Phát triển kỹ năng toán học trong giáo dục STEM cho học sinh thông qua dạy học hình học lớp 10

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TRẦN THỊ THU HÀ

PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG TOÁN HỌC TRONG GIÁO DỤC STEM
CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC HÌNH HỌC LỚP 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM TOÁN

HÀ NỘI - 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TRẦN THỊ THU HÀ

PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG TOÁN HỌC TRONG GIÁO DỤC STEM
CHO HỌC SINH THÔNG QUA DẠY HỌC HÌNH HỌC LỚP 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM TOÁN
CHUYÊN NGÀNH LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC
BỘ MÔN TOÁN
Mã số: 8 14 01 11

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Danh Nam

HÀ NỘI - 2019

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng các kết quả trình bày trong luận văn này là không bị
trùng lặp với các luận văn trƣớc đây. Nguồn tài liệu sử dụng cho việc hoàn thành
luận văn là các nguồn tài liệu mở. Các thông tin, tài liệu trong luận văn này đã đƣợc
ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội t

n 6 năm 2019

T c giả uậ v

Trần Thị Thu Hà

X c hận của

X c hận của

Khoa chuyê mô

gƣời hƣớng dẫn khoa học

PGS.TS. Nguyễn Danh Nam

i


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Danh Nam,
ngƣời đã hết sức tận tâm trong việc định hƣớng, chỉ đạo và giúp đỡ về mặt

chuyên môn để tôi có thể hoàn thành đƣợc luận văn này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các giảng viên, cán bộ
trƣờng Đại học Giáo Dục, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trƣờng.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu, các thầy giáo, cô giáo và
các em học sinh trƣờng Trƣờng Trung học phổ thông Nguyễn Trãi, tỉnh Nam
Định đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi điều tra, tiến hành thực
nghiệm trong quá trình nghiên cứu luận văn.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và các học viên lớp
cao học Toán QH-2017-S, trƣờng Đại học Giáo dục đã động viên, giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian thực hiện đề tài này.

Hà Nội t n 6 năm 2019
T c giả uậ v

Trầ Thị Thu Hà

ii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Viết đầy đủ

CLB

Câu lạc bộ

DHTH

Dạy học tích hợp

ĐC

Đối chứng

GDPT

Giáo dục phổ thông

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

NXB

Nhà xuất bản

SGK

Sách giáo khoa

TN

Thực nghiệm

Tr.

Trang

THCS

Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thông

iii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Kế hoạch chƣơng trình toán lớp 10 của trƣờng THPT ................... 39
Nguyễn Trãi (Nam Định) năm học 2018 – 2019 ............................................ 39
Bảng 2.2. Phân chia tỷ lệ Đại số và Hình học lớp 10 ..................................... 40
Bảng 4.1.Thống kê kết quả kiểm tra trƣớc thực nghiệm ................................ 63
Bảng 4.2.Phân bố tần suất ............................................................................... 64
Bảng 4.3.Tổng hợp các tham số thống kê ....................................................... 64
Bảng 4.4. Thống kê điểm số............................................................................ 66
Bảng 4.5. Phân bố tần suất .............................................................................. 66
Bảng 4.6. Tổng hợp các tham số thống kê ...................................................... 66

iv

DANH MỤC BIỂU ĐỒ, HÌNH VẼ
Hình 1.1. Các bƣớc tổ chức hoạt động MHH ................................................. 25
Hình 1.2. Điểm D bất kì và điểm D khi (AD + DE + EB)nhỏ nhất ............ 26
Hình 1.3. Hoạt động mô hình hóa xác định vị trí chiếc cầu ........................... 26
Hình 1.4. Vẽ hình ví dụ 1.2 ............................................................................. 28
Biểu đồ 2.1. Thống kê sự hiểu biết về khái niệm giáo dục STEM ................ 31
Biểu đồ 2.2. Thống kê ý nghĩa của việc dạy học giáo dục STEM.................. 32
Biểu đồ 2.3. Thống kê sự cần thiết dạy học môn Toán theo định hƣớng giáo
dục STEM. ...................................................................................................... 32
Biểu đồ 2.4. Thống kê về mức độ thƣờng xuyên đƣa tình huống thực
tiễn vào dạy học môn Toán ............................................................................. 33
Biểu đồ 2.5. Thống kê các bƣớc thiết kế chủ đề giáo dục STEM .................. 34
Biểu đồ 2.6. Thống kê ý kiến của giáo viên về sự hứng thú của ngƣời học với
giáo dục STEM................................................................................................ 35
Biểu đồ 2.7. Thống kê ý kiến HS đồng ý đƣợc học theo định hƣớng giáo dục
STEM .............................................................................................................. 36
Biểu đồ 2.8. Thống kê về sự hứng thú của HS sau khi đã đƣợc học chủ đề
theo định hƣớng giáo dục STEM .................................................................... 37
Biểu đồ 2.9. Thốn kê HS đã được học môn To n.......................................... 37
t eo địn

ướn

i o dục STEM..................................................................... 37

Hình 3.1. Mô phỏng kích thƣớc khu vui chơi ................................................. 46
Hình 3.3. Mô tả vật đƣợc giữ yên trên mặt phẳng nghiêng ............................ 49
Hình 3.4. Nhà thờ Bùi Chu – Nam Định......................................................... 50
Hình 3.6. Hai vận động viên kéo thùng hàng ................................................. 55
Hình 3.7. Lực tác động lên chất điểm ............................................................. 55

Hình 3.8. Bác Hồ tát nƣớc............................................................................... 55
Hình 3.9. Hƣớng chuyển động của vận động viên.......................................... 55
Biểu đồ 4.1 Phân bố tần suất điểm số của học sinh ........................................ 67

v


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ BIỂU ĐỒ .................................................... iv
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................... v
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN .................................................................... 6
1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu ......................................................................... 6
1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới .................................................................. 6
1.1.2. Giáo dục STEM ở Việt Nam................................................................... 8
1.2. Lý luận về giáo dục STEM ...................................................................... 10
1.2.1. Dạy học tích hợp ................................................................................... 10
1.2.2 Khái niệm STEM ................................................................................... 11
1.2.3. Giáo dục STEM..................................................................................... 14
1.2.4. Các kỹ năng giáo dục STEM ................................................................ 15
1.2.5. Mục tiêu giáo dục STEM ...................................................................... 16
1.2.6.Phân loại STEM ..................................................................................... 18
1.3. Dạy học môn Toán theo định hƣớng giáo dục STEM ............................. 20
1.3.1. Đặc trƣng của dạy học môn Toán theo định hƣớng giáo dục STEM ... 20
1.3.2. Vai trò của môn Toán trong dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM20
1.4. Các kỹ năng toán học ............................................................................... 21

1.4.1. Kỹ năng giao tiếp toán học ................................................................... 23
1.4.2. Kỹ năng mô hình hóa ............................................................................ 24
1.4.3. Kỹ năng đặt và giải quyết vấn đề .......................................................... 27
Kết luậ chƣơ g 1 ......................................................................................... 29

vi


CHƢƠNG 2. CƠ SỞ THỰC TIỄN ............................................................. 30
2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn .......................................................... 30
2.1.1. Thực trạng thiết kế và tổ chức dạy học môn Toán lớp 10 theo định
hƣớng giáo dục STEM .................................................................................... 30
2.1.2.Thực trạng học tập của HS lớp 10 trong dạy học Toán theo định hƣớng
giáo dục STEM................................................................................................ 36
2.2. Phân tích nội dung chƣơng trình Hình học lớp 10 ................................... 38
2.2.1. Khái quát chƣơng trình Hình học lớp 10 .............................................. 38
2.2.2. Cấu trúc nội dung Hình học lớp 10 ....................................................... 39
Kết luậ chƣơ g 2 ......................................................................................... 42
CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ
HÌNH HỌC LỚP 10 NHẰM PHÁT TRIỂN KỸ NĂNG TOÁN HỌC
TRONG GIÁO DỤC STEM ........................................................................ 43
3.1.Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học môn Toán ........ 43
3.2. Thiết kế một số chủ đề giáo dục STEM nhằm phát triển kỹ năng Toán
học (Hình học lớp 10) ..................................................................................... 45
3.2.1. Chủ đề : Vectơ và các phép toán vectơ (chƣơng trình Hình học 10 ban
cơ bản) ............................................................................................................. 45
3.2.2. Chủ đề hệ thức lƣợng trong tam giác .................................................... 50
3.3. Một số biện pháp sƣ phạm phát triển kỹ năng Toán học trong giáo dục
STEM .............................................................................................................. 53
3.3.1. Biện pháp 1: Khai thác khả năng gợi động cơ từ các tình huống trong

thực tiễn để gây hứng thú cho học sinh........................................................... 53
3.3.2. Biện pháp 2: Tăng cƣờng hoạt động củng cố theo hƣớng khai thác các
ứng dụng của môn Toán vào các bộ môn khoa học khác và thực tiễn. .......... 56
Kết luậ chƣơ g 3 ......................................................................................... 61
CHƢƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ................................................ 62
4.1. Mục đích thực nghiệm ............................................................................. 62

vii


4.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm .............................................................. 62
4.3.Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm .......................................................... 62
4.4. Kế hoạch và nội dung thực nghiệm sƣ phạm ........................................... 63
4.4.1. Kế hoạch thực nghiệm .......................................................................... 63
4.4.2. Đối tƣợng thực nghiệm ......................................................................... 63
4.4.3. Hình thức thực nghiệm.......................................................................... 64
4.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm ................................................................. 64
4.5.1. Đánh giá định tính ................................................................................. 64
4.5.2. Đánh giá định lƣợng .............................................................................. 66
Kết luậ chƣơ g 4 ......................................................................................... 69
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................... 70
1. Kết luận ....................................................................................................... 70
2. Khuyến nghị ................................................................................................ 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 72
PHỤ LỤC

viii


MỞ ĐẦU

1. Lý do chọ đề tài
Không chỉ ở Việt Nam mà nhiều nƣớc đang phát triển trong khu vực và
trên thế giới đều phải đối mặt với những thách thức lớn về sự thiếu hụt lao
động có trình độ cao và kỹ năng chuyên nghiệp để đáp ứng đƣợc nhu cầu đặt
ra từ cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0. Vấn đề đặt ra không chỉ với nền giáo
dục Việt Nam mà của cả thế giới là làm thế nào để đào tạo ra nguồn nhân lực
chất lƣợng cao để đáp ứng nhu cầu phát triển. Trong đó việc đổi mới nội
dung, chƣơng trình, phƣơng pháp dạy học, phƣơng pháp kiểm tra, đánh giá
đang đƣợc Đảng và Nhà nƣớc đặc biệt quan tâm.
Theo chƣơng trình giáo dục phổ thông tổng thể mới nêu rõ: “Môn To n
ở trường phổ t ôn

óp p ần ìn t àn và p t triển phẩm chất n ân c c

học sin ; p t triển kiến thức, kỹ năn t en c ốt và tạo cơ ội để học sinh
được trải nghiệm

p dụn to n ọc vào đời sống thực tiễn; tạo dựng sự kết

nối giữa c c ý tưởn to n ọc, giữa To n ọc với thực tiễn, giữa To n ọc
với c c môn ọc k c đặc biệt với c c môn ọc lĩn vực i o dục STEM”[3].
Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 của Hội nghị lần
thứ tám Ban Chấp hành Trung ƣơng khóa XI đã nêu rõ:“P t triển i o dục
và đào tạo là nân cao dân trí đào tạo n ân lực, bồi dưỡn n ân tài. C uyển
mạn qu trìn

i o dục từ chủ yếu trang bị kiến thức san p t triển toàn

diện phẩm chất và năn lực n ười học. Học đi đôi với àn ; lí luận gắn với
thực tiễn; i o dục n à trường kết hợp với i o dục ia đìn và i o dục xã

hội” [2].
Hiện nay phƣơng pháp dạy học phổ biến trong các trƣờng phổ thông là
phƣơng pháp dạy học truyền thống. GV là ngƣời thuyết trình, diễn giảng, là
“kho tri thức sống”, nguồn cung cấp thông tin và có uy quyền tuyệt đối. HS là
ngƣời nghe, ghi chép và suy nghĩ theo, khả năng thực hành. Do vậy nguồn
cung cấp kiến thức chủ yếu cho HS là GV và SGK. Ngày nay, có nhiều

1


phƣơng pháp dạy học tích cực nhằm phát triển năng lực cho ngƣời học ví dụ
nhƣ: dạy học trải nghiệm sáng tạo, dạy học dự án, dạy học tích hợp… Tuy
nhiên, không có phƣơng pháp nào là chìa khóa vạn năng mà GV nên kết hợp
giữa các phƣơng pháp nhằm đạt đƣợc “sản phẩm đầu ra” tốt nhất.
Thuật ngữ STEM là tên viết tắt của bốn từ: Science (Khoa học),
Techology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học).
STEM là một chƣơng trình giảng dạy dựa trên ý tƣởng trang bị cho ngƣời học
những kiến thức, kỹ năng liên quan đến khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán
học theo cách tiếp cận liên môn và ngƣời học có thể áp dụng để giải quyết vấn
đề trong cuộc sống hàng ngày. [12]
Giáo dục STEM không phải là để học sinh trở thành những nhà toán học,
nhà khoa học, kỹ sƣ hay những kỹ thuật viên mà là phát triển cho học sinh các
kỹ năng có thể đƣợc sử dụng để làm việc và phát triển trong thế giới công
nghệ hiện đại ngày nay. Kỹ năng STEM đƣợc hiểu là sự tích hợp, lồng ghép
hài hòa từ bốn nhóm kỹ năng: Kỹ năng khoa học, kỹ năng công nghệ, kỹ năng
kỹ thuật và kỹ năng toán học. [12]
Giáo dục STEM đang đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới áp dụng. Nó là một
xu hƣớng phù hợp với bối cảnh toàn cầu hóa, hội nhập quốc tế sâu rộng của
Việt Nam. Trong những năm gần đây, sự xuất hiện của giáo dục STEM đã
thổi một làn gió mới vào công cuộc cải cách giáo dục của nƣớc ta. Do điều

kiện cơ sở vật chất cũng nhƣ nguồn lực các GV cho giáo dục STEM còn khá
hiếm nên giáo dục STEM mới chỉ mang tính thử nghiệm ở một số trƣờng
học,các tỉnh khác nhau. Tuy nhiên, giáo dục STEM với nhiệm vụ đào tạo
nguồn nhân lực của thế kỷ 21 sẽ là mô hình giáo dục cho tƣơng lai toàn cầu.
Trong chƣơng trình hình học lớp 10 có ba chƣơng gồm: vecto, tích vô
hƣớng của hai vecto và ứng dụng, phƣơng pháp tọa độ trong mặt phẳng.
Vecto và tích vô hƣớng của hai vecto là một phần mới so với học sinh chuyển
từ lớp 9 lên lớp 10, các em còn nhiều bỡ ngỡ, không hứng thú khi học lý

2


thuyết phần này. Có rất nhiều ứng dụng trong thực tế của vecto, tích vô hƣớng
của hai vecto chẳng hạn nhƣ đo khoảng cách giữa hai cây ở hai bên kia bờ
sông, tính vận tốc và hƣớng đi của thuyền dựa vào phép cộng vecto, xây một
gara ô tô, hay dựa vào định lý cosin để tính công của lực đẩy trong vật lý…
Với những lý do trên, tác giả chọn đề tài: “Ph t triển kỹ

g To

học tro g gi o dục STEM cho học si h thô g qua dạy học hì h học lớp
10”.
2. Mục đích ghiê cứu
Mục đích nghiên cứu của luận văn là:
 Tổng hợp cơ sở lý luận về dạy học môn Toán theo định hƣớng giáo
dục STEM.
 Vận dụng các kỹ năng toán học trong giáo dục STEM cho học sinh
thông qua hình học lớp 10.
 Đánh giá thực trạng dạy học STEM trong các trƣờng phổ thông hiện
nay.

 Đề xuất các biện pháp sƣ phạm phát triển các kỹ năng toán học cho
học sinh thông qua dạy học hình học lớp 10.
3. Nhiệm vụ ghiê cứu
 Nghiên cứu cơ sở lý luận của giáo dục STEM.
 Nghiên cứu chƣơng trình Toán học phổ thông, đặc biệt là hình học
lớp 10, đồng thời nghiên cứu thực trạng giáo dục STEM ở nƣớc ta hiện nay.
 Đề xuất biện pháp sƣ phạmphát triển kỹ năng Toán học cho học sinh.
 Qua thực nghiệm sƣ phạm, kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả của
đề tài để áp dụng vào giảng dạy.
4. Đối tƣợ g và kh ch thể ghiê cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Quá trình dạy học môn Toán ở trƣờng trung học phổ thông.

3


4.2. Khách thể nghiên cứu
Hoạt động dạy học phát triển kỹ năng toán học trong giáo dục STEM
cho học sinh.
4.3. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu kỹ năng Toán học trong giáo dục STEM cho học sinh trong
chƣơng trình hình học lớp 10 ở trƣờng trung học phổ thông.
5. Giả thuyết khoa học
Nếu đề xuất đƣợc các biện pháp sƣ phạm tổ chức dạy học các chủ đề
giáo dục STEM thông qua dạy học Hình học lớp 10 thì sẽ phát triển kỹ năng
toán học cho học sinh, góp phần nâng cao chất lƣợng dạy và học môn Toán.
6. Phƣơ g ph p ghiê cứu
 P ươn p p n iên cứu lý luận: Nghiên cứu một số văn bản, tài liệu
liên quan đến phƣơng pháp dạy học, giáo dục STEM, các tài liệu triết học,
tâm lý học, giáo dục học và lý luận dạy học môn Toán.

 P ươn p p điều tra quan s t t ực tiễn: Lập các phiếu khảo sát khả
năng rèn luyện kỹ năng toán học vào giải toán cho học sinh thông qua dạy
học hình học lớp 10.
 P ươn p p t ực nghiệm sư p ạm: Tổ chức thực nghiệm sƣ phạm ở
trƣờng THPT để kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của đề tài.
 P ươn p

p t ốn kê to n ọc: Phân tích các số liệu điều tra thực

trạng và số liệu thực nghiệm sƣ phạm.
7. Đó g góp của đề tài
 Hệ thống hóa cơ sở lý luận về giáo dục STEM.
 Các biện pháp sƣ phạm dạy học môn Toán theo hƣớng giáo dục STEM.
8. Cấu trúc uậ v
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn
gồm 4 chƣơng sau:

4


Chƣơng 1. Cơ sở lý luận.
Chƣơng 2. Cơ sở thực tiễn.
Chƣơng 3. Thiết kế và tổ chức dạy học một số nội dung Hình học lớp 10
theo định hƣớng phát triển kỹ năng toán học cho học sinh.
Chƣơng 4. Thực nghiệm sƣ phạm.

5


CHƢƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN
1.1. Lịch sử vấ đề ghiê cứu
1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới
a. Mỹ
Vào những năm đầu 90 của thế kỷ XX đã hình thành xu hƣớng giáo dục
mới gọi là giáo dục STEM. Trong chƣơng trình giáo dục STEM, các môn học
về khoa học công nghệ không giảng dạy độc lập mà tích hợp lại với nhau
thành một môn học 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 học sinh các cấp, các hội chợ khoa học (Science fair) đƣợc tổ
chức thƣờng xuyên từ cấp trƣờng đến cấp quốc gia. Bộ Giáo dục Mỹ cung cấp
một chƣơng trình STEM cơ bản chƣơng trình chung hỗ trợ giáo dục STEM
trong số đó có Ngân sách năm 2014 của Chính quyền Obama đầu tƣ 3,1 tỷ
USD vào các chƣơng trình liên bang về giáo dục STEM, tăng 6,7% so với
năm 2012. Nguồn vốn này để tuyển dụng và hỗ trợ GV STEM, cũng nhƣ hỗ
trợ các trƣờng trung học tập trung vào STEM.
b. Úc
Trong năm 2009, chƣơng trình iSTEM (Invigorating STEM) đƣợc
thành lập nhƣ là một chƣơng trình làm giàu tri thức cho HS trung học ở
Sydney, Úc.Chƣơng trình tập trung vào việc cung cấp các hoạt động cho sinh
viên quan tâm và gia đình của họ trong STEM. Thành công của chƣơng trình
đã dẫn đến nhiều trƣờng đại học và tổ chức khoa học hỗ trợ cho chƣơng
trình.Chƣơng trình iSTEM (iSTEM.com.au) cũng tổ chức một chƣơng trình
làm giàu để đƣa HS và GV vào Chƣơng trình Học viện Không gian Hoa Kỳ
(spacecamp.com.au).Sự công nhận cấp quốc gia về chƣơng trình iSTEM bao
gồm giải thƣởng NSW State Engineering and Science về đổi mới trong giảng

6

dạy Toán và khoa học và Giải thƣởng Nhân quyền hàng năm của Tổ chức
GoWest.
c. Anh
Năm 2006, Chính phủ liên hiệp Vƣơng quốc Anh đã tập hợp những
chƣơng trình riêng lẻ tồn tại trƣớc đó để nâng cao hiệu quả của các chƣơng
trình và tạo sự thống nhất trong toàn hệ thống giáo dục. Và chính thức triển
khai chƣơng trình giáo dục STEM trên toàn nƣớc Anh. Tính đến nay, các
chƣơng trình hỗ trợ giáo dục STEM vẫn đƣợc những ngƣời đứng đầu chính
phủ nhiệm kì kế tiếp thúc đẩy và tài trợ. Bƣớc đầu, chƣơng trình STEM quốc
gia đã đạt đƣợc một số thành công nhất định, điển hình là việc duy trì trung
tâm STEM quốc gia (National STEM Centre) đặt tại trƣờng Đại học York hay
cuộc thi mang tầm quôc gia về STEM cho HS (Big bang fair). Thêm vào đó,
chính phủ và bộ Giáo dục còn tạo ra mạng lƣới các đại sứ STEM quốc gia
(STEMNET).Nhờ vậy, các chƣơng trình giáo dục STEM đã đƣợc đƣa vào và
phổ biến tại hệ thống các trƣờng công lập và tƣ thục trên toàn nƣớc Anh. Giáo
dục STEM đƣợc đẩy mạnh và phát triển thành công tại Vƣơng quốc Anh
không chỉ bởi sự ủng hộ từ chính phủ và Bộ giáo dục mà còn phải kể đến vai
trò của hơn 600 tổ chức hỗ trợ giáo dục STEM điển hình nhƣ sau [2]:


Hơn 300 đơn vị cung cấp các hoạt động STEM nhƣ: Young

Engineers, Primary Engineers, STEM in schools, STEMNET…


Hơn 50 bảo tàng, công viên, vƣờn thú nhƣ: Science Museum,

Techniquest, Winchester Science centre…


Khoảng 14 quỹ từ thiện nhƣ: Gatsby foundation, Wellcome Trust,

Nuffiel Foundation…


Hơn 70 cộng đồng khoa học nhƣ: Hiệp hội hóa học, vật lý, thiên văn,

sinh học….


Các tổ chức cung cấp giáo dục nhƣ: Trƣờng học, trƣờng đại học,

trƣờng cao đẳng,…

7




Các công ty sử dụng lao động trong các lĩnh vực STEM nhƣ: BBC,

Rolls Royce…
Chính vì vậy, tính đến nay hầu hết các trƣờng phổ thông tại nƣớc Anh
đều đã có các CLB STEM hoạt động hàng tuần nhƣ một hoạt động ngoại
khóa tự chọn. Hiện nay, việc dạy học định hƣớng STEM cũng đƣợc nhiều
trƣờng áp dụng tại Anh, tuy nhiên, do việc HS hết cấp hai sẽ phải trải qua kì
thi quốc gia GCSE nên việc đƣa các nội dung không liên quan đến thi cử sẽ bị
một số hạn chế nhất định. Điểm này có sự tƣơng đồng nhất định với hệ thống
giáo dục tại Việt Nam. Tuy nhiên, các chƣơng trình về khoa học, toán, thiết
kế và công nghệ, khoa học máy tính đều đã đƣợc giảng dạy theo định hƣớng

STEM tại Anh.
1.1.2. Giáo dục STEM ở Việt Nam
Tại Việt Nam có nhiều công trình nghiên cứu về cơ sở lý luận giáo dục
STEM nhƣ:
Lê Xuân Quang (2017) với đề tài “Dạy ọc môn Côn n ệ p ổ t ôn
theo địn

ướn

i o dục STEM”. Tác giả đã trình bày đƣợc các khái niệm về

giáo dục STEM, quy trình thiết kế STEM, các con đƣờng giáo dục STEM cho
học sinh và dạy học môn Công nghệ trong giáo dục STEM.
Đỗ Thị Thanh Hải (2018) với đề tài “ Tổ c ức oạt độn dạy ọc STEM
về dòn điện xoay c iều (Vật lý 12) n ằm p t triển năn lực iải quyết vấn
đề cho ọc sin ”. Tác giả thiết kế một số chủ đề về dòng điện xoay chiều theo
định hƣớng giáo dục STEM, đồng thời phân tích và làm rõ thực trạng dạy học
STEM.
Đề tài “ Xây dựn một số tìn
tíc

uốn dạy ọc môn To n theo địn

ướn

ợp STEM ” của Đoàn Thị Linh (2018). Tác giả đã trình bày về quy trình

thiết kế và tổ chức dạy học STEM. Thiết kế chủ đề về bài toán hình học
không gian trong chƣơng trình môn Toán lớp 11 theo định hƣớng giáo dục
STEM.

8


Tháng 2 năm 2016, Hội đồng Anh kết hợp với Bộ Giáo dục và đào tạo tổ
chức giai đoạn 4 của dự án – rà soát và đánh giá phƣơng pháp giáo dục theo
định hƣớng STEM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán) tại 15 trƣờng
THCS và THPT thuộc Hà Nội có 6 trƣờng, Hải Phòng gồm 2 trƣờng, Hải
Dƣơng 3 trƣờng, Nam Định 1 trƣờng, Quảng Ninh 1 trƣờng.
Hiện tại, thành phố Hà Nội có hàng nghìn lƣợt học sinh theo học các
khóa học STEM hàng năm tại trƣờng học theo hình thức môn học tự chọn mô
hình CLB và môn học chính khóa cũng nhƣ theo học tại các trung tâm của
Học viện STEM. Các em học sinh theo học các khóa học áp dụng phƣơng
pháp giáo dục STEM không chỉ đạt đƣợc những thành tích cao trong các kỳ
thi WECODE Quốc gia, Quốc tế (liên tục hàng năm đạt giải nhƣ Vô địch
Quốc tế năm 2015 của học sinh trƣờng PTCS FPT; Giải vô địch năm 2016
của học sinh lớp 2 trƣờng TH Đoàn Thị Điểm,…).
Năm 2012 là năm đầu tiên Đà Nẵng tham gia thí điểm đƣa môn học
STEM Robotics vào môn học tự chọn trong các trƣờng tiểu học trọng điểm
của thành phố và cũng bắt đầu cử các đại diện đoàn học sinh tham dự các kỳ
thi Robothon Quốc gia và Quốc tế. Đặc biệt trong 02 năm vừa qua (2015 và
2016), Công ty DTT Eduspec đã phối hợp với Sở giáo dục và Đào tạo thành
phố Đà Nẵng tổ chức đƣa đoàn tham dự giải Robothon Quốc tế và đã có nhều
đội đạt thứ hạng cao, trong đó có 3 đội của Đà Nẵng đã đạt giải vô địch
Robothon Quốc tế.
Ngày 13 tháng 5 năm 2018, ngày hội STEM lần thứ 4 đã đƣợc tổ chức
tại Đại học Khoa học Tự nhiên dƣới sự bổ trợ của Bộ Khoa học và công nghệ
cùng các đơn vị tổ chức nhƣ Báo Tia Sáng, Học viện STEM (A DDT Eduspec
Center), Học viện Sáng Tạo S3. Ngày hội còn có sự tham gia trƣng bày triển
lãm sản phẩm STEM của các trƣờng nhƣ THPT Trƣng Vƣơng, trƣờng

Nguyễn Siêu, trƣờng THCS và THPT Tạ Quang Bửu, trƣờng Olympia, Phòng
Giáo dục và Đào tạo huyện Thanh Chƣơng tỉnh Nghệ An,…. Các sản phẩm

9


thực tế, các mô hình của các em HS rất đa dạng, sáng tạo và có tính ứng dụng
thực tế nhƣ dự án hệ thống báo cháy nhà trƣờng của các em trƣờng Tạ Quang
Bửu, sản phẩm đèn tắt sáng tự động,…Ngày hội STEM thu hút đƣợc đông
đảo không chỉ các GV mà còn các bậc cha mẹ HS cho thấy GD STEM tại
Việt Nam ngày càng đƣợc quan tâm hơn. Bên cạnh đó, các cuộc thi “Vận
dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho HS
trung học”, cuộc thi “Dạy học theo chủ đề TH dành cho GV trung học”, đặc
biệt là cuộc thi “Sáng tạo KHKT” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức dành
cho HS phổ thông. Các chủ đề đƣợc triển khai thực hiện trong các cuộc thi
chủ yếu thuộc các lĩnh vực cơ khí, môi trƣờng, sản phẩm nhúng…Về cơ bản,
các cuộc thi đó cũng là một hình thức của GD STEM.
Sau hơn một học kì triển khai, tháng hai năm 2017, Hội đồng Anh kết
hợp với Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức rà soát và đánh giá quá trình triển
khai tại 15 trƣờng Trung học cơ sở và Trung học phổ thông thuộc các tỉnh Hà
Nội, Hải Dƣơng, Hải Phòng, Nam Định và Quảng Ninh.
Hơn 50 sản phẩm giáo dục theo định hƣớng STEM đã đƣợc triển khai
bài bản và tâm huyết. Thu gọn lại từ những dự án đó, là những ý tƣởng địa
phƣơng gần gũi, là những câu lạc bộ ngoài giờ học đầy đam mê và sự thay đổi
phần nào trong cách dạy, cách học bộ môn khoa học – điều mà sẽ rất khó đạt
đƣợc nếu không cập nhật những phƣơng pháp giáo dục đổi mới.
Nhƣ vậy, trên thế giới và Việt Nam có rất nhiều công trình nghiên
cứu, những cuộc hội thảo về giáo dục STEM.
1.2. Lý uận về gi o dục STEM
1.2.1. Dạy học tích hợp

Trong lĩnh vực giáo dục hiện nay, dạy học tích hợp là một trong những
xu thế dạy học hiện đại ở nhiều nƣớc trên thế giới. Có nhiều cách định nghĩa
về dạy học tích hợp nhƣ sau:

10


+ Theo Xaviers Roegirs: Khoa sƣ phạm tích hợp là một quan niệm về
quá trình học tập trong đó toàn thể các quá trình học tập góp phần hình thành
ở học sinh những năng lực rõ ràng, có dự tính trƣớc những điều cần thiết cho
HS nhằm phục vụ cho quá trình học tập trong tƣơng lai hoặc hòa nhập học
sinh vào cuộc sống lao động. Khoa sƣ phạm tích hợp làm cho quá trình học
tập có ý nghĩa. [5]
+ Theo chƣơng trình giáo dục phổ thông mới Bộ Giáo dục và Đào tạo
công bố ngày 27/12/2018, dạy học tích hợp là “định hƣớng dạy học giúp HS
phát triển khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng,... thuộc nhiều lĩnh
vực khác nhau để giải có hiệu quả các vấn đề trong học tập và trong cuộc
sống, đƣợc thực hiện ngay trong quá trình lĩnh hội tri thức và rèn luyện kĩ
năng”. [2]
+ Dạy học tích hợp và phát triển hứng thú, năng lực vận dụng kiến
thức của HS trong dạy học toán học. Môn Toán ở trƣờng phổ thông đóng góp
vào việc thực hiện mục tiêu của chƣơng trình giáo dục phổ thông tổng thể.
Mục tiêu xuyên suốt vẫn là giáo dục toàn diện, coi trọng các mặt trí, đức, thể,
mỹ nhằm đào tạo ra những con ngƣời lao động mới có trí tuệ, có nhân cách,
năng động và sáng tạo, chủ động thích ứng với nền kinh tế tri thức và sự phát
triển của thời đại.
1.2.2 Khái niệm STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology
(Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học), thƣờng
đƣợc sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ,

Kỹ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Thuật ngữ này lần đầu tiên đƣợc giới
thiệu bởi Qũy Khoa học Mỹ vào năm 2001. [14]
Hiện nay thuật ngữ STEM đƣợc dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó
là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp.

11


Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn n ấn mạn đến
sựquan tâm của nền i o dục đối với c c môn K oa ọc Côn n

ệ Kĩ t uật

và To n ọc. Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn
để nâng cao năng lực cho ngƣời học. Giáo dục STEM có thể đƣợc hiểu và
diễn giải ở nhiều cấp độ nhƣ: chính sách STEM, chƣơng trình STEM, nhà
trƣờng STEM, môn học STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM.
Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM đƣợc hiểu là nghề nghiệp thuộc
các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, ví dụ: Nhóm ngành
nghề về công nghệ thông tin; Y sinh; Kĩ thuật, Điện tử và Truyền thông…[6].
Tùy từng ngữ cảnh khác nhau mà STEM đƣợc hiểu nhƣ là các môn học
hay các lĩnh vực. Hiện nay, giáo dục STEM đƣợc nhiều tổ chức, nhà giáo dục
quan tâm nghiên cứu. Do đó, khái niệm về giáo dục STEM cũng đƣợc định
nghĩa dựa trên các cách hiểu khác nhau. Có ba cách hiểu chính về giáo dục
STEM hiện nay là:
- Giáo dục STEM đƣợc hiểu theo nghĩa là quan tâm đến các môn Khoa
học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Đây cũng là quan niệm về giáo dục
STEM của Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chƣơng trình nhằm cung
cấp hỗ trợ, tăng cƣờng, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học
(STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học”[6]. Đây là nghĩa rộng

khi nói về giáo dục STEM.
- Giáo dục STEM đƣợc hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) của 4
lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, tác giả Tsupros định
nghĩa “Gi o dục STEM là một p ươn p p ọc tập tiếp cận liên n àn

ở đó

n ữn kiến t ức àn lâm được kết ợp c ặt c ẽ với c c bài ọc t ực tế t ôn
qua việc HS được p dụn n ữn kiến t ức K oa ọc Côn n ệ Kĩ t uật và
To n ọc vào tron n ữn bối cản cụ t ể tạo nên một kết nối iữa n à
trườn

cộn đồn và c c doan n iệp c o p ép n ười ọc p

t triển n ữn

kĩ năn STEM và tăn k ả năn cạn tran tron nền kin tế mới”[13].

12


- Giáo dục STEM đƣợc hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) từ 2 lĩnh
vực về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Theo quan niệm
này, tác giả Sanders định nghĩa “Gi o dục STEM là p ươn p p tiếp cận
k mp
STEM

tron

iản dạy và ọc tập iữa ai ay n iều ơn c c môn ọc

oặc iữa một c ủ đề STEM và một oặc n iều môn ọc k c tron

n à trườn ”
Bên cạnh đó, giáo dục STEM cũng đƣợc quan niệm STEM nhƣ là
chƣơng trình đào tạo dựa trên ý tƣởng giảng dạy cho HS bốn lĩnh vực cụ thể
Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học - trong một liên ngành và
phƣơngpháp tiếp cận ứng dụng. Thay vì dạy bốn lĩnh vực này theo những môn
học tách biệt và rời rạc, STEM tổng hợp chúng thành một mô hình học tập liền
mạch dựa trên các ứng dụng thực tế .
ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM đƣợc hiểu với
nghĩa là giáo dục STEM trong đó:
Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sửdụng
cáckiến thức Khoa học (Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất) của
HS, không chỉ giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên mà còn có thể vận dụng kiến
thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày.
Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử
dụng, quản lí, hiểu và đánh giá công 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 cuộc sống hàng ngày của HS và của cộng đồng…
Engineering (Kĩ thuật): Là môn học 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 học,
giúp cho những khái niệm liên quan trở nên tƣờng minh trong cuộc sống của
họ. Kĩ thuật cũng cung cấp cho HS những kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo

13

cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tƣợng, các hệ
thống hay xây dựng các quy trình sản xuất.
Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển ở HS khả năng
phân tích, biện luận và truyền đạt ý tƣởng một cách hiệu quả thông qua việc
tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các
tình huống đặt ra.
Với nội hàm các môn học nhƣ trên, liên hệ với chƣơng trình giáo dục
phổ thông Việt Nam hiện hành ta dễ dàng nhận thấy môn Khoa học tƣơng
ứng với các môn Khoa học tự nhiên ở Việt Nam nhƣ Vật lí, Hóa học, Sinh
học.

Việt Nam môn Công nghệ đã bao hàm cả yếu tố Công nghệ và Kĩ

thuật, do vậy môn Công nghệ và môn Kĩ thuật trên thế giới tƣơng ứng với
môn Công nghệ và môn Tin học ở Việt Nam. Vì vậy, trong luận văn này vận
dụng vào bối cảnh giáo dục Việt Nam nội dung giáo dục STEM sẽ bao hàm
nội dung của các môn học là Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học
và Toán.
1.2.3. Giáo dục STEM
Hiện nay, định nghĩa GD STEM đƣợc nhiều tổ chức, các nhà GD đƣa ra.
Tuy nhiên, vẫn chƣa có định nghĩa chung nhất cho thuật ngữ này.
Theo tác giả Elaine J. Hom: STEM là một chƣơng trình giảng dạy dựa
trên ý tƣởng giáo dục HS trong bốn ngành cụ thể khoa học, công nghệ, kỹ
thuật và toán học theo cách tiếp cận liên ngành và ứng dụng thực tế của nó.
Thay vì dạy bốn môn học nhƣ các môn học riêng biệt và rời rạc, STEM
chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế.
Nhƣ vậy, GD STEM là một chƣơng trình, một quan điểm giảng dạy
dựa trên quan điểm DHTH đào tạo bốn lĩnh vực cụ thể: khoa học, công nghệ,
kỹ thuật và toán học theo cách tiếp cận đa ngành và vận dụng thực tế. Thay vì
dạy bốn môn học tách biệt, STEM kết hợp chúng thành một chủ đề học tập

14


dựa trên các ứng dụng thực tế. Qua đó HS vừa học đƣợc kiến thức khoa học,
vừa học đƣợc cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn.
1.2.4. Các kỹ năng giáo dục STEM
Giáo dục STEM không phải là để học sinh trở thành những nhà toán học,
nhà khoa học, kỹ sƣ hay những kỹ thuật viên mà là phát triển cho học sinh các
kỹ năng có thể đƣợc sử dụng để làm việc và phát triển trong thế giới công
nghệ hiện đại ngày nay. Kỹ năng STEM đƣợc hiểu là sự tích hợp, lồng ghép
hài hòa từ bốn nhóm kỹ năng là: kỹ năng khoa học, kỹ năng công nghệ, kỹ
năng kỹ thuật và kỹ năng toán học. [14]
Kỹ năng khoa học: là khả năng liên kết các khái niệm, nguyên lý, định
luật và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học để thực hành và sử dụng
kiến thức này để giải quyết các vấn đề trong thực tế. [14]
Kỹ năng công nghệ: là khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết và truy cập
đƣợc công nghệ. Công nghệ là từ những vật dụng hàng ngày đơn giản nhất
nhƣ quạt mo, bút chì đến những hệ thống sử dụng phức tạp nhƣ mạng
internet, mạng lƣới điện quốc gia, vệ tinh… Tất cả những thay đổi của thế
giới tự nhiên mà phục vụ nhu cầu của con ngƣời thì đƣợc coi là công
nghệ.[14]
Kỹ năng kỹ thuật: là khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn diễn ra trong
cuộc sống bằng cách thiết kế các đối tƣợng, hệ thống và xây dựng các quy
trình sản xuất để tạo ra đối tƣợng. Hiểu một cách đơn giản, học sinh đƣợc
trang bị kỹ năng kỹ thuật là có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để
biết cách làm thế nào cân bằng các yếu tố liên quan (nhƣ khoa học, nghệ
thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có đƣợc một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và
xây dựng quy trình. Ngoài ra, học sinh còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu
và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật. [14]

Kỹ năng toán học: là khả năng nhìn nhận và nắm bắt đƣợc vai trò của
toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. Học sinh có kỹ năng toán

15