PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ THEO MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC 9

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TRƢƠNG MINH NGUYÊN

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH
TRUNG HỌC CƠ SỞ THEO MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM TRONG
DẠY HỌC HÓA HỌC 9

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH SƢ PHẠM HÓA HỌC

Hà Nội – 2020


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH
TRUNG HỌC CƠ SỞ THEO MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM TRONG
DẠY HỌC HÓA HỌC 9

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH SƢ PHẠM HÓA HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Phạm Thị Kim Giang
Sinh viên thực hiện khóa luận: Trƣơng Minh Nguyên

Hà Nội – 2020

LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu với đề tài: “Phát triển năng lực giải
quyết vấn đề cho học sinh trung học cơ sở theo mô hình giáo dục STEM
trong dạy học Hóa học 9 ” đã hoàn thành.
Lời đâu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới cô
TS.Phạm Thị Kim Giang đã tận tình hƣớng dẫn, truyền đạt kiến thức và
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài này
Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong Khoa Sƣ
phạm, trƣờng Đại học Giáo Dục đã tạo điều kiện để em có thể hoàn thành bài
khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu, các thầy cô và các em học
sinh lớp 9 trƣờng THCS Quỳnh Lƣu đã tạo điều kiện thuận lợi trong quá
trình em thực hiện đề tài.
Em xin trân trọng cảm ơn và gửi lời chúc sức khỏe đến ngƣời thân
trong gia đình, thầy cô, bạn bè đã luôn quan tâm, ủng hộ, khích lệ và giúp đỡ
em trong suốt thời gian qua.
Sau cùng dù đã rất cố gắng hoàn thành bài khóa luận bằng tất cả lòng
nhiệt tình và tâm huyết, chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, em rất
mong nhận đƣợc sự góp ý chân thành từ quý thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 16 tháng 06 năm 2020
Sinh viên

Trƣơng Minh Nguyên


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Các chữ viết tắt

Giải thích

PPDH

Phƣơng pháp dạy học

THCS

Trung học cơ sở

GD&ĐT

Giáo dục và đào tạo

GV

Giáo Viên

HS

Học Sinh

NL GQVĐ

Năng lực giải quyết vấn đề

NL

Năng lực

GD

Giáo dục

TNSP

Thực nghiệp sƣ phạm

TN

Thực nghiệm

ĐC

Đối chứng


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Biểu đồ thống kê sự hiểu biết về khái niệm giáo dục
STEM………….23
Hình 1.2. Biểu đồ thống kê ý nghĩa của việc dạy học giáo dục
STEM………….24
Hình 1.3. Biểu đồ thống kê mức độ thường xuyên sử dụng STEM trong dạy
học

môn

Hóa

học…………………………………………………………………………24
Hình 1.4. Biểu đồ thống kê mức độ hứng thú của học sinh đối với môn Hóa

học
…………………………………………………………………………………………26
Hình 1.5. Biểu đồ thống kê sự hứng thú của học sinh sau khi đã được học chủ
đề

định

theo

hướng

giáo

dục

STEM……………………………………………….26
Hình 2.1. Sản phẩm sữa chua……………………………………………………..41
Hình 2.2. Sản phẩm pin chanh…………………………………………………….42
Hình 2.3. Sản phẩm xà phòng……………………………………………………..44
Hình 2.4. Sản phẩm giấm ……………………..…………………………………..45
Hình

3.1.

Đồ

thị

đường

tích

lũy

bài

kiểm

tra

số

tích

lũy

bài

kiểm

tra

số

tích

lũy

bài

kiểm

tra

số

tích

lũy

bài

kiểm

tra

số

phân

loại

học

sinh

tổng

hợp

1…………………………….…96
Hình

3.2.

Đồ

thị

đường

2………………………………..96
Hình

3.3.

Đồ

thị

đường

3………………………………...97
Hình

3.4.

Đồ

thị

đường

4………………………………...97
Hình

3.5.

Biểu

đồ

…………………….…99

biểu

diễn



DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Cấu trúc và biểu hiện của NLGQVD………………………..…….…19
Bảng 2.1. Kế hoạch chương trình hóa học lớp 9 năm học 2019-2020…….…30
Bảng 2.2. Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề……………………….71
Bảng 2.3. Bảng kiểm quan sát đánh giá cho giáo viên…………………………75
Bảng 2.4. Phiếu tự đánh giá năng lực giải quyết vấn đề………………………78
Bảng 2.5. Phiếu đánh giá sản phẩm học tập của học sinh…………………….79
Bảng 3.1. Đối tượng và địa bàn TNSP………………………………………..….92
Bảng 3.2. Bài dạy TN và bài kiểm tra đánh giá……………………………..….92
Bảng 3.3. Kết quả các bài kiểm tra……………………………………………….93

Bảng 3.4. Bảng phân phối tần số các bài kiểm tra…………………………......94
Bảng 3.5. Bảng phân phối tần suất các bài kiểm tra…………………………...94
Bảng 3.6. Bảng phân phối tần suất tích lũy các bài kiểm tra………………….95
Bảng 3.7. Bảng % học sinh đạt điểm yếu - kém, trung bình, khá và giỏi…….98
Bảng 3.8. Bảng giá trị các tham số đặc trưng của lớp TN và ĐC…………….99


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................... iii
DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................. iv
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................. vi
MỤC LỤC ........................................................................................................ 1
PHẦN MỞ ĐẦU .............................................................................................. 5
1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................... 5
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................... 6
3. Nhiệm vụ của đề tài ..................................................................................... 7
4. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu .......................................................... 7
4.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................ 7
4.2. Khách thể nghiên cứu............................................................................ 7
5. Giả thuyết nghiên cứu ................................................................................. 7
6. Phạm vi nghiên cứu ..................................................................................... 7
6.1. Phạm vi về nội dung nghiên cứu........................................................... 7
6.2.Phạm vi về đối tượng và địa bàn nghiên cứu ........................................ 8
6.3. Phạm vi về thời gian nghiên cứu .......................................................... 8
7. Phƣơng pháp nghiên cứu............................................................................ 8
7.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận ......................................................... 8
7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn ...................................................... 8
8. Cấu trúc bài nghiên cứu ............................................................................. 8
CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ PHÁT TRIỂN

NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THÔNG QUA DẠY HỌC THEO
MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM ...................................................................... 9
1.1. Lịch sử nghiên cứu vấn đề.................................................................... 9
1.1.1. Trên thế giới ..................................................................................... 9
1.1.2. Tại Việt Nam .................................................................................. 12
1


1.2. Khái quát về giáo dục STEM ............................................................. 13
1.2.1. Khái niệm STEM ........................................................................... 13
1.2.2. Giáo dục STEM.............................................................................. 14
1.2.3. Mô hình giáo dục STEM ............................................................... 15
1.2.4. Mục tiêu của mô hình giáo dục STEM......................................... 15
1.2.5. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM............................................. 16
1.3. Năng lực và năng lực giải quyết vấn đề ............................................ 16
1.3.1.Khái niệm năng lực ..................................................................... 16
1.3.2. Phẩm chất, năng lực chung và năng lực đặc thù ..................... 17
1.3.3. Các phương pháp đánh giá năng lực ........................................ 18
1.3.4. Khái niệm về năng lực giải quyết vấn đề ................................... 19
1.3.5.Cấu trúc và biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề............... 19
1.4. Dạy học môn Hóa học theo mô hình giáo dục STEM...................... 21
1.4.1.Đặc trưng của dạy học môn Hóa học theo mô hình giáo dục
STEM..................................................................................................... 21
1.4.2. Vai trò của môn Hóa học trong dạy học theo định hướng giáo
dục STEM.............................................................................................. 21
1.5. Khảo sát thực trạng về dạy học theo mô hình giáo dục STEM ...... 23
1.5.1. Mục đích điều tra .............................................................................. 23
1.5.1.1. Đối với học sinh ........................................................................ 23
1.5.1.2. Đối với giáo viên ...................................................................... 23
1.5.2. Đối tượng điều tra .......................................................................... 23

1.5.3. Mô tả phiếu điều tra....................................................................... 23
1.5.3.1. Phiếu điều tra học sinh ............................................................. 23
1.5.3.2. Phiếu điều tra giáo viên............................................................ 23
1.5.4. Phân tích kết quả thực trạng ....................................................... 24
1.5.4.1. Thực trạng thiết kể và tổ chức dạy học môn Hóa học lớp 9 theo
định hướng giáo dục STEM ................................................................... 24
2


1.5.4.2. Thực trạng học tập môn Hóa học lớp 9 theo định hướng giáo
dục STEM............................................................................................... 27
Tiểu kết chƣơng 1 .......................................................................................... 28
CHƢƠNG II: THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ VÀ KẾ HOẠCH DẠY
HỌC THEO MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM MÔN HÓA HỌC 9 NHẰM
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ. ............................... 29
2.1. Phân tích nội dung chƣơng trình hóa học lớp 9 ............................... 29
2.1.1. Khái quát chương trình hóa học 9 ................................................ 29
2.1.2. Mục tiêu của chương trình hóa học 9 trung học cơ sở ............... 29
2.1.3. Cấu trúc nội dung hóa học 9 ......................................................... 31
2.1.4. Một số lưu ý khi dạy học Hóa học 9 ............................................. 36
2.2. Nguyên tắc và quy trình xây dựng chủ đề dạy học STEM ............. 37
2.2.1. Nguyên tắc ...................................................................................... 37
2.2.2. Quy trình xây dựng ........................................................................ 40
2.3. Một số chủ đề dạy học theo mô hình giáo dục STEM nhằm phát
triển năng lực giải quyết vấn đề trong Hóa học 9 ................................... 42
2.3.1. Chủ đề : Sữa chua mát lành.......................................................... 42
2.3.2. Chủ đề : Chế tạo Pin Chanh ......................................................... 43
2.3.3. Chủ đề : Sản xuất xà phòng từ dầu mỡ thừa ............................... 45
2.3.4. Chủ đề : Sản xuất giấm ăn từ thực phẩm thiên nhiên ................ 46
2.3.5. Chủ đề : Tranh tô cát ..................................................................... 47

2.4. Kế hoạch dạy học một số chủ đề theo mô hình giáo dục STEM
nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong Hóa học 9 ............... 48
2.4.1. Kế hoạch dạy học chủ đề: “ Sữa chua mát lành” ........................ 48
2.4.2. Kế hoạch dạy học chủ đề: “Tranh tô cát” .................................... 61
2.5. Xây dựng công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề .................. 72
2.5.1. Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề .............................. 73
2.5.2. Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề ......... 77
3


2.5.2.1. Bảng kiểm quan sát đánh giá cho giáo viên ............................. 77
2.5.2.2. Phiếu tự đánh giá năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh .... 79
2.5.2.3.Phiếu đánh giá sản phẩm học tập của học sinh ........................ 81
2.5.2.4. Thiết kế bài kiểm tra ................................................................. 87
Tiểu kết chƣơng 2 .......................................................................................... 92
CHƢƠNG III: XỬ LÝ SỐ LIỆU................................................................. 93
3.1. Thực nghiệm và xử lý kết quả thực nghiệm ..................................... 93
3.1.1. Mục đích thực nghiệm ................................................................... 93
3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm .................................................................. 93
3.1.3.Phương pháp xử lý kết quả thực nghiệm ...................................... 93
3.1.3.1. Xử lý định tính .......................................................................... 93
3.1.3.2. Xử lý định lượng ....................................................................... 93
3.2. Tiến hành thực nghiệm ....................................................................... 94
3.2.1. Đối tượng và địa bàn TNSP .......................................................... 94
3.2.2. Tiến hành TN ................................................................................. 95
3.2.2.1. Chuẩn bị nội dung TN .............................................................. 95
3.2.2.2. Tiến hành kiểm tra đầu vào ...................................................... 95
3.3. Kết quả thực nghiệm........................................................................... 96
3.3.1. Kết quả bài dạy TNSP .................................................................... 96
3.3.1. Xử lý kết quả TNSP ....................................................................... 97

3.4. Phân tích kết quả thực nghiệm sƣ phạm ........................................ 102
3.4.1. Phân tích định tính ...................................................................... 102
3.4.2. Phân tích định lượng ................................................................... 103
Tiểu kết chƣơng 3 ........................................................................................ 104
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................. 105
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 107
PHỤ LỤC ..................................................................................................... 110

4


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Các cƣờng quốc về giáo dục trên thế giới đã áp dụng việc dạy học theo mô
hình giáo dục STEM từ lâu. Trong đó, Hoa Kỳ - nƣớc luôn đi đầu trong nền
giáo dục hiện đại. mô hình giáo dục STEM có tiền thân là METS, sau đó
đƣợc đổi tên tại hội nghị liên ngành về giáo dục khoa học đƣợc tổ chức bởi
quỹ khoa học quốc gia Hoa Kì (NSF) từ đó thì mô hình này trở nên phổ biến
và phát triển hơn. Nhờ mô hình giáo dục mới mà nƣớc Mỹ đạt đƣợc nhiều
thành quả đặc biệt là trong việc làm. Trên cơ sở đó nhiều nƣớc đã học tập mô
hình giáo dục mới này
Ngày nay, chúng ta đang sống trong đất nƣớc có nền kinh tế đang phát triển
và ngày càng phát triển nhanh chóng, một xã hội năng động, con ngƣời đƣợc
tiếp cận với nền khoa học kỹ thuật tiến bộ. Bên cạnh đó, giáo dục cũng từng
bƣớc thay đổi để ngày càng hiện đại hơn, phù hợp hơn và đáp ứng đƣợc nhu
cầu của xã hội đề ra về vấn đề đào tạo con ngƣời, đào tạo nguồn nhân lực. Sự
thích nghi của nền giáo dục Việt Nam thể hiện ở việc từng bƣớc thay đổi nội
dung chƣơng trình, phƣơng thức đào tạo, dựa trên cơ sở là sự thay đổi mục
tiêu và yêu cầu của nền giáo dục. Với chƣơng trình phổ thông nói chung và
chƣơng trình giáo khoa bậc trung học nói riêng, yêu cầu đặt ra là phải gắn liền

việc học tập trên ghế nhà trƣờng với thực tiễn.
Theo Chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tƣớng Chính phủ ngày 04/05/2017 đã
đƣa ra giải pháp về mặt giáo dục: “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 (STEM), ngoại
ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông”, đồng thời đƣa ra nhiệm
vụ: “Thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán
học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một
5


số trường phổ thông ngay từ năm học 2017-2018” [1]. Hiện nay xu hƣớng
giáo dục STEM là cách tiếp cận hiện đại giúp ngƣời học có kiến thức tích
hợp, liên ngành, có kỹ năng làm việc, có khả năng tƣ duy và giải quyết vấn đề
thông qua việc học gắn liền với thực hành, đẩy mạnh đổi mới, sáng tạo từ trải
nghiệm thực tế.
Ở Việt Nam, STEM và giáo dục STEM nói riêng vẫn chƣa đƣợc nghiên
cứu sâu. Các bài viết, tài liệu về giáo dục STEM ở Việt Nam hiện nay có rất ít
công trình nghiên cứu bàn về cơ sở lí luận của giáo dục STEM và vận dụng
nó vào dạy học bộ môn. Đặc biệt, các chủ đề dạy học STEM trong môn Hóa
học còn hạn chế.
Nhận thấy khi học tập và giảng dạy Hóa học 9 còn nhiều hạn chế, học sinh
chƣa đƣợc vận dụng kiến thức vào thực tiễn nhiều. Bên cạnh đó, việc sử dụng
các sản phẩm liên quan đến thực tiễn ngày càng nhiều. Ví dụ trong các ngành
nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm, dƣợc phẩm, mỹ phầm…
Bài viết trình bày khái lƣợc về giáo dục STEM, quy trình dạy học môn Hóa
học theo định hƣớng giáo dục STEM; từ đó, xây dựng các chủ đề học tập
trong chƣơng trình Hóa học lớp 9 theo định hƣớng giáo dục STEM nhằm phát
triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS

Từ những vấn đề đã trình bày ở trên, chúng ta có thể thấy việc tiến hành
nghiên cứu Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ
thông theo mô hình giáo dục STEM Hóa học 9 là thực sự cần thiết. Kết quả
nghiên cứu sẽ hỗ trợ thông tin hữu ích cho các thầy cô trong việc phát triển
các năng lực và giúp học sinh học tập gắn liền với thực tiễn và tiếp cận gần
hơn với nền giáo dục tiên tiến .
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của đề tài này là phát triển năng lực giải quyết vấn đề
cho học sinh trung học cơ sở thông qua dạy học theo mô hình giáo dục STEM
trong môn Hóa học lớp 9.
6


3. Nhiệm vụ của đề tài
- Nghiên cứu cơ sở lý luận về khái niệm STEM và mô hình giáo dục
STEM.
- Quy trình dạy học theo mô hình STEM.
- Năng lực giải quyết vấn đề.
- Khảo sát thực trạng vấn đề tổ chức hoạt động dạy học theo mô hình
giáo dục STEM tại trƣờng THCS.
- Xác định nguyên tắc và quy trình dạy học theo mô hình giáo dục
STEM.
- Thiết kế chủ đề STEM.
- Thiết kế kế hoạch dạy học theo mô hình giáo dục STEM.
- Thiết kế bộ công cụ đáng giá năng lực giải quyết vấn đề.
- Tiến hành thực nghiệm sự phạm tại trƣờng THCS Quỳnh Lƣu.
4. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
- Năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông theo mô
hình giáo dục STEM trong dạy học hóa học 9 trƣờng THCS.

4.2. Khách thể nghiên cứu
- Quá trình dạy học môn Hóa học theo định hƣớng STEM ở trƣờng
THCS.
5. Giả thuyết nghiên cứu
Nếu vận dụng dạy học Hóa học theo mô hình giáo dục STEM một cách phù
hợp thì phát triển đƣợc năng lực giải quyết vấn đề và nâng cao kết quả học tập
cho học sinh THCS.
6. Phạm vi nghiên cứu
6.1. Phạm vi về nội dung nghiên cứu
- Chƣơng trình hóa học lớp 9 – Cơ bản

7


6.2.Phạm vi về đối tượng và địa bàn nghiên cứu
- Học sinh khối 9 trƣờng THCS Quỳnh Lƣu tỉnh Ninh Bình
6.3. Phạm vi về thời gian nghiên cứu
- Đề tài nghiên cứu đƣợc thực hiên trong vòng 6 tháng từ tháng 01/2020
đến tháng 05/2020 .
7. Phƣơng pháp nghiên cứu
7.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận
Đọc tài liệu, phân tích, khái quát, nghiên cứu các bài báo, báo cáo khoa
học liên quan đến STEM và giáo dục STEM, dạy học theo mô hình giáo dục
STEM trong hóa học, năng lực giải quyết vấn đề và tổng hợp kiến thức làm
cơ sở cho việc thực hiện đề tài.
7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
+ Điều tra bảng hỏi : Dự kiến 20 phiếu điều tra dành cho các đối tƣợng
là các bộ giảng dạy bộ môn Hóa Học và 100 phiếu điều tra các học sinh khối
9 trƣờng THCS.
+ Phương pháp phỏng vấn: Tiến hành đối với một số học sinh và giáo

viên để bổ sung thông tin cho điều tra khảo sát.
+ Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng phần mềm SPSS và EXCEL
để xử lí số liệu điều tra khảo sát.
8. Cấu trúc bài nghiên cứu
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, phụ lục thì đề tài đƣợc
chia thành 3 chƣơng :
Chƣơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về phát triển năng lực giải quyết vấn
đề thông qua dạy học theo mô hình giáo dục STEM.
Chƣơng 2 : Thiết kế các chủ đề và kế hoạch dạy học chủ đề trong chƣơng
trình Hóa học 9 theo mô hình giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải
quyết vấn đề.
Chƣơng 3 : Thực nghiệm sƣ phạm.
8


CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ PHÁT TRIỂN
NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THÔNG QUA DẠY HỌC
THEO MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM
1.1. Lịch sử nghiên cứu vấn đề
1.1.1. Trên thế giới
a, Hoa Kỳ
Những năm đầu 90 của thế kỷ XX đã hình thành nên một mô hình
giáo dục mới đƣợc gọi là METS, từ đó thì từ viết tắt này đƣợc sử dụng rộng
dãi và phổ biết ngay sau khi một cuộc họp liên ngành về giáo dục khoa học
đƣợc tổ chức tại Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF). Sau đó thì đã đƣợc
đổi tên thành STEM và một trong những chủ đề NSF đầu tiên đƣợc viết tắt là
STEMTEC - Chƣơng trình Hợp tác Giáo viên trong Khoa học, Công nghệ,
Kỹ thuật và Toán học tại Đại học Massachusetts Amherst, đƣợc tài trợ vào
năm 1998.
Trƣờng đại học Illinois giai đoạn 2007-2010 có 60 bài báo cáo khoa

học liên quan đến giáo dục STEM, đƣợc xuất bản trên 8 tạp chí nổi tiếng
trong lĩnh vực giáo dục của Hoa Kỳ.
Yuan- Chung Yu và cộng sự đã tổng hợp và phân tích các tài liệu về
giáo dục STEM trong cơ sở dữ liệu của Viện Thông tin khoa học Hoa Kỳ
(Institute for Scientific Information - ISI) giai đoạn năm 1992-2013 cho thấy
từ năm 2008 có 15 bài báo cáo đến năm 2013 thì tăng mạnh với gần 100 bài
báo cáo. Trong đó Hoa Kỳ đứng đầu với 200 công trình (52%) ngay sau là
Anh với 36 công trình (9.35%) và Hà Lan, Úc với 16 công trình (4.16%)……
Mô hình giáo dục STEM góp phần quan trọng trong việc phát triển tối
đa năng lực và sự sáng tạo của học sinh, bên cạnh đó giáo dục STEM có thể
tạo ra những con ngƣời đáp ứng đƣợc nhu cầu công việc của thế kỷ mới, có
tác động lớn đến sự thay đổi nên kinh tế đổi mới. Trong một bài phát biểu

9


trƣớc thƣợng nghị viện Mỹ, Bill Gates đã từng nói: “Chúng ta không thể duy
trì đƣợc nền kinh tế dẫn đầu toàn cầu trừ khi chúng ta xây dựng đƣợc lực
lƣợng lao động có kiến thức và kỹ năng để sáng tạo”. Bill Gates đặc biệt nhấn
mạnh đến vai trò của giáo dục trong việc xây dựng lực lƣợng lao động này.
Ông nói tiếp: “Chúng ta cũng không thể duy trì đƣợc một nền kinh tế sáng tạo
trừ phi chúng ta có những công dân đƣợc đào tạo tốt về toán học, khoa học và
kỹ thuật”. Chính vì thế, chính phủ Hoa Kỳ đã đƣa ra những khoản đầu tƣ
không nhỏ vào phát triển, tuyển dụng cũng nhƣ hỗ trợ GV STEM và các
trƣờng học tập chung vào STEM.
b, Anh
Năm 2006, Chính phủ vƣơng quốc Anh đã tập hợp chƣơng trình cũ
nhằm nâng cao hiệu quả, tạo ra sự thống nhất và chính thức áp dụng mô hình
giáo dục mới STEM trên toàn nƣớc Anh. Bƣớc đầu chƣơng trình STEM quốc
gia đã đạt đƣợc những thành công nhất định nhƣ việc duy trì trung tâm STEM

quốc gia (National STEM Centre) đặt tại trƣờng Đại học York và cuộc thi
mang tầm quốc tế về STEM – Big bang fair .
Giáo dục STEM đƣợc đƣa vào phổ biến tại các trƣờng và phát triển
thành công không chỉ bởi sự ủng hộ từ chính phủ Vƣơng quốc Anh, Bộ giáo
dục mà còn có vai trò của hơn 600 tổ chức hỗ trợ điển hình nhƣ sau :
- Hơn 300 đơn vị cung cấp các hoạt động STEM nhƣ: Young
Engineers, Primary Engineers, STEM in schools, ….
- Hơn 50 bảo tàng, công viên, vƣờn thú
- Khoảng 14 quỹ từ thiện
- Hơn 70 cộng đồng khoa học nhƣ: Hiệp hội hóa học, Vật lý, Thiên
văn, Sinh học ……
- Các công ty sử dụng lao động trong lĩnh vực STEM
Chính vì thế, các trƣờng phổ thông tại nƣớc Anh đều chú trọng xây
dựng các CLB STEM nhƣ một hoạt động ngoại khóa hay tự chọn. Tuy nhiên
10


do học sinh học hết bậc THCS phải trải qua kì thi quốc gia GCSE nên việc
đƣa nội dung không liên quan đến thi cử vào giảng dạy có những hạn chế nhất
định.
c, Úc
Đã có rất nhiều chƣơng trình và nỗ lực thiết lập cách tiếp cận quốc gia
về giáo dục STEM ở Úc. Trong năm 2009, chƣơng trình iSTEM (Invigorating
STEM) đƣợc thành lập nhƣ là một chƣơng trình làm giàu tri thức cho học sinh
trung học ở Sydney, Úc. Chƣơng trình tập trung vào việc cung cấp các hoạt
động cho sinh viên quan tâm và gia đình của họ trong STEM. Thành công của
chƣơng trình đã dẫn đến nhiều trƣờng đại học và tổ chức khoa học hỗ trợ cho
chƣơng trình. Chƣơng trình iSTEM (iSTEM.com.au) cũng tổ chức một
chƣơng trình làm giàu để đƣa học sinh và giáo viên vào Chƣơng trình Học
viện Không gian Hoa Kỳ. (Spacecamp.com.au) Sự công nhận cấp quốc gia về

chƣơng trình iSTEM bao gồm giải thƣởng NSW State Engineering and
Science về đổi mới trong giảng dạy Toán và Khoa học và giải thƣởng Nhân
quyền Hàng năm của Tổ chức GoWest. Vào năm 2015, ngƣời 13 sáng lập và
điều phối chƣơng trình, tiến sĩ Ken Silburn, đã nhận đƣợc giải thƣởng của
Thủ tƣớng Chính phủ về Giảng dạy Khoa học Trung cấp.
d, Canada
Canada đứng thứ 12 trong số 16 nƣớc ngang bằng về tỷ lệ sinh viên
tốt nghiệp theo học các chƣơng trình STEM, với 21,2%, cao hơn Hoa Kỳ,
nhƣng thấp hơn các nƣớc nhƣ Pháp, Đức và Áo. Phần Lan, có hơn 30% sinh
viên tốt nghiệp đại học đến từ các ngành khoa học, toán học, khoa học máy
tính, và các chƣơng trình kỹ thuật. Tổ chức hƣớng đạo sinh Canada đã áp
dụng các biện pháp tƣơng tự nhƣ đối tác Mỹ để thúc đẩy các lĩnh vực STEM
cho thanh thiếu niên. Chƣơng trình STEM của họ bắt đầu vào năm 2015. Học
bổng Schulich Leader: Trong năm 2011, nhà doanh nghiệp và nhà hảo tâm
Canada Seymour Schulich thành lập Học bổng Schulich Leader, học bổng trị
11


giá 100.000.000 đô la với 60.000 đô la cho sinh viên bắt đầu học đại học
trong một chƣơng trình STEM tại 20 tổ chức trên khắp Canada. Mỗi năm 40
sinh viên Canada sẽ đƣợc lựa chọn để nhận giải thƣởng, hai ở mỗi tổ chức,
với mục tiêu thu hút thanh thiếu niên có năng khiếu vào các lĩnh vực STEM.
Chƣơng trình cũng cung cấp học bổng STEM cho năm trƣờng đại học tham
gia ở Israel.
1.1.2. Tại Việt Nam
Khác với các nƣớc phát triển trên thế giới, giáo dục STEM tới Việt
Nam không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học mà từ cá cuộc thi
Robot. Từ đó thì giáo dục STEM đã có sự lan tỏa và trở nên phổ biến hơn .
Tại Việt Nam có nhiều công trình nghiên cứu về cơ sở lý luận giáo
dục STEM nhƣ:

- Nhóm tác giả Nguyễn Mậu Đức - Đinh Thị Ngoan (2019) “Thiết kế
chủ đề “pin chanh (chương trình hóa học vô cơ lớp 12) theo định hướng
giáo dục stem . Nhóm tác giả trình bày về quy trình để thiết kể chủ đề và
thiết kế chủ đề “pin chanh” theo định hƣớng giáo dục STEM
- Nguyễn Mậu Đức (2017) “Ứng dụng mô hình STEM vào chương
trình giáo dục phổ thông mới Trƣờng Đại học Sƣ phạm - Đại học Thái
Nguyên.
- Nguyễn Mậu Đức - Dƣơng Thị Ánh Tuyết (2018)“Dạy học chủ đề
axit - bazơ chương trình hóa học lớp 11 theo định hướng giáo dục stem Tạp
chí Giáo dục, số đặc biệt tháng 8, tr 225-230.
- Nhóm tác giả Vũ Phƣơng Liên, Lê Thái Hƣng, Nguyễn Phƣơng Vy
“Giáo dục stem trong trường phổ thông nhằm phát triển năng lực hợp tác
giải quyết vấn đề cho học sinh: lý luận và đề xuất mô hình triển khai trong
dạy học”. Nhóm Tác giả đã trình bày về khái niệm giáo dục STEM, Phát triển
năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua mô hình giáo dục STEM.

12


Hiện nay ở Hà Nội có hàng nghìn lƣợt học sinh tham gia các khóa học
STEM tại các trƣờng học theo hình thức CLB và môn học ngoại khóa. Học
sinh sau khi áo dụng phƣơng pháp giáo dục STEM đạt đƣợc những thành tích
cao trong các kỳ thi WECODE Quốc gia, Quốc tế .
Tháng 5 năm 2018, Ngày hội STEM lần thứ 4 đã đƣợc tổ chức tại Đại
học Khoa học Tự nhiên dƣới sự bổ trợ của Bộ Khoa học và công nghệ cùng
các đơn vị tổ chức nhƣ Học viên STEM, Học viên Sáng Tạo S3….Ngày hội
còn có sự góp mặt và trƣng bày các sản phẩm của các trƣờng trong và ngoài
tỉnh thành, các sản phẩm đa dạng, sáng tạo, mang tính ứng dụng vào thực tế
cao.
1.2. Khái quát về giáo dục STEM

1.2.1. Khái niệm STEM
STEM là viết tắt của các từ tiếng Anh: Science (Khoa học),
Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán
học). Giáo dục STEM về bản chất đƣợc hiểu là trang bị cho ngƣời học những
kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công
nghệ, Kỹ thuật và Toán học... Các kiến thức và kỹ năng này phải đƣợc tích
hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lí
mà còn có thể thực hành và tạo ra đƣợc những sản phẩm trong cuộc sống
hằng ngày [5]
Ngày nay STEM đƣợc nhiều tổ chức và các nhà giáo dục quan tâm và
nghiên cứu. Do đó, STEM đƣợc hiểu theo nhiều cách khác nhau, với ngữ
cảnh giáo dục trên bình diện thế giới thì STEM đƣợc hiểu là:
Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng
các kiến thức Khoa học (Vật lý, Hóa học, Sinh học Khoa học trái đất) của HS.
Khoa học giúp HS tìm hiểu và rút ra đƣợc bài học từ cuộc sống xung quanh,
từ đó vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề khoa học
trong cuộc sống hàng ngày.
13


Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử
dụng, quản lý và đánh giá của HS, cũng cấp cho HS những công nghệ mới có
ảnh hƣởng đến cuộc sống hàng ngày. Bên cạnh đó còn giúp học sinh tối ƣu
hóa các các kiến thức khoa học, kỹ thuật nhằm cải thiện mọi thứ xung quanh.
Engineering (Kỹ thuật): Kỹ thuật cung cấp cho HS những cơ hội để
những kỹ năng để có thể vận dụng Khoa học và Toán học trong quá trình vận
dụng sự sáng tạo để tìm ra hƣớng giải quyết. Mọi giải pháp sẽ đƣợc lên ý
tƣởng, thiết kế, xây dựng và sử dụng máy móc, thiết bị.
Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển cho HS có tƣ
duy logic, tăng khả năng phân tích, biện luận, tính toán, giải thích và đƣa ra

các giải pháp giải quyết vấn đề.
Nhƣ vậy với chƣơng trình giáo dục phổ thông ở Việt Nam ta có thể dễ
dàng nhận thấy các môn Khoa học tƣơng ứng với môn Khoa học tự nhiên,
Công nghệ và Kỹ thuật ở Việt Nam ngày càng phát triển. Thêm vào đó, chúng
ta có thể nhận thấy STEM quan trọng nhất là khả năng giải quyết đƣợc các
vấn đề trong thực tiễn, nếu thực hiện đƣợc việc này thì STEM sẽ có thể đáp
ứng đƣợc nhu cầu hình thành và phát triển NL cho HS. Do đó, trong bài khóa
luận này vận dụng vào bối cảnh giáo dục STEM ở Việt Nam hiện nay, hình
thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS.
1.2.2. Giáo dục STEM
Ngày này, giáo dục STEM đang ngày càng phát triển và trở nên phổ
biến. Bởi vậy, giáo dục STEM trở thành một vấn đề đƣợc nhiều tổ chức, nhà
giáo dục quan tâm và nghiên cứu. Do đó, khái niệm về giáo dục STEM cũng
đƣợc định nghĩa dựa trên các cách hiểu khác nhau. Hiện nay có các cách hiểu
về giáo dục STEM nhƣ sau:
Là một nƣớc đi đầu trong việc phát triển mô hình giáo dục STEM, bộ
giáo dục Mỹ quan niệm về giáo dục STEM rằng “Giáo dục STEM là một
chƣơng trình nhằm cung cấp hô trợ, tăng cƣờng, giáo dục Khoa học, Công
14


nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau
đại học”[14].
Giáo sƣ Mark Sanders - Học viện Bách khoa Virginia và Đại học Bang,
Blacksburg cho rằng “Giáo dục STEM là phƣơng 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 trong nhà
trƣờng”[19]
Trong bài nghiên cứu này giáo dục STEM đƣợc tác giả định nghĩa nhƣ
sau: “Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo hướng tiếp cận, kết hợp

từ hai hay nhiều môn trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và
Toán học với nhau, mà nội dung học tập được gắn với thực tiễn. .
1.2.3. Mô hình giáo dục STEM
Mô hình giáo dục STEM qua dạy học các môn Tự nhiên, Toán, Kỹ
thuật, Công nghệ khá phổ biến trên thế giới, đặc biệt là các nƣớc châu Âu và
các nƣớc phát triển, trong đó nội dụng học tập của môn học đƣợc thiết kế
thành các chủ đề STEM khác nhau. Hiện nay thì không có môn học STEM
riêng biệt mà là một môn hoặc các môn học đƣợc tích hợp và dạy học theo
mô hình giáo dục STEM.
Việc xây dụng các chủ đề STEM có mục đích là gắn kiến thức trên
lớp với cuộc sống thực tiễn. Nhằm giải quyết các vấn đề thực tiễn của cuộc
sống, đáp ứng nhu cầu của ngƣời học và phù hợp với bối cảnh xã hội.
1.2.4. Mục tiêu của mô hình giáo dục STEM
Giáo dục STEM đã xuất hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới. Tuy
nhiên, với mỗi nền giáo dục khác nhau thì mục tiêu giáo dục STEM cũng
khác nhau.
Ở Mỹ, mục tiêu cơ bản cho giáo dục STEM bao gồm: Tăng cƣờng số
lƣợng HS theo đuổi và nghiên cứu chuyên sâu về các lĩnh vực STEM, trang bị

15


cho tất cả công dân những kỹ năng STEM, mở rộng nguồn lao động trong
lĩnh vực STEM.
Tại Anh, mục tiêu giáo dục STEM là nhằm tạo ra nguồn nhân lực
nghiên cứu khoa học chất lƣợng cao. Nhìn chung, ta có thể nhận thấy bên
cạnh sự khác nhau thì còn có những điểm chung. Đó là giáo dục STEM nhƣ là
một giải pháp cải cách giáo dục của các quốc gia nhằm hƣớng tới phát triển
con ngƣời đáp ứng các mục tiêu phát triển kinh tế của mỗi quốc gia.
Dƣới góc độ giáo dục và bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM một mặt

thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã đề ra trong chƣơng trình giáo dục, mặt
khác nhằm:
- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho
HS.
- Phát triển năng lực cốt lõi cho HS.
- Định hƣớng nghề nghiệp cho HS.
1.2.5. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM
Việc đƣa giáo dục STEM vào trƣờng trung học mang lại nhiều ý
nghĩa, phù hợp với định hƣớng đổi mới giáo dục. Cụ thể là:
- Đảm bảo giáo dục toàn diện.
- Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM.
- Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh.
- Kết nối trƣờng học với cộng đồng.
- Hƣớng nghiệp, phân luồng.
1.3. Năng lực và năng lực giải quyết vấn đề
1.3.1.Khái niệm năng lực
Howard Gardner (1999): “NL phải được thể hiện thông qua hoạt động có
kết quả và có thể đánh giá hoặc đo đạc được” [13, tr.11].
F.E.Weinert (2001) cho rằng: “NL là những kỹ năng kỹ xảo học được
hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự
16


sẵn sàng về động cơ xã hội…và khả năng vận dụng các cách GQVĐ một cách
có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt”[18, tr.12].
OECD (Tổ chức các nƣớc kinh tế phát triển) (2002) đã xác định “NL là
khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành công
nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể” [17, tr.12].
Nhƣ vậy có thể hiểu một cách ngắn gọn NL là khả năng vận dụng tất cả
những yếu tố chủ quan (mà bản thân có sẵn hoặc đƣợc hình thành qua học

tập) để giải quyết các vấn đề trong học tập, công tác và cuộc sống.
1.3.2. Phẩm chất, năng lực chung và năng lực đặc thù
Trong việc phát triển những NL cụ thể, mặc dù có nhiều phƣơng pháp
khác nhau nhƣng vẫn có một nguyên tắc chung nhƣ tính mục đích, tính thực
tiễn, có sự KT đánh giá, tính đa dạng và phức tạp dần của các nhiệm vụ, rèn
luyện một cách thƣờng xuyên và hệ thống.
Trong chƣơng trình giáo dục phổ thông tổng thể mới [3] đã nêu đối với
HS phổ thông Việt Nam cần phát triển một số phẩm chất, NL chung nhƣ sau:
a) Những phẩm chất chủ yếu của HS:
- Yêu đất nƣớc, con ngƣời.
- Sống mẫu mực.
- Sống trách nhiệm.
b) NL chung là NL cơ bản, thiết yếu giúp cá nhân có thể sống, làm việc
và tham gia hiệu quả trong nhiều hoạt động vào các bối cảnh khác nhau của
đời sống xã hội nhƣ: NL nhận thức, NL trí tuệ, NL về ngôn ngữ và tính toán,
NL giao tiếp,...
Các NL này đƣợc hình thành và phát triển dựa trên bản năng di truyền
của con ngƣời, quá trình giáo dục và trải nghiệm trong cuộc sống, đáp ứng
yêu cầu của nhiều loại hình hoạt động khác nhau.

17


Các NL chung của HS phổ thông đó là: NL tự học; NLGQVĐ và sáng
tạo; NL thẩm mỹ; NL thể chất; NL giao tiếp; NL hợp tác; NL tính toán; NL
công nghệ thông tin và truyền thông (ICT)
c) Năng lực đặc thù môn học là những NL đƣợc hình thành và phát triển
trên cơ sở các NL chung theo hƣớng chuyên sâu, riêng biệt trong các loại hình
hoạt động, công việc hoặc tình huống, môi trƣờng đặc thù.
Do đặc thù môn học “Hóa học là một môn khoa học vừa lý thuyết vừa

thực nghiệm” nên nó cũng có NL đặc thù sau: NL sử dụng ngôn ngữ hóa học;
NL thực hành thí nghiệm hóa học; NL tính toán hóa học; NL tƣ duy hóa học;
NLGQVĐ thông qua môn hóa học; NL vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc
sống
1.3.3. Các phương pháp đánh giá năng lực
Theo Nguyễn Công Khanh [9], việc đánh giá theo hƣớng tiếp cận năng
lực là đánh giá theo chuẩn và sản phẩm sản phẩm đầu ra, đặc trƣng của đánh
giá NL là sử dụng nhiều phƣơng pháp đánh giá khác nhau. Phƣơng pháp càng
đa dạng mức độ chính xác càng cao. Vì vậy, trong đánh giá năng lực nói
chung ngoài những phƣơng pháp đánh giá truyền thống còn có các phƣơng
pháp đánh giá khác nhƣ :
a, Đánh giá qua quan sát
Đánh giá qua quan sát là thông qua quan sát mà đánh giá thao tác, kỹ
năng thực hiện, kỹ năng nhận thức, cách GQVĐ trong một tình huống cụ thể.
Việc đáng giá qua quan sát đƣợc thực hiện qua công cụ là bảng kiểm
quan sát dành cho GV thực hiện.
b, Tự đánh giá
Tự đánh giá trong học tập là một hình thức tự đánh giá mà HS tự liên hệ
phần nhiệm vụ đã thực hiện với mục tiêu quá trình học tập. HS học đƣợc cách
đánh giá các nỗ lực và tiến bộ cá nhân, nhìn lại quá trình và cải thiện những
điểm chƣa tốt để hoàn thiện bản thân hơn.
18