Tóm tắt: Dạy học Sinh học Trung học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
----------------------------------------

LÊ THANH HÀ

DẠY HỌC SINH HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

Chuyên ngành: LL & PPDH bộ mơn Sinh học
Mã số: 9.14.01.11

TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC


Hà Nội, 2023
Cơng trình được hồn thành tại Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. PHAN THỊ THANH HỘI
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

TS. ĐIÊU THỊ MAI HOA
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

Phản biện 1:

PGS.TS. Nguyễn Duân
Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế

Phản biện 2:

PGS.TS. Nguyễn Văn Hiền
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

Phản biện 3:

PGS.TS. Nguyễn Thế Hưng
Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án Tiến sĩ tại
Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội
Vào hồi………… giờ, ngày…………tháng…………năm 2023


Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc Gia
hoặc Thư viện Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Chương trình giáo dục phổ thông do Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành năm
2018 hướng tới phát triển phẩm chất, năng lực cho người học. Bên cạnh đó, bối
cảnh của cuộc Cách mạng cơng nghiệp 4.0 hiện nay địi hỏi nhu cầu lực lượng lao
động thuộc ngành nghề STEM tăng cao. Bộ Giáo dục và Đào tạo đã chỉ đạo thúc
đẩy triển khai GD (STEM) trong chương trình GD phổ thơng nhằm đổi mới
phương pháp dạy học và phát triển năng lực cho người học.
Một số nghiên cứu ban đầu về hiệu quả của GD STEM cho thấy các kết quả
khả quan, GD STEM có ảnh hưởng tích cực đến sự phát triển của KN tiến trình
khoa học, sở thích nghề nghiệp STEM và động lực của HS đối với các lĩnh vực
STEM, các KN của thế kỷ 21 như hợp tác, tư duy phản biện, đặc biệt là KN tư duy

và sáng tạo. Do đó, tiếp tục có các nghiên cứu sâu hơn nhằm nâng cao chất lượng,
hiệu quả triển khai GD STEM đáp ứng mục tiêu CTGDPT trong các nhà trường là
rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay.
Sinh học là một trong những môn học cơ bản thuộc lĩnh vực của GD STEM,
hứa hẹn nhiều thành tựu về lí thuyết và công nghệ hiện đại trong bối cảnh phát
triển của Cách mạng công nghiệp 4.0. Áp dụng GD STEM trong dạy học Sinh học
vừa giúp đạt được các mục tiêu của môn học, mang đến nhiều cơ hội cho HS tương
tác và kết nối các kiến thức sinh học với các môn học S-T-E-M khác để giải quyết
vấn đề thực tiễn, giúp HS phát triển các NL sinh học đồng thời phát triển các NL
chung, đặc biệt là NL GQVĐ&ST.
Từ những lí do trên, luận án lựa chọn và nghiên cứu đề tài: “Dạy học Sinh học
THPT theo định hướng giáo dục STEM”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu đề xuất mơ hình dạy học theo định hướng GD STEM làm cơ sở
thiết kế các quy trình (xây dựng vấn đề STEM, giải quyết vấn đề STEM, xây dựng
và thực hiện kế hoạch bài dạy) và vận dụng các quy trình đó trong dạy học Sinh
học cấp THPT nhằm phát triển NL sinh học, đồng thời phát triển NL GQVĐ&ST.
1


3. Giả thuyết khoa học
Nếu đề xuất được mơ hình dạy học theo định hướng GD STEM làm cơ sở thiết
kế các quy trình (xây dựng vấn đề STEM, giải quyết vấn đề STEM, xây dựng và
thực hiện kế hoạch bài dạy) và vận dụng các quy trình đó trong dạy học Sinh học
cấp THPT thì sẽ phát triển được NL sinh học, đồng thời phát triển NL GQVĐ&ST.
4. Đối tượng, khách thể và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Mơ hình dạy học theo định hướng GD STEM, các vấn đề STEM, quy trình xây
dựng các vấn đề STEM, quy trình giải quyết các vấn đề STEM, quy trình xây dựng
kế hoạch và tổ chức dạy học Sinh học theo định hướng GD STEM, NL

GQVĐ&ST.
4.2. Khách thể nghiên cứu
Q trình dạy học mơn Sinh học theo định hướng GD STEM.
4.3. Phạm vi nghiên cứu
- Về nội dung: nghiên cứu nội dung dạy học Sinh học THPT, NL GQVĐ&ST.
- Về thực nghiệm sư phạm: Đề tài tiến hành dạy học thực nghiệm 3 bài học
trong môn Sinh học 11 ở 3 trường THPT tại thành phố Hà Nội.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
(1) Nghiên cứu cơ sở lí luận về GD STEM, mơ hình dạy học theo định hướng
GD STEM, vấn đề STEM, NL GQVĐ&ST.
(2) Khảo sát thực trạng dạy học môn Sinh học theo định hướng GD STEM,
quan điểm và triển khai GD STEM của GV, thực trạng tham gia và thái độ của HS
với các hoạt động dạy học theo định hướng GD STEM.
(3) Xây dựng khung NL GQVĐ&ST trong dạy học Sinh học theo định hướng
GD STEM làm cơ sở để xây dựng các tiêu chí đánh giá NL này.

2


(4) Xây dựng mơ hình dạy học Sinh học theo định hướng GD STEM.
(5) Xây dựng các quy trình: xác định vấn đề STEM, giải quyết vấn đề STEM,
xây dựng kế hoạch bài dạy tổ chức dạy học Sinh học theo định hướng GD STEM
nhằm phát triển NL Sinh học và NL GQVĐ&ST.
(6) Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng tính khả thi của quy trình tổ chức dạy
học Sinh học theo định hướng GD STEM.
6. Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu, luận án phối hợp sử dụng một số phương pháp
nghiên cứu sau: (1) Phương pháp nghiên cứu lí thuyết; (2) Phương pháp điều tra
thực tiễn; (3) Phương pháp tham vấn chuyên gia; (4) Phương pháp thực nghiệm sư
phạm; (5) Phương pháp xử lý số liệu bằng thống kê tốn học

7. Những đóng góp mới của đề tài
(1) Lựa chọn và nghiên cứu được các vấn đề làm cơ sở lí luận cho đề tài, bao
gồm: GD STEM, mơ hình dạy học theo định hướng GD STEM, vấn đề STEM, NL
GQVĐ&ST.
(2) Xây dựng được khung NL GQVĐ&ST trong dạy học Sinh học theo định
hướng GD STEM và các tiêu chí đánh giá.
(3) Xây dựng được mơ hình dạy học Sinh học theo định hướng GD STEM.
(4) Xây dựng được các quy trình: xác định vấn đề STEM, giải quyết vấn đề
STEM, xây dựng kế hoạch bài học STEM trong môn Sinh học, tổ chức dạy học
Sinh học theo định hướng GD STEM nhằm phát triển NL Sinh học và NL
GQVĐ&ST.
8. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận, đề nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận án
được trình bày thành 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài.
3


Chương 2: Dạy học Sinh học THPT theo định hướng giáo dục STEM nhằm
phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

4


CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Tổng quan các nghiên có liên quan đến đề tài
1.1.1. Nghiên cứu về giáo dục STEM
1.1.1.1. Trên thế giới
Phong trào GD STEM được khởi xướng ở Mỹ cách đây hơn hai thập kỉ và đã

nhanh chóng truyền cảm hứng cho các nhà giáo dục và nhà hoạch định chính sách,
cũng như cơng chúng trên khắp thế giới khám phá lại giá trị GD của các môn học
S-T-E-M trong hệ thống GD và bối cảnh văn hóa xã hội của mỗi quốc gia, mục
tiêu, chiến lược và kì vọng đối với việc học các môn STEM đã được thiết lập ở
nhiều nước khác nhau. GD STEM đặt ra thách thức cho nền GD của nhiều quốc
gia trên thế giới nhằm đáp ứng yêu cầu của thị trường lao động thời công nghệ 4.0.
Những điểm cốt lõi trong quan niệm về GD STEM của các tác giả trên toàn thế
giới cho rằng, GD STEM có thể đề cập tới GD trong các môn học STEM riêng lẻ
trong nhà trường hoặc có thể ngụ ý về sự kết nối, tích hợp liên ngành, xuyên ngành
giữa các môn học thành phần được nhắc tới, tuy nhiên cách tiếp cận tích hợp ngày
càng trở nên phổ biến hơn. GD STEM có phạm vi đề cập rộng, bao gồm các vấn đề
chủ yếu là: giảng dạy STEM từ nhà trẻ - lớp 12; người học và môi trường học tập
STEM từ nhà trẻ - lớp 12; đào tạo GV và sinh viên trong lĩnh vực STEM; chính
sách, chương trình, đánh giá trong GD STEM; văn hóa, xã hội và giới trong GD
STEM; lịch sử, nhận thức luận và quan điểm về GD STEM.
1.1.1.2. Tại Việt Nam
GD STEM nhận được sự quan tâm đặc biệt từ Bộ giáo dục và đào tạo cũng như
cộng đồng GD. Mơ hình GD STEM cũng như vai trị của thành tố Khoa học (bao gồm
Vật lí, Hóa học, Sinh học) trong STEM đã được nghiên cứu. Triển khai GD STEM ở
Việt Nam đề cập đến 4 khía cạnh, bao gồm: chương trình GD, nguồn nhân lực, vật lực
thực hiện chương trình và các chính sách thúc đẩy GD STEM trong thực tiễn.
1.1.2. Nghiên cứu về dạy học theo định hướng giáo dục STEM
1.1.2.1. Trên thế giới
5


Các nghiên cứu về dạy học STEM phát triển mạnh mẽ trên thế giới. Dạy học
theo định hướng GD STEM trên thế giới và Việt Nam đều nhấn mạnh vào việc học
khoa học, tích hợp yếu tố thiết kế kĩ thuật như một cách tiếp cận mới nổi trong dạy
học STEM. Nội dung GD STEM ở các nhà trường tập trung vào vấn đề trong thế

giới thực. Hầu hết các nước đều chưa có chương trình giảng dạy STEM chính thức,
mà STEM được tích hợp vào các mơn học hiện tại, các chương trình ngoại khóa,
câu lạc bộ, hoạt động bên ngoài nhà trường. Sáng kiến về tăng cường hợp tác giữa
nhà trường với các trường đại học, viện nghiên cứu, các công ty thuộc các ngành
nghề, lĩnh vực STEM để mở rộng hệ sinh thái GD STEM ngoài trường học, tạo cơ
hội cho HS thực hành, trải nghiệm STEM phổ biến ở nhiều quốc gia. Trình độ, NL
giảng dạy STEM đều là thách thức đối với GV của các nước khi xây dựng và triển
khai các bài học STEM. Tích hợp GD STEM vào các mơn học bước đầu cho thấy
tính hiệu quả và cần có thêm các nghiên cứu..
1.1.2.2. Tại Việt Nam
Tại Việt Nam, đã có một số nghiên cứu về GD STEM và vận dụng trong các
môn học. Các nghiên cứu này đã góp phần cung cấp cho GV nguồn tài liệu hỗ trợ
tham khảo trong việc thiết kế bài học STEM. Tuy nhiên, các nghiên cứu chưa đưa
ra đầy đủ quy trình, biện pháp dạy học hay cách đánh giá trong dạy học Sinh học
theo định hướng GD STEM, vì thế GV vẫn cịn lúng túng và bỏ ngỏ việc triển khai
GD STEM trong môn học, GD STEM trong môn Sinh học chưa được đẩy mạnh.
1.1.3. Nghiên cứu về năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
1.1.3.1. Trên thế giới
Trên thế giới đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về NL GQVĐ và sáng tạo.
Cùng với sự phát triển của GD STEM trong hơn hai thập kỉ trở lại đây, NL GQVĐ
và sáng tạo tiếp tục được quan tâm, bàn luận trong các nghiên cứu của lĩnh vực
này. Theo các bài viết đó, GQVĐ được khẳng định là yếu tố phổ biến trong học tập
tích hợp STEM, NL GQVĐ là rất cần thiết cho HS sẽ tham gia vào lĩnh vực nghề
nghiệp STEM.
1.1.3.2. Tại Việt Nam
6


Ở Việt Nam đã có nhiều tác giả nghiên cứu về NL GQVĐ, NL GQVĐ&ST, NL
sáng tạo trong dạy học. Đặc biệt, NL GQVĐ&ST là một trong ba NL chung quan

trọng được quy định trong CTGDPT 2018. Bởi vậy, các nghiên cứu gần đây đã tập
trung chú ý tới việc hình thành và phát triển cho HS NL này thơng qua dạy học các
mơn học.
1.2 Cơ sở lí luận
1.2.1. STEM và GD STEM
Trong luận án này, chúng tôi quan niệm: "GD STEM là tiếp cận dạy học liên
mơn, trong đó HS kết nối các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học
để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể.” Trong đó, yếu tố kĩ thuật
được thể hiện trong nội dung môn Công nghệ và Tin học. Ngồi các mơn học cốt
lõi S-T-E-M, GD STEM có thể được tăng cường hơn nữa bằng cách kết hợp với
các môn học khác tùy thuộc mục đích, bối cảnh dạy học cụ thể.
1.2.2. Mơ hình dạy học theo định hướng GD STEM
Theo từ điển tiếng Việt (Hoàng Phê, 2003), định hướng nghĩa là xác định
phương hướng. Định hướng mang hai ý nghĩa, một là xác định phương hướng
trong khơng gian vật lí (ví dụ: dùng la bàn để định hướng), hai là xác định phương
hướng trong nhận thức và hành động của con người (ví dụ: định hướng nghề
nghiệp).
Định hướng GD STEM là sự kết hợp hai khái niệm “định hướng” và “GD
STEM”, được hiểu là xu hướng áp dụng tiếp cận dạy học tích hợp các mơn Khoa
học, Tốn, Cơng nghệ, Kĩ thuật/Tin học ở nhiều nước trên thế giới hiện nay, nhằm
yêu cầu người học vận dụng và kết nối kiến thức, KN của các lĩnh vực này để giải
quyết các nhiệm vụ học tập hay vấn đề thực tiễn, từ đó phát triển NL và định
hướng nghề nghiệp cho người học.
Dạy học theo định hướng GD STEM là tiếp cận dạy học tích hợp các mơn
Khoa học, Tốn học, Cơng nghệ và Kĩ thuật/Tin học; khuyến khích người học kết
nối và vận dụng kiến thức, kĩ năng từ các lĩnh vực này để giải quyết các nhiệm vụ
học tập hoặc vấn đề thực tiễn, qua đó phát triển năng lực và định hướng nghề
7

nghiệp cho người học.
Mơ hình dạy học theo định hướng giáo dục STEM biểu thị logic một quá trình
được kết nối bởi các yếu tố cốt lõi sau: nội dung dạy học (tích hợp nội dung các
mơn học STEM, tích hợp với bối cảnh), kế hoạch tổ chức dạy học (phương pháp,
phương tiện dạy học, kiểm tra, đánh giá), đầu ra của quá trình dạy học (NL đặc
thù, NL chung).
Dựa trên một số các nghiên cứu về các mơ hình tích hợp STEM của các tác giả
đã phân tích, đồng thời căn cứ vào một số các cơ sở (đặc điểm của q trình dạy
học, đặc điểm tích hợp của các mơn học STEM; mục đích dạy học là phát triển NL
HS), luận án đề xuất mơ hình dạy học theo định hướng GD STEM thể hiện trong
Hình 1.9.

Hình 1.9 Mơ hình dạy học theo định hướng giáo dục STEM
Có thể giải thích mơ hình dạy học theo định hướng GD STEM như sau:
- Nội dung dạy học: đặc trưng bởi sự kết nối kiến thức giữa các môn học
STEM trong CTGDPT (bao gồm Sinh học, Hóa học, Vật lí, Khoa học tự nhiên,
Cơng nghệ, Tin học và Tốn) và gắn với bối cảnh thực tiễn. Tùy theo việc dạy học
được triển khai ở mơn học nào thì nội dung kiến thức mơn học đó được nhấn mạnh
và từ mơn học đó kết nối với các mơn học STEM khác.
Bối cảnh có thể sử dụng cho GD STEM được Bybee (2010) xác định gồm 6
nhóm lớn là: sức khỏe, hiệu quả năng lượng, tài nguyên thiên nhiên, chất lượng
môi trường, giảm thiểu rủi ro, ranh giới của Khoa học - Cơng nghệ - Kĩ thuật Tốn.
Vấn đề STEM trong mơ hình nảy sinh từ việc xác định các nội dung kiến thức
8


các môn học STEM và gắn với bối cảnh GD STEM cụ thể. Căn cứ vào nội dung
chương trình mỗi môn học riêng lẻ hoặc kết nối các môn học trong CTGDPT, gắn
với từng bối cảnh GD STEM cụ thể có thể xác định các vấn đề STEM.
Có thể sơ đồ hóa như sau:

Mơn học A + bối cảnh → Vấn đề 1, Vấn đề 2,... Vấn đề n.
Hay: Môn học A, Môn học B,... + bối cảnh → Vấn đề 1, Vấn đề 2,... Vấn đề n.
- Kế hoạch, tổ chức dạy học: được xác định dựa trên quy trình giải quyết các
vấn đề STEM. Có nhiều nghiên cứu về quy trình này, tuy nhiên, căn cứ vào đầu ra
là các NL đặc thù và NL chung trong Chương trình giáo dục phổ thơng 2018, có
thể lựa chọn các bước trong quy trình này cho phù hợp. Dựa vào hướng dẫn của
công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH về triển khai bài học STEM theo quy trình
thiết kế kĩ thuật có thể đề xuất các bước tương ứng để giải quyết vấn đề STEM bao
gồm: (i) Khám phá vấn đề STEM; (ii) Thiết kế giải pháp (theo tiến trình khoa học,
theo quy trình thiết kế kĩ thuật); (iii) Thu thập và xử lí dữ liệu; (iv) Báo cáo, đánh
giá, kết luận.
- Các NL đặc thù và NL chung: là một trong 3 yếu tố cốt lõi trong mơ hình, là
đầu ra của q trình dạy học nói chung và dạy học theo theo định hướng giáo dục
STEM nói riêng. Trong CTGDPT 2018 xác định hình thành và phát triển 10 NL,
trong đó có 3 NL chung và 7 NL đặc thù. Tùy theo mơn học chủ đạo mà có thể lựa
chọn hình thành và phát triển NL đặc thù mơn học đó. Ví dụ:
Mơn học A → NL chung + NL đặc thù A
Môn học B → NL chung + NL đặc thù B
Trong luận án này, chúng tôi tập trung nghiên cứu và phát triển NL
GQVĐ&ST, một trong ba NL chung được quy định trong CTGDPT.
1.2.3. Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học Sinh học theo định
hướng giáo dục STEM
1.2.3.1. Khái niệm năng lực và năng lực giải quyết vấn đề
Trong luận án này, chúng tôi sẽ phân tích NL GQVĐ&ST dựa trên định nghĩa
như sau: “NL GQVĐ&ST là khả năng của cá nhân trong việc phát hiện được vấn
9


đề, tư duy độc lập, huy động thông tin tổng hợp để đề xuất giải pháp/hình thành ý
tưởng mới, thực hiện và đánh giá được giải pháp, đề xuất được vấn đề mới”.

1.2.3.2. Xây dựng khung năng lực GQVĐ&ST trong dạy học Sinh học theo định
hướng giáo dục STEM
Chúng tôi xác định 4 nguyên tắc và 6 bước xây dựng khung năng lực
GQVĐ&ST trong dạy học Sinh học theo định hướng giáo dục STEM, từ đó xác
định được các 4 thành tố và 10 biểu hiện của năng lực như bảng 1.2.
Bảng 1.2. Khung NL GQVĐ&ST trong dạy học Sinh học theo định hướng GD STEM

1.3. Cơ sở thực tiễn
1.3.1. Mục đích khảo sát
Tiến hành khảo sát GV và HS ở các trường phổ thông để thu thập thông tin về
thực trạng triển khai GD STEM và dạy học môn Sinh học theo định hướng GD
STEM ở trường phổ thông.
1.3.2. Đối tượng, thời gian và nội dung khảo sát
Khảo sát 285 GV STEM trên địa bàn cả nước và 382 HS của ba trường THPT
ở HN từ tháng 4/2019 – 8/2019, tháng 3 năm 2022.
Nội dung khảo sát GV: Hiểu biết của GV về GD STEM, triển khai GD STEM.
10


Nội dung khảo sát HS: Tần suất tiếp cận các hoạt động dạy học Sinh học theo
định hướng GD STEM và hứng thú của HS khi học Sinh học trong các nhà trường.
1.3.3. Công cụ khảo sát:
Phiếu khảo sát ý kiến HS; Phiếu khảo sát ý kiến GV.
1.3.4. Phương thức khảo sát
Đối với GV: Điều tra được tiến hành bằng điều tra trực tiếp và gián tiếp. Điều
tra trực tiếp sử dụng phương pháp tiếp xúc và phỏng vấn GV, điều tra gián tiếp
thông qua biểu mẫu điền trực tuyến và kết hợp phỏng vấn trường hợp. Số phiếu gửi
đi hơn 300 và thu về được 287 phiếu, trong đó có 285 phiếu hợp lệ. Tổng số phiếu
phục vụ cho phân tích chính thức là 285 phiếu, đảm bảo lớn hơn 200 theo quy tắc
của Comrey & Lee (1992) và đảm bảo mẫu theo quy tắc nhân 5 theo Hoàng Trọng

và Chu Nguyễn Mộng Ngọc (2008). Các GV được khảo sát phần lớn có nhiều kinh
nghiệm giảng dạy, thời gian giảng dạy từ 10 đến trên 20 năm (66,8%), từ 20 năm
trở lên (10%) và một phần nhỏ GV có thời gian giảng dạy dưới 10 năm (23,2%).
Đối với học sinh: Điều tra trực tiếp sử dụng biểu mẫu kết hợp tiếp xúc và
phỏng vấn HS. Tổng số phiểu thu về được 382, các phiếu đều hợp lệ.
1.3.5. Kết quả khảo sát và phân tích
Kết khảo sát cho thấy GV đã quan tâm tới GD STEM, tuy nhiên họ chưa thật
sự hiểu rõ bản chất cũng như cách thức triển khai GD STEM hiệu quả, cho thấy sự
cần thiết nghiên cứu của luận án nhằm cung cấp cho GV hệ thống cơ sở lí luận để
triển khai GD STEM hiệu quả trong mơn Sinh học nói riêng và các mơn học liên
quan STEM nói chung.
Kết quả khảo sát HS cho thấy các hoạt động học tập đặc trưng trong tổ chức
dạy học theo định hướng STEM, do HS chủ động còn chiếm tỉ lệ thấp, đặc biệt là
các hoạt động u cầu HS thiết kế mơ hình để giải thích, chứng minh, giải quyết
một vấn đề khoa học, tiến hành điều tra nghiên cứu để kiểm chứng ý tưởng của
mình đưa ra (hay cơ hội để HS chia sẻ, giải thích ý tưởng của mình. Các hoạt động
học tập do GV làm chủ diễn ra thường xuyên hơn với giá trị trung bình từ 3,6 –
3,9/5, trong khi giá trị trung bình các hoạt động học tập do HS chủ động có giá trị
11


trung bình thấp hơn.
Qua khảo sát thực trạng về dạy học Sinh học theo định hướng GD STEM ở
trường phổ thông cho thấy GV biết đến GD STEM, nhận thức được tầm quan trọng
của GD STEM, tuy nhiên chưa hiểu rõ bản chất và cách thức áp dụng trong việc
dạy học môn học theo định hướng GD STEM, tần suất áp dụng cịn thấp. Hứng thú
của HS trong q trình học tập các bài học STEM trong môn Sinh học còn thấp.

12

CHƯƠNG 2. DẠY HỌC SINH HỌC THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO
DỤC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ
SÁNG TẠO CHO HỌC SINH
2.1. Phân tích chương trình mơn Sinh học
2.1.1. Phân tích mục tiêu chương trình mơn Sinh học
Mục tiêu dạy học Sinh học ở phổ thông hướng tới hình thành và phát triển các
phẩm chất chủ yếu, các NL chung và đặc biệt là NL sinh học.
Phân tích NL sinh học cho thấy các thành tố và biểu hiện của nó có nhiều cơ
hội phát triển thông qua biện pháp dạy học theo định hướng GD STEM, đặc biệt là
các biểu hiện của KN tìm hiểu thế giới sống chính là các bước của nghiên cứu
khoa học. Khi thực hiện quy trình tìm hiểu thế giới sống, HS cần đặt câu hỏi
nghiên cứu, thực nghiệm, điều tra, thu thập dữ liệu, đánh giá được kết quả dựa trên
phân tích, xử lí các dữ liệu bằng các tham số thống kê.
2.1.2. Phân tích cấu trúc chương trình mơn Sinh học
Chương trình sinh học được dạy trong 3 năm học lớp 10, 11, và 12 THPT; bao
gồm 8 mạch nội dung cốt lõi và 3 cụm chuyên đề, trong đó có nhiều nội dung dạy
học gắn liền với thực tiễn, có thể triển khai tổ chức dạy học theo định hướng GD
STEM nhằm giúp HS vận dụng kiến thức vào thực tế, phát triển NL GQVĐ&ST
cho HS.
2.2. Xác định các vấn đề STEM
2.3.1. Nguyên tắc xác định các vấn đề STEM
Luận án xác định 3 nguyên tắc là:
(1) Đảm bảo gắn với bối cảnh thực tiễn hoặc mô phỏng thực tiễn và yêu cầu
kiến thức và kĩ năng tích hợp, cần kết nối kiến thức sinh học với các lĩnh vực
STEM khác để giải quyết.
(2) Đảm bảo gắn với u cầu cần đạt của CTGDPT 2018, có tính tích hợp kiến
thức và kĩ năng từ 2 hay nhiều hơn các lĩnh vực S-T-E-M để giải quyết.
(3) Đảm bảo tính vừa sức, khả thi.
2.3.2. Quy trình xác định các vấn đề STEM

13


Để xác định các vấn đề STEM, luận án đề xuất quy trình như sau (Hình 2.2)

Hình 2.2. Quy trình xác định các vấn đề STEM trong dạy học Sinh học

Mô tả các bước thực hiện đã được nêu chi tiết trong luận án.
Áp dụng 3 nguyên tắc và 4 bước này vào môn Sinh học 2018, chúng tôi đã xác
định được hệ thống các vấn đề STEM trong dạy học Sinh học theo từng mạch nội
dung của chương trình, tương ứng với các yêu cầu cần đạt cụ thể, thể hiện trong
bảng phụ lục 3.
2.3. Xây dựng kế hoạch bài dạy và tổ chức dạy học sinh học theo định hướng
giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
2.3.1. Nguyên tắc xây dựng kế hoạch bài dạy và tổ chức dạy học
Khi thiết kế quy trình xây dựng kế hoạch tổ chức dạy học các bài học STEM
trong dạy học Sinh học cần phải tuân thủ đầy đủ các nguyên tắc sau: (1) Đảm bảo
u cầu cần đạt của Chương trình mơn Sinh học; (2) Đảm bảo tính tích hợp; (3)
Đảm bảo tuân theo quy trình giải quyết vấn đề STEM; (4) Đảm bảo tính hệ thống.
2.3.2. Quy trình xây dựng kế hoạch bài dạy theo định hướng giáo dục STEM
Luận án xác định quy trình xây dựng kế hoạch tổ chức dạy học Sinh học theo
định hướng GD STEM nhằm phát triển NL GQVĐ&ST cho HS THPT theo hình
thức bài học STEM, đảm bảo các nguyên tắc trên và tuân theo mô hình dạy học
theo định hướng GD STEM đã xây dựng, gồm các bước: (1) Xác định mục tiêu và
thời lượng dạy học; (2) Xác định nội dung dạy học STEM; (3) Xác định phương
pháp và kĩ thuật dạy học, phương tiện và học liệu; (4) Xác định tiến trình dạy học
(theo quy trình giải quyết vấn đề STEM); (5) Dự kiến kiểm tra, đánh giá.
Áp dụng các nguyên tắc và quy trình trên, chúng tơi đã xây dựng 2 kế hoạch
minh họa bài học STEM khoa học và bài học STEM kĩ thuật, được viết cụ thể
14

trong luận án.
Kế hoạch tổ chức dạy học được thực hiện theo các bước phù hợp với quy trình
giải quyết các vấn đề STEM, bao gồm tổ chức cho HS: Khám phá vấn đề STEM;
Thiết kế giải pháp (theo tiến trình khoa học hoặc quy trình thiết kế kĩ thuật); Thu
thập và xử lí dữ liệu; Báo cáo, đánh giá, kết luận.
2.4. Đánh giá năng lực trong dạy học Sinh học theo định hướng giáo dục
STEM
2.4.1. Nguyên tắc đánh giá năng lực
Dựa trên những định hướng về đánh giá kết quả giáo dục được mô tả trong
CTGDPT 2018, nguyên tắc và quy trình xây dựng kế hoạch bài học theo định hướng
GD STEM được trình bày ở mục 2.3, chúng tơi xác định các ngun tắc chính để đánh
giá NL cho HS trong dạy học môn Sinh học bao gồm:
- Nguyên tắc đảm bảo hướng tới yêu cầu cần đạt mô tả trong CTGDPT 2018
- Nguyên tắc đảm bảo sự tiến bộ, phát triển NL cho HS
- Nguyên tắc đảm bảo tính chính xác, khoa học
Các nguyên tắc này đã được giải thích cụ thể trong luận án.
2.4.2. Quy trình đánh giá năng lực sinh học
Chương trình 2018 mơ tả biểu hiện cụ thể NL Sinh học thành các yêu cầu cần đạt,
do đó, đánh giá NL Sinh học là đánh giá mức độ đạt được của các yêu cầu cần đạt.
Dựa vào các nguyên tắc đánh giá ở trên và quá trình tổ chức dạy học Sinh học theo
định hướng GD STEM có thể xác định các bước đánh giá NL sinh học như sau:
- Bước 1: Xác định mục tiêu đánh giá về các yêu cầu cần đạt của NL Sinh học và
NL GQVĐ&ST dựa trên CTGDPT 2018.
- Bước 2: Xây dựng kế hoạch và công cụ đánh giá.
Kế hoạch đánh giá bao gồm đánh giá quá trình (thực hiện ngay trong quá trình tổ
chức dạy học các bài học, dự án) và đánh giá định kì (thực hiện cuối mỗi chủ đề/cụm
chủ đề hay vào thời điểm giữa/cuối học kì).
Các hình thức và cơng cụ được sử dụng phổ biến bao gồm:

+ Đánh giá qua bài kiểm tra viết dưới hình thức trắc nghiệm khách quan, trắc
nghiệm tự tuận với các câu hỏi được thiết kế để kiểm tra mức độ đạt được các yêu cầu
15


cần đạt của mỗi HS.
+ Đánh giá qua phiếu quan sát HS trong các hoạt động học tập như dự án, qua sản
phẩm học tập, hồ sơ học sinh, sổ ghi chép quá trình học tập của HS,… Quá trình đánh
giá nên kết hợp nhiều loại hình để kết quả được chính xác.
- Bước 3: Tổ chức đánh giá và thu thập dữ liệu kết quả đánh giá như kết quả kiểm
tra, kết phiếu quan sát, hồ sơ học tập, sản phẩm học tập, vở ghi chép, phiếu trả lời của
HS,… để phân tích mức độ đạt được của HS về các mục tiêu cần đạt.
- Bước 4: Phản hồi kết quả cho HS và lắng nghe ý kiến từ phía HS.
- Bước 5: Phân tích và điều chỉnh quá trình tổ chức dạy học, cơng cụ đánh giá
nhằm phát huy tốt hơn sự tiến bộ, phát triển NL cho HS.
2.4.2. Quy trình đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
Chúng tơi xây dựng quy trình đánh giá năng lực GQVĐ&ST gồm 5 bước như
Hình 2.4.

Hình 2.4. Quy trình đánh giá NL GQVĐ&ST trong dạy học theo định hướng
GD STEM
Giải thích cho từng bước trong quy trình đã được trình bày chi tiết trong luận án.
Dựa trên yêu cầu cần đạt về NL GQVĐ&ST theo ba cấp học trong CTGDPT
Tổng thể năm 2018, mô tả các cấp độ thành thạo của KN GQVĐ sáng tạo theo
nghiên cứu PISA, luận án xây dựng tiêu chí chất lượng cụ thể cho các biểu hiện
hành vi như trong Bảng 2.8

16

Bảng 2.8. Tiêu chí giá NL GQVĐ&ST
Chỉ báo

Mức 3

A1. Phát

Mức 2
Mức 1
A. Xác định vấn đề
Phát hiện được vấn đề dựa vào các Phát hiện được vấn đề Chưa tự phát hiện

hiện vấn đề

hiện tượng, sự kiện quan sát được trong tình huống hoặc được vấn đề mà

STEM

hoặc nêu được tình huống có vấn đề nhiệm vụ học tập cụ tiếp nhận vấn đề
hoặc nhận ra ý tưởng mới dựa trên thể.

cần giải quyết từ

việc tự phân tích và liên hệ kiến thức

GV.

Sinh học với thực tiễn cuộc sống và
A2. Xây

môn học liên quan STEM khác.
Xây dựng được giả thuyết khoa học Xác định được một số Chưa

dựng được

định hướng GQVD hoặc xác định yếu tố GQVĐ thành được

giả thuyết

được đầy đủ các yếu tố để GQVĐ công.

khoa học

thành công.

hoặc xác

Nêu được các hạn chế, có thể bao chế về vật liệu, thời

định được

gồm các cân nhắc về xã hội, kĩ thuật gian hoặc chi phí.

yếu tố để

và/hoặc mơi trường.

xác

định

yếu

tố

GQVĐ thành công

Nêu được một số hạn và các hạn chế.

GQVĐ
thành cơng
B1. Tìm

B. Đề xuất và lựa chọn giải pháp
Sử dụng được chính xác kiến thức Liệt kê và sắp xếp được Chưa tự tìm kiếm

kiếm, huy

(Sinh học và các mơn học liên quan một số kiến thức liên và huy động được

động thông

STEM) từ nhiều nguồn đáng tin cậy quan tới vấn đề hoặc ý kiến

tin tổng

để GQVĐ hoặc để triển khai giải tưởng mới (kiến thức học và môn học

hợp để đề

pháp/ý tưởng mới một cách phù hợp, Sinh học và các môn liên quan STEM)

xuất giải

logic, khoa học.

thức

(Sinh

học liên quan STEM) từ liên quan tới vấn

pháp

sách giáo khoa và một đề hoặc ý tưởng
số nguồn đáng tin cậy mới

B2. Tư duy

khác.
Đặt được nhiều câu hỏi có giá trị để Đặt được một số câu Dễ

độc lập

xem xét đánh giá độ tin cậy và hữu hỏi để xem xét đánh giá thơng

tin

một

ích của các nguồn thơng tin khác lại vấn đề.

chiều,

hầu

như

nhau liên quan tới vấn đề hoặc ý

không đặt câu hỏi

chấp

nhận

B3. Đề

tưởng mới.
đánh giá lại vấn đề.
Tự tạo ra yếu tố mới dựa trên sự kết Đề xuất được giải pháp Chưa đề xuất được

xuất giải

hợp nhiều ý tưởng khác nhau.

pháp/ Hình

Đề xuất và lựa chọn được giải pháp một số yếu tố thành

hạn chế, chỉ thỏa mãn giải pháp.

17