006 – 2020” có đề cập đến vấn đề đổi
mới nội dung, phƣơng pháp và quy trình đào tạo. Trong đó nêu rõ:“Triển khai đổi mới
phương pháp đào tạo theo 3 tiêu chí: trang bị cách học, phát huy tính chủ động của
người học; sử dụng cơng nghệ thông tin và truyền thông trong hoạt động dạy và học”.
Với sự phát triển của khoa h c kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến khoa
h c, cơng nghệ, nghệ kỹ thuật và Tốn h c (STEM) ngày càng lớn, đòi hỏi ngành giáo
dục cũng phải có những thay đổi để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Giáo dục STEM có
thể tạo ra những con ngƣời đáp ứng đƣợc nhu cầu công việc của thế kỷ mới, có tác
động lớn đến sự thay đổi nền kinh tế đổi mới.
Chỉ thị 16/CT – TTg ngày 04/05/2017 của Thủ tƣớng Chính phủ về việc tăng
cƣờng năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4: “Thay đổi mạnh mẽ
các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân
lực có khả năng tiếp nhận các xu thế cơng nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung
vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và Tốn học (STEM), ngoại
ngữ, Tin học trong chương trình giáo dục phổ thơng...”
Mục tiêu của chƣơng trình giáo dục phổ thơng năm 2018 là giáo dục tồn diện:
đức, trí, thể mĩ, phát triển phẩm chất và năng lực. HS cần hình thành phẩm chất, chiếm
2
lĩnh kiến thức, kĩ năng, thái độ và phát triển năng lực chung (cốt lõi) và năng lực
chuyên môn/ đặc thù các mơn h c.
Với mục tiêu trên thì mơ hình giáo dục STEM, các kiến thức và kỹ năng trong
các lĩnh vực Khoa h c, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán h c đƣợc truyền đạt đan xen và
kết dính lẫn nhau cho h c sinh trên cơ sở h c thông qua thực hành và hƣớng đến giải
quyết các vấn đề thực tiễn. Ngoài ra, giáo dục STEM còn chú tr ng trang bị cho h c
sinh những kỹ năng mềm cần thiết cho sự thành công trong công việc sau này nhƣ kỹ
năng cộng tác, làm việc nhóm, giải quyết vấn đề, tƣ duy sáng tạo, tƣ duy phản biện…
Rõ ràng với các h c sinh phổ thông, việc theo h c các môn h c STEM và theo phƣơng
pháp giáo dục STEM cịn có ảnh hƣởng tích cực tới khả năng lựa ch n nghề nghiệp
tƣơng lai của các em sau này. Với việc tiếp thu kiến thức một cách tích hợp và sáng
tạo, h c sinh sẽ yêu thích và thể hiện niềm đam mê đối với mơn h c, từ đó sẽ khuyến
khích các em có định hƣớng tốt hơn khi ch n chuyên ngành cho các bậc h c cao hơn
và sự chắc chắn cho cả sự nghiệp sau này của các em.
Chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” là một trong những chƣơng quan tr ng trong
chƣơng trình vật lý 11. H c sinh thƣờng cũng thấy khó khăn khi tìm hiểu các kiến thức
mới, bài tập chƣơng này cũng khá phong phú và đa dạng nên đa số h c sinh còn lúng
túng trong khi h c chƣơng này. Đã có nhiều đề tài nghiên cứu về cách tổ chức dạy h c
chƣơng khúc xạ ánh sáng theo hƣớng phát triển các năng lực cho h c sinh nhƣ năng
lực thực nghiệm, năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề, năng lực vật lí…chƣa có đề
tài nào nghiên cứu về dạy h c theo định hƣớng STEM cho chƣơng này.
Nhằm khai thác một cách có hiệu quả, phát huy năng lực h c tập của h c sinh ở
trƣờng THPT nên tôi ch n đề tài “Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh
trong dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục
STEM”
2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Trên toàn thế giới, các nhà lãnh đạo, các nhà khoa h c đều nhấn mạnh vai trò của
giáo dục STEM.
Tổng thống Barack Obama phát biểu tại Hội chợ Khoa h c Nhà Trắng hàng năm
lần thứ ba, tháng 4 năm 2013: “Một trong những điều mà tôi tập trung khi làm Tổng
thống là làm thế nào chúng ta tạo ra một phƣơng pháp tiếp cận tồn diện cho khoa h c,
cơng nghệ, kỹ thuật và toán h c (STEM)... Chúng ta cần phải ƣu tiên đào tạo đội ngũ
giáo viên mới trong các lĩnh vực chủ đề này và để đảm bảo rằng tất cả chúng ta là một
quốc gia ngày càng dành cho các giáo viên sự tôn tr ng cao hơn mà h xứng đáng”.
Tháng 9/2013, Thủ tƣớng Malaysia ông Datuk Seri Najib Razak phát biểu:
Malaysia dự kiến 60% trẻ em và thanh thiếu niên tham gia chƣơng trình giáo dục về
3
khoa h c, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn h c (STEM) và sự nghiệp cho một tƣơng lai tốt
đẹp hơn của đất nƣớc. Najib cho biết trẻ em và thanh thiếu niên có thể bị cuốn hút bởi
khoa h c thông qua một phƣơng pháp giảng dạy và h c tập thú vị hơn. Đó là hãy cho
h tham gia vào các dự án thực tế và cung cấp cho h một số dự án đầy thách thức để
tìm giải pháp so với cách tiếp cận từ trên xuống mà ơng cảm thấy khá là nhàm chán.
Bên cạnh đó các nƣớc đều đã và đang phát triển mạnh mẽ Giáo dục STEM. Cải
cách giáo dục tập trung vào việc tăng khả năng, hứng thú, đam mê khoa h c của h c
sinh đối với đối với STEM.
Tại Mỹ, đầu những năm 90, đã hình thành xu hƣớng giáo dục mới g i là giáo dục
STEM. Trong chƣơng trình giáo dục STEM, các môn h c về khoa h c cơng nghệ
khơng giảng dạy độc lập mà tích hợp lại với nhau thành một môn h c thông qua
phƣơng pháp giảng dạy bằng dự án, trải nghiệm, thực hành, .... Tại nhiều nƣớc châu
Âu và châu Mỹ, để phát huy tối đa sự sáng tạo của h c sinh các cấp, các hội chợ khoa
h c (Science fair) đƣợc tổ chức thƣờng xuyên từ cấp trƣờng đến cấp quốc gia.
Một thống kê ở Mỹ cho thấy từ năm 2004 đến năm 2014, việc làm liên quan đến
khoa h c và kỹ thuật tăng 26%, gấp hai lần so với tốc độ tăng trƣởng trung bình của
các ngành nghề khác. Trong khi đó, việc làm STEM có tốc độ tăng trƣởng gấp 4 lần so
với tốc độ tăng trƣởng trung bình của các ngành khác nếu tính từ năm 1950 đến 2007.
Tại Pháp, Giáo dục STEM đƣợc bao phủ ở m i cấp h c. Trong giai đoạn chính
của bật tiểu h c, h c sinh đƣợc h c về Toán h c, Khoa h c tự nhiên và Công nghệ.
Tại Anh, Giáo dục STEM đƣợc phát triển thành một chƣơng trình quốc gia với
mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa h c chất lƣợng cao. [4]
Hiện tại, Giáo dục STEM đã đƣợc triển khai tại nhiều nƣớc trên thế giới, đặc biệt
là các nƣớc công nghiệp phát triển nhƣ Mỹ, Úc, Phần Lan, Canada, Nhật Bản, Hàn
Quốc… Nhƣ vậy, có thể thấy rằng giáo dục STEM trên thế giới đã trở thành trào lƣu
và đang phát triển mạnh mẽ tại nhiều nƣớc trên thế giới, thậm chí tại Canada ngƣời lao
động nhập cƣ có các kỹ năng STEM đƣợc hƣởng các phúc lợi xã hội tốt hơn so với
ngƣời dân lao động bản xứ. Chính phủ Canada xem ngƣời nhập cƣ có các kỹ năng
STEM là nguồn lao động chính cho h và rằng ngƣời nhập cƣ có kỹ năng STEM sẽ
thúc đẩy các ngành nghề kinh tế của h phát triển, đặc biệt làm tăng khả năng giao
thƣơng quốc tế.
Tại Việt Nam, nhận thấy tiềm năng và những lợi ích thiết thực của Giáo dục
STEM, đặc biệt là tạo một sân chơi sáng tạo cho các em h c sinh thuộc độ tuổi từ Tiểu
h c đến Trung h c phổ thông nhằm tạo sân chơi trí tuệ, sáng tạo và bổ ích giúp các em
có cơ hội đƣợc tham gia các hoạt động có tính khoa h c, hiện đại và nâng cao, Công ty
Cổ phần DTT Eduspec đã lần đầu tên giới thiệu chƣơng trình Giáo dục STEM vào
4
Việt Nam từ năm 2011 tại hai thành phố lớn là Hà Nội và thành phố Hồ chí Minh, và
sau đó là Đà Nẵng vào năm 2013, Cần Thơ 2016. Đến nay, đã có hàng chục ngàn h c
sinh tại các thành phố này theo h c và đã tham dự nhiều cuộc thi Robothon Quốc tế,
Khoa h c máy tính, Internet vạn vật trong suốt những năm qua.
Năm 2015, Bộ Khoa h c và Công nghệ Việt Nam và Liên minh STEM tổ chức
ngày hội STEM lần đầu tiên, tiếp theo đó là nhiều sự kiện tƣơng tự trên toàn quốc nổi
bật là Ngày hội STEM quốc gia đã đƣợc tổ chức liên tục hàng năm.
Vào năm h c 2015 - 2016, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã khuyến khích nội dung
STEM trong chƣơng trình giáo dục đào tạo.
Nhiều trƣờng h c trong cả nƣớc đã tổ chức đào tạo STEM với hàng ngàn lƣợt
giáo viên và hàng trăm ngàn lƣợt h c sinh từ các khóa ngắn hạn đến đƣa vào chƣơng
trình chính khóa.
Thực hiện chủ trƣơng đổi mới đồng bộ hình thức dạy h c, PPDH và kiểm tra,
đánh giá kết quả giáo dục; để tăng cƣờng việc gắn liền dạy h c trong nhà trƣờng với
thực tiễn cuộc sống và góp phần hình thành năng lực giải quyết vấn đề của HS trung
h c. Từ năm 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức cuộc thi “Vận dụng
kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho HS trung h c” và
cuộc thi “Dạy h c theo chủ đề tích hợp dành cho GV trung h c”. Cuộc thi là cơ hội
khuyến khích HS vận dụng kiến thức của các môn h c khác nhau để giải quyết các
tình huống thực tiễn; tăng cƣờng khả năng vận dụng tổng hợp, khả năng tự h c, tự
nghiên cứu của HS; thúc đẩy việc gắn kiến thức lí thuyết và thực hành trong nhà
trƣờng với thực tiễn đời sống; đẩy mạnh thực hiện dạy h c theo phƣơng châm “h c đi
đơi với hành”; góp phần đổi mới hình thức, PPDH và đổi mới kiểm tra, đánh giá kết
quả h c tập; thúc đẩy sự tham gia của gia đình, cộng đồng vào cơng tác giáo dục. Đối
với GV, đây cũng là cơ hội khuyến khích GV sáng tạo, thực hiện dạy h c theo chủ đề,
chủ điểm có nội dung liên quan đến nhiều môn h c và gắn liền với thực tiễn; tăng
cƣờng hiệu quả sử dụng thiết bị dạy h c; tạo cơ hội giao lƣu, trao đổi kinh nghiệm
giữa các GV trung h c trên toàn quốc và thế giới. Đặc biệt, cuộc thi “Sáng tạo Khoa
h c Kĩ thuật” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức dành cho HS phổ thông đã trở thành
điểm sáng tích cực trong giáo dục định hƣớng năng lực. Cuộc thi thu hút đƣợc sự quan
tâm rất lớn, tích cực cả về nhận thức và hành động từ các cấp lãnh đạo quản lí, các
GV, HS và cả các phụ huynh. Các đề tài đƣợc triển khai thực hiện thuộc các lĩnh vực
cơ khí, mơi trƣờng, …Về cơ bản, đây là một hình thức của giáo dục STEM. Các cuộc
thi này là ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực cho HS hình thành
những kĩ năng h c tập và lao động trong thế kỉ 21 của Bộ Giáo dục và Đào tạo và đó
cũng là mục tiêu mà giáo dục STEM hƣớng tới. Nhận thấy vai trò của giáo dục STEM
5
nhƣ là một giải pháp quan tr ng và hiệu quả trong việc đổi mới căn bản và toàn diện
nền giáo dục Việt Nam. [4]
Để phù hợp với xu thế đổi mới PPDH theo hƣớng phát triển năng lực mà Bộ
Giáo dục và Đào tạo đề ra, nhiều đề tài nghiên cứu về dạy h c STEM nhƣ:
Tác giả Đỗ Thị Thanh Hải với đề tài: “Tổ chức hoạt động dạy học STEM về
dịng điện xoay chiều (Vật lí 12) nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học
sinh”(Luận văn Thạc sĩ)
Nhóm tác giả Nguyễn Thanh Nga, Nguyễn Thị Hạnh Qun (Hội nghị giảng
dạy vật lí tồn quốc lần thứ IV năm 2018) với đề tài “Xây dựng chủ đề STEM kiến
thức chương “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” - Vật lý 10 (cơ bản)”
Tác giả MALAITHONG PHOMSOUPHA (Lào) với đề tài “Sử dụng bài tập
theo quan điểm giáo dục STEM trong dạy học phần “Động lượng và định luật bảo
tồn động lượng” Vật lí 10” (Luận văn Thạc sĩ)
Một số đề tài nghiên cứu về cách tổ chức dạy h c chƣơng “Kh c xạ ánh sáng”
theo hƣớng phát triển các năng lực cho h c sinh nhƣ:
Tác giả Mông Thị Nhung với đề tài “Tổ chức dạy học chương khúc xạ ánh
sáng” Vật lí 11 nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh THPT” (Luận văn
Thạc sĩ)
Tác giả Phạm Thị Mỹ Hạnh với đề tài “Vận dụng phương pháp dạy học phát
hiện và giải quyết vấn đề vào dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” vật lí 11” (Luận
văn Thạc sĩ)
Tác giả Hoàng Đức Tuyến với đề tài “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập
trong dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” vật lí 11 nhằm phát triển năng lực Vật lí
của học sinh” (Luận văn Thạc sĩ)
Nhƣ đã nói ở trên thì có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về cách tổ chức dạy
h c chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” theo định hƣớng phát triển năng lực cho HS THPT.
Tuy nhiên, cịn thiếu cơng trình nghiên cứu về vận dụng phƣơng pháp giáo dục STEM
trong giảng dạy chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn
đề cho h c sinh.
3. Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng đƣợc các chủ đề STEM và vận dụng đƣợc vào tổ chức dạy h c chƣơng
“Kh c xạ ánh sáng” - Vật lí 11 hƣớng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng đƣợc các chủ đề STEM và vận dụng đƣợc vào tổ chức dạy h c
chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” - Vật lí 11 thì sẽ phát triển năng lực giải quyết vấn đề, góp
phần nâng cao chất lƣợng h c tập của HS.
6
5. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu
- Cơ sở lý thuyết về dạy h c STEM và hình thức dạy h c theo STEM nhằm phát
triển năng lực giải quyết vấn đề cho h c sinh.
- Không gian nghiên cứu: Lớp 11, trƣờng THCS và THPT Phạm Kiệt huyện Sơn
Hà, tỉnh Quảng Ngãi.
- Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 12/2020 đến tháng 07/2021
- Nội dung nghiên cứu: Vận dụng phƣơng pháp giáo dục STEM trong giảng dạy
chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” Vật lí 11 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho
h c sinh.
- Khảo sát điều tra thực nghiệm sƣ phạm ở trƣờng THCS & THPT Phạm Kiệt.
6. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết:
+ Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEM và cơ sở lý luận của các phƣơng
pháp, quan điểm dạy h c hiện đại, trong đó đặc biệt quan tâm đến cơ sở lý luận của dạy
h c theo chủ đề STEM.
+ Nghiên cứu mục tiêu dạy h c về kiến thức, kỹ năng, thái độ, phát triển năng
lực mà h c sinh cần đạt đƣợc khi h c các kiến thức chƣơng “Kh c xạ ánh sáng”. Qua
đó, xác định những thí nghiệm, ứng dụng kỹ thuật có thể chế tạo trong dạy h c STEM
phần này.
- Nghiên cứu thực trạng, thiết kế tiến trình, điều tra khảo sát:
+ Thực trạng về dạy h c chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” ở trƣờng THCS và THPT
Phạm Kiệt.
+ Thiết kế tiến trình dạy h c kiến thức chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” theo hƣớng
phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho h c sinh. Xây dựng công cụ đánh giá phát
triển năng lực giải quyết vấn đề của h c sinh trong dạy h c STEM.
+ Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm nhằm đánh giá tính khả thi của nội dung và quy
trình dạy h c STEM đã xây dựng và bƣớc đầu đánh giá hiệu quả của dạy h c STEM về
việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và chất lƣợng nắm vững kiến thức của h c sinh.
7. Phƣơng pháp nghiên cứu
7.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận
- Nghiên cứu văn kiện của Đảng, chỉ thị của Bộ giáo dục và Đào tạo.
- Nghiên cứu các tài liệu về phƣơng pháp dạy h c Vật lí và giáo dục h c,
chƣơng trình, nội dung sách giáo khoa, sách giáo viên, sách bài tập Vật lí…
- Nghiên cứu cơ sở lí luận của dạy h c STEM trong dạy h c Vật lí ở trƣờng phổ thơng.
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về việc thiết kế, chế tạo và sử dụng các dụng cụ thí
nghiệm đơn giản.
7
7.2. Phương pháp điều tra, quan sát thực tiễn
- Nghiên cứu thực tiễn dạy h c STEM ở trƣờng THCS và THPT Phạm Kiệt.
- Tiến hành khảo sát bằng phƣơng pháp điều tra, phƣơng pháp phỏng vấn và đàm
thoại với h c sinh và giáo viên ở trƣờng THCS và THPT Phạm Kiệt.
- Thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của quy trình tổ chức dạy
h c STEM đã thiết kế đối với việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề của h c sinh bao
gồm nội dung, hình thức tổ chức dạy h c STEM về chƣơng “Kh c xạ ánh sáng”.
7.3. Phương pháp thống kê toán học
Sử dụng toán thống kê để phân tích và tổng hợp số liệu thu đƣợc thông qua khảo
sát và thông qua thực nghiệm để từ đó rút ra kết luận.
7.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Tổ chức thực nghiệm sƣ phạm các nội dung đã đề xuất trong luận văn nhằm kiểm
nghiệm tính khả thi của đề tài.
8. Đóng góp của đề tài
- Xây dựng đƣợc 1 chƣơng dạy h c STEM trong chƣơng trình Vật lí lớp 11 làm
cơ sở để triển khai dạy h c STEM trong trƣờng THPT.
- Làm tài liệu tham khảo về giảng dạy bộ mơn Vật lí ở trƣờng THPT.
9. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo, luận văn gồm có 03
chƣơng có nội dung sau:
Chƣơng 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn trong dạy h c phát triển năng lực giải quyết
vấn đề của h c sinh theo định hƣớng giáo dục STEM
Chƣơng 2: Thiết kế và tổ chức dạy h c chƣơng kh c xạ ánh sáng - Vật lí 11 hƣớng
phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho h c sinh theo định hƣớng giáo dục STEM
Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm
8
CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC PHÁT TRIỂN
NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH THEO ĐỊNH HƢỚNG
GIÁO DỤC STEM
1.1. Năng lực giải quyết vấn đề
1.1.1. Khái niệm năng lực
- Năng lực là thuộc tính cá nhân đƣợc hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và
q trình h c tập, rèn luyện, cho phép con ngƣời huy động tổng hợp các kiến thức kỹ
năng và các thuộc tính cá nhân khác nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí, ... thực hiện thành công
một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể.
- Năng lực cốt lõi: là năng lực cơ bản, bản thiết yếu mà bất kỳ ai cũng phải có để
sống, h c tập và làm việc hiệu quả. Năng lực cốt lõi gồm năng lực chung và năng lực
đặc thù.
+ Những năng lực chung đƣợc hình thành, phát triển thơng qua tất cả các môn
h c và hoạt động giáo dục: năng lực tự chủ và tự h c, năng lực giao tiếp và hợp tác,
năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo.
+ Những năng lực đặc thù đƣợc hình thành, phát triển chủ yếu thông qua một số
môn h c và hoạt động giáo dục nhất định: năng lực ngôn ngữ, năng lực tính tốn, năng
lực khoa h c, năng lực công nghệ, năng lực tin h c, năng lực thẩm mỹ, năng lực thể
chất. [16]
1.1.2. Năng lực giải quyết vấn đề
1.1.2.1. Khái niệm
Năng lực giải quyết vấn đề của h c sinh đƣợc hiểu là sự huy động tổng hợp kiến
thức, kỹ năng, thái độ, xúc cảm, động cơ của h c sinh đó để giải quyết các tình huống
thực tiễn trong bối cảnh cụ thể mà các giải pháp khơng có sẵn ngay lập tức.
1.1.2.2. Cấu trúc và các biểu hiện hành vi của năng lực giải quyết vấn đề
Năng lực giải quyết vấn đề của h c sinh đƣợc thể hiện thơng qua những hoạt
động trong q trình giải quyết vấn đề. Phân tích cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề
qua tiến trình giải quyết vấn đề có thể nhận thấy có 4 thành tố sau:
- Năng lực tìm hiểu vấn đề: Nhận biết, phát hiện vấn đề, xác định đƣợc những
thông tin đã cho, thông tin cần tìm.
- Năng lực đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề: Phân tích, sắp xếp, kết nối các
thơng tin với kiến thức đã biết và đƣa ra giải pháp, lựa ch n giải phát tốt nhất để giải
quyết vấn đề. Năng lực này bao gồm mô tả vấn đề bằng ngôn ngữ vật lý, thiết lập mối
quan hệ giữa các đại lƣợng để giải quyết tình huống.
9
- Năng lực thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề: Thực hiện giải pháp, điều chỉnh
giải pháp cho phù hợp với thực tiễn khi có sự thay đổi.
- Năng lực đánh giá và phản ánh giải pháp, xây dựng vấn đề mới: Đánh giá giải
pháp đã thực hiện và vấn đề đặt ra; phản ánh giá trị của giải pháp, xác nhận những
kiến thức và kinh nghiệm.
Sau đây là cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề (bao gồm các năng lực thành phần/thành tố,
các chỉ số hành vi đối với từng năng lực thành phần). [16]
Bảng 1.1. Cấu trúc NL thành tố GQVĐ của HS trong DH Vật lí
Năng lực thành tố
Chỉ số hành vi
1.1. Tìm hiểu tình huống vấn đề
1. Tìm hiểu vấn đề
1.2. Phát hiện vấn đề cần nghiên cứu
1.3. Phát biểu vấn đề
2. Đề xuất giải pháp
2.1. Diễn đạt lại tình huống bằng ngơn ngữ của
chính mình
2.2. Tìm kiếm thơng tin liên quan đến vấn đề
2.3. Đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề
3.1. Lập kế hoạch cụ thể để thực hiện giải pháp
3. Thực hiện giải pháp giải quyết
vấn đề
4. Đánh giá việc giải quyết vấn đề,
phát hiện vấn đề mới
3.2. Thực hiện giải pháp
3.3. Đánh giá và điều chỉnh các bƣớc giải quyết
cụ thể ngày trong quá trình thực hiện
4.1. Đánh giá quá trình giải quyết vấn đề và
điều chỉnh việc giải quyết vấn đề
4.2. Phát hiện vấn đề cần giải quyết mới.
1.1.2.3. Một số biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề
- Thiết kế cho đƣợc hệ thống các câu hỏi đề xuất vấn đề định hƣớng tƣ duy trong
các tình huống vấn đề theo tiến trình khoa h c xây dựng kiến thức, bao gồm:
+ Câu hỏi kích thích h c sinh có nhu cầu kiến thức để giải quyết vấn đề.
+ Câu hỏi định hƣớng nội dung kiến thức cần xác lập.
+ Câu hỏi yêu cầu xác định các giải pháp tìm tịi, xác lập kiến thức cần xây dựng,
vận dụng.
+ Câu hỏi yêu cầu diễn đạt chính xác, cô đ ng kiến thức lập đƣợc.
+ Câu hỏi yêu cầu vận dụng kiểm tra kiến thức đã xác lập.
- Xây dựng và sử dụng các câu hỏi, bài tập, tình huống có nội dung thực tiễn
trong các hoạt động dạy h c khác nhau.
10
- Rèn luyện cho h c sinh khả năng phát hiện, nhận biết vấn đề từ các tình huống
trong h c tập và cuộc sống,
- Rèn luyện cho h c sinh cách đề xuất các phƣơng án giải quyết vấn đề.
- Rèn luyện cho h c sinh cách phát hiện sai lầm trong cách thách thức phấn đề và
đề xuất cách khắc phục.
- Sử dụng các hình thức, phƣơng pháp dạy h c nhằm lôi cuốn h c sinh vào hoạt
động h c, tạo ra các hoạt động h c tập có ý nghĩa, kết nối đƣợc vốn hiểu biết và kinh
nghiệm của h c sinh, tăng cƣờng sự tham gia hiệu quả của h c sinh trong giải quyết
vấn đề, tạo điều kiện để cho h phát triển các ý tƣởng. [16]
1.2. Giáo dục STEM trong dạy học
1.2.1. Khái niệm về giáo dục STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa h c), Technology (Công
nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán h c). STEM là thuật ngữ rút g n
đƣợc sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa h c, Cơng nghệ, Kĩ thuật
và Toán h c của mỗi quốc gia.
Science (Khoa học): Là môn h c nhằm phát triển khả năng sử dụng các kiến
thức Khoa h c (Vật lí, Hóa h c, Sinh h c, …) của HS, không chỉ giúp HS hiểu về thế
giới tự nhiên mà cịn có thể vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa h c
trong cuộc sống hàng ngày.
Technology (Công nghệ): Là môn h c nhằm phát triển khả năng sử dụng, quản
lí, hiểu và đánh giá cơng nghệ của HS. Nó cung cấp cho HS những cơ hội để hiểu về
công nghệ đƣợc phát triển nhƣ thế nào, cung cấp cho HS những kĩ năng để có thể phân
tích đƣợc sự ảnh hƣởng của công nghệ mới tới sống hàng ngày của HS và của cộng
đồng…
Engineering (Kĩ thuật): Là môn h c nhằm phát triển sự hiểu biết ở HS về cách
công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật. Kĩ thuật cung cấp cho
HS những cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn h c, giúp cho những khái niệm
liên quan trở nên tƣờng minh trong cuộc sống của h . Kĩ thuật cũng cung cấp cho HS
những kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa h c và Tốn h c trong q
trình thiết kế các đối tƣợng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất.
Mathematics (Tốn học): Là mơn h c nhằm phát triển ở HS khả năng phân
tích, biện luận và truyền đạt ý tƣởng một cách hiệu quả thông qua việc tính tốn, giải
thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề tốn h c trong các tình huống đặt ra.
Giáo dục STEM đƣợc sử dụng theo mô tả trong chƣơng trình giáo dục phổ thơng
2018 nhƣ sau: “Giáo dục STEM là mơ hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn,
11
giúp h c sinh áp dụng các kiến thức Khoa h c, Cơng nghệ, Kĩ thuật và Tốn h c vào
giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể”.
Nhƣ vậy giáo dục STEM về bản chất đƣợc hiểu là trang bị cho ngƣời h c khả
năng vận dụng kiến thức, kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa h c, Công
nghệ, Kỹ thuật và Toán h c. Giáo dục STEM giúp thu hẹp khoảng cách giữa nhà
trƣờng và cuộc sống, tạo ra những con ngƣời có năng lực làm việc “tức thì” trong mơi
trƣờng có tính sáng tạo và sử dụng trí óc trong các cơng việc ít lặp lại trong thế kỷ
XXI. [5]
1.2.2. Giáo dục STEM trong chương trình GDPT
Trong CT GDPT năm 2018: “Giáo dục STEM là mơ hình giáo dục dựa trên cách
tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật và
tốn học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể”.
Nhƣ vậy, trong CT GDPT năm 2018, giáo dục STEM vừa mang ý nghĩa thúc đẩy
giáo dục các lĩnh vực khoa h c, công nghệ, kĩ thuật và toán h c vừa thể hiện phƣơng
pháp tiếp cận liên môn, phát triển năng lực và phẩm chất ngƣời h c.
Trong chƣơng trình giáo dục phổ thơng năm 2018, giáo dục STEM đã đƣợc hiện
chú tr ng thông qua các biểu hiện:
+ Chƣơng trình giáo dục phổ thơng mới có đầy đủ các mơn h c STEM. Đó là các
mơn Tốn, Khoa h c tự nhiên, Cơng nghệ, Tin h c. Việc hình thành nhóm mơn Cơng
nghệ và nghệ thuật ở giai đoạn giáo dục định hƣớng nghề nghiệp cùng với quy định
ch n 5 môn h c trong ba nhóm sẽ đảm bảo mỗi h c sinh đều đƣợc h c các mơn h c
STEM.
+ Vị trí, vai trò của giáo dục tin h c và giáo dục cơng nghệ trong chƣơng trình
giáo dục phổ thơng 2018 đã đƣợc nâng cao rõ rệt. Điều này không chỉ thể hiện rõ tƣ
tƣởng giáo dục STEM mà còn là sự điều chỉnh kịp thời của giáo dục phổ thông trƣớc
cuộc cách mạng cơng nghiệp 4.0.
+ Có các chủ đề STEM trong chƣơng trình mơn h c tích hợp ở giai đoạn giáo
dục cơ bản nhƣ các môn Tự nhiên và xã hội, Khoa h c, Tin h c và Công nghệ (ở tiểu
h c), Khoa h c tự nhiên (ở trung h c cơ sở).
+ Các chuyên đề dạy h c về giáo dục STEM ở lớp 10, 11, 12; Các hoạt động trải
nghiệm dƣới hình thức nghiên cứu khoa h c, trong đó có các hoạt động nghiên cứu
STEM.
+ Tính mở của chƣơng trình cho phép một số nội dung giáo dục STEM có thể
đƣợc xây dựng thơng qua chƣơng trình địa phƣơng, kế hoạch giáo dục nhà trƣờng; qua
những chƣơng trình, hoạt động STEM đƣợc triển khai, tổ chức thơng qua hoạt động xã
hội hóa giáo dục.
12
Một số hình thức giáo dục STEM trong chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018:
Dạy h c theo chủ đề liên môn; Hoạt động nghiên cứu khoa h c của h c sinh; Hoạt
động câu lạc bộ khoa h c – Công nghệ; Hoạt động tham quan, thực hành giao lƣu với
các cơ sở giáo dục đại h c, giáo dục nghề nghiệp và doanh nghiệp. Các hoạt động dạy
và h c có thể đƣợc thực hiện ở phịng h c bộ môn, vƣờn trƣờng, không gian sáng
chế,…hoặc ở các cơ sở giáo dục, đơn vị kinh tế xã hội ngồi khn viên trƣờng h c.
Giáo dục STEM trong chƣơng trình mơn Vật lí: Vật lí thuộc lĩnh vực khoa h c
tự nhiên, mô tả các hiện tƣợng tự nhiên và đặc tính của vật chất; Nội dung mơn vật lí
bao gồm từ cấu tạo hạt bản tới cấu trúc vũ trụ. Vật lí h c là cơ sở của nhiều ngành
nghề kỹ thuật và công nghệ quan tr ng. Vì vậy những những hiểu biết và phƣơng pháp
nhận thức Vật lí có giá trị to lớn trong q trình nhận thức và trong cuộc sống sống.
Có rất nhiều cơ hội trong việc tích hợp những nội dung Vật lí với các môn h c khác để
thực hiện dạy h c theo phƣơng thức STEM, theo đó h c sinh đƣợc vận dụng kiến thức
vào thực tiễn, đem đến sự hứng thú và những trải nghiệm có ý nghĩa trong h c tập
môn h c môn h c. Bản chất dạy h c các ứng dụng kỹ thuật của Vật lí có sự tích hợp rõ
ràng giữa Vật lí và kỹ thuật. Việc này càng rõ ràng hơn nếu vận dụng quy trình thiết kế
kỹ thuật để tổ chức dạy h c các kiến thức Vật lí trong từng bài h c.
Việc đƣa giáo dục STEM vào trƣờng trung h c sẽ mang lại nhiều ý nghĩa, phù
hợp với đổi mới GDPT, đảm bảo giáo dục toàn diện; Nâng cao hứng thú h c tập các
mơn h c STEM; Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS; Giúp kết nối
trƣờng h c với cộng đồng; Góp phần hƣớng nghiệp, phân luồng và giúp HS thích ứng
với cách mạng công nghiệp 4.0. [4], [20]
1.2.3. Mục tiêu của giáo dục STEM
Dƣới góc độ giáo dục và vận dụng trong bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM một
mặt thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong chƣơng trình giáo dục phổ thơng,
mặt khác giáo dục STEM nhằm:
- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEM cho HS:
Đó là khả năng vận dụng những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn h c Khoa
h c, Công nghệ, Kĩ thuật và Tốn h c. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa
h c, Toán h c để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lí và truy cập
Cơng nghệ. HS biết về quy trình thiết kế kĩ thuật và chế tạo ra các sản phẩm.
- Phát triển các năng lực chung cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS
những cơ hội, cũng nhƣ thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21.
Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa h c, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán h c,
HS sẽ đƣợc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực giao tiếp và
hợp tác, năng lực tự chủ và tự h c.
13
- 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 h c tập ở các bậc h c cao hơn cũng nhƣ cho
nghề nghiệp trong tƣơng lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lƣợng lao động có
năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục
tiêu xây dựng và phát triển đất nƣớc. [4]
1.2.4. Phân loại STEM
Việc phân loại STEM là cần thiết bởi đó là một trong những cơ sở cho việc lựa
ch n các hình thức tổ chức giáo dục STEM, phƣơng pháp giáo dục STEM hay xây
dựng các chủ đề giáo dục STEM đảm bảo phù hợp với mục tiêu, điều kiện, bối cảnh
triển khai STEM khác nhau.
- Phân loại dựa trên các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề:
+ STEM đầy đủ: là loại hình STEM yêu cầu ngƣời h c cần vận dụng kiến thức
của cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề.
+ STEM khuyết: là loại hình STEM mà ngƣời h c khơng phải vận dụng kiến
thức cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề.
- Phân loại dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM:
+ STEM cơ bản: là loại hình STEM đƣợc xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc
phạm vi các môn h c Khoa h c, Cơng nghệ, Kĩ thuật và Tốn h c trong chƣơng trình
giáo dục phổ thơng. Các sản phẩm STEM này thƣờng đơn giản, chủ đề giáo dục
STEM bám sát nội dung sách giáo khoa và thƣờng đƣợc xây dựng trên cơ sở các nội
dung thực hành, thí nghiệm trong chƣơng trình giáo dục phổ thơng.
+ STEM mở rộng: là loại hình STEM có những kiến thức nằm ngồi chƣơng
trình và sách giáo khoa. Những kiến thức đó ngƣời h c phải tự tìm hiểu và nghiên cứu.
Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao hơn.
- Phân loại dựa vào mục đích dạy học:
+ STEM dạy kiến thức mới: là STEM đƣợc xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức
của nhiều môn h c khác nhau mà h c sinh chƣa đƣợc h c (hoặc đƣợc h c một phần).
H c sinh sẽ vừa giải quyết đƣợc vấn đề và vừa lĩnh hội đƣợc tri thức mới.
+ STEM vận dụng: là STEM đƣợc xây dựng trên cơ sở những kiến thức h c sinh
đã đƣợc h c. STEM dạng này sẽ bồi dƣ ng cho HS năng lực vận dụng lí thuyết vào
thực tế. Kiến thức lí thuyết đƣợc củng cố và khắc sâu.
- Phân loại theo mục tiêu:
+ STEM nhằm phát triển năng lực cụ thể.
+ STEM nhằm hƣớng nghiệp
+ STEM nhằm phát triển thói quen tƣ duy kĩ thuật.
- Phân loại theo phương pháp dạy học:
14
+ Tự chế tạo sản phẩm đơn giản: Hoạt động tự chế tạo sản phẩm đơn giản của
của h c sinh.
+ Thực hành STEM: Hoạt động thực hành xây dựng kiến thức trong các môn
h c STEM.
+ Dự án STEM: Đƣợc sử dụng với nghĩa giáo viên sử dụng dạy h c dự án để tổ
chức các hoạt động giáo dục STEM.
+ Các gameshow về STEM: Đƣợc tổ chức để h c sinh tham gia chế tạo các sản
phẩm hoặc đƣa ra các ý tƣởng sáng tạo thông qua các cuộc thi.
- Phân loại theo địa điểm:
+ STEM trong lớp h c: Với loại hình giáo dục này giáo viên thƣờng là ngƣời
chủ động lồng ghép vào nội dung bài h c của mình các hoạt động dạy h c có tính tích
hợp hợp trong đó u cầu h c sinh vận dụng các kiến thức, kỹ năng trong bài h c để
giải quyết những vấn đề cụ thể, gắn với cuộc sống. Khó khăn thực hiện loại hình
STEM này.
+ Câu lạc bộ STEM: Đây là loại hình STEM đƣợc nhiều trƣờng triển khai bởi sự
linh hoạt và đa dạng trong hoạt động. Hạn chế nhất của loại hình này là khó khăn có
thể tổ chức với quy mơ lớn hay toàn bộ h c sinh trong trƣờng tham gia.
+ Trung tâm STEM: Song hành với nhà trƣờng, các trung tâm giáo dục STEM
tại các thành phố lớn cũng phát triển mạnh mẽ. Các hoạt động giáo dục STEM tại các
trung tâm thƣờng linh hoạt, đáp ứng nhu cầu của h c sinh tới tham gia.
+ Trải nghiệm thực tế STEM
- Phân loại theo phƣơng tiện:
+ STEM tái chế: Là thuật ngữ đƣợc đƣa ra do một số trung tâm về giáo dục
STEM để nói đến việc h c sinh vận dụng kiến thức, kỹ năng để chế tạo các sản phẩm
từ các nguyên liệu đã qua sử dụng.
+ STEM robotic: Là lĩnh vực giáo dục STEM thực hiện các chủ đề về lập trình,
điều khiển robot.
+ STEM trong phịng thí nghiệm: Tùy theo điều kiện từng trƣờng, có thể có các
khơng gian chế tạo hoặc xây dựng phịng thí nghiệm để tham gia vào mạng lƣới toàn
cầu. [5]
1.2.5. Chủ đề giáo dục STEM
Chủ đề STEM đƣợc thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến
thức, kĩ năng của các môn khoa h c trong chƣơng trình phổ thơng. Trong q trình dạy
h c, GV tổ chức cho HS làm việc nhóm, sử dụng cơng nghệ truyền thơng và hiện đại,
cơng cụ tốn h c để tạo ra sản phẩm có tính ứng dụng thực tế, phát triển kĩ năng và tƣ
duy của HS.
