Thiết kế hoạt động giáo dục STEM thông qua thử thách làm nến cho học sinh lớp 10 trung học phổ thông (KLTN k41)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA VẬT LÝ

NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO

THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC STEM THÔNG QUA
THỬ THÁCH LÀM NẾN CHO HỌC SINH LỚP 10
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật Lý
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

HÀ NỘI, 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA VẬT LÝ

NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO

THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC STEM THÔNG QUA
THỬ THÁCH LÀM NẾN CHO HỌC SINH LỚP 10
TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật Lý
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn khoa học

ThS. NGUYỄN ANH DŨNG

HÀ NỘI, 2019

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận này là kết quả của quá trình học tập và nghiên cứu của tôi tại
trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2. Với tình cảm chân thành, tôi xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô trong trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
đã quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và
nghiên cứu đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn tới thầy, cô bên tổ phương pháp dạy học bộ môn
Vật lý đã chỉ bảo, giúp đỡ tôi rất tận tình.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy – ThS. Nguyễn Anh
Dũng đã tận tình hướng dẫn, góp ý và động viên tôi trong suốt quá trình hoàn
thành khóa luận.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân đã
động viên giúp đỡ tôi hoàn thành chương trình học và hoàn thành khóa luận
tốt nghiệp.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2019

Sinh viên

Nguyễn Thị Phương Thảo


LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan, dưới sự hướng dẫn tận tình của Th.S Nguyễn Anh
Dũng, khóaluận tốt nghiệp đại học chuyên ngành Vật lí với đề tài “THIẾT KẾ
HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC STEM THÔNG QUA THỬ THÁCH LÀM NẾN CHO HỌC
SINH LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG” được hoàn thành bởi nhận thức của

bản thân em, không trùng khớp với bất kì công trìnhkhoa học nào khác.
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện khóa luận này, em đã kế thừa
những thành tựu của các nhà khoa học với lòng biết ơn trân trọng.

Hà Nội, ngày ….tháng ….năm 2019

Sinh viên

Nguyễn Thị Phương Thảo


DANH MỤC VIẾT TẮT

CTGDPT

Chương trình giáo dục phổ thông

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

THPT

Trung học phổ thông


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU........................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề...................................................................................................... 1
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu................................................................ 1
3. Đối tượng, khách thể, phạm vi nghiên cứu ................................................... 2
4. Giả thuyết đề tài. ........................................................................................... 2
5. Phương pháp nghiên cứu............................................................................... 2
6. Cấu trúc đề tài ............................................................................................... 3
Phần nội dung.................................................................................................... 3
NỘI DUNG ....................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM ................................. 4
1.1. Giáo dục STEM là gì?................................................................................ 4
1.1.1. STEM ...................................................................................................... 4
1.1.2. Giáo dục STEM...................................................................................... 5
1.1.3. Đặc điểm của giáo dục STEM ................................................................ 5
1.1.4. Môn học STEM...................................................................................... 7
1.1.5. Kỹ năng STEM . .................................................................................... 8
1.2. Vai trò của giáo dục STEM....................................................................... 9
1.3. Giáo dục STEM trên thế giới .................................................................... 9
1.4. Giáo dục STEM tại Việt Nam................................................................. 12
1.5. Quy trình giáo dục STEM ....................................................................... 13

1.6. Dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM .......................... 19
1.6.1. Mối liên hệ giữa dạy học vật lý và giáo dục STEM ............................. 19
1.6.2. Quy trình dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM........ 21
1.7. Kiểm tra đánh giá trong giáo dục STEM ................................................ 23


1.7.1. Đánh giá truyền thống.......................................................................... 23
1.7.2. Đánh giá trong giáo dục STEM ........................................................... 24
TỔNG KẾT CHƯƠNG 1................................................................................ 25
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC STEM THÔNG
QUATHỬ THÁCH LÀM NẾN CHO HỌC SINH LỚP 10 TRUNG HỌC
PHỔ THÔNG.................................................................................................. 26
2.1.Thiết kế hoạt động dạy học theo định hướng STEM........................... 26
2.1.1.Phân tích chuẩn kiến thức kỹ năng của bài học. .................................... 26
2.1.2:Định hướng phát triển năng lực STEM trong thử thách làm nến ......... 28
2.2. Kế hoạch dạy học trong thử thách làm nến.............................................. 29
2.2.1. Mục tiêu dạy học................................................................................... 29
2.2.2. Nội dung học tập theo định hướng STEM ............................................ 29
2.2.2.1. Tài liệu hướng dẫn hoạt động làm nến từ bơ thực vật ....................... 29
2.2.2.2. Thiết kế nhiệm vụ học tập.................................................................. 38
2.2.2.3. phiếu học tập ...................................................................................... 39
2.2.2.4. Tổ chức dạy học. ................................................................................ 40
2.2.2.5. Tổ chức hoạt động với phần mềm đo cường độ sáng của sản phẩm. 41
2.3. Đề xuất bộ kiến thức môn Vật lý 10 có thể dạy học theo định hướng giáo
dục STEM. ...................................................................................................... 42
TỔNG KẾT CHƯƠNG 2................................................................................ 44
CHƯƠNG 3: DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM.................................. 45
3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm......................................................... 45
3.1.1. Mục đích thực nghiệm .......................................................................... 45
3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm.......................................................................... 45

3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm.............................................................. 45
3.3. Các phương pháp thực nghiệm sư phạm.................................................. 45


3.4. Tiêu chí đánh giá ...................................................................................... 46
3.5. Dự kiến kết quả thực nghiệm sư phạm. .................................................. 48
3.6. Thời gian thực nghiệm ............................................................................. 49
TỔNG KẾT CHƯƠNG 3................................................................................ 50
KẾT LUẬN CHUNG...................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 52


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.5. Sự khác nhau trong các hoạt động của giáo viên nhất quán và
không nhất quán theo mô hình 5E .................................................................. 17
Bảng 2.1.1: Chuẩn kiến thức, kĩ năng Bài 38 ,Tiết 1 “ Sự chuyển thể của các
chất phần Sự nóng chảy- sự đông đặc”........................................................... 27
Bảng 2.1.2.Định hướng phát triển năng lực STEM trong thử thách làm nến. 28
Bảng 3.4.a. Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm ................................................. 46
Bảng 3.4.b. Bảng tiêu chí đánh giá hoạt động nhóm ...................................... 47
Bảng 3.4.c. Bảng tiêu chí tự đánh giá cá nhân................................................ 48


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 : Mô tả thuật ngữ STEM ....................................................................................................... . 4
Hình 1.5: Quy trình 5E hướng dẫn dạy học theo định hướng STEM
...................................14
Hình 1.6: Quy trình dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM
........................21
Hình 2.1. Hình ảnh sản phẩm nến

.................................................................................................... .30
Hình 2.2. Hình ảnh các hình dạng khuôn làm nến
......................................................................31
Hình 2.3. Hình ảnh các giai đoạn làm
nến ..................................................................................... .32
Hình 2.5. Hình ảnh phần mềm đo cường độ sáng Lux Meter
.................................................42


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Thế kỉ XXI, cuộc cách mạng 4.0 với sự bùng nổ của công nghệ và khoa
học, xã hội phải đối mặt với nhiều thách thức lớn và không thể không kể đến
vấn đề đổi mới giáo dục. Đây là vấn đề không chỉ riêng Việt Nam nói riêng
mà là vấn đề của cả toàn cầu nói chung. Hiện nay, “Giáo dục STEM” đã trở
thành chủ đề quan trọng trong các cuộc hội thảo và các kế hoạch tại các nước
phát triển trong những năm gần đây. Phương pháp dạy học STEM theo định
hướng phát triển năng lực HS không chỉ về hoạt động trí tuệ mà còn chú ý rèn
luyện năng lực hoạt động trải nghiệm thực hành, thực tiễn để phát triển năng
lực GQVĐ người học qua sự kết hợp của 4 môn học: công nghệ, khoa học, kĩ
thuật, toán học. Việc kết hợp liên môn như vậy giúp người học phát triển khả
năng sáng tạo, tư duy logic, hiệu suất học tập và làm việc vượt trội hơn, ngoài
ra người học còn có hội phát triển các kỹ năng mềm toàn diện. Chính vì vậy,
giáo dục STEM cần được quan tâm và nhận thức của toàn xã hội. Bên cạnh
đó, bộ môn Vật Lý có nhiều điểm tương đồng với giáo dục STEM bởi đây là
bộ môn cung cấp các kiến thức khoa học nền tảng. Do đó, việc nghiên cứu về
giáo dục STEM thông qua dạy học Vật Lý là hoàn toàn cần thiết. Với các lí
do trên, khóa luận chọn đề tài : “Thiết kế hoạt động giáo dục STEM thông
qua dạy học Vật lý lớp 10”
2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu.

2.1. Mục đích nghiên cứu:
Xây dựng cơ sở lí luận về giáo dục STEM và cơ sở lí luận về hoạt động giáo
dục dạy học STEM thông qua dạy học bộ môn Vật lý THPT. Thiết kế các
hoạt động dạy học và đánh giá giáo dục STEM thông qua dạy học Vật lý lớp
10.
2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
a) Nghiên cứu tổng quan về giáo dục STEM.
b) Nghiên cứu về dạy học bộ môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM.

1


c) Nghiên cứu bài : “Sự chuyển thể của các chất phần Sự nóng chảy- sự
đông đặc” sách giáo khoa Vật lý lớp 10.
d) Thiết kế hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM và bộ công
cụ đánh giá dạy học.
3. Đối tượng, khách thể, phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Các kiến thức để thiết kế dạy học trong giáo dục STEM thông qua dạy học
bộ môn Vật lý lớp 10.
3.2. Khách thể nghiên cứu
Vật lý lớp 10, bài Sự chuyển đổi của các chất
3.3. Phạm vi nghiên cứu
Chương trình Vật lý 10, cơ bản.
4. Giả thuyết đề tài.
Nếu thiết kế được hoạt động dạy học theo định hướng STEM sẽ đánh giá
được mức độ mục tiêu dạy học và đánh giá được mức độ phát triển kiến
thức, kỹ năng STEM của học sinh, đồng thời tạo hứng thú cho học sinh
hoạt động tích cực, chủ động hơn trong các hoạt động học tập.
5. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu, phân tích, tổng hợp, hệ thống
hóa,…các tài liệu lí luận liên quan nhằm xây dựng cho học sinh tài liệu tự
học.
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Phỏng vấn trực tiếp GV, HS tại các
trường thực nghiệm.
- Phương pháp chuyên gia: Tham khảo, tiếp thu ý kiến của các chuyên gia
giáo dục trong lĩnh vực giáo dục về việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề
và sáng tạo
- Thực nghiệm sư phạm: với HS khối 10 trường THPT để biết được tính khả
thi của đề tài.


- Phương pháp xử lí thông tin: áp dụng phương pháp thống kê toán học để xử
lý và phân tích số liệu thực nghiệm sư phạm.
6. Cấu trúc đề tài
Mở đầu
Phần nội dung
Chương 1: cơ sở lí luận dạy học chủ đề stem cho học sinh ở trường trung học
phổ thông
Chương 2: thiết kế hoạt động dạy học và đánh giá giáodục stem thông qua
dạy học phần sự nóng chảy- sự đông đặc bài sự chuyển thể của các chất môn
vật lý lớp 10.
Chương 3: dự kiến thực nghiệm


NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM
1.1. Giáo dục STEM là gì?
1.1.1. STEM

Hình 1.1 : Mô tả thuật ngữ STEM
Theo nguồn: />STEM là viết tắt của các từ Science (khoa học), Technology (công
nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Math (toán học). Ngay từ cái tên đó, có thể
thấy được về bản chất STEM mang tính “liên môn”, giúp trang bị cho người
học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến bốn lĩnh vực trên, các
kiến thức và kỹ năng này sẽ luôn được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau
giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực
hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày.
Như vậy, có thể hiểu đơn giản STEM là phương pháp giáo dục “Học
thông qua hành”, thay vì chỉ học lý thuyết thì bây giờ trẻ sẽ thực hành sau đó
rút ra được lý thuyết từ kết quả thực tế.


1.1.2. Giáo dục STEM
Giáo dục STEM hiện nay được rất nhiều tổ chức,nhà giáo dục trên thế
giới quan tâm và nghiên cứu. Do đó, thuật ngữ “Giáo dục STEM” cũng đươc
định nghĩa theo nhiều cách khác nhau:
Giáo dục STEM có thể được hiểu theo nghĩa là tích hợp của 4 môn
Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Theo tác giả Tsupros, N.
R. Kohler, & Hallinen. (2009) “Giáo dục STEM là một 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 học
sinh áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán
học vào 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 khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới” .
Ngoài ra, giáo dục STEM còn được hiểu theo nghĩa là tích hợp từ hai
lĩnh trở lên về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Theo quan niệm
này, tác giả Sander M. (2009), định nghĩa “ Giáo dục STEM là phương pháp
tiếp cận,khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn

các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn
học khác nhau trong nhà trường”
Không thể có nền kinh tế 4.0 dựa trên nền tảng khoa học công nghệ lạc
hậu, cũng như không thể có nền khoa học công nghệ phát triển dựa trên nền
tảng giáo dục đào tạo lạc hậu. Theo chỉ thị số 16 của Thủ tướng Chính phủ
mới đây có nêu rõ: Bộ Giáo dục và Đào tạo thúc đẩy triển khai giáo dục
STEM trong chương trình giáo dục phổ thông, nhằm tăng cường khả năng
thích nghi với những yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Và
điều đó cho thấy, giáo dục STEM đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc cách
mạng này. Vì vậy, để tiếp cận với phương pháp giáo dục STEM cần phải tìm
hiểu rõ về bản chất và đặc điểm của phương pháp này một cách chính xác
nhất.
1.1.3. Đặc điểm của giáo dục STEM


Theo tác giả Nguyễn Thành Hải, Nghiên cứu sinh tiến sĩ ngành Khoa
học Giáo dục tại Viện nghiên cứu Giáo dục STEM của Đại học Missouri
(Mỹ) đã có bài viết rút ra ba đặc điểm quan trọng khi nói về giáo dục:
( />Thứ nhất đó là cách tiếp cận “liên ngành” khác với “đa ngành”. Mặc dù
là cùng có nhiều ngành, nhiều lĩnh vực nhưng “liên ngành” thể hiện sự liên
kết và hỗ trợ giữa các ngành với nhau. Còn “đa ngành” chỉ là sự xuất hiện của
nhiều môn học, nhưng giữa các môn học đó không có sự tương tác, bổ trợ cho
nhau để giúp hình thành phẩm chất và năng lực cho học sinh. Do vậy, nếu
một chương trình học, một trường học có nhiều môn học khác nhau nhưng lại
được các giáo viên khác nhau dạy một cách tách biệt, chuyên sâu, mà không
có sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau thì chưa được gọi là giáo dục STEM.
Thứ hai là sự lồng ghép giữa các bài học với thế giới thực, thể hiện tính
thực tiễn và tính ứng dụng kiến thức cao trong việc giải quyết các vấn đề thực
tế. Tức là, khoảng cách giữa lý thuyết và ứng dụng lý thuyết vào thực tế được
rút ngắn lại và không có rào cản giữa chúng. Do vậy, các chương trình giáo

dục STEM nhất thiết phải hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụng
kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết vấn đề thực tế của cuộc sống.
Thứ ba là sự kết nối từ trường học, xã hội đến các tổ chức toàn cầu thế
giới, đó là kỷ nguyên của thế giới phẳng, cách mạng công nghiệp 4.0 nơi mà
tự động hóa và điều khiển từ xa thông qua các thiết bị điện tử di động lên
ngôi, thông qua đường truyền Internet. Do vậy, quá trình giáo dục STEM
không chỉ hướng đến các vấn đề cụ thể của địa phương, xã hội quanh môi
trường học tập, mà phải đặt trong các vấn đề gắn với bối cảnh kinh tế toàn cầu
và các xu hướng chung của thế giới, ví dụ như biến đổi khí hâu, năng lượng
tái tạo,…
Ngoài ra, đặc điểm của giáo dục STEM có thể hiểu là một quan điểm
dạy học tích hợp nhưng đặc điểm cơ bản của giáo dục STEM là chỉ bàn đến
tích hợp các nội dung thuộc các lĩnh vực Khoa học,Công nghệ, Kỹ thuật,
Toán học. Các hoạt động định hướng thực hành và định hướng sản phẩm,


trong quá trình tổ chức hoạt động dạy học chi phối bởi những định hướng đã
được thỏa thuận giữa người dạy và người học.
Định hướng hứng thú, đây là hoạt động nhằm hình thành xúc cảm tích
cực cho người học, là cơ sở hình thành niềm tin, thái độ, giá trị của người học.
Là hoạt động dạy học nhằm cho hoạt động trí óc và chân tay kết hợp với nhau
một cách chặt chẽ, bên cạnh đó còn giúp giải phóng năng lượng, thần kinh, cơ
bắp của người học. Là quan điểm dạy học tích cực hóa học sinh và tiếp cận
toàn thể, người học được hoạt động, tương tác trực tiếp với các đối tượng hoạt
động, trong đó các đối tượng hoạt động được thiết kế thành các mô đun định
hướng năng lực. Đặc điểm quan trọng của giáo dục STEM là nhấn mạnh việc
học tập trong những điều kiện phức hợp nhưng vẫn đảm bảo nắm chắc kiến
thức cơ bản, rèn luyện những kĩ năng cơ bản.
1.1.4. Môn học STEM
Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử

dụng các kiến thức Khoa học (Vật lý, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái
đất) của học sinh, không chỉ giúp học sinh 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 học sinh. Nó cung cấp cho học
sinh những cơ hội để hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp
cho học sinh những kĩ năng để có thể phân tích được sự ảnh hưởng của công
nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày của học sinh và của cộng đồng…
Engineering (Kĩ thuật) : Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở học
sinh về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật.
Kĩ thuật cung cấp cho học sinh những cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều
môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên tường minh trong
cuộc sống của họ. Kĩ thuật cũng cung cấp cho học sinh những kĩ năng để có
thể vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế
các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất.


Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển ở học sinh khả
năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông
qua việc tính toán, giải thích,các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học
trong quá tình huống đặt ra
ví dụ:
Khi học về chủ đề hệ mặt trời, học sinh sẽ được tìm hiểu, nghiên cứu về cấu
trúc và đặc điểm của hệ mặt trời ( tìm hiểu về Khoa học ), bên cạnh đó học
sinh sẽ được nghiên cứu về những ý tưởng phát hiện ra kính thiên văn (
tìm hiểu Công nghệ), được học về cấu tạo, nguyên lí hoạt động của kính
thiên văn ( tìm hiểu về Kĩ thuật), và còn được học cách tính tỉ lệ khoảng cách
giữa các ngôi sao hay kích thước của các ngôi sao ( môn Toán học ).
1.1.5. Kỹ năng STEM .

Giáo dục STEM không chỉ giúp người học có kiến thức liên ngành về
Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, mà còn giúp người học phát
triển các kĩ năng về các lĩnh vực đó để có thể vận dụng vào cuộc sống, đặc
biệt là trong thời đại công nghệ hiện đại ngày nay thì các kĩ năng này là không
thể thiếu ( Theo bài viết: trien-khai-vao-chuong-trinh-giao-duc-pho-thong-nhu-the-nao-163618.ict
Kỹ năng khoa học: học sinh được trang bị kiến thức về các khái niệm,
các nguyên lý, các định luật và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học.
Mục tiêu quan trọng nhất là thông qua giáo dục khoa học, học sinh có khả
năng liên kết các kiến thức này để thực hành và có tư duy để sử dụng kiến
thức vào thực tiễn để giải quyết các vấn đề trong thực tế.
Với kỹ năng công nghệ: học sinh có khả năng sử dụng, quản lý, hiểu
biết, và truy cập được công nghệ, từ những vật dụng đơn giản như cái bút,
chiếc quạt đến những hệ thống phức tạp như mạng Internet, máy móc.
Về kỹ năng kỹ thuật: học sinh được trang bị kỹ năng sản xuất ra đối
tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó. Vấn đề này đòi hỏi học sinh phải
có khả năng tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào để cân bằng các yếu
tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có được 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.
Và cuối cùng, kỹ năng toán học: là khả năng nhìn nhận và nắm bắt
được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. Học sinh
có kỹ năng toán học sẽ có khả năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác,
có khả năng áp dụng các khái niệm và kỹ năng toán học vào cuộc sống hằng
ngày.
1.2. Vai trò của giáo dục STEM
Những học sinh học theo cách tiếp cận giáo dục STEM đều có những
ưu thế nổi bật như: kiến thức khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học chắc

chắn; khả năng sáng tạo, tư duy logic; hiệu suất học tập và làm việc vượt trội;
và có cơ hội phát triển các kỹ năng mềm toàn diện hơn trong khi không hề
gây cảm giác nặng nề, quá tải đối với học sinh.
Với học sinh phổ thông, việc theo học các môn học STEM còn có ảnh
hưởng tích cực tới khả năng lựa chọn nghề nghiệp tương lai. Khi được học
nhiều dạng kiến thức trong một thể tích hợp, học sinh sẽ chủ động thích thú
với việc học tập thay vì thái độ e ngại hoặc tránh né một lĩnh vực nào đó, từ
đó sẽ khuyến khích các em có định hướng tốt hơn khi chọn chuyên ngành cho
các bậc học cao hơn và sự chắc chắn cho cả sự nghiệp về sau.
Có thể xét thấy, mục tiêu chung của giáo dục STEM chính là sự tác
động tích cực đến người học, giúp người học có thể sẵn sàng với các thách
thức mới của thế giới thể kỉ XXI.
Dưới góc độ giáo dục và các góc độ khác, giáo dục STEM có ba vai trò
cơ bản tác động trực tiếp đến người học đó là : hình thành và phát triển năng
lực người học; trang bị kiến thức và kĩ năng STEM cho người học để đáp
nguồn nhân lực trong lĩnh vực STEM; thiết lập mối liên hệ tương tác giữa
khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học.
1.3. Giáo dục STEM trên thế giới
Tại Pháp
Theo tác giả Nationale, giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học.


Ở bậc TH, HS được học về Toán học, Khoa học tự nhiên và Công nghệ. HS
đã được tham gia các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy sự
quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ, bên cạnh đó phát triển tư
duy phê phán của HS. Mục tiêu là nâng cao sự hiểu biết của HS về thế giới từ
cả hai yếu tố tự nhiên và nhân tạo.
Ở bậc THCS, HS được học về Toán học, Khoa học (Vật lí, Hóa học, Khoa
học Sự sống và Trái đất), Công nghệ. HS được tập trung học tập theo định
hướng giải quyết vấn đề và nghiên cứu nhằm khuyến khích các em có hiểu

biết và những suy nghĩ nghiêm túc về thế giới của mình. Hiểu về các nguyên
lí của Toán học và giải quyết các vấn đề Toán học. Đặc biệt hiện nay, Pháp
đang triển khai một chương trình học tập về tích hợp Khoa học và Công nghệ.
Cung cấp một chương trình bao gồm các nội dung về Vật lí, Hóa học, Khoa
học sự sống và trái đất, Công nghệ. Tuy nhiên, các nội dung này được dạy
tích hợp chứ không phải là một môn học riêng biệt.
Ở trong chương trình THPT của Pháp, giáo dục STEM được dành thời
lượng đáng kể. Trong năm đầu tiên, mỗi tuần HS học Toán học 4 giờ; học
Vật lí, Hóa học, Thực hành thể thao, Vũ trụ 3 giờ. Tuy nhiên chỉ có nửa giờ
mỗi tuần cho nghiên cứu về Khoa học đời sống và trái đất. Môn học này
được dạy thông qua ba chủ đề: cơ thể con người và sức khỏe; trái đất và các
hành tinh; hành trình tiến hóa của sự sống. Cũng trong năm học đầu tiên HS
được tham gia vào chủ đề khám phá có liên quan đến STEM như: Công nghệ
sinh học; Y tế và xã hội; Phát minh và đổi mới công nghệ, kĩ thuật.
Tại Anh
Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM bao
gồm 4 nội dung chính (Mark Windale, 2016):
Một là, tuyển dụng GV giảng dạy STEM. Theo đó, dạy tích hợp không
phải là một GV dạy nhiều môn học một lúc mà các GV các môn học khác
nhau phải hợp tác, cùng xây dựng bài giảng để HS có thể vận dung kiến thức
và kĩ năng của nhiều môn để giải quyết một vấn đề.
Hai là, bồi dưỡng nâng cao trình độ của GV.
Ba là, cải tiến và làm phong phú chương trình học cả trong và ngoài lớp học.


Bốn là, phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học. Điều này không
chỉ cần sự đầu tư từ ngân sách nhà nước mà còn từ phía khu vực tư nhân.
-Kinh nghiệm giáo dục STEM ở Anh là không tách biệt giáo dục STEM với
chương trình chính khóa mà lồng ghép những trải nghiệm STEM vào chương
trình giảng dạy và sách giáo khoa. Một số cách đưa giáo dục STEM vào

chương trình học tại Anh là:
(1) Dự án STEM được dạy trong một môn học duy nhất, ở đó GV tổ chức
cho HS thiết lập vấn đề, thiết kế phương pháp giải quyết vấn đề, thu thập các
thông tin, bằng chứng và cuối cùng là rút ra những kết luận.
(2) Dự án STEM được dạy trong nhiều môn học. Theo cách này, các GV
khác nhau sẽ dạy cùng một chủ đề STEM nhưng tiếp cận theo góc độ chuyên
môn của mình.
(3) Dự án STEM phối hợp nhiều môn học, các môn học vẫn tiếp cận chủ
đề theo góc độ kiến thức chuyên môn riêng. Những nội dung được giải quyết
trong môn học trước sẽ là tiền đề nối tiếp để dạy ở môn học sau.
(4) Dự án STEM được thực hiện song song với chương trình học. HS sẽ
học các môn học một cách bình thường, tuy nhiên song song với đó HS sẽ
tham gia vào một dự án STEM, HS sẽ vận dụng các kiến thức được học để
giải quyết các vấn đề mà dự án đặt ra.
Tại Mỹ
Theo thống kê trong một bài viết tại( về giáo dục STEM tại Mỹ, những năm gần đây,
tỉ lệ học sinh, sinh viên theo học một trong 4 lĩnh vực STEM giảm đi đáng kể
trong khi nhu cầu các ngành nghề lĩnh vực STEM gia tăng rõ rệt. Theo Bộ
Giáo dục Đạo tạo Hòa Kỳ trước đây chỉ có 16% HS trung học phổ thông quan
tâm đến STEM và chứng minh được sự thành thạo toán học. Năm 2009, chính
quyền Obama công bố chiến dịch “Giáo dục để đổi mới” để động viên và
khích lệ HS tham gia vào các môn STEM đồng thời chú trọng tới số lượng
lớn giáo viên có chuyên môn cao trong các lĩnh vực này. Mục đích để đưa
những sinh viên Mỹ ở lĩnh vực khoa học, toán học đạt tới vị trí cao trong đấu
trường quốc tế, gia tăng sự tham gia của công chúng và giới trẻ với STEM,


nâng cao kinh nghiệm STEM cho sinh viên, nâng cao chuyên môn STEM cho
sinh viên đại học, đảm bảo nhu cầu nhân lực STEM và thiết kế giáo dục sau
đại học tốt hơn cho lực lượng lao động STEM.

Ngân sách năm 2014 của chính quyền Obama đầu tư 3,1 tỷ đô la vào các
chương trình liên bang về giáo dục STEM, với mức tăng 6,7% so với năm
2012. Các khoản đầu tư sẽ được thực hiện để tuyển dụng và hỗ trợ giáo viên
STEM, cũng như hỗ trợ các trường trung học tập trung vào STEM với Mạng
lưới đổi mới STEM. Ngân sách cũng đầu tư vào các dự án nghiên cứu tiên
tiến cho giáo dục, để hiểu rõ hơn về công nghệ học tập thế hệ tiếp theo.
1.4. Giáo dục STEM tại Việt Nam
Theo bài viết tại: ( )
Ở Việt Nam các trung tâm giáo dục ngoại khoá đã sớm áp dụng các chương
trình đào tạo STEM cho học sinh. Ngày 1/12/2015, Công ty DTT Educspec
chính thức ra mắt chuỗi trung tâm Học viện STEM đáp ứng nhu cầu của các
bạn học sinh đam mê STEM tại các cơ sở trên toàn quốc với địa chỉ website là
hocvienstem.com.
Trong khi đó trường Tiểu học FPT cũng đã có kế hoạch triển khai giáo dục
STEM vào chương trình chính khóa bắt buộc từ năm học 2017-2018, với sự
kết hợp cùng Trung tâm American STEM.
Từ năm 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức cuộc thi “Vận
dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho HS
trung học” và cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho GV trung
học”. Cuộc thi là cơ hội khuyến khích HS vận dụng kiến thức của các môn
học khác nhau để giải quyết các tình huống thực tiễn; tăng cường khả năng
vận dụng tổng hợp, khả năng tự học, tự nghiên cứu của HS. Đặc biệt, các
cuộc thi Robothon quốc gia hàng năm được tổ chức, đã vận dụng phương
pháp giáo dục Stem một cách rất hiệu quả. Học sinh có thể tự thiết kế, chế
tạo các rô-bốt đa dạng, cánh tay máy cầm nâng các vật và hiểu được nguyên
lý hoạt động của các sản phẩm, qua đó trang bị những kiến thức, kỹ năng cần
thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học cho


học sinh. Các kiến thức, kỹ năng được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau,

giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực
hành, tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày như: thiết kế
đèn thông minh trong nhà, hệ thống tưới cây tự động…
Theo Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 về Tăng cường năng lực tiếp cận
cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư (còn gọi là cách mạng công nghiệp
4.0). Trong đó, Thủ tướng Chính phủ có yêu cầu phải 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 STEM bên cạnh ngoại ngữ, tin học
trong chương trình giáo dục phổ thông. Bộ Giáo dục và Đào tạo cùng phối
hợp với Hội Đồng Anh triển khai chương trình thí điểm về giáo dục STEM
cho 15 trường THCS và THPT tại các tỉnh thành như Hà Nội, Hải Dương, Hải
Phòng, Quảng Ninh và 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 trong năm học 2016-2017. Mục tiêu chính của dự án này là nhằm : (1)
Nâng cao năng lực cho giáo viên, lãnh đạo trường phổ thông về áp dụng
phương pháp giáo dục STEM trong công tác giảng dạy của trường nhằm nâng
cao năng lực học tập và thực hành của học sinh; (2) Phát triển giáo trình, đổi
mới sách giáo khoa và các phương pháp dạy học theo định hướng STEM, xây
dựng tài liệu giáo dục STEM; (3) Các hoạt động bổ trợ tiếp cận phương pháp
giáo dục STEM (câu lạc bộ khoa học, cuộc thi khoa học, đại sứ STEM, nguồn
học liệu STEM, trại hè STEM, khuyến khích sự tham gia của các thành phần,
tổ chức xã hội vào hoạt động STEM).
Tuy nhiên việc đưa STEM vào chương trình giáo dục phổ thông cũng sẽ gặp
một số khó khăn như được nêu ra trong các hội thảo giáo dục, ví dụ như quy
định thi cử, đánh giá chất lượng cũng cần thay đổi phù hợp, hay điều kiện cơ
sở vật chất sơ sài ở các trường vùng nông thôn, vùng sâu vùng xa.
1.5. Quy trình giáo dục STEM
Mô hình giảng dạy 5E ra đời năm 1987. Nó được phát triển bởi tác giả
Rodger W. Bybee cùng cộng sự của mình trong tổ chức giáo dục Nghiên cứu

giáo trình dạy Sinh học (BSCS – Biological Sciences Curriculum Study), tại
bang Colorado, Mỹ. 5E được phát triển dựa trên lý thuyết kiến tạo
(constructivism) về học tập.
Theo phương pháp 5E, người học sẽ cùng nhau xây dựng kiến thức,
chủ động khám phá các khái niệm mới thông qua các trải nghiệm học tập cụ
thể. Lúc đầu, nhóm nghiên cứu xây dựng phương pháp 5E chỉ để nhằm giúp
học sinh học môn sinh học thực nghiệm dễ dàng hơn. Sau đó, phương pháp
5E được áp dụng rộng trong nhiều môn khoa học khác như toán, công nghệ,
kỹ thuật. Nó được áp dụng phổ biến đến tận ngày nay trong các phương pháp
dạy học hiện đại, điển hình như STEM
Mô hình dạy học 5E gồm 5 giai đoạn và có những đặc điểm chính như
sau:
/>
Hình 1.5: Quy trình 5E hướng dẫn dạy học theo định hướng STEM
Engagement (Gắn kết)
Trong giai đoạn đầu của chu kỳ học tập, giáo viên làm việc để đạt được
sự hiểu biết về kiến thức sẵn có của học sinh và xác định bất kỳ khoảng trống
kiến thức nào. Điều quan trọng là khuyến khích quan tâm đến các khái niệm


sắp tới để học sinh có thể sẵn sàng tìm hiểu. Giáo viên có thể làm cho học
sinh đặt câu hỏi mở hoặc ghi lại những gì họ đã biết về chủ đề. Thông qua các
hoạt động đa dạng, giáo viên thu hút sự chú ý và quan tâm của học sinh, tạo
không khí trong lớp học, học sinh cảm thấy có sự liên hệ và kết nối với những
kiến thức hoặc trải nghiệm trước đó. Giai đoạn này cho phép học sinh gắn kết,
liên hệ lại với các trải nghiệm và quan sát thực tế mà các em đã có trước đó.
Trong bước này, các khái niệm mới cũng sẽ được giới thiệu cho các em.
Khảo sát (Exploration)

Trong giai đoạn này, học sinh được chủ động khám phá các khái niệm
mới thông qua các trải nghiệm học tập cụ thể. Giáo viên cung cấp những kiến
thức hoặc những trải nghiệm mang tính cơ bản, nền tảng, dựa vào đó các kiến
thức mới có thể được bắt đầu. Giai đoạn này, học sinh sẽ trực tiếp khám phá
và thao tác trên các vật liệu hoặc học cụ đã được chuẩn bị sẵn. Giáo viên có
thể yêu cầu học sinh thực hiện các hoạt động như quan sát, làm thí nghiệm,
thiết kế, thu số liệu.
Giải thích (Explanation)
Ở giai đoạn này, giáo viên sẽ hướng dẫn học sinh tổng hợp kiến thức
mới và đặt câu hỏi nếu họ cần làm rõ thêm. Giáo viên tạo điều kiện cho học
sinh được trình bày, miêu tả, phân tích các trải nghiệm hoặc quan sát thu nhận
được ở bước Khám phá. Ở bước này, giáo viên có thể giới thiệu các thuật ngữ
mới, khái niệm mới, công thức mới, giúp học sinh kết nối và thấy được sự
liên hệ với trải nghiệm trước đó. Để giai đoạn này có hiệu quả, giáo viên nên
yêu cầu học sinh chia sẻ những gì mà các em đã học được trong giai đoạn
Khám phá trước khi giới thiệu thông tin chi tiết một cách trực tiếp hơn.
Áp dụng cụ thể (Elaborate)
Giai đoạn này tập trung vào việc tạo cho học sinh có được không gian
áp dụng những gì đã học được. Giáo viên giúp học sinh thực hành và vận
dụng các kiến thức đã học được ở bước Giải thích, giúp học sinh làm sâu sắc
hơn các hiểu biết, khéo léo hơn các kỹ năng, và có thể áp dụng được trong
những tình huống và hoàn cảnh đa dạng khác nhau. Điều này giúp các kiến
thức trở nên sâu sắc hơn. Giáo viên có thể yêu cầu học sinh trình bày chi tiết