Tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM “khoa học về những cây cầu” ở trường trung học phổ thông

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
---------------------------------THÁI DUY VŨ

THÁI DUY VŨ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHOA HỌC GIÁO DỤC

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP STEM
“KHOA HỌC VỀ NHỮNG CÂY CẦU”
Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHOA HỌC GIÁO DỤC

KHÓA 32

Đà Nẵng – Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
---------------------------------------

THÁI DUY VŨ

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP STEM
“KHOA HỌC VỀ NHỮNG CÂY CẦU”
Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Chuyên ngành : Lý luận và PPDH Bộ môn Vật lí
Mã số: 60140111

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS NGUYỄN VĂN BIÊN

Đà Nẵng – Năm 2018


Scanned by CamScanner


Scanned by CamScanner


Scanned by CamScanner


Scanned by CamScanner


-VDANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Các chữ viết tắt

Các chữ viết đầy đủ

1

CTPT

Chương trình phổ thông

2

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

3

GQVĐTT

Giải quyết vấn đề thực tiễn

4

NLGQVĐTT

Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn

5

GV

Giáo viên

6

HS

Học sinh

7

DHTH

Dạy học tích hợp

8

PPDH

Phương pháp dạy học

9

ĐHSP

Đại học sư phạm

10

ĐHQGHN

Đại học quốc gia Hà Nội

11

NL

Năng lực

12

SGK

Sách giáo khoa

13

KTDH

Kĩ thuật dạy học

14

DHTG

Dạy học theo Góc

15

CNTT

Công nghệ thông tin


- VI -

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ..................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài ............................................................................. 2
3. Giả thuyết khoa học của đề tài .............................................................................. 2
4. Đối tượng nghiên cứu của đề tài............................................................................ 2
5. Phạm vi nghiên cứu của đề tài............................................................................... 2
6. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 3
7. Đóng góp của đề tài ................................................................................................ 3
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP
STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NẮNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN
CỦA HỌC SINH THPT ............................................................................................ 4
1.1. Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn .................................................................. 4
1.1.1. Khái niệm năng lực ..................................................................................... 4
1.1.2. Khái niệm năng lực GQVĐTT của học sinh.............................................. 4
1.1.3. Cấu trúc của năng lực GQVĐTT ............................................................... 5
1.2. Dạy học tích hợp STEM...................................................................................... 8
1.2.1. Dạy học tích hợp ......................................................................................... 8
1.2.2. Khái niệm về giáo dục STEM..................................................................... 9
1.2.3. Mối quan hệ giữa các môn học STEM ....................................................... 9
1.2.4. Đặc trưng của STEM ................................................................................ 11
1.2.5. Khung làm việc STEM ............................................................................ 13
1.2.6. Các bước để thiết kế 1 bài học STEM ...................................................... 14
1.2.7. Mô hình dạy học 5E và 6E........................................................................ 14
1.3. Sự phù hợp của dạy học theo trạm, dạy học dự án các nội dung tích hợp

STEM phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn. ......................................... 16
1.3.1. Dạy học theo trạm..................................................................................... 16
1.3.2. Dạy học dự án ........................................................................................... 17
CHƯƠNG II: XÂY DỰNG HOẠT ĐỘNG CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP STEM “KHOA
HỌC VỀ NHỮNG CÂY CẦU” Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG ....... 20
2.1. Mục tiêu ............................................................................................................. 20
2.1.1. Kiến thức ................................................................................................... 20
2.1.2. Năng lực .................................................................................................... 21
2.2. Xác định nội dung trọng tâm............................................................................ 21
2.2.1. Khái niệm công trình cầu ......................................................................... 21


- VII 2.2.2. Lịch sử phát triển của công trình cầu ..................................................... 21
2.2.3. Phân loại công trình cầu ........................................................................... 23
2.2.3.1. Phân loại theo hình thức sử dụng ..................................................... 23
2.2.3.2. Phân loại theo vật liệu làm kết cấu nhịp ........................................... 23
2.2.3.3. Phân loại theo cao độ đường xe chạy................................................ 23
2.2.3.4. Phân loại theo chướng ngại vật mà cầu vượt qua ............................. 23
2.2.3.5. Phân loại theo sơ đồ chịu lực ............................................................ 24
2.2.4. Một số đặc điểm của công trình cầu ........................................................ 26
2.2.4.1. Một số đặc điểm của cầu dầm ........................................................... 26
2.2.4.2. Một số đặc điểm của cầu giàn ........................................................... 26
2.2.4.3. Một số đặc điểm của cầu khung, khung vòm .................................... 27
2.2.4.4. Một số đặc điểm của cầu dây văng .................................................... 27
2.2.4.5. Một số đặc điểm của cầu dây võng .................................................... 27
2.2.5. Các yêu cầu cơ bản đối với công trình cầu .............................................. 27
2.2.5.1. Yêu cầu về kỹ thuật công trình ......................................................... 27
2.2.5.2. Yêu cầu về mặt khai thác công trình ................................................. 28
2.2.5.3. Yêu cầu về mặt kinh tế....................................................................... 28
2.2.5.4. Yêu cầu về mặt mỹ quan, kiến trúc.................................................... 28

2.2.5.5. Yêu cầu về mặt môi trường............................................................... 28
2.2.6. Một số kiến thức vật lý vận dụng trong xây dựng công trình cầu .......... 29
2.2.6.1. Lực hướng tâm .................................................................................. 29
2.2.6.2. Cân bằng của một vật có mặt chân đế ............................................... 29
2.2.6.3. Điều kiện cân bằng ............................................................................ 29
2.2.6.4. Mức vững vàng của cân bằng ........................................................... 29
2.2.6.5. Sự nở vì nhiệt của vật rắn ................................................................. 30
2.3. Xây dựng các hoạt động.................................................................................... 30
2.3.1. Bảng tổng hợp các hoạt động được xây dựng trong chủ đề .................... 30
2.3.2. Thiết kế các hoạt động .............................................................................. 32
2.3.2.1. Nội dung 1: Vai trò của những cây cầu ............................................ 32
2.3.2.2. Nội dung 2: Khoa học về những cây cầu .......................................... 37
2.3.2.3. Nội dung 3: Dự án chế tạo cầu bền vững nhất từ nguyên vật liệu cho trước .... 40
2.4. Tổ chức dạy học ................................................................................................ 41
2.4.1. Kế hoạch dạy học ...................................................................................... 41
2.4.2. Tổ chức dạy học và kiểm tra, đánh giá .................................................... 48
2.5. Công cụ đánh giá............................................................................................... 48
2.5.1. Công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn ............................ 48


- VIII 2.5.1.1. Rubric đánh giá năng lực GQVĐTT ................................................. 48
2.5.1.2. Các công cụ đánh giá khác ............................................................... 50
2.5.2. Công cụ đánh giá các sản phẩm dự án .................................................... 51
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ............................................................ 53
3.1. Mục tiêu của thực nghiệm sư phạm ................................................................. 53
3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm ............................................................................... 53
3.3. Đối tượng và thời gian thực nghiệm ................................................................. 53
3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ................................................................ 53
3.5. Những thuận lợi và khó khăn trong quá trình thực nghiệm sư phạm ........... 54
3.5.1. Thuận lợi ................................................................................................... 54

3.5.2. Khó khăn ................................................................................................... 54
3.6. Các bước tiến hành thực nghiệm...................................................................... 54
3.7. Kết quả thực nghiệm sư phạm ......................................................................... 56
3.7.1. Phân tích diễn biến giờ học và đánh giá định tính .................................. 56
3.7.2. Đánh giá định lượng ................................................................................. 59
3.7.3. Nhận xét kết quả chủ đề tích hợp............................................................. 61
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 64


- IX DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Cấu trúc năng lực GQVĐTT của HS ............................................................ 5
Bảng 2.1. Kế hoạch dạy học chủ đề tích hợp Stem “Khoa học về những cây cầu” ..... 41
Bảng 2.2. Rubric đánh giá năng lực GQVĐTT .......................................................... 49
Bảng 2.3. Phiếu đánh giá năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn ................................... 50
Bảng 2.4. Phiếu đánh giá kết quả sản phẩm dự án ...................................................... 51
Bảng 3.1. Kế hoạch cụ thể các công việc dạy học ...................................................... 55
Bảng 3.2. Kết quả đánh giá năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn ................................ 58
Bảng 3.3. Kết quả năng lực các nhóm đạt được.......................................................... 60


-XDANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Mối liên quan của Khoa học (Science), Công nghệ (Engineering), Kĩ thuật
(Technology) và Toán học (Math) ............................................................................ 10
Hình 1.2. Khung làm việc STEM ............................................................................... 13
Hình 1.3. Mô hình 5E trong dạy học STEM ............................................................... 15
Hình 1.4. Mô hình 6E trong dạy học STEM ............................................................... 16
Hình 2.1. Cầu Arkadiko ở Peloponnese, Hy Lạp. ....................................................... 22
Hình 2.2. Cầu Triệu Châu, thuộc tỉnh Hà Bắc, Trung Quốc ....................................... 22
Hình 2.3. Cầu quay sông Hàn, Đà Nẵng..................................................................... 24

Hình 2.4 .Cầu khung .................................................................................................. 25
Hình 2.5 . Các dạng cầu vòm ..................................................................................... 25
Hình 2.6 . Cầu treo dây võng ..................................................................................... 25
Hình 2.7 . Cầu treo dây văng...................................................................................... 26
Hình 2.8 . Cầu dàn ..................................................................................................... 26
Hình 2.9. Hình ảnh về mức vững vàng của mặt chân đế ............................................ 29
Hình 3.1. Giới thiệu chủ đề cho nhóm học sinh ......................................................... 56
Hình 3.2. HS thực hiện nhiệm vụ làm mô hình cầu. ................................................... 57
Hình 3.3. Ảnh kết quả thực hiện dự án ....................................................................... 57


1
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Sự thành công của mỗi quốc gia phụ thuộc vào những ý tưởng sáng tạo và kĩ
năng mà công dân đất nước đó sở hữu. Những kĩ năng này là yếu tố cơ bản để có thể
thay đổi mô hình sản xuất, mô hình kinh tế, nâng cao năng suất lao động và tạo ra ưu
thế cạnh tranh. Trong thế kỉ XXI, xu thế phát triển của công nghệ và sự sáng tạo đòi
hỏi các quốc gia phải trang bị nhiều hơn nữa những kĩ năng cho lực lượng lao động để
có thể cạnh tranh với thị trường toàn cầu.
Trước tình hình đó, Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XII Đảng Cộng Sản Việt
Nam tiếp tục khẳng định: “Chuyển mạnh quá trình giáo dục chủ yếu từ 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. Phát triển giáo dục và đào tạo phải gắn với nhu cầu phát
triển kinh tế- xã hội, xây dựng và bảo vệ tổ quốc, với tiến bộ khoa học – công nghệ,
yêu cầu phát triển nguồn nhân lực và thị trường lao động”. Đây là quan điểm định
hướng cho phát triển giáo dục và đào tạo ở nước ta trong những năm tới.
Để đạt được mục tiêu đó, giáo dục cần có những điều chỉnh cả về nội dung
chương trình cũng như phương pháp tổ chức dạy học, điều này được thể hiện rõ rệt
ngay trong dự thảo “Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể” (tháng 7 năm 2015),

cụ thể “nội dung giáo dục phổ thông bảo đảm tinh giản, hiện đại, thiết thực, thực hành,
vận dụng kiến thức vào thực tiễn, phù hợp với đặc điểm tâm - sinh lý lứa tuổi học
sinh” và “tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo định hướng phát
huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh; tập trung dạy cách học và rèn luyện
năng lực tự học, tạo cơ sở để học tập suốt đời, tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng,
phát triển năng lực; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc; vận
dụng các phương pháp, kỹ thuật dạy học một cách linh hoạt, sáng tạo”.
Khi cần phải giải quyết một vấn đề thực tiễn, học sinh phải vận dụng kiến thức
tổng hợp, liên quan đến nhiều môn học cả ở lĩnh vực tự nhiên lẫn xã hội. Vì vậy,
hướng tới mục tiêu phát triển năng lực, kĩ năng cho học sinh, đòi hỏi giáo viên cần
phải tăng cường việc dạy học theo hướng tích hợp, liên môn. Qua quá trình nghiên cứu
chương trình giáo dục phổ thông hiện hành, tôi nhận thấy hiện nay học sinh đang được
học các môn học theo hướng độc lập và chỉ mới thực hiện tích hợp các nội dung trong
từng môn học, ví dụ: tích hợp các phân môn Cơ học, Điện, Nhiệt học và Quang học
trong môn Vật lí; Đại số, Hình học, Lượng giác trong môn Toán; Hoá học hữu cơ và
Hoá học vô cơ trong môn Hoá học;… Chương trình học của học sinh hiện nay chưa
thể hiện được sự gắn kết giữa các kiến thức, kĩ năng của các môn học trong nhiều tình


2
huống và hiện tượng đời sống. Các tình huống thực tiễn chưa được xem như là các bài
toán cần giải quyết một cách thiết thực, hữu ích ngay trong chương trình giáo dục nhà
trường.
Trong bối cảnh đó, giáo dục STEM - một xu thế giáo dục mang tính tích hợp cao
theo hướng hình thành và phát triển năng lực người học, tạo ra lực lượng lao động đáp
ứng yêu cầu của xã hội thông tin, khoa học, công nghệ và kĩ thuật - cần được chú ý
nghiên cứu và vận dụng một cách linh hoạt, sáng tạo, phù hợp với hoàn cảnh Việt Nam
đáp ứng được yêu cầu hội nhập quốc tế.
“Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên môn trong học tập, ở đó những khái
niệm học thuật chính xác được kết hợp với bài học thực tiễn khi học sinh vận dụng

khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trong một bối cảnh cụ thể, tạo nên sự kết nối
giữa nhà trường, cộng đồng, việc làm và hoạt động kinh doanh toàn cầu cho phép sự
phát triển những hiểu biết tối thiểu về STEM và cùng với nó là khả năng cạnh tranh
trong nền kinh tế mới.” (Tsupros, 2009)
Bản chất của giáo dục STEM là thông qua việc tích hợp các môn học để trang bị
cho người học khả năng vận dụng tổng hợp những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên
quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết các
tình huống và yêu cầu của thực tiễn.
Từ những lí do trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: Tổ chức dạy học chủ đề
tích hợp STEM “Khoa học về những cây cầu” ở trường trung học phổ thông.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Xây dựng nội dung và tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM “Khoa học về
những cây cầu” ở trường trung học phổ thông.
3. Giả thuyết khoa học của đề tài
Nếu xây dựng nội dung chủ đề tích hợp STEM “Khoa học về những cây cầu” ở
mức độ liên môn và sử dụng các phương pháp và hình thức tổ chức dạy học hiện đại tổ
chức dạy học chủ đề tích hợp “Khoa học về những cây cầu” thì sẽ phát triển năng lực
giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh THPT.
4. Đối tượng nghiên cứu của đề tài
- Các nội dung kiến thức chủ đề “Khoa học về những cây cầu”
- Cơ sở lí luận và thực tiễn dạy học tích hợp STEM.
- Cơ sở dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh
- Các phương pháp dạy học hiện đại.
- Hoạt động dạy học các kiến thức “Khoa học về những cây cầu”.
5. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Hoạt động dạy và học chủ đề tích hợp STEM “Khoa học về những cây cầu”.


3
- Tổ chức thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Trần Phú tại Đà Nẵng.

6. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý luận
+ Nghiên cứu lý luận về dạy học, dạy học tích hợp
+ Nghiên cứu tài liệu, sách giáo khoa về một số môn học phổ thông
- Phương pháp điều tra, quan sát thực tiễn
+ Điều tra thực trạng dạy học tích hợp và tích hợp STEM ở nước ta hiện nay
- Phương pháp thực nghiệm sư phạm
+ Tiến hành dạy thực nghiệm ở trường THPT theo quy trình, phương pháp và
hình thức tổ chức đã đề xuất.
+ Phân tích kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm từ việc so sánh
kết quả kiểm tra trước và sau tác động, từ đó rút ra kết luận của đề tài.
7. Đóng góp của đề tài
- Trình bày có hệ thống về cơ sở lí luận dạy học tích hợp STEM.
- Xây dựng được các hoạt động của chủ đề tích hợp STEM về “Khoa học về
những cây cầu”.
- Thông qua việc dạy học chủ đề theo phương pháp dạy học hiện đại nhằm bồi
dưỡng và phát huy các kĩ năng: kĩ năng khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán học, kĩ
năng thế kỉ XXI và kĩ năng chuyên ngành.
8. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của
luận văn được trình bày trong 3 chương.
Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học tích hợp STEM nhẳm phát triển
năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh THPT
Chương 2. Xây dựng hoạt động chủ đề tích hợp STEM “Khoa học về những cây cầu”
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm


4
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP
STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NẮNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN

CỦA HỌC SINH THPT
1.1. Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn
1.1.1. Khái niệm năng lực
Năng lực hiểu theo nghĩa chung nhất là khả năng mà cá nhân thể hiện khi tham
gia một hoạt động nào đó ở một thời điểm nhất định. Có nhiều quan niệm khác nhau
về khái niệm năng lực:
Năng lực được xây dựng trên cơ sở tri thức, thiết lập qua giá trị, cấu trúc như là
khả năng, hình thành qua trải nghiệm/củng cố qua kinh nghiệm, hiện thực hóa qua ý
chí (John Erpenbeck, 1998).
Năng lực là khả khả năng hay kĩ năng nhận thức vốn có ở cá nhân hay có thể học
được…để giải quyết các vấn đề đặt ra trong cuộc sống (Weinert, 2001).
Theo Quecsbec – Ministere de l’Education, 2004 định nghĩa: Năng lực là khả
năng vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ và hứng thú để hành
động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống.
Theo chương trình giáo dục phổ thông (2017): Năng lực là thuộc tính cá nhân
được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép
con người huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác
như 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.
Như vậy, năng lực là khả năng huy động hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái độ và
vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lí vào thực hiện thành công nhiệm vụ hoặc giải
quyết hiệu quả vấn đề đặt ra trong học tập và trong đời sống.
1.1.2. Khái niệm năng lực GQVĐTT của học sinh
Vấn đề là những hiện tượng, tình huống mâu thuẫn với vốn kiến thức, kinh
nghiệm sẵn có của HS.
Vấn đề thực tiễn là những hiện tượng, tình huống có thực trong thực tế mâu
thuẫn với vốn kiến thức, vốn kinh nghiệm sẵn có của HS.
Theo OECD (2012) định nghĩa: Năng lực GQVĐ là khả năng cá nhân tham gia
vào quá trình nhận thức để hiểu và giải quyết các tình huống có vấn đề mà ở đó HS
chưa thể tìm ngay ra giải pháp một cách rõ ràng. Nó bao gồm cả thái độ sẵn sàng tham

gia các tình huống có vấn đề để trở thành một công dân có tinh thần xây dựng và tự
phản ánh.
Theo quan niệm trong chương trình giáo dục phổ thông của Quebec – Canada:


5
Năng lực GQVĐTT là sự kết hợp một cách linh hoạt và có tổ chức kiến thức, kĩ năng
với thái độ, tình cảm, giá trị, động cơ cá nhân,…nhằm đáp ứng hiệu quả một yêu cầu
phức hợp của hoạt động trong bối cảnh nhất định.
Như vậy, năng lực GQVĐ thực tiễn là năng lực GQVĐ trong các bối cảnh gắn
với thực tiễn, các nhiệm vụ HS cần giải quyết cũng là các nhiệm vụ cần giải quyết
trong thực tiễn.
1.1.3. Cấu trúc của năng lực GQVĐTT
Xuất phát từ định nghĩa năng lực GQVĐTT, ta có thể xác định các thành tố của
năng lực GQVĐTT như sau:
- Hiểu và phát biểu vấn đề.
- Đề xuất các giải pháp GQVĐ.
- Thực hiện giải pháp GQVĐ.
- Đánh giá và điều chỉnh giải pháp GQVĐ.
Bảng 1.1. Cấu trúc năng lực GQVĐTT của HS
Thành tố

Chỉ số
HV

Hiểu
vấn đề

Hiểu và
phát

biểu vấn
đề

Mức 1

Mức 3

Mức 4

Nhận ra tình
huống có vấn
Hiểu được các
đề mà GV
tình huống mà
đưa ra nhờ
GV đưa ra.
định hướng
của GV

Tự nhận ra
các tình
huống có vấn
đề trong các
tình huống
GV đưa ra

Tự đặt ra các
tình huống có
vấn đề của
GV đưa ra

với các tình
huống tương
tự trong thực
tiễn.

Mô tả được
các tình
huống có vấn
đề trong thực
tiễn bằng
ngôn ngữ
khoa học.

Xác định
được các vấn
đề thực tiễn
liên quan đến
chủ đề cần
giải quyết.

Xác định
được các vấn
đề thực tiễn
trọng tâm cần
giải quyết của
chủ đề.

Phát biểu
được các câu
hỏi trong đó

có câu hỏi

Phát biêủ
được các câu
hỏi đúng vấn
đề cần giải

Diễn đạt câu
hỏi mạch lạc,
rõ ràng và
đúng trọng

Mô tả được
các tình
Phân
huống có vấn
tích vấn đề trong thực
đề
tiễn bằng
ngôn ngữ
thông thường.

Phát
biểu
vấn đề

Phát biểu
được câu hỏi
có liên quan
đến vấn đề

Mức 2


6
được giải
quyết.

quyết nhưng
diễn đạt các
câu hỏi chưa
mạch lạc, trôi
chảy.

tâm của vấn
đề cần giải
quyết.

Tìm kiếm
thông tin
trọng tâm do
dự đoán từ
các kinh
nghiệm, kiến
thức sẵn có
của HS.
Phân tích đầy
đủ các thông
tin quan trọng
của vấn đề.

Tìm
kiếm
thông
tin

Tìm kiếm
thông tin từ
phiếu trợ giúp
do GV cung
cấp.

Tìm kiếm
thông tin có
liên quan đến
vấn đề thông
qua thảo luận
nhóm.

Tìm kiếm
thông tin liên
quan từ kinh
nghiệm, kiến
thức sẵn có
của bản thân
HS.

Phân
tích các
thông

tin vấn
đề

Tiếp nhận sự
phân tích
thông tin từ
các cá nhân
khác trong
nhóm.

Phân tích
được đầy đủ
một thông tin
quan trọng
liên quan đến
vấn đề cần
giải quyết.

Phân tích
tương đối đầy
đủ hơn một
nửa thông tin
quan trọng
của vấn đề.

Đề xuất
giải
pháp
GQVĐ

Đề xuất được
một phương
án GQVĐ
dưới sự
hướng dẫn
của GV.

Đề xuất được
một phương
án thông qua
thảo luận
nhóm.

Tự đề xuất
được một
phương án có
tính khả thi.

Lựa
chọn
giải
pháp

Lựa chọn giải
pháp tối ưu
dưới sự định
hướng của
GV.

Lựa chọn

được giải
pháp tối ưu
sau khi thảo
luận nhóm.

Tự lựa chọn
được giải
pháp khả thi
và giải thích
được giải
pháp.

Tự lựa chọn
được giải
pháp tối ưu
nhất và giải
thích rõ ràng
giải pháp đã
lựa chọn.

Xác
định
các
nhiệm
vụ cần

Xác định
được tương
đối đầy đủ
các nhiệm vụ

cần thực hiện

Tự xác định
được tương
đối đầy đủ
các nhiệm vụ

Xác định
được đầy đủ
các nhiệm vụ
cần thực hiện
thông qua

Tự xác định
được đầy đủ
các nhiệm vụ
cần thực hiện.

Đề xuất
giải
pháp
GQVĐ

Thực
hiện giải
pháp
GQVĐ

đúng vấn đề
cần giải

quyết.

Tự đề xuất
được nhiều
phương án có
tính khả thi
trong đó có
một phương
án mới, sáng
tạo.


7
thực
hiện

thông qua
thảo luận
nhóm.

Xác
định
thời
gian,
phương
tiện
thực
hiện

Xác định

được khoảng
thời gian hợp
lý và các
phương tiện
cần thiết dưới
sự định hướng
của GV.

cần thực hiện. thảo luận
nhóm.
Xác định
được khoảng
thời gian hợp
lý và các
phương tiện
cần thiết
thông qua
thảo luận
nhóm.

Tự nêu được
Tham gia góp
sơ lược kết
Dự kiến
ý về kết quả
quả của sản
sản
sản phẩm dự
phẩm dự
phẩm

kiến đạt được.
kiến.

Lập được kế
hoạch về thời
gian, phương
tiện tương
ứng một cách
chi tiết, cụ thể
cho từng hoạt
động

Nêu rõ ràng,
chi tiết về kết
quả sản phẩm
dự kiến đạt
được.

Nêu và giải
thích rõ ràng,
chi tiết về kết
quả sản phẩm
dự kiến đạt
được.

Có sự tham
gia thực hiện
của một số
thành viên
của nhóm

Có sự tham
gia đầy đủ
của các thành
viên của
nhóm.

Có thực hiện
giải pháp.

Thực hiện giải
pháp theo kế
Thực hiện
hoạch, có
giải pháp theo
khắc phục các
đúng kế
khó khăn
hoạch đã đề
trong quá
ra trước đó.
trình thực
hiện.

Thực hiện
giải pháp
hoàn chỉnh,
thu được kết
quả tốt.

Trình
bày kết
quả
thực
hiện
giải
pháp

Có trình bày
kết quả thực
hiện giải
pháp.

Trình bày kết
quả thực hiện
giải pháp theo
mẫu cho
trước với
ngôn ngữ
thông thường.

Trình bày kết
quả thực hiện
giải pháp theo
mẫu cho
trước với
ngôn ngữ
khoa học.

Trình bày kết

quả thực hiện
giải pháp một
cách rõ ràng,
sáng tạo.

Đánh
giá quá
trình
thực
hiện

So sánh kết
quả thực hiện
giải pháp với
kết quả của
GV.

Đánh giá, xác
nhận những
kiến thức và
kinh nghiệm
thu nhận

Đánh giá
được từng
giai đoạn của
quá trình thực
hiện giải pháp

Đánh giá

được toàn bộ
quá trình thực
hiện giải pháp
dẫn đến kết

Phân
công
công
việc

Thực
hiện
giải
pháp

Đánh giá
và điều
chỉnh
giải
pháp

Xác định
được thời
gian hợp lý
và các
phương tiện
cần thiết để
thực hiện
từng nhiệm
vụ.

Có sự phân
công rõ ràng,
hợp lý cho các
thành viên của
nhóm.


8
GQVĐ

giải
pháp
GQVĐ
Điều
chỉnh
giải
pháp
GQVĐ

được thông
qua quá trình
thực hiện.
Đề ra được
giải pháp để
điều chỉnh
một giai đoạn
của quá trình.

Đề ra được

giải pháp điều
chỉnh để cải
thiện khó
khăn của một
giai đoạn của
quá trình.

dẫn đến kết
quả thu được.

Đề ra được
giải pháp tối
ưu hơn để
giải quyết vấn
đề.

quả thu được.

Đề ra được
giải pháp tối
ưu để giải
quyết các vấn
đề tương tự
trong thực
tiễn.

1.2. Dạy học tích hợp STEM.
1.2.1. Dạy học tích hợp
Tích hợp có nghĩa là sự hợp nhất, sự hòa nhập, sự kết hợp. Đó là sự hợp nhất
hay nhất thể hóa các bộ phận khác nhau để đưa tới một đối tượng mới như là một thể

thống nhất dựa trên những nét bản chất của các thành phần đối tượng chứ không phải
là phép cộng giản đơn những thuộc tính của các thành phần ấy.
Như vậy, tích hợp có hai tính chất cơ bản, liên hệ mật thiết với nhau và quy định
lẫn nhau, đó là tính liên kết và tính toàn vẹn.
Dạy học tích hợp là gì?
Dạy học tích hợp là hành động liên kết một cách hữu cơ, có hệ thống các đối
tượng nghiên cứu, học tập của một vài lĩnh vực môn học khác nhau thành nội dung
thống nhất, dựa trên cơ sở các mối liên hệ về lí luận và thực tiễn được đề cập trong các
môn học đó nhằm hình thành ở học sinh các năng lực cần thiết.
Như vậy: Dạy học tích hợp là một quan điểm sư phạm, ở đó người học cần huy
động (mọi) nguồn lực để giải quyết một tình huống phức hợp- có vấn đề nhằm phát
triển các năng lực và phẩm chất cá nhân.
Những môn học ở trường hiện nay được dạy một cách độc lập và riêng rẽ với
nhau, tạo nên một rào cản giữa tri thức học ở trường và những tình huống thực tế xảy
ra trong cuộc sống, làm cho học sinh cảm thấy những kiến thức mà chúng được dạy trở
nên thật vô nghĩa trong cuộc sống mà chúng hàng ngày phải đối mặt. Thêm vào đó,
một vài học sinh thực sự không thích những môn học bởi vì nó không liên quan và
không liên hệ gì với những gì chúng biết. Do đó, việc vận dụng giáo dục STEM tới
học sinh là hết sức cần thiết và nên được tiến hành sớm. Với một nền giáo dục STEM,
chúng ta có thể cung cấp cho học sinh những tri thức và những năng lực cần thiết cho
những công dân thế kỉ 21.


9
1.2.2. Khái niệm về giáo dục STEM
- Khi mới xuất hiện STEM đề cập tới việc dạy và học liên quan tới bốn môn học:
Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (như hình 1.1 bên dưới) và bao gồm các
hoạt động giáo dục xuyên suốt các cấp bậc và xuất hiện ở cả những lớp học chính
thống và không chính thống.
- Tổ chức giáo dục uy tín hàng đầu trên thế giới Tổ chức giáo viên khoa học quốc

gia (National Science Teachers Association ) (NSTA), thành lập năm 1944, đã đề xuất
khái niệm về giáo dục STEM với định nghĩa ban đầu như sau:
“STEM education is an interdisciplinary approach to learning where rigorous
academic concepts are coupled with real-world lessons as students apply science,
technology, engineering, and mathematics in contexts that make connections between
school, community, work, and the global enterprise enabling the development of
STEM literacy and with it the ability to compete in the new economy. (Tsupros,
Kohler, & Hallinen, 2009) có nghĩa là “Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên môn
để học các khái niệm học tập chính xác được kết hợp với các bài học trong thế giới
thực khi học sinh áp dụng khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào trong các
tình huống nhằm tạo liên kết giữa trường học, cộng đồng, công việc và các doanh
nghiệp toàn cầu tạo ra sự phát triển về những hiểu biết và vận dụng giáo dục STEM
cùng với những khả năng để có thể cạnh tranh trong nền kinh tế mới. (Tsupros,
Kohler, & Hallinen, 2009)
- Bên cạnh từ khóa về ‘Giáo dục STEM’ thì chúng ta cũng có thể bắt gặp những
khái niệm liên quan tới STEM như : Lĩnh vực STEM, giáo dục tích hợp STEM, Việc
làm STEM, chương trình STEM,…..
1.2.3. Mối quan hệ giữa các môn học STEM
Khoa học hưởng lợi ích từ kĩ thuật , kĩ thuật là ứng dụng của khoa học - 2 môn
học liên kết với nhau. Thực tế, sự liên kết giữa những chủ đề và những khu vực
STEM còn lại (Công nghệ và toán học) là bền vững , có liên hệ chặt chẽ, và liên tục
phát triển theo thời gian. Một cái nhìn đơn giản về một số đó được thể hiện như biểu
đồ dưới đây.


10

Hình 1.1. Mối liên quan của Khoa học (Science), Công nghệ (Engineering), Kĩ
thuật (Technology) và Toán học (Math)
Sự tương tác giữa khoa học và kĩ thuật với những chủ đề STEM còn lại (toán và

công nghệ) cũng khá rõ ràng. Kĩ năng toán học là cần thiết cho cả khoa học và kĩ
thuật. Cũng giống như những thành tựu của khoa học và kĩ thuật có thể thúc đẩy sự
phát triển và tiến bộ của những kĩ thuật toán học mới.


11
Bốn môn học STEM
Khoa học là nghiên cứu về thế giới tự nhiên, bao gồm các định luật tự nhiên liên
quan đến vật lý, hóa học và sinh học và các giải pháp hay ứng dụng vào thực tế,
nguyên tắc, khái niệm hoặc quy ước liên quan đến các ngành này. Khoa học vừa là
một hệ thống thức đã được tích luỹ theo thời gian và là một quá trình tư duy khoa học
- tạo ra tri thức mới. Kiến thức từ khoa học thông báo quy trình thiết kế kỹ thuật.
Công nghệ trong khi không phải là một môn học theo cái nhìn chính xác nhất,
bao gồm toàn bộ hệ thống con người và tổ chức, kiến thức, quy trình và thiết bị đi vào
tạo ra và vận hành các sản phẩm công nghệ, cũng như các hiện vật. Trong suốt lịch
sử, con người đã tạo ra công nghệ để đáp ứng mong muốn và nhu cầu của họ. Phần
lớn công nghệ hiện đại là một sản phẩm của khoa học và kỹ thuật, và thiết bị công
nghệ được sử dụng trong cả hai lĩnh vực.
Kỹ thuật vừa là một phần của tri thức - vừa về thiết kế và các sản phẩm do con
người tạo ra - và một quy trình giải quyết vấn đề. Quá trình này được thiết kế theo
ràng buộc. Một ràng buộc trong thiết kế kỹ thuật là quy luật của tự nhiên, hay khoa
học. Các ràng buộc khác bao gồm thời gian, tiền bạc, tài liệu có sẵn, thái, các quy
định về môi trường, khả năng sản xuất và khả năng thay thế. Kỹ thuật sử dụng các
khái niệm về khoa học và toán học cũng như các thiết bị công nghệ.
Toán học là nghiên cứu về các mẫu và mối quan hệ giữa các đại lượng, con số
và không gian. Không giống như trong khoa học, nơi mà bằng chứng thực nghiệm
được tìm kiếm để chắn chắn hay thay đổi các phát hiện, Các phát hiện trong toán học
được bảo đảm thông qua các đối số logic dựa trên các giả định cơ bản. Các đối số
lôgic chính họ là một phần của toán học cùng với các tuyên bố. Như trong khoa học,
tri thức trong toán học tiếp tục phát triển, nhưng không giống như trong khoa học, tri

thức trong toán học không bị đảo ngược, trừ phi các giả định cơ bản được biến đổi.
Toán học được sử dụng trong khoa học, kỹ thuật và công nghệ.
SOURCE: Adapted from NRC (2009)
1.2.4. Đặc trưng của STEM
- Những bài học STEM tập trung vào những vấn đề trong thế giới thực tiễn.
Trong những bài học STEM, học sinh sẽ phải giải quyết những vấn đề trong thực tế
liên quan tới xã hội, kinh tế và những vấn đề môi trường… Từ đó tìm ra phương án
giải quyết bằng cách kết hợp sử dụng những kinh nghiệm cá nhân với những gì chúng
được học ở trường.
- Kết nối từ trường học, cộng đồng tới những tổ chức toàn cầu. Đây là kỉ
nguyên của cuộc cải cách công nghiệp 4.0 nơi mà những hệ thống tự động hóa và điều
khiển từ xa làm chủ. Giáo dục STEM do đó không chỉ về tri thức mà còn phải tập


12
trung vào những bối cảnh kinh tế hay xu hướng toàn cầu.Ví dụ: thay đổi khí hậu, năng
lượng sạch, ...
- Những bài học STEM có các nội dung toán học và khoa học được liên kết chặt
chẽ. Trong các bài học STEM, các nội dung toán và khoa học nên được kết nối và tích
hợp. Cần có kế hoạch phối hợp giữa GV toán và GV khoa học để đạt được cái nhìn sâu
sắc về mục tiêu khóa học, từ đó, tìm cách đan xem trong một bài học nhất định. Khi
học, sinh viên có thể học các kiến thức toán và khoa học riêng rẽ nhưng lại nhận ra sự
kết hợp giữa toán và khoa học để giải quyết vấn đề. Đây chính là mối liên hệ trong
việc học toán và khoa học của HS. Với nhiệm vụ thiết kế các sản phẩm (chính là sản
phẩm của công nghệ), HS cần thiết kế các sản phẩm.
- Những bài học STEM sử dụng tiến trình thiết kế kĩ thuật (engineering
design process). Tiến trình thiết kế kĩ thuật cung cấp cho chúng ta một tiến trình linh
hoạt có thể giúp học sinh xác định vấn đề để tạo ra và phát triển các giải pháp cho
những vấn đề ấy. Từ hướng dẫn, HS sẽ đặt các vấn đề bản thân gặp phải có thể là
nguyên lí hoạt động của sản phẩm, các bước chế tạo…và tìm cách giải quyết. Trong

quá trình tìm cách giải quyết sẽ có những ý tưởng nảy sinh, giải pháp mới. Quá trình
thử - sai - đổi được vận hành liên tục.
- Những bài học STEM thường đặt học sinh vào những hoạt động tập thể.
Trong những bài học STEM, thường sẽ là các vấn đề mở, ở đó học sinh sẽ phải cố
gắng củng cố kiến thức và hợp tác với những người khác, từ đó đưa ra những ý kiến
riêng của mình, chia sẻ cho mọi người nếu cần thiết để đi tới những ý kiến chung của
cả tập thể. Việc tổ chức để HS làm việc nhóm hiệu quả như một quy trình sản xuất (có
phân vai và hợp tác) là việc không dễ dàng. Không chỉ HS, nếu GV trong toàn trường
thực hiện làmviệc nhóm với nhau để tạo hệ thống ngôn ngữ, thủ tục, mục tiêu với HS
thì việcthúc đẩy làm việc nhóm hiệu quả sẽ được tăng lên cấp số nhân.
- Những bài học STEM không có câu trả lời đúng duy nhất kể cả việc thử - sai
– chỉnh cũng là một phần cần thiết của bài học. Có những thí nghiệm khoa học cho các
đội sẽ cùng lúc diễn ra, có thể điều kiện giống nhau nhưng chưa chắc đã cho ra kết quả
giống nhau. Qua đó HS có thể chấp nhận các kết quả tương tự hoặc bác bỏ một giả
thuyết nào đó.


13
1.2.5. Khung làm việc STEM
MỤC TIÊU

ĐẦU RA

Mục tiêu cho học sinh
Kiến thức kĩ năng về STEM
Kĩ năng thế kỉ 21

Đầu ra cho học sinh
Học tập và đạt được kết quả
Kĩ năng thế kỉ 21

Nguồn nhân lực chất lượng cao STEM
Hứng thú và tham gia
Tạo sự kết nối

Khóa học STEM, theo học cao và tỉ lệ
tốt nghiệp
Nhân lực liên quan tới lĩnh vực STEM

Mục tiêu cho các nhà giáo dục
Trau dồi nội dung kiến thức về STEM

Hứng thú với STEM
Phát triển bản sắc STEM
Khả năng liên kết các môn học STEM

Trau dồi kiến thức nội dung về thực tập

Đầu ra cho các nhà giáo dục
Thay đổi trong cách thực hiện
Trau dồi thêm nội dung kiến thức về
thực nghiệm sư phạm
TỰ NHIÊN VÀ
KHUNG GIỚI
GIÁO DỤC

HẠN

TÍCH HỢP
STEM

THỰC HIỆN

Các loại hình liên kết
STEM
Nhấn mạnh tính liên môn
Thời lượng, quy mô và độ

Thiết kế giảng dạy
Hỗ trợ giáo dục

phức tạp

dục

Điều chỉnh môi trường giáo

Hình 1.2. Khung làm việc STEM
Trong đó ‘Bốn kĩ năng thế kỉ 21’ là : Khả năng sáng tạo, khả năng phản biện, khả
năng hợp tác và khả năng giao tiếp. Và mục đích chính của giáo dục tích hợp STEM
đó là trang bị cho học sinh những kiến thức, kĩ năng và năng lực cần thiết cuộc sống và
sự nghiệp trong tương lai.