Dạy học phần sinh học vi sinh vật theo định hướng giáo dục stem cho học sinh phổ thông hệ giáo dục thường xuyên tỉnh bắc kạn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
–––––––––––––––––––––

NGỌC MẠNH HUÂN

DẠY HỌC PHẦN “SINH HỌC VI SINH VẬT” THEO
ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG
HỆ GIÁO DỤC THƯỜNG XUYÊN TỈNH BẮC KẠN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
–––––––––––––––––––––

NGỌC MẠNH HUÂN

DẠY HỌC PHẦN “SINH HỌC VI SINH VẬT” THEO
ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG
HỆ GIÁO DỤC THƯỜNG XUYÊN TỈNH BẮC KẠN
Ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Sinh học
Mã số: 8 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM THỊ HỒNG TÚ

THÁI NGUYÊN - 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam kết đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu và kết quả nghiên cứu của luận văn chưa được ai công bố trong bất kì
một công trình nghiên cứu nào.
Các trích dẫn về bảng biểu, kết quả nghiên cứu của các tác giả
khác, các tài liệu tham khảo trong luận văn đều có nguồn gốc rõ ràng.
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 8 năm 2019
TÁC GIẢ
NGỌC MẠNH HUÂN

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




LỜI CẢM ƠN
Với tấm lòng tri ân và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn Cô
giáo TS. Phạm Thị Hồng Tú - người đã tận tâm, tận tình hướng dẫn, động
viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành
luận văn.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới tập thể các thầy giáo, cô giáo khoa Sinh

học, đặc biệt là thầy giáo, cô giáo trong tổ bộ môn LL &PPDH Sinh học đã tận
tình giảng dạy, trang bị cho em những kiến thức quan trọng giúp em hoàn
thành luận văn.
Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học trường
ĐH Sư phạm Thái Nguyên tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình
học tập và nghiên cứu luận văn này.
Xin cảm ơn Ban Giám đốc trung tâm GDNN - GDTX huyện Chợ Đồn và
các em HV đã tạo điều kiện cho tôi được thực nghiệm sư phạm tại trung tâm.
Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ủng hộ, tạo điều kiện
cho em hoàn thành luận văn này.
Thái Nguyên, tháng 9 năm 2019
TÁC GIẢ
NGỌC MẠNH HUÂN

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




MỤC LỤC
Lời cam đoan ........................................................................................................ i
Lời cảm ơn ........................................................................................................... ii
Mục lục ............................................................................................................... iii
Danh mục viết tắt................................................................................................ iv
Danh mục các bảng.............................................................................................. v
Danh mục các hình ............................................................................................. vi
MỞ ĐẦU.............................................................................................................1
1. Lí do lựa chọn đề tài ........................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................4
3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu.................................................................4

4. Giả thuyết khoa học.........................................................................................4
5. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................4
6. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................5
7. Những đóng góp mới của đề tài ......................................................................5
8. Cấu trúc của luận văn........................................................................................6
Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIẾN CỦA DẠY HỌC
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM ....................................................7
1.1. Lược sử nghiên cứu về dạy học theo định hướng giáo dục STEM
..............7
1.1.1. Trên thế giới ..............................................................................................7
1.1.2. Ở Việt Nam................................................................................................9
1.2. Cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM.......................11
1.2.1. Khái niệm.................................................................................................11
1.2.3. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM .......................................................11
1.2.3. Chủ đề STEM ..........................................................................................12
1.2.4. Phân loại chủ đề STEM ...........................................................................13
1.2.5. Các con đường giáo dục STEM cho học sinh .........................................14
1.2.6. Quy trình giáo dục STEM .......................................................................16
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




1.3. Năng lực giải quyết vấn đề .........................................................................18
1.3.1. Khái niệm năng lực..................................................................................18
1.3.2. Năng lực giải quyết vấn đề ......................................................................19
1.4. Mối quan hệ giữa dạy học theo định hướng giáo dục STEM với việc
phát triển NL GQVĐ .........................................................................................22
1.5. Thực trạng dạy học “Sinh học vi sinh vật” theo định hướng giáo dục
STEM ở trung tâm GDNN – GDTX hiện nay ..................................................22

1.5.1. Thực trạng dạy học phần “Sinh học vi sinh vật” ở trung tâm GDNN GDTX hiện nay..................................................................................................22
1.5.2. Hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM tại các trung
tâm GDNN - GDTX ..........................................................................................25
Tiểu kết chương 1 ..............................................................................................28
Chương 2: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC PHẦN SINH HỌC
“VI SINH VẬT” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO HS
THPT HỆ GDTX .............................................................................................29
2.1. Phân tích cấu trúc phần Sinh học vi sinh vật hệ GDTX.............................29
2.2. Thiết kế và tổ chúc dạy học phần “Sinh học vi sinh vật” theo định
hướng giáo dục STEM cho HSPT hệ GDTX .................................................30
2.2.1. Thiết kế kế hoạch dạy học phần “Sinh học vi sinh vật” theo định
hướng giáo dục STEM cho HSPT hệ GDTX .................................................30
2.2.2. Tổ chức dạy học chủ đề “Sinh trưởng của vi sinh vật - Nhân giống
nấm men” theo định hướng giáo dục STEM .....................................................34
2.3. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề ..........................................................46
2.3.1. Các công cụ đánh giá năng lực và năng lực giải quyết vấn đề ...............47
2.3.2. Các tiêu chí đánh giá năng lực GQVĐ....................................................48
Tiểu kết chương 2 ..............................................................................................51
Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ......................................................52
3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .................................................................52
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm.................................................................52
3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm .................................................................52
3.3.1. Thiết kế các chủ đề dạy học ....................................................................52
3.3.2. Chọn đối tượng và địa bàn thực nghiệm .................................................53
3.3.3. Xây dựng công cụ phân tích, xử lí, đánh giá kết quả thí nghiệm............53

3.3.4. Xây dựng kế hoạch thực nghiệm.............................................................53
3.4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ................................................................54
3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm....................................................................55
3.5.1. Kết quả đánh giá về kiến thức .................................................................55
3.5.2. Kết quả đánh giá năng lực giải quyết vấn đề...........................................63
Tiểu kết chương 3 ..............................................................................................65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................66
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................68
PHỤ LỤC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




DANH MỤC VIẾT TẮT
CLB

Câu lạc bộ

CTGD

Chương trình giáo dục

DH

Dạy học

ĐC

Đối chứng

GD&ĐT

Giáo dục và đào tạo

GDNN - GDTX

Giáo dục nghề nghiệp - Giáo dục thường xuyên

GDPT

Giáo dục phổ thông

GQVĐ

giải quyết vấn đề

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

HSPT

Học sinh phổ thông

HSTHPT

Học sinh trung học phổ thông

HV

Học viên

LL&PPDH

Lí luận và phương pháp daỵ học

NL

Năng lực

PPDH

Phương pháp dạy học

SGK

Sách giáo khoa

STEM

Science, Technology, Engineering và Mathematics

THPT

Trung học phổ thông

TN

Thực nghiệm

TNSP

Thực nghiệm sư phạm

VSV

Vi sinh vật

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1.
Bảng 2.1.
Bảng 2.2.

Các biểu hiện của NLGQVĐ ....................................................... 21
Hoạt động tổ chức dạy chủ đề “Sinh trưởng của VSV - Nhân
giống nấm men” theo định hướng giáo dục STEM ...................... 36
Tiêu chí và các mức độ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề
của học sinh THPT hệ GDTX trong dạy học STEM .................... 48
Bảng phân phối tần số điểm kiểm tra 15 phút của lớp TN và ĐC.....

Bảng 3.1.
55
Bảng 3.2. Bảng phân phối tần suất điểm kiểm tra 15 phút của lớp TN và ĐC ..
55
Bảng 3.3. Bảng tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra 15 phút của lớp TN và ĐC ..
56
Bảng 3.4. Kiểm định X điểm kiểm tra 15 phút của nhóm lớp TN và ĐC..... 57
Bảng 3.5. Phân tích phương sai điểm kiểm tra15 phút của lớp TN và
Bảng 3.6.
Bảng 3.7.
Bảng 3.8.
Bảng 3.9.

lớp ĐC ........................................................................................... 58
Bảng phân phối tần số điểm kiểm tra 1 tiết................................... 59
Bảng phân phối tần suất điểm kiểm tra 1 tiết................................ 59
Bảng tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra 1 tiết ............................... 60
Kiểm định X điểm kiểm tra 1 tiết của nhóm lớp TN và ĐC......... 61

Bảng 3.10. Phân tích phương sai điểm kiểm tra 1 tiết của lớp TN và lớp ĐC ..
62
Bảng 3.11. Bảng đánh giá điểm trung bình năng lực giải quyết vấn đề của
lớp TN và lớp ĐC do GV đánh giá ............................................... 63

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1.

Vòng lặp thiết kế kỹ thuật trong giáo dục STEM . ....................... 18

Hình 2.1.

Quy trình thiết kế kế hoạch dạy học cho bài học STEM .............. 32

Hình 2.2.

Sơ đồ quy trình tổ chức DH theo định hướng giáo dục STEM
cho HSPT hệ GDTX ..................................................................... 35

Hình 3.1.

Biểu đồ biểu diễn tần suất điểm kiểm tra 15 phút của lớp TN
và ĐC............................................................................................. 56

Hình 3.2.

Đồ thị đường tích lũy bài kiểm tra 15 phút của lớp TN và ĐC .... 57

Hình 3.3.

Biểu đồ biểu diễn tần suất điểm kiểm tra 1 tiết............................. 59

Hình 3.4.
60

Đồ thị đường tích lũy bài kiểm tra 1 tiết giữa lớp TN và lớp ĐC ......

Hình 3.5.

Đồ thị đánh giá sự tiến bộ năng lực GQVĐ của lớp TN và lớp
đối chứng ....................................................................................... 64

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




MỞ ĐẦU
1. Lí do lựa chọn đề tài
1.1. Xuất phát từ nhiệm vụ đổi mới giáo dục phổ thông theo hướng phát triển
năng lực, phẩm chất cho HS
Mục tiêu giáo dục phổ thông hiện nay là đổi mới theo hướng Giáo dục
phát triển bền vững và gắn với cuộc sống hàng ngày của học sinh. Chương
trình chú trọng giúp học sinh phát triển năng lực thích ứng trong một xã hội
biến đổi không ngừng; năng lực cùng chung sống và bảo vệ môi trường để phát
triển bền vững… Trong đó, nội dung Sinh học góp phần phát triển ở học sinh
năng lực gắn khoa học với cuộc sống; quan tâm tới những nội dung gần gũi với
cuộc sống hàng ngày của học sinh; tăng cường vận dụng kiến thức khoa học
vào thực tiễn từ đó giúp học sinh thấy được sinh học vừa gần gũi, thiết thực với
cuộc sống con người, vừa là lĩnh vực hứa hẹn nhiều thành tựu về lý thuyết và
công nghệ hiện đại trong bối cảnh của cách mạng Công nghiệp 4.0.
Dạy học theo định hướng Giáo dục STEM là một trong những xu hướng
giáo dục nhằm phát triển năng lực cho HS và được coi trọng ở nhiều quốc gia
trên thế giới và được đặc biệt quan tâm trong đổi mới giáo dục phổ thông của
Việt Nam trong giai đoạn hiện nay. Trong Chương trình giáo dục phổ thông Chương trình tổng thể 2018, giáo dục STEM được đề cập đến là một trong

những hướng dạy học phát triển năng lực, trong đó nhấn mạnh năng lực vận
dụng kiến thức các lĩnh vực như Khoa học (S), công nghệ (T), kĩ thuật (E) và
toán học (M) để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Giáo dục STEM được đề cập
trong nhiều lĩnh vực như giáo dục Toán học, giáo dục Khoa học tự nhiên, giáo
dục Công nghệ và tin học. “Giáo dục khoa học tự nhiên giúp học sinh dần hình
thành và phát triển năng lực khoa học tự nhiên qua quan sát và thực nghiệm,
vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống;
đồng thời cùng với các môn Toán, Vật lí, Hoá học, Sinh học, Công nghệ, Tin
học thực hiện giáo dục STEM” [4]. Tuy nhiên, việc dạy học môn học theo định
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




hướng giáo dục STEM còn gặp rất nhiều khó khăn, trong đó có khó khăn về
nhận thức của giáo viên (GV) về giáo dục STEM cũng như khó khăn về điều
kiện thực hiện. Vì vậy, việc hỗ trợ các GV trong việc tổ chức dạy học môn học
theo định hướng Giáo dục STEM cho học sinh nói chung và học viên (HV) ở
các trung tâm Giáo dục nghề nghiệp - Giáo dục thường xuyên (viết tắt là trung
tâm GDNN-GDTX) nói riêng có ý nghĩa cấp thiết, góp phần đáp ứng được yêu
cầu của đổi mới giáo dục phổ thông trong giai đoạn hiện nay.
1.2. Sự phù hợp của dạy học môn học theo định hướng giáo dục STEM tại
các trung tâm Giáo dục nghề nghiệp - Giáo dục thường xuyên
Trong công văn hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ năm học 2018 - 2019 đối
với GDNN - GDTX do Bộ GD - ĐT đã chỉ rõ: “Đổi mới phương pháp dạy học
theo hướng phát triển năng lực nhằm tạo động cơ và hứng thú học tập cho HV,
khuyến khích GV sử dụng các phương pháp tích cực, đa dạng hóa các hình
thức tổ chức dạy học nhằm phát huy tính chủ động sáng tạo và tự học của HV”
[7]. Dạy học theo định hướng giáo dục STEM là một trong những hướng đổi
mới, trong đó chú trọng đến phát triển toàn diện, hình thành phẩm chất và phát

triển năng lực người học, bắt đầu từ việc tạo sự hứng thú đến việc tạo điều kiện,
tạo cơ hội để HV chủ động, sáng tạo trong các khâu: Lựa chọn vấn đề giải
quyết cho đến việc đề xuất phương án và thực hiện các phương án GQVĐ.
Ngoài ra, giáo dục STEM còn góp phần định hướng nghề nghiệp cho HV: Học
viên GDNN-GDTX là đối tượng vừa học văn hóa vừa có thể học nghề. Do đó,
khi thực hiện các hoạt động trong bài học STEM, HV nhận thức những ưu,
nhược điểm của bản thân rõ hơn, thấy được xu hướng nghề nghiệp tốt hơn, từ
đó giúp cho việc đặt mục tiêu và lựa chọn nghề nghiệp của bản thân hiệu quả
hơn. Bên cạnh đó, dạy học theo định hướng giáo dục STEM còn giúp HV có
thể vận dụng kiến thức thuộc các lĩnh vực STEM để áp dụng vào thực tiễn như:
Làm men, nấu rượu, trồng chè, làm tương… Từ đó giúp giảm thời gian, công
sức sản xuất và tăng năng suất, chất lượng sản phẩm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Môn Sinh học là môn học gồm các kiến thức ứng dụng thực tiễn, đặc biệt
là phần Sinh học vi sinh vật (VSV), Sinh học 10. Phần Sinh học VSV gồm các
nội dung nghiên cứu về đối tượng VSV và ứng dụng của VSV trong thực tiễn,
là các vấn đề về trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng ở VSV, sinh trưởng và
sinh sản của VSV. Những hiểu biết trên là cơ sở để ứng dụng công nghệ VSV
trong sản xuất các sản phẩm đáp ứng nhu cầu của đời sống con người, như sản
xuất sinh khối VSV, ứng dụng các quá trình lên men VSV,… Vì vậy, nội dung
phần Sinh học VSV thích hợp cho việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo
dục STEM cho HV ở các trung tâm GDNN - GDTX.
1.3. Xuất phát từ thực tiễn dạy học phần “Sinh học Vi sinh vật” ở trung tâm
GDNN - GDTX tỉnh Bắc Kạn
Sinh học là một trong những môn khoa học tự nhiên mang tính thực
nghiệm cao. Phần Sinh học vi sinh vật có rất nhiều kiến thức gắn liền với thực tế

đời sống của các em và của cộng đồng. Vì thế khi dạy học phần học này, đòi hỏi
giáo viên (GV) phải có những cách thức tổ chức dạy học phù hợp, có như vậy
mới giúp học sinh chủ động, tích cực hình thành và phát triển cả về kiến thức, kĩ
năng và phẩm chất thái độ. Hay nói khác đi là phát triển được năng lực của
người học.
Hiện nay, phần lớn giáo viên tại các trung tâm GDNN - GDTX vẫn dạy
học chủ yếu theo phương pháp truyền thống như thuyết trình, giảng giải, vấn
đáp... Dạy học theo theo định hướng nội dung là chính. Trong mỗi tiết dạy và
học, giáo viên vẫn là người giữ vai trò trung tâm. Còn học viên vẫn chủ yếu thụ
động lĩnh hội kiến thức.
Nội dung kiến thức còn nhiều, mang tính hàn lâm cao làm cho nhiều tiết
học trở nên khô khan, hình thức, không quấn hút người học… Từ đó khiến cho
học viên cảm thấy áp lực, nặng nền và cả chán học.
Việc đổi mới phương pháp dạy học ở Trung tâm GDNN - GDTX chưa
thực hiện được nhiều, hiệu quả của việc thực hiện đổi mới cũng chưa cao nên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




chưa tạo được hứng thú cho người học, đi kèm với đó là chưa phát triển được
nhiều năng lực, phẩm chất cho học viên.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Xuất phát từ những lí do trên chúng tôi chọn đề tài: Dạy học phần “

Sinh học vi sinh vật” theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh phổ
thông hệ giáo dục thường xuyên Tỉnh Bắc Kạn”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Thiết kế và sử dụng được các chủ đề phần “Sinh học vi sinh vật” theo
định hướng giáo dục STEM cho HSPT hệ GDTX trong DH môn Sinh học.
3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Các chủ đề giáo dục STEM trong giảng dạy phần
“Sinh học vi sinh vật”.
Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học môn Sinh học 10 THPT hệ
GDTX.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu thiết kế và sử dụng được một số chủ đề STEM trong dạy học phần
“Sinh học vi sinh vật” cho HS THPT hệ GDTX thì sẽ nâng cao hiệu quả học
tập môn Sinh học và góp phần phát triển NL GQVĐ cho HS.
5. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học STEM, NL GQVĐ đối
với HS phổ thông hệ GDTX.
Điều tra thực trạng dạy học chủ đề STEM trong DH môn sinh học với
việc giải quyết các vấn đề ở một số trung tâm GDNN - GDTX.
Nghiên cứu, đề xuất quy trình thiết kế chủ đề STEM và vận dụng quy
trình để thiết kế một số chủ đề STEM trong giảng dạy phần “Sinh học vi sinh
vật” phù hợp.
Nghiên cứu, đề xuất quy trình tổ chức dạy học theo chủ đề STEM và vận
dụng quy trình để tổ chức dạy thực nghiệm các chủ đề STEM đã thiết kế trong
giảng dạy phần “Sinh học vi sinh vật” nhằm khẳng định tính khả thi của giả
thuyết đề tài đã đề ra.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

6. Phương pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
Nghiên cứu các văn bản có tính pháp lí của Đảng, Chính phủ, Bộ GD &
ĐT về chiến lược phát triển, đổi mới giáo dục, phát triển chương trình và SGK
phổ thông nói chung, chiến lược đổi mới PPDH nói riêng.
Nghiên cứu các tài liệu dạy học STEM và tài liệu liên quan đến đề tài.
6.2. Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn
6.2.1. Điều tra thực trạng
Sử dụng phiếu điều tra đối với cán bộ quản lý và giáo viên bộ môn
Sinh học và các bộ môn khác nhằm tìm hiểu thực trạng việc dạy học theo
hướng đổi mới ở trung tâm GDNN - GDTX hiện nay.
6.2.2. Phương pháp chuyên gia
Gặp gỡ, trao đổi trực tiếp, xin ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực
Sinh học và khoa học giáo dục liên quan đến đề tài.
6.2.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Thực nghiệm sư phạm ở một số lớp tại một số trung tâm GDNN - GDTX
tỉnh Bắc Kạn nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài.
6.3. Phương pháp thống kê toán học
Xử lý các kết quả điều tra và kết quả thực nghiệm sư phạm.
7. Những đóng góp mới của đề tài
Hệ thống hóa những vấn đề cơ bản của dạy học STEM, mối quan hệ của
việc dạy học STEM với phát triển năng lực nói chung và NL GQVĐ nói riêng.
Đề xuất quy trình thiết kế bài chủ đề STEM trong giảng dạy phần “Sinh
học vi sinh vật”. Vận dụng quy trình để thiết kế một số chủ đề giáo dục STEM
phần “Sinh học vi sinh vật” sinh học 10.
Đề xuất quy trình tổ chức dạy học bài học chủ đề STEM trong giảng dạy
phần “Sinh học vi sinh vật” cho HS THPT hệ GDTX và vận dụng quy trình để
tổ chức dạy học nhằm góp phần nâng cao kết quả học tập môn SH tại các trung

tâm GDNN - GDTX tỉnh Bắc Kạn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




8. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, cấu trúc nội dung luận văn gồm 3
chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học theo định
hướng giáo
dục STEM.
Chương 2: Thiết kế và tổ chức DH một số chủ đề STEM trong giảng
dạy phần “Sinh học vi sinh vật” cho HS THPT hệ GDTX
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Chương 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC THEO
ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
1.1. Lược sử nghiên cứu về dạy học theo định hướng giáo dục STEM
1.1.1. Trên thế giới
Giáo dục STEM được xuất hiện lần đầu tiên tại Mỹ, sau đó phát triển
rộng ra nhiều quốc gia trên thế giới. Điều làm cho giáo dục STEM trở nên phổ
biến trên thế giới là khả năng xóa bỏ khoảng cách giữa kiến thức trên sách vở
và ứng dụng thực tiễn. Giáo dục đi kèm với thực tế đã dần thay đổi so với giáo
dục truyền thống gò bó và áp lực với học sinh - Điều mà cả thế giới đều đang

cố gắng đạt được [28].
Theo hiệp hội các GV dạy khoa học quốc gia Mỹ (National Science
Teachers Association - NSTA) thì giáo dục STEM được hiểu như sau: “Giáo
dục STEM là cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái
niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế
giới thực, ở đó các HS áp dụng các kiến thức trong Khoa học, Công nghệ, Kỹ
thuật và Toán vào trong các bối cảnh cụ thể giúp kết nối giữa trường học, cộng
đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực
trong lĩnh vực STEM và cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh kế mới”
[24].
Các trường học ở Mỹ đã xây dựng nội dung chương trình giáo dục
STEM, các lớp học STEM, đào tạo giáo viên về dạy học STEM. Nhờ đó mà
giáo dục STEM đã giúp cho quốc gia này có những đột phá quan trọng trong
giáo dục, góp phần đào tạo được nguồn nhân lực chất lượng cao. Một thống kê
ở Mỹ cho thấy từ năm 2004 đến 2014, việc làm liên quan đến khoa học và kỹ
thuật tăng 26%, việc làm STEM có tốc độ tăng trường gấp 4 lần so với tốc độ
tăng trưởng trung bình của các ngành khác nếu tính từ năm 1950 đến 2007 [21].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Tại Anh đã xây dựng một chương trình hành động nhằm thúc đẩy giáo
dục STEM với 4 nội dung chính: (1) Tuyển dụng giáo viên STEM; (2) bồi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

dưỡng nâng cao trình độ giáo viên; (3) Cải cách chương trình học; (4) phát triển
cơ sở vật chất phục vụ cho việc dạy học STEM [21]. Mục tiêu của giáo dục
STEM tại quốc gia này là đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, có khả năng
nghiên cứu và ứng dụng khoa học vào thực tiễn.
Tại Pháp, giáo dục STEM được thực hiện ở các cấp học và ở cấp
Trung học phổ thông (THPT) giáo dục STEM chiếm thời lượng đáng kể.
Ngay từ năm học đầu tiên học sinh đã được tham gia vào các hoạt động
nghiên cứu về Khoa học đời sống và Trái Đất, các chủ đề dạy học có liên
quan đến giáo dục STEM [16].
Bên cạnh đó một số quốc gia có nền giáo dục phát triển như Australia,
Hàn Quốc, Hà Lan, Singapore, Canada, Phần Lan… cũng có nhiều công trình
nghiên cứu về giáo dục STEM. Giáo dục STEM được đưa vào trong các cấp
học với mục tiêu là làm tăng khả năng sáng tạo, đam mê nghiên cứu khoa học
của HS, cung cấp nhân tài làm việc trong các lĩnh vực STEM. HS được đào tạo
theo mô hình giáo dục STEM có cơ hội nhận được việc làm tốt hơn và tiếp cận
với các công việc có nguồn thu nhập cao. Bên cạnh đó các quốc gia này còn
khẳng định nguồn nhân lực thuộc nhóm ngành STEM sẽ góp phần thúc đẩy sự
tăng trưởng kinh tế của quốc gia.
Có thể nói rằng: Giáo dục STEM đã được triển khai từ vài thập kỷ trước
đây tại rất nhiều quốc gia trên thế giới và được công nhận là hướng đi đúng
đắn. Trong một bài phát biểu trước thượng nghị viện Mỹ, Bill Gates đã từng
nói “Chúng ta không thể duy trì được một nền kinh tế sáng tạo trừ khi chúng ta
có những công dân được đào tạo tốt về toán học, khoa học và kỹ thuật”. Giáo
dục STEM không phải là để học sinh trở thành những nhà khoa học, kỹ sư mà
là phát triển các kỹ năng cần thiết được sử dụng để làm việc, giải quyết các vấn
đề trong cuộc sống và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay
[21]. Giáo dục STEM chính là giải pháp đáp ứng nguồn nhân lực cho cuộc cách
mạng công nghiệp 4.0.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

1.1.2. Ở Việt Nam
Năm 2011, công ty Cổ phần công nghệ DTT là đơn vị tiên phong trong
quá trình đưa giáo dục STEM vào Việt Nam thông qua phối hợp với Trường
Icarnegie - Hoa Kỳ mở rộng triển khai thí điểm tại các trường phổ thông thuộc
3 thành phố Hà Nội, Đà Nẵng và Hồ Chí Minh [26].
Từ năm 2014, Bộ Giáo dục và Đào tạo phối hợp Hội Đồng Anh triển
khai chương trình thí điểm giáo dục STEM cho một số trường trung học thuộc
các tỉnh, thành phố như: Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh, Nam
Định. Đây là những bước đi quan trọng nhằm phát triển một chương trình giáo
dục theo định hướng STEM mang tầm quốc gia [27].
Ngày 4-5-2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg về
việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư,
trong đó có những giải pháp và nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM tại Việt
Nam. Một trong các giải pháp được chỉ rõ trong Chỉ thị nói trên là: “Thay đổi
mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm
tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất
mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về Khoa học, Công nghệ, Kỹ
thuật và Toán học, Ngoại ngữ, Tin học trong chương trình giáo dục phổ
thông…” [18].
Trong những năm gần đây, định hướng dạy học STEM được sự quan tâm
từ nhiều nhà trường, các tổ chức giáo dục, phụ huynh và HS. Nhiều trường đã
bắt đầu có câu lạc bộ STEM và hoạt động khá tích cực, thu hút được sự quan
tâm của đông đảo HS. Tại Hà Nội, các hoạt động thuộc lĩnh vực giáo dục
STEM như CLB STEM, đưa các môn học STEM vào học tập theo hình thức
chính khóa (STEM Khoa học máy tính, STEM Khoa học dữ liệu, STEM
Robotics)… Nhiều học sinh hứng thú và tham gia các khóa học STEM hàng

năm tại các trung tâm.
Việc nghiên cứu về giáo dục STEM ở Việt Nam, cho đến nay có một số
ít công trình nghiên cứu về giáo dục STEM cho đối tượng học sinh phổ thông:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Tác giả Lê Xuân Quang (2017), đã nghiên cứu về quy trình dạy học môn Công
nghệ ở trường phổ thông theo định hướng giáo dục STEM [14]. Tác giả
Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội
(2017), đã nghiên cứu về quy trình Thiết kế và quy trình tổ chức chủ đề STEM
cho học sinh THCS và THPT. Tác giả Nguyễn Thanh Nga, Hoàng Phước Muội
(2018), nghiên cứu về quy trình tổ chức hoạt động trải nghiệm theo định hướng
giáo dục STEM thông qua hoạt động Câu lạc bộ và sử dụng cơ sở vật chất
phòng thí nghiệm ở trường trung học.
Trong CTGD Tổng thể 2018, Giáo dục STEM cũng được đề cập đến như
là một mô hình giáo dục hiệu quả nhằm phát triển năng lực, phẩm chất của
người học, tuy nhiên sự đề cập này mới chỉ dừng lại ở mức độ khái niệm: Là
mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các
kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn
đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể [4].
Nhìn chung các tác giả đã phân tích lợi ích của giáo dục STEM trong dạy
học cũng như hoạt động trải nghiệm tới hứng thú học tập của HS. Các tác giả
đã đưa ra và vận dụng được các quy trình thiết kế, tổ chức dạy học một số môn
học nhưng chủ yếu là vận dụng trong các môn: Công nghệ, vật lý, toán học và
hoạt động trải nghiệm ở trường PT. Qua việc nghiên cứu về các công trình về
giáo dục STEM nói chung và dạy học các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật
và Toán học… nói riêng thì thấy rằng DH môn sinh học theo định hướng giáo
dục STEM là rất cần thiết và phù hợp với hứng thú và đặc thù của môn học

cũng như đáp ứng được yêu cầu đổi mới căn bản giáo dục Việt Nam theo
hướng phát triển năng lực ở người học trong giai đoạn hiện nay. Tuy nhiên,
việc DH môn Sinh học theo định hướng giáo dục STEM ở trường PT nói chung
và đặc biệt là với HS THPT hệ GDTX tại các trung tâm GDNN - GDTX là
chưa có công trình nào nghiên cứu và ứng dụng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




1.2. Cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM
1.2.1. Khái niệm STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology
(Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học):
Science (Khoa học): Gồm các kiến thức về Vật lý, Hóa học, Sinh học và
Khoa học Trái Đất nhằm giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng
kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày.
Technology (Công nghệ): Phát triển khả năng sử dụng quản lí, hiểu và
đánh giá công nghệ của học sinh, tạo cơ hội để học sinh hiểu về công nghệ, ảnh
hưởng của công nghệ đến đời sống.
Engineering (Kỹ thuật): Phát triển sự hiểu biết ở học sinh về cách công
nghệ đang phát triển thông qua quy trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống
hay xây dựng các quy trình sản xuất trên cơ sở vận dụng kiến thức Khoa học và
Toán học.
Mathematics (Toán học): Phát triển ở học sinh khả năng phân tích, biện
luận và truyền đạt ý tưởng thông qua việc tính toán, giải thích các giải pháp giải
quyết các vấn đề trong các tình huống đặt ra [13].
Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là:
Ngữ cảnh giáo dục, là ngữ cảnh mà STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm
của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán.

Quan tâm đến việc tích hợp các môn khoa học trên gắn với thực tiễn để nâng
cao năng lực cho người học.
Ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nhiệp thuộc các lĩnh
vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học [13], [16].
1.2.2. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM
Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa,
phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




- Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường,
bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực
Công nghệ, Kỹ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện
về đội ngũ giáo viên, chương trình, cơ sở vật chất.
- Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập
trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết
các vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa
của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh.
- Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển
khai các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực
thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu
khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát
triển phẩm chất, năng lực cho học sinh.
- Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo
dụcSTEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục
nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ
sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM
phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương.

- Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường phổ
thông, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự
phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM
[6].

Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu
hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các
ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công
nghiệp lần thứ tư.
1.2.3. Chủ đề STEM
Hiện nay, trong trường phổ thông chưa có các môn học về STEM. Các
môn học thuộc giáo dục STEM được giảng dạy theo hình thức đơn môn và
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




được tổ chức thực hiện theo hình thức tích hợp các môn Khoa học trong giảng
dạy như giảng dạy kiến thức Sinh học có thể lồng ghép kiến thức về Vật lý,
Hóa học hoặc thông qua các câu lạc bộ nghiên cứu khoa học và sáng tạo, qua
các hoạt động trải nghiệm. Một trong những hình thức thực hiện giáo dục STEM
trong trường phổ thông đang được áp dụng đó là dạy học STEM theo chủ đề.
Các chủ đề giáo dục STEM thường phải đảm bảo các tiêu chí sau:
- Hướng tới việc giải quyết vấn đề trong thực tiễn. Các vấn đề trong thực
tiễn là các vấn đề gần gũi, nảy sinh trong đời sống xã hội thường ngày. Học
sinh vận dụng kiến thức STEM để giải quyết các vấn đề đó. Đây chính là mục
tiêu mà giáo dục STEM hướng tới.
- Định hướng thực hành: Đây là một tiêu chí quan trọng của chủ đề giáo
dục STEM, gắn lý thuyết với thực tiễn. Thông qua thực tiễn học sinh sẽ hiểu
sâu hơn về lý thuyết của các môn Khoa học và Toán học.

- Phát triển năng lực làm việc nhóm: Đây là một kỹ năng quan trọng của
con người trong thế kỷ 21. Thông qua làm việc nhóm cá nhân học sinh sẽ phát
triển kỹ năng giao tiếp, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo [13], [20].
1.2.4. Phân loại chủ đề STEM
Phân loại dựa trên khía cạnh các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết
vấn đề ta có: STEM đầy đủ: Là loại hình STEM yêu cầu người học cần vận
dụng kiến thức của cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề. STEM
khuyết: Là loại hình STEM mà người học không phải vận dụng kiến thức cả
bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề [14].
Phân loại dựa trên khía cạnh phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề
STEM ta có: STEM cơ bản: Là loại hình STEM được xây dựng trên cơ sở kiến
thức thuộc phạm vi các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học
trong chương trình giáo dục phổ thông. Các sản phẩm STEM này thường đơn
giản, chủ đề giáo dục STEM bám sát nội dung sách giáo khoa và thường được
xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN