Dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.79 MB, 235 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
_____________
______________
PHẠM VĂN VƯƠNG
DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MÔ HÌNH STEM
Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
THÔNG QUA MÔN VẬT LÍ
Chuyên ngành: Lý luận và lịch sử giáo dục
Mã số: 9.14.01.02
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
Cán bộ hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Thị Tình
2. PGS.TS. Hà Thế Truyền
HÀ NỘI - 2020
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các
nguồn số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực,
chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Các thông tin trích
dẫn trong luận án đều được ghi rõ nguồn gốc.
Tác giả luận án
Phạm Văn Vương
ii
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS. Nguyễn Thị Tình,
PGS.TS. Hà Thế Truyền đã tận tâm, tận tình, tỉ mỉ hướng dẫn tác giả trong suốt
quá trình nghiên cứu, thực hiện và hoàn thành luận án.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn Trường ĐHSP Hà Nội, Khoa Tâm Lý - Giáo Dục
Trường ĐHSP Hà Nội, các thầy cô trong trường, trong khoa đã tạo mọi điều kiện tốt
nhất để tác giả được học tập các chuyên đề và nghiên cứu hoàn thành luận án này.
Tác giả xin trân thành cảm ơn Sở Giáo dục và Đào tạo Thái Bình, Ban Giám
hiệu, tổ Tự Nhiên, nhóm Vật lí, cùng toàn thể các thầy giáo, cô giáo, các em học
sinh trường THPT Phụ Dực huyện Quỳnh Phụ tỉnh Thái Bình đã tạo mọi điều kiện
thuận lợi để tác giả tiến hành thực nghiệm đề tài.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới gia đình tác giả, các bạn, bạn
đồng nghiệp và những người thân đã luôn động viên, giúp đỡ tác giả cả về vật chất
lẫn tinh thần trong quá trình nghiên cứu thực hiện luận án.
Tác giả xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến những quý vị đã quan tâm đến công
trình nghiên cứu của tác giả.
Hà Nội, tháng 9 năm 2020
Tác giả
Phạm Văn Vương
iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt
Viết đầy đủ
CT
Chương trình
DHTH
Dạy học tích hợp
DH
Dạy học
GD&ĐT
Giáo dục và Đào tạo
GD
Giáo dục
GV
Giáo viên
HS
Học sinh
NL
Năng lực
KHTN
Khoa học tự nhiên
PPDH
Phương pháp dạy học
QL
Quản lí
SGK
Sách giáo khoa
TH
Tích hợp
THPT
Trung học phổ thông
iv
MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Danh mục từ viết tắt
Mục lục
Danh mục bảng
Danh mục hình
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MÔ
HÌNH STEM Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THÔNG QUA
MÔN VẬT LÍ ...................................................................................................... 10
1.1. Tổng quan nghiên cứu vấn đề ...................................................................... 10
1.1.1. Nghiên cứu về dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông ............ 10
1.1.2. Nghiên cứu về dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT........ 17
1.1.3. Khái quát kết quả nghiên cứu của các công trình đã công bố và
những vấn đề đặt ra luận án tiếp tục giải quyết ............................................. 23
1.2. Những vấn đề lý luận về dạy học tích hợp ở trường trung học phổ
thông thông qua môn Vật lí ................................................................................ 25
1.2.1. Dạy học tích hợp ở trường THPT ........................................................ 25
1.2.2. Môn Vật lí ở trường trung học phổ thông ............................................ 36
1.2.3. Dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ....... 41
1.3. Những vấn đề lý luận về dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ............................................ 44
1.3.1. Khái niệm về dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung
học phổ thông thông qua môn Vật lí .............................................................. 44
1.3.2. Dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ
thông thông qua môn Vật lí ........................................................................... 53
1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ............................................ 68
1.4.1. Các yếu tố chủ quan ............................................................................ 68
1.4.2. Các yếu tố khách quan ........................................................................ 69
Kết luận chương 1 ............................................................................................... 72
v
CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MÔ HÌNH
STEM Ở CÁC TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VÙNG DUYÊN
HẢI BẮC BỘ THÔNG QUA MÔN VẬT LÍ ..................................................... 74
2.1. Khái quát về địa bàn nghiên cứu ................................................................. 74
2.2. Tổ chức khảo sát thực trạng......................................................................... 83
2.2.1. Mục đích khảo sát thực trạng .............................................................. 83
2.2.2. Nội dung nghiên cứu thực trạng .......................................................... 83
2.2.3. Khách thể và đối tượng khảo sát thực trạng ........................................ 84
2.2.4. Thời gian khảo sát ............................................................................... 85
2.2.5. Phương pháp nghiên cứu thực trạng ................................................... 85
2.2.6. Cách thức xử lý số liệu khảo sát .......................................................... 89
2.3. Thực trạng dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông thông qua
môn Vật lí............................................................................................................. 90
2.3.1. Thực trạng nhận thức của CBQL, GV, HS về dạy học tích hợp ở
trường THPT thông qua môn Vật lí ............................................................... 90
2.3.2. Thực trạng mức độ thực hiện dạy học tích hợp ở trường THPT thông
qua môn Vật lí ................................................................................................ 91
2.3.3. Thực trạng thực hiện nội dung dạy học tích hợp ở trường THPT thông
qua môn Vật lí ................................................................................................ 93
2.3.4. Thực trạng lựa chọn và sử dụng các hình thức tổ chức dạy học
tích hợp ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ........................ 95
2.3.5. Thực trạng lựa chọn và sử dụng hệ thống phương pháp dạy học tích hợp
ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................................ 97
2.3.6. Thực trạng sử dụng phương tiện dạy học tích hợp ở trường trung
học phổ thông thông qua môn Vật lí .............................................................. 99
2.3.7. Thực trạng kiểm tra đánh giá dạy học tích hợp ở trường trung học
phổ thông thông qua môn Vật lí .................................................................. 101
2.4. Thực trạng dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học
phổ thông thông qua môn Vật lí ....................................................................... 105
2.4.1. Thực trạng nhận thức của CBQL, GV về dạy học tích hợp theo mô
hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ................. 105
2.4.2. Thực trạng mức độ thực hiện dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí .......................................... 108
2.4.3. Thực trạng nội dung dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ....................................... 109
vi
2.4.4. Thực trạng hình thức tổ chức dạy học tích hợp theo mô hình STEM
ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí .................................... 111
2.4.5. Thực trạng phương pháp dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ....................................... 112
2.4.6. Thực trạng phương tiện dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ....................................... 114
2.4.7. Thực trạng kiểm tra đánh giá kết quả dạy học tích hợp theo mô
hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ................. 116
2.5. Thực trạng mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến dạy học tích hợp
theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí .... 116
2.5.1. Các yếu tố chủ quan .......................................................................... 116
2.5.2. Các yếu tố khách quan ...................................................................... 119
Kết luận chương 2 ............................................................................................. 122
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ QUI TRÌNH DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MÔ
HÌNH STEM Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THÔNG QUA
MÔN VẬT LÍ .................................................................................................... 123
3.1. Những yêu cầu chung khi thiết kế qui trình dạy học tích hợp theo mô
hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí .................. 123
3.1.1. Đảm bảo mục tiêu giáo dục phổ thông và xu hướng đổi mới giáo dục ..... 123
3.1.2. Đảm bảo bám sát những nguyên tắc lí luận, yêu cầu và kĩ thuật về
dạy học tương tác, dạy học hợp tác ............................................................. 124
3.1.3. Đảm bảo tính hệ thống, tính khoa học ............................................... 124
3.1.4. Đảm bảo phù hợp với thực tiễn dạy học ở trường THPT trên địa
bàn nghiên cứu............................................................................................ 125
3.1.5. Đảm bảo phù hợp đặc điểm học sinh THPT trong giai đoạn hiện nay ..... 125
3.1.6. Đảm bảo phù hợp với định hướng phát triển giáo dục hiện nay ......... 125
3.2. Kĩ thuật thiết kế qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................................. 126
3.2.1. Nguyên tắc thiết kế ............................................................................ 126
3.2.2. Thiết kế qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường
THPT thông qua môn Vật lí ........................................................................ 128
3.3. Nội dung và qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường
THPT thông qua môn Vật lí ............................................................................. 130
3.3.1. Xác định mục tiêu dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường
THPT thông qua môn Vật lí ........................................................................ 130
vii
3.3.2. Nghiên cứu đối tượng dạy học (HS)................................................... 131
3.4. Thực nghiệm qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường
THPT thông qua môn Vật lí .............................................................................. 133
3.4.1. Khái quát về thực nghiệm .................................................................. 133
3.4.2. Tiến trình thực nghiệm ...................................................................... 135
3.4.3. Đánh giá kết quả sau thực nghiệm ..................................................... 174
Kết luận chương 3 ............................................................................................. 177
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .................................................................... 178
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ
CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ....................................................... 181
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................... 182
PHỤ LỤC .......................................................................................................... 1PL
viii
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ
Bảng 2.1.
Bảng 2.2.
Bảng 2.3.
Bảng 2.4.
Bảng 2.5.
Bảng 2.6.
Bảng 2.7.
Bảng 2.8.
Bảng 2.9.
Bảng 2.10.
Bảng 2.11.
Bảng 2.12.
Bảng 2.13.
Bảng 2.14.
Bảng 2.15.
Bảng 2.16.
Bảng 2.17.
Thống kê đối tượng khảo sát .............................................................. 85
Nhận thức của CBQL, GV, HS về tầm quan trọng của dạy học
tích hợp ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................... 91
Thực trạng thực hiện dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn
Vật lí .................................................................................................. 92
Thực trạng nội dung dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua môn
Vật lí .................................................................................................. 93
Thực trạng hình thức dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua
môn Vật lí .......................................................................................... 97
Thực trạng phương pháp dạy học tích hợp ở trường THPT thông
qua môn Vật lí ................................................................................... 99
Thực trạng phương tiện dạy học tích hợp ở trường THPT thông
qua môn Vật lí ................................................................................... 95
Thực trạng hình thức kiểm tra đánh giá trong dạy học tích hợp ở
trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................ 102
Các nguồn thông tin giúp CBQL, GV, HS có hiểu biết về dạy học
tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông
qua môn Vật lí ................................................................................. 106
Hiểu biết của CBQL, GV về bản chất của dạy học tích hợp theo mô
hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ........... 107
Nhận thức của CBQL, GV về tầm quan trọng của dạy học tích
hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua
môn Vật lí ........................................................................................ 108
Thực trạng thực hiện dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................. 109
Thực trạng nội dung dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................. 110
Thực trạng hình thức dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................. 112
Thực trạng phương pháp học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................. 114
Thực trạng phương tiện dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................. 111
Thực trạng ảnh hưởng các yếu tố chủ quan trong dạy học tích hợp
theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí .............. 117
ix
Bảng 2.18. Thực trạng ảnh hưởng các yếu tố khách quan trong dạy học tích
hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ....... 120
Bảng 3.1. Đối tượng thực nghiệm và đối chứng ............................................... 174
Bảng 3.2. Bảng kết quả đánh giá kiến thức, kỹ năng lớp thực nghiệm và đối
chứng sau thực nghiệm .................................................................... 175
Bảng 3.3. Mức độ hứng thú của HS khi tham gia học tập theo tích hợp
STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................... 176
Biểu đồ 2.1. Phương tiện phục vụ dạy học tích hợp ở trường THPT thông qua
môn Vật lí ...................................................................................... 101
Biểu đồ 2.2. Các mức độ trong kiểm tra đánh giá kết quả dạy học tích hợp ở
trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................ 104
x
DANH MỤC CÁC HÌNH
Các dạng tích hợp của Susan M. Drake .............................................. 28
Mẫu lập kế hoạch cho chương trình tích hợp đa môn ......................... 29
Mẫu lập kế hoạch cho chương trình tích hợp liên môn ....................... 30
Mẫu lập kế hoạch cho chương trình tích hợp xuyên môn ................... 31
Mô hình tích hợp của Robin Fogarty .................................................. 32
Mối liên hệ của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học ............. 47
Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM ............................................. 48
Dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học .................... 50
Vòng lặp thiết kế trong dạy học STEM .............................................. 50
Chủ đề STEM được dạy trong một môn học.......................................... 52
Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học ....................................... 52
Chủ đề STEM nhiều môn học phối hợp ................................................ 53
Quy trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT
thông qua môn Vật lí ......................................................................... 59
Hình 1.14. Quy trình xây dựng chủ đề dạy học tích hợp theo mô hình STEM
ở trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................ 60
Hình 1.15. Mô hình ba chiều xem xét dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................... 62
Hình 1.16. Sơ đồ các bước thực hiện dạy học dự án ............................................ 65
Hình 3.1.
Chủ đề STEM được dạy trong môn Vật lí ........................................... 131
Hình 3.2.
Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học (Chủ đề STEM
phức hợp) ........................................................................................ 132
Hình 3.3.
Chủ đề STEM nhiều môn học phối hợp liên kết kiến thức Vật lí với
nhiều kiến thức khác .......................................................................... 132
Hình 3.4. Quy trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT
thông qua môn Vật lí ....................................................................... 135
Hình 3.5. Quy trình xây dựng chủ đề dạy học tích hợp theo mô hình STEM
ở trường THPT thông qua môn Vật lí .............................................. 136
Hình 3.6. Mô hình ba chiều xem xét dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường THPT thông qua môn Vật lí ................................................. 138
Hình 3.7. Quy trình xây dựng tên chủ đề “Nguồn điện. Ghép các nguồn điện thành
bộ” theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí................ 141
Hình 3.8. Quy trình xây dựng tên chủ đề “Quang phát quang và ứng dụng”
theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí .............. 154
Hình 3.9. Quy trình xây dựng tên chủ đề “Tia Laze và ứng dụng” theo mô
hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí .............................. 165
Hình 1.1.
Hình 1.2.
Hình 1.3.
Hình 1.4.
Hình 1.5
Hình 1.6.
Hình 1.7.
Hình 1.8.
Hình 1.9.
Hình 1.10.
Hình 1.11.
Hình 1.12.
Hình 1.13.
1
MỞ ĐẦU
1. Lý Do chọn đề tài
1.1. Đổi mới là một yêu cầu tất yếu đang đặt ra đối với tất cả các ngành học, cấp
học của hệ thống giáo dục (GD). Nghị quyết số 29 – NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm
2013 Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về: “Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào
tạo” đã nêu rõ định hướng đổi mới GD là: “chuyển mạnh quá trình GD từ chủ yếu chú
trọng kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học”, “học đi
đôi với hành, lý luận gắn với thực tiễn, GD nhà trường kết hợp với gia đình và xã hội”,
đáp ứng yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội
nhập quốc tế của đất nước. Để hiện thực hóa cần “tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương
pháp giảng dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo
và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một
chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, tạo cơ sở để người học
hình thành phát triển kỹ năng và năng lực, tự học, tự sáng tạo, học mọi lúc mọi nơi và
học suốt đời...”, “nội dung hình thức kiểm tra, thi cử và đánh giá kết quả GD phải chú
trọng đánh giá việc nhận biết, thông hiểu, vận dụng và vận dụng cao những kiến thức
kĩ năng đã được học vào giải quyết vấn đề trong học tập và trong thực tiễn cuộc
sống...”. Những định hướng trên đã đặt ra cho các nhà quản lí (QL), các nhà GD và đội
ngũ giáo viên (GV) yêu cầu, nhiệm vụ quan trọng là cần có những chuyển biến nhanh
về nhận thức và hành động trong quá trình QL và dạy học (DH) để sẵn sàng chuẩn bị
việc triển khai “Đề án đổi mới Chương trình và sách giáo khoa giáo dục phổ thông sau
năm 2015” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ban hành theo Quyết định số
404/QĐ – TTg ngày 27 tháng 03 năm 2015, một trong những nhiệm vụ hàng đầu là
tiếp tục đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) và tổ chức hoạt động học tập của học
sinh (HS) ở mọi cấp học phát huy cao nhất tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo
của HS trong học tập, để HS trở thành chủ thể trong việc tiếp nhận, lĩnh hội tri thức
khoa học và có năng lực (NL) vận dụng các kiến thức vào giải quyết các vấn để và ứng
dụng vào thực tiễn đời sống.
Ngày nay chương trình DH định hướng nội dung không còn thích hợp, trong
đó có những nguyên nhân sau:
Thứ nhất: Trong thời đại công nghệ thông tin, tri thức thay đổi và bị lạc hậu
nhanh chóng, việc quy định cứng nhắc những nội dung chi tiết trong chương trình
dạy học dẫn đến tình trạng nội dung chương trình DH nhanh bị lạc hậu so với tri
thức hiện đại. Ngoài ra những tri thức tiếp thu trong nhà trường cũng nhanh bị lạc
hậu. Do đó việc rèn luyện phương pháp học tập ngày càng có ý nghĩa quan trọng
trong việc chuẩn bị cho con người có khả năng học tập suốt đời.
Thứ hai: Chương trình DH định hướng nội dung dẫn đến xu hướng việc kiểm
tra đánh giá chủ yếu dựa trên việc kiểm tra khả năng tái hiện tri thức mà không định
hướng vào khả năng vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn.
2
Thứ ba: Do PPDH mang tính thụ động và ít chú ý đến khả năng ứng dụng
nên sản phẩm GD là những con người mang tính thụ động, hạn chế khả năng sáng
tạo và năng động.
Do đó chương trình GD này không đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của xã
hội và thị trường lao động đối với người lao động về năng lực hành động, khả năng
sáng tạo và tính năng động. Để khắc phục những nhược điểm của chương trình định
hướng nội dung, từ cuối thế kỷ 20 có nhiều nghiên cứu mới về chương trình DH, trong
đó có nhiều quan niệm và mô hình mới về chương trình DH.
1.2. Dạy học tích hợp đang trở thành một quan điểm lý luận dạy học phổ
biến trên thế giới hiện nay nhằm nâng cao năng lực người học, đào tạo những người
có đầy đủ phẩm chất và năng lực giải quyết các vấn đề trong cuộc sống. Dạy học
tích hợp đảm bảo một cách tốt nhất nguyên tắc giáo dục học đi đôi với hành, lý luận
gắn liền với thực tiễn. Với phương thức dạy học hướng kỹ năng và tiếp cận các vấn
đề thực tế, dạy học tích hợp phát huy tốt nhất khả năng của người học và đào tạo
người học một cách toàn diện. Những ưu điểm của dạy học tích hợp phù hợp mục
tiêu, nguyên tắc của GD Việt Nam đã được quy định trong Luật Giáo dục.
Ở nước ta, tích hợp trong GD đã được đề cập đến từ những năm 1990 của thế
kỷ trước, nhằm lồng ghép các nội dung GD vào các bài dạy hoặc tích hợp những nội
dung kiến thức chưa hình thành được môn học như GD về an toàn giao thông, GD
về phòng chống tệ nạn xã hội, GD giới tính… Trong những năm gần đây, dạy học
tích hợp ngày càng được quan tâm và được xem là một trong những nhiệm vụ trọng
tâm của giáo dục phổ thông. Kết quả việc triển khai thực hiện dạy học theo chủ đề
tại nhiều trường phổ thông đã khẳng định tính ưu việt của dạy học tích hợp là cung
cấp cho học sinh kiến thức toàn diện, tích cực hóa hoạt động của học sinh, phát huy
tính chủ động sáng tạo của học sinh. Tuy nhiên, việc thực hiện dạy học tích hợp
trong thời gian qua ở nước ta chỉ mới mang tính chất thử nghiệm, kết quả xây dựng
và triển khai dạy học tích hợp còn nhiều hạn chế; đa số giáo viên vẫn còn lúng túng,
gặp nhiều khó khăn trong thực hiện dạy học tích hợp.
Lý luận về dạy học tích hợp đã được nhiều nhà giáo dục nghiên cứu và vận
dụng thành công ở các nước trên thế giới. Những nghiên cứu này có nghĩa quan
trọng đối với giáo dục phổ thông Việt Nam trong việc nghiên cứu, vận dụng vào
công cuộc đổi mới chương trình, sách giáo khoa phổ thông sau năm 2015. Ở trong
nước, những nghiên cứu về dạy học tích hợp chủ yếu là trong đào tạo nghề và giáo
dục tiểu học. Gần đây nhất, phải kể đến nghiên cứu của Viện Khoa học Giáo dục về
dạy học tích hợp và chương trình, sách giáo khoa phổ thông sau năm 2015. Về tổ
chức dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông (THPT) cũng đã được nghiên
cứu, vận dụng hiệu quả nhất định trong việc nâng cao chất lượng giáo dục. Tuy
nhiên, chưa có các nghiên cứu chuyên sâu về dạy học tích hợp ở trường THPT
thông qua môn Vật lí.
3
1.3. Dạy học STEM đã xuất hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới và trở thành
một giải pháp trong cải cách giáo dục nhằm hướng tới phát triển con người đáp ứng
mục tiêu phát triển kinh tế, phát triển của quốc gia trong thời đại toàn cầu hóa đầy
cạnh tranh. Để đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục trong giai đoạn hiện nay thì giáo
dục tích hợp theo chủ đề, giáo dục tích hợp liên môn và dạy học STEM ở Việt Nam
nói chung và ở THPT nói riêng nhằm phát triển các năng lực đặc thù của các môn học
thuộc về STEM cho HS: Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học
Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức
khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lí và truy cập
khai thác thông tin hữu ích bằng Công nghệ thông tin. HS biết về quy trình thiết kế và
chế tạo ra các sản phẩm. Dạy học STEM hướng đến phát triển năng lực cốt lõi cho
HS nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh
tranh toàn cầu của thế kỉ 21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học,
Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng
hợp tác để thành công...: Dạy học STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kĩ năng
mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề
nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có
năng lực, phẩm chất tốt đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng
mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước.
1.4. Vật lí là môn học thuộc nhóm môn Khoa học tự nhiên. Chương trình
môn Vật lí lựa chọn phát triển những vấn đề cốt lõi thiết thực nhất, đồng thời chú
trọng đến các vấn đề mang tính ứng dụng cao là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật,
khoa học và công nghệ. Chương trình môn Vật lí coi trọng việc rèn luyện khả năng
vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để tìm hiểu và giải quyết ở mức độ nhất định
một số vấn đề của thực tiễn, đáp ứng đòi hỏi của cuộc sống; vừa bảo đảm phát triển
năng lực vật lí biểu hiện của năng lực khoa học tự nhiên, vừa đáp ứng yêu cầu định
hướng nghề nghiệp của học sinh. Thực tế cho thấy, trong những năm qua dạy học
môn vật lí ở các trường THPT đã có những đổi mới nhất định, song đổi mới theo
định hướng dạy học STEM thì chưa được quan tâm đúng mức, vẫn chỉ mới tiếp cận
trên cơ sở được tập huấn và bồi dưỡng, còn hiện thực hóa trong dạy học bộ môn thì
mới chỉ ở mức trung bình và hiếm khi sử dụng
Từ những lý do trên, việc nghiên cứu thực hiện đề tài: “Dạy học tích hợp
theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ” là cần
thiết vừa góp phần hoàn thiện khung lý thuyết dạy học tích hợp ở trường THPT vừa
cụ thể hóa việc tổ chức dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường THPT thông qua môn Vật lí.
2. Mục đích nghiên cứu
Trên cơ sở nghiên cứu lí luận và thực trạng về dạy học tích hợp theo mô hình
STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí, thiết kế quy trình dạy
4
học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí góp phần
nâng cao chất lượng giáo dục THPT đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục trong giai
đoạn hiện nay.
3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
3.1. Khách thể nghiên cứu
Dạy học tích hợp ở trường THPT.
3.2. Đối tượng nghiên cứu
Dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông
qua môn Vật lí
4. Giả thuyết khoa học
Các trường THPT được nghiên cứu đã và đang thực hiện dạy học tích hợp và
dạy học tích hợp theo mô hình STEM thông qua môn Vật lí, tuy nhiên chủ yếu chỉ
đạt ở mức độ hiếm khi, nên hiệu quả dạy học không cao. Nếu thiết kế qui trình dạy
học tích hợp theo mô hình STEM thông qua môn Vật lí phù hợp với yêu cầu dạy
học và đặc điểm của các nhà trường, sẽ góp phần nâng cao kết quả học tập của học
sinh và đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục trong giai đoạn hiện nay.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1. Xây dựng cơ sở lý luận về dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung
học phổ thông thông qua môn Vật lí.
5.2. Khảo sát, phân tích và đánh giá thực trạng dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
các trường trung học phổ thông vùng Duyên hải Bắc Bộ thông qua môn Vật lí
5.3. Thiết kế và thực nghiệm qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí.
6. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu
6.1. Giới hạn về nội dung nghiên cứu
Đề tài đi sâu nghiên cứu lý luận và thực tiễn dạy học tích hợp theo mô hình
STEM ở trường trung học phổ thông, từ đó thiết kế qui trình dạy học tích hợp theo
mô hình STEM ở trường THPT công lập thông qua môn Vật lí.
6.2. Giới hạn về địa bàn nghiên cứu
Đề tài thực hiện khảo sát tại 7 trường THPT đại diện cho khu vực thành thị,
nông thôn một số tỉnh thuộc khu vực Duyên hải Bắc Bộ để khảo sát và đánh giá thực
trạng gồm: Tỉnh Thái Bình: Trường THPT Nguyễn Đức Cảnh, Trường THPT Phụ
Dực; THPT Tiên Hưng; THPT Quỳnh Thọ; Hải Phòng: Trường THPT Toàn Thắng;
Nam Định: Trường THPT B Nghĩa Hưng; Quảng Ninh: Trường THPT Bãi Cháy.
Đề tài tiến hành thực nghiệm tại trường THPT Phụ Dực huyện Quỳnh Phụ
Tỉnh Thái Bình
6.3. Giới hạn về khách thể được khảo sát
Đề tài thực hiện khảo sát 1339 đối tượng bao gồm 399 cán bộ QL và giáo
viên (GV); 940 HS thuộc 7 trường trên địa bàn nghiên cứu.
5
6.4. Giới hạn về thời gian thực hiện đề tài
Đề tài thực hiện nghiên cứu từ năm 2015 đến năm 2019 trong đó:
Chúng tôi tiến hành khảo sát thực trạng trong năm học 2016 – 2017
Thực nghiệm được tiến hành từ tháng 9 năm 2017 đến tháng 11 năm 2018
7. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu
7.1. Phương pháp luận nghiên cứu đề tài
7.1.1. Tiếp cận hoạt động
Dạy học theo hướng tích hợp nhằm phát huy năng lực người học là hoạt
động được tạo ra bởi sự tương tác trực tiếp giữa người dạy và người học trong môi
trường sư phạm nói riêng và môi trường xã hội nói chung, là sự thống nhất giữa
hoạt động dạy của thầy và hoạt động học của trò. Luận án phân tích hoạt động dạy,
hoạt động học và mối liên hệ giữa hai hoạt động này trong dạy học tích hợp ở
trường THPT thông qua môn Vật lí.
7.1.2. Tiếp cận hệ thống – cấu trúc
Dạy học là một hệ thống thống nhất bao gồm có nhiều thành tố trong đó các
thành tố chính là mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện, kết quả, giáo viên, học
sinh và môi trường giáo dục. Hệ thống dạy học tồn tại khách quan và là đối tượng
nghiên cứu của lí luận dạy học. Với quan điểm dạy học theo hướng tích hợp các có thể
xem như một thành tố của hệ thống dạy học, luận án nghiên cứu biện pháp dạy học tích
hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua
môn Vật lí phù hợp với mục tiêu, nội dung, phương pháp và môi trường nhằm đáp ứng
được yêu cầu đổi mới dạy học trong giai đoạn hiện nay.
7.1.3. Tiếp cận năng lực
Tiếp cận năng lực tập trung vào hệ thống năng lực cần có ở mỗi cán bộ quản
lí để quản lí dạy học tích hợp, năng lực dạy học tích hợp của giáo viên, và năng lực
tự học, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực thẩm mĩ, năng lực hợp tác, năng lực
giải quyết vấn đề của học sinh. Dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình
STEM không chỉ giúp học sinh tích lũy kiến thức liên môn mà thông qua các hoạt
động cụ thể, sử dụng kiến thức đã học giải quyết được các tình huống thực tiễn
trong cuộc sống.
7.1.4. Tiếp cận phát triển
Tiếp cận phát triển chú trọng đến việc phát triển năng lực tiềm ẩn của học
sinh, phát triển sự hiểu biết rộng, và kỹ năng ứng dụng các kiến thức vào thực tiễn
của học sinh hơn là quan tâm đến việc học sinh chỉ tiếp thu được một khối lượng
kiến thức của một môn học. Cách tiếp cận phát triển gắn với quan niệm học sinh là
trung tâm người thầy đóng vai trò tổ chức, hướng dẫn học sinh tìm kiếm và thu thập
thông tin, gợi mở giải quyết vấn đề, tạo cho học sinh có điều kiện thực hành, tiếp
xúc với thực tiễn, gắn với thực tiễn cuộc sống, học cách phát hiện và giải quyết vấn
đề một cách linh hoạt sáng tạo. Luận án vận dụng tiếp cận phát triển để xây dựng
6
các chủ đề dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM trong dạy học
Vật lí thích hợp phát huy năng lực học sinh ở trường trung học phổ thông. Thông
qua đó đề xuất những giải pháp cần thiết để nâng cao chất lượng dạy học tích hợp ở
trường THPT đáp ứng yêu cầu đổi mới.
7.1.5. Tiếp cận lịch sử - xã hội
Dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung
học phổ thông thông qua môn Vật lí phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Nội dung dạy
học, phương pháp dạy, phương pháp học, phương tiện dạy học, đặc điểm tâm sinh
lý, môi trường, kinh tế, xã hội. Do đó, luận án chọn lựa kết hợp kiến thức, phương
pháp của các ngành giáo dục học, tâm lí học, để nghiên cứu tác động và lịch sử phát
triển của dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM thông qua môn
Vật lí ở Việt Nam và ở các nước có nền giáo dục tiên tiến trên thế giới. Trên cơ sở
kế thừa những ưu điểm của các nghiên cứu đã có, đề tài đề xuất những biện pháp
dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM cho phù hợp với giáo dục
Việt Nam theo yêu cầu đổi mới.
7.1.6. Tiếp cận liên ngành
Tiếp cận liên ngành là sự liên kết, phối kết hợp giữa các ngành. Theo hướng
tiếp cận liên ngành, với tư cách là “ cái tổng thể”. Một hệ thống phức tạp hợp thành
từ nhiều thành phần. Dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường THPT cần tìm ra quy luật của sự phát triển tích hợp chương trình, các yếu tố
ảnh hưởng đến sự phát triển và các thành tố tạo nên sự phát triển của dạy học tích
hợp, tích hợp không chỉ hạn chế trong một môn học nhất định mà là sự liên môn để
phát triển năng lực của học sinh, học sinh vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết
các vấn đề gặp trong thực tiễn.
7.2. Nhóm các phương pháp nghiên cứu lí luận
7.2.1. Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết
Luận án phân tích và tổng hợp các tài liệu, lý luận liên quan, bao gồm:
- Lí luận về dạy học tích hợp, về dạy học theo mô hình STEM.
- Các văn kiện, văn bản chỉ đạo, điều hành về đổi mới giáo dục theo hướng
phát triển năng lực người học trong hệ thống giáo dục quốc dân của Việt Nam.
- Dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở Việt Nam và
trên thế giới.
- Các công trình khoa học, các bài báo, tạp chí đã được công bố
7.2.2. Phương pháp phân loại và hệ thống hóa lí thuyết
Luận án sử dụng phương pháp phân loại và hệ thống hóa kiến thức để sắp
xếp phân loại các nghiên cứu về dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình
STEM. Từ đó làm cơ sở cho việc xây dựng quy trình dạy học tích hợp và dạy học
tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí
phù hợp với các trường THPT trên địa bàn nghiên cứu.
7
7.3. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn
7.3.1. Phương pháp điều tra
- Mục đích: Sử dụng phương pháp này nhằm điều tra thực trạng về dạy học
tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn
Vật lí và quy trình dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM.
Nội dung: Tiến hành xây dựng bản Anket, xin ý kiến bằng cách dùng hệ thống các
câu hỏi nhiều lựa chọn đề tìm hiểu thực trạng về nội dụng và quy trình dạy học tích
hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM, hình thức dạy học, kiểm tra đánh giá
kết quả năng lực học tập của học sinh.
- Cách tiến hành điều tra:
+ Xây dựng phiếu điều tra
+ Phát phiếu điều tra cho CBQL, GV, học sinh các khối lớp 10, 11, 12 (có
hướng dẫn trả lời)
+ Thu phiếu, xử lý và phân tích số liệu điều tra.
7.3.2. Phương pháp quan sát
- Mục đích: Tiến hành quan sát các hoạt động giảng dạy của giáo viên và học
tập của học sinh trong quá trình dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình
STEM. Từ đó tìm hiểu thực trạng và kết hợp với GV tìm ra những yếu tố ảnh hưởng
mạnh mẽ đến dạy học tích và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT
thông qua môn Vât lí, nhằm thu thập thông tin về: nhận thức, thái độ, nội dung,
phương pháp tổ chức dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM
thông qua môn Vật lí của giáo viên và học sinh.
- Cách tiến hành: Tiến hành dự giờ để quan sát cách thức tiến hành các hoạt
động giảng dạy của giáo viên và hoạt động học tập của học sinh trong các tiết dạy
học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM thông qua môn Vật lí.
7.3.3. Phương pháp phỏng vấn
- Mục đích: Phương pháp này hỗ trợ phương pháp điều tra bằng phiếu hỏi,
đồng thời cung cấp một số thông tin cụ thể nhằm tăng độ tin cậy và sức thuyết phục
của phương pháp điều tra.
- Nội dung: Cụ thể trao đổi với cán bộ QL, GV về mục đích, vai trò, ý nghĩa
và tầm quan trọng của dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường THPT thông qua môn Vật lí. Từ đó thu thập ý kiến của cán bộ QL, GV
nhằm đánh giá đúng hiệu quả và chất lượng dạy học tích hợp và dạy học tích hợp
theo mô hình STEM góp phần nâng cao năng lực người học đáp ứng yêu cầu giáo
dục trong giai đoạn hiện nay.
7.3.4. Phương pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động
Thông qua phân tích đánh giá các sản phẩm hoạt động của GV như giáo án,
phiếu dự giờ, bằng đĩa hình ghi được…. kết quả học tập của HS ở những bài giảng
theo tích hợp và tích hợp theo mô hình STEM mà GV thực hiện … từ đó tìm ra
8
nhữg điểm mạnh, điểm yếu trong quá trình dạy học tích hợp và dạy học tích hợp
theo mô hình STEM để có những giải pháp cụ thể, kịp thời phát huy những ưu điểm
hạn chế nhược điểm trong quá trình dạy tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình
STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí.
7.3.5. Phương pháp chuyên gia
Chuyên gia là người thấy rõ nhất những mâu thuẫn và những vấn đề tồn tại
trong lĩnh vực hoạt động của mình, đồng thời các chuyên gia luôn hướng về tương
lai để giải quyết những vấn đề đó dựa trên những hiểu biết sâu sắc, kinh nghiệm
phong phú và tầm chiến lược.
Tiến hành xin ý kiến chuyên gia về vấn đề tổ chức dạy học tích hợp và dạy
học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí. Ý kiến
chuyên gia là một trong những cơ sở tin cậy để chúng tôi tiến hành nghiên cứu.
7.3.6. Phương pháp nghiên cứu trường hợp
Đề tài nghiên cứu một số trường hợp điển hình (giáo viên và học sinh) để
minh chứng thêm cho thực trạng và bổ sung thêm căn cứ khoa học để xây dựng quy
trình dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT
thông qua môn Vật lí từ đó đề xuất giải pháp cần thiết, khả thi trong dạy học tích
hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT công lập.
7.3.7. Phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm
Đề tài xem xét lại những kết quả thực tiễn dạy học tích hợp và dạy học tích
hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí ở Việt
Nam cũng như trên thế giới. Từ đó rút ra những bài học kinh nghiệm, những kết
luận khoa học bổ ích, những ưu điểm cần học hỏi và phát triển, làm cơ sở để xây
dựng quy trình dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường
THPT công lập thông qua môn Vật lí.
7.3.8. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Xây dựng quy trình dạy tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM và
tổ chức thực hiện dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở
trường THPT công lập thông qua môn Vật lí tại trường THPT Phụ Dực huyện
Quỳnh Phụ tỉnh Thái Bình. Từ đó, kết hợp với kết quả điều tra và quan sát, tiến
hành đánh giá kết quả thực nghiệm thông qua chất lượng dạy học tích hợp và dạy
học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT công lập thông qua môn Vật lí ở
cơ sở thực nghiệm.
7.4. Phương pháp xử lý thông tin
Thông tin được sử lý bằng toán học thống kê, đồ thị và biểu đồ. Mã hóa
thông tin hợp lý để sử dụng các phần mềm tin học thực hiện thống kê toán học, vẽ
đồ thị và biểu đồ các số liệu thu thập khảo sát.
8. Đóng góp mới của đề tài
8.1. Đóng góp về mặt lý luận
Đề tài bổ sung và làm phong phú cơ sở lý luận về dạy học tích hợp và dạy
9
học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT, thiết kế và tổ chức thực hiện qui
trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM thông qua môn Vật lí ở trường THPT
công lập, phân tích mục đích, ý nghĩa vai trò của việc tổ chức dạy học tích hợp theo
mô hình STEM nhằm phát huy năng lực học sinh và nâng cao chất lượng dạy học ở
trường THPT công lập nhằm đáp ứng yêu cầu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục.
Đồng thời, đề tài góp phần hoàn thiện lí luận dạy học hiện đại theo hướng tích hợp
ở trường THPT hiện nay.
8.2. Đóng góp về mặt thực tiễn
- Đề tài làm rõ thực trạng dạy học tích hợp và dạy học tích hợp theo mô hình
STEM đáp ứng yêu cầu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục ở các trường THPT
công lập vùng Duyên Hải Bắc Bộ để có thêm căn cứ khoa học đề xuất và xây dựng
qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT công lập thông
thông qua môn Vật lí.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể vận dụng trong dạy học tích hợp theo mô
hình STEM ở các trường THPT công lập có đặc điểm tương đồng. Đồng thời, đề tài có
thể làm tài liệu tham khảo cho cán bộ quản lí, giáo viên ở các trường THPT.
9. Những luận điểm cần bảo vệ
Luận điểm 1: Dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT là một
xu hướng tất yếu trong đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục, đặc biệt là đáp ứng
chương trình giáo dục phổ thông mới.
Luận điểm 2: Dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông
qua môn Vật lí đã và đang được thực hiện trong những năm gần đây, tuy nhiên mới
chỉ ở mức “hiếm khi” và “thi thoảng” nên hiệu quả của dạy học tích hợp theo mô
hình STEM vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của giáo dục phổ thông hiện nay.
Luận điểm 3: Để nâng cao hiệu quả dạy học đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo
dục trong giai đoạn hiện nay thì cần phải thiết kế dạy học tích hợp theo mô hình
STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí phù hợp với yêu cầu dạy học và đặc
điểm của các nhà trường
10. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần “Mở đầu”, “Kết luận”, “Danh mục tài liệu tham khảo” và “Hệ
thống phụ lục của Luận án”, nội dung của Luận án gồm 3 Chương:
Chương 1. Cơ sở lý luận của dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường
trung học phổ thông thông qua môn Vật lí
Chương 2. Thực trạng dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở các trường
trung học phổ thông vùng Duyên Hải bắc Bộ thông qua môn Vật lí
Chương 3. Thiết kế qui trình dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường
trung học phổ thông thông qua môn Vật lí
10
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA DẠY HỌC TÍCH HỢP
THEO MÔ HÌNH STEM Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
THÔNG QUA MÔN VẬT LÍ
1.1. Tổng quan nghiên cứu vấn đề
1.1.1. Nghiên cứu về dạy học tích hợp ở trường trung học phổ thông
1.1.1.1. Các nghiên cứu trên thế giới
Trong khoảng thế kỷ XV – XIX với các môn KHTN đã nghiên cứu sâu thế giới
hiện thực theo tư duy phân tích riêng biệt, mỗi ngành nghiên cứu một dạng vật chất, hình
thức vận động của chúng trong tự nhiên. Trong thực tế thì giới tự nhiên luôn là một thể
thống nhất nên đến thế kỷ XX đã xuất hiện những khoa học liên ngành và hình thành
những lĩnh vực tri thức đa ngành, liên ngành. Bởi vậy, các KHTN đã chuyển từ cách tiếp
cận cấu trúc sang cách tiếp cận tổng hợp hệ thống. Sự thống nhất của tư duy phân tích và
tổng hợp là sự cần thiết cho phát triển nhận thức, đem lại cách nhận thức biện chứng về
mối quan hệ giữa bộ phận với toàn thế giới.
Dạy học tích hợp bắt đầu được đề cập đến vào cuối những năm 1980 – đầu
những năm 1990. Vào giai đoạn này, giáo dục ở nhiều nước bị phê phán là đã
không chuẩn bị, tranh bị cho học sinh trở thành những công dân hữu ích, đáp ứng
được yêu cầu của thế kỉ 21. Một phần nguyên nhân người ta cho là chương trình
dạy học chưa phù hợp. Học sinh không thích học do chúng không tìm thấy ý nghĩa
cá nhân trong các môn học. Bên cạnh đó, các nghiên cứu về bộ não cho thấy, quá
trình nhận thức có hiệu quả hơn khi có sự kết nối với nhau và cách tiếp cận tích hợp
cho phép làm giảm đến mức thấp nhất những trùng lặp giữa các lĩnh vực bộ môn.
Sự phát triển của khoa học và công nghệ đặc biệt là sự phát triển của lĩnh vực
truyền thông Internet cũng là nguyên nhân dẫn đến dạy học tích hợp. Lượng kiến
thức thông tin đa dạng, phong phú trên Internet và các phương tiện truyền thông
khác sẽ không cho phép chúng ta có thể dạy mọi thứ được, mà thay vào đó là
nghiên cứu các khái niệm theo chiều sâu, đa chiều thay cho chiều rộng.
Tích hợp chương trình giảng dạy đã có một lịch sử lâu dài, các hội nghị
thường niên bàn về vấn đề tích hợp chương trình giảng dạy tổ chức đầu tiên vào
năm 1895 Hội nghị thường niên của Hiệp hội Herbart1 quốc gia (ở Mỹ tại Hội Quốc
tế Nghiên cứu Giáo dục hoặc NSSE2) tập trung vào quan niệm của chương trình
giảng dạy. Wraga [53] đã chỉ ra rằng chương trình giảng dạy tích hợp nhằm giúp
người học có được một sự hiểu biết khái quát và tổng quan nhất về thế giới.
1
2
Ở Mỹ gọi là tổ chức nghiên cứu giáo dục quốc gia
The National Society for the Study of Education
11
Trên thế giới, DHTH đã trở thành một trào lưu sư phạm hiện đại bên cạnh
các trào lưu sư phạm như: dạy học theo mục tiêu, dạy học theo hợp đồng, dạy học
theo dự án, dạy học giải quyết vấn đề, dạy học phân hóa, dạy học tương tác…
Những năm 60 của thế kỉ XX, các quan điểm nghiên cứu về sư phạm tích
hợp mới chỉ dừng lại ở mức sắp xếp các phân môn “đứng cạnh nhau” mà chưa vận
dụng vào dạy học, do chưa thấy rõ sự liên kết chặt chẽ, giao nhau, tích hợp với nhau
của các lĩnh vực kiến thức.
Đến giữa những năm 70 của thế kỉ XX bắt đầu có những nghiên cứu về một
khoa học thống nhất trên quan điểm phân tích hệt hống và theo quan điểm tiếp cận
tích hợp trong giáo dục, nhằm hình thành và phát triển các năng lực.
Trong những năm 70 và 80 của thế kỉ XX UNESCO đã có những hội thảo
với các bài báo cáo về thực hiện quan điểm sư phạm tích hợp của những nước tham
dự. Chương trình cải cách giáo dục của một số nước, quan điểm tích hợp chương
trình giáo dục được ghi rõ trong chương trình như là một yêu cầu bắt buộc. Các
quốc gia tiêu biểu nhất phải kể đến: Pháp, Hoa kỳ, Australia, Anh… Hầu hết các
nước trong khu vực Đông Nam Á đã thực hiện quan điểm tích hợp trong dạy học
nhưng ở những mức độ nhất định. Theo thống kê của UNESCO, từ năm 1960 đến
năm 1974 đã có 208 chương trình các môn khoa học thể hiện quan điểm tích hợp ở
những góc độ khác nhau từ liên môn, kết hợp đến tích hợp hoàn toàn theo chủ đề
Trào lưu sư phạm tích hợp xuất phát từ quan niệm: Coi học tập là một quá
trình góp phần hình thành ở học sinh những năng lực rõ ràng, trong đó học sinh học
cách sử dụng phối hợp các kiến thức, kĩ năng và thao tác đã lĩnh hội được. DHTH
được tiếp cận theo hai hướng: Hướng thứ nhất theo Hội nghị phối hợp trong chương
trình của UNESCO, Paris 1972 cho rằng DHTH là một cách trình bày các khái niệm
và nguyên lí khoa học cho phép diễn đạt sự thống nhất cơ bản của tư tưởng khoa
học. Hướng thứ hai lại quan niệm: DHTH là một hình thức dạy học kết hợp giữa lý
thuyết và dạy thực hành, qua đó người học hình thành một năng lực nào đó.
Tại hội nghị quốc tế đầu tiên về "sự tích hợp trong giảng dạy khoa học" được
tổ chức bởi Hội đồng Liên quốc gia về giảng dạy khoa học thuộc Hội đồng Khoa
học Quốc tế (ICSU's Inter - Union Commission on Science Teaching - CIES), với
sự hỗ trợ của UNESCO, tại Varna (Bungary) vào năm 1968, các nhà nghiên cứu đã
thảo luận về tính liên ngành của hoa học tích hợp, tại sao phải dạy học tích hợp và
tích hợp khoa học là gì. Mặc dù vậy, nó chỉ được coi như một cách tiếp cận giá trị
trong các tình huống nhất định, yếu tố quyết định quan trọng tới hiệu quả của nó là
sự chuẩn bị của giáo viên. Việc đào tạo giáo viên về khoa học tích hợp được xem
xét là chủ thể cho một cuộc họp tiếp theo. Tuy nhiên, điều này đã không được thực
hiện cho đến năm năm sau đó, vào năm 1973, tại Đại học Maryland (Mỹ), Hội đồng
Khoa học Quốc tế (ICSU) đã phối hợp với UNESCO tổ chức hội nghị đào tạo giáo
12
viên để dạy học tích hợp. Lúc này khái niệm dạy học tích hợp gắn với công nghệ
dạy học. Tính đến thời điểm này, UNESCO đã xuất bản cuốn sách về "Xu hướng
mới trong tích hợp giảng dạy khoa học". Tập đầu tiên nằm 1971 bao gồm các bài
viết được công bố trước đó góp phần định nghĩa và minh họa về khoa học tích hợp.
Tập thứ 2 xuất bản năm 1973 bao gồm các bài viết minh họa về các dự án chương
trình giảng dạy khoa học tích hợp. Tập thứ 3 xuất bản năm 1974, một lần nữa nối
tiếp chủ đề xu hướng mới, công bố các báo cáo tại hội nghị Maryland. Tập 4 xuất
bản năm 1977 đánh giá các khóa học khoa học tích hợp, tập 5 xuất bản năm 1979
công bố các báo cáo tại hội nghị Nijmengen (Hà Lan) về giáo dục khoa học tích hợp
trên toàn cầu, và tập 6 xuất bản năm 1990, với các biến động trong khu vực về các
chủ đề tương tự, tạo thành một dòng chảy liên tục của các ấn phẩm và sự phản triển
quan điểm giáo dục trong hơn hai thập kỷ [56].
Từ giữa những năm 70 của thế kỷ XX bắt đầu có những nghiên cứu về một
khoa học thống nhất trên quan điểm phân tích hệ thống và quan điểm tiếp cận tích hợp
trong giáo dục, nhằm hình thành và phát triển các năng lực. Có thể kể đến các nghiên
cứu về tích hợp của CEFEC; tích hợp của Fourez; tích hợp của De Ketele..vv.
Với bài viết "Mô hình phát triển tích hợp chuyển nghiệp cho dạy học hiệu
quả" của J.M.Kuijpers, A.A.M.Houtveen và Th. Webbels trên tạp chí Teaching And
Teacher Education, trong bài viết này các tác giả đã xem xét việc thiết kế một mô
hình phát triển chuyên nghiệp nhằm nâng cao thành tích hợp tập của học sinh. Mô
hình này đã được thiết kế bằng cách kết hợp và bổ sung các yếu tố từ gối mới giảng
dạy ở nhà trường và các mô hình phát triển chuyên nghiệp hiện có. Các mô hình
hiện có xuất phát từ hai phương pháp độc lập chủ yếu là độc lập để phát triển
chuyên môn của giáo viên được kiểm tra sự hiện diện của chín nguyên tắc để nâng
cao chất lượng và hiệu quả dạy học. Trên cơ sở kiểm chứng sáu mặt từ các mô hình
hiện đại đã được đưa vào trong mô hình mới (trình bày về lý thuyết, trình diễn các
kĩ năng, thực hành trong một môi trường an toàn, trước khi thảo luận, bình luận,
nhận xét và sau thảo luận). Các mặt đã được thêm vào để đảm bảo sự tuân thủ với
tất cả chín nguyên tắc nhằm nâng cao hiệu quả học tập (tạo ra các điều kiện thích
hợp, đánh giá, thẩm định và giám sát các thảo luận và tập trung vào mục tiêu ở
trường, giáo viên và trình độ của học sinh).
Tại hội thảo quốc tế đón chào thế kỷ XXI có tên " Kết nối hệ thống tri thức
trong một thế giới học tập" tổ chức tại Manila (Philippines) năm 2000, một trong
những nội dung chính được các nhà nghiên cứu bàn luận sôi nổi là các con đường
và cách thức kết nối hệ thống tri thức hướng vào người học trong thời đại thông tin.
Muốn đáp ứng được nhu cầu kết nối hệ thống tri thức trong một thế giới học tập,
đòi hỏi tư duy liên hội, tích hợp được thiết kế ngay trong nội dung, phương tiện
nghiên cứu và phương pháp giảng dạy. Như vậy, khi đứng trước nhu cầu giải quyết
13
mâu thuẫn kiến thức của tình huống học tập, người học không chỉ giải quyết theo
hướng trực tuyến hay nội suy mà có thể giải quyết còn giải quyết bằng cách ứng
dụng một cách linh hoạt khả năng liên hội, tích hợp kiến thức [28].
Bàn về chương trình dạy học tích hợp, Drake và Burns (2004) cho rằng việc
định nghĩa chương trình tích hợp là đề tài được bàn bạc từ những năm đầu của thế kỷ
XX. Hơn một trăm năm qua, các nhà lý thuyết đã đưa ra ba loại cơ bản về dạy học
tích hợp. Các loại tích hợp này được xác lập giống nhau mặc dù tên gọi của chúng
thường khác nhau. Tích hợp có vẻ như là vấn đề của phương pháp và mức độ. Từ
nhìn nhận này, các tác giả đề xuất định của mình về các định hướng dạy học tích hợp
mà theo họ, chúng tương thích với các định nghĩa các nhà giáo dục đề ra qua nhiều
thập kỷ qua, đồng thời cung cấp điểm khởi đầu cho việc hiểu các cách tiếp cận tích
hợp khác nhau: Tích hợp đa môn, tích hợp liên môn và tích hợp xuyên môn [58].
Bàn về ưu thế của dạy học tích hợp, các nhà nghiên cứu giáo dục cho rằng
một chương trình tích hợp có thể dẫn đến sự tò mò trí tuệ hơn, cải thiện thái độ đối
với việc học, nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề và gặt hái được thành tích học tập
ở trường đại học cao hơn (Kain, 1993, Austin, Hirstein và Walen, 1997) [59].
Barab và Landa (1997) đã chỉ ra rằng khi người học tập trung vào việc giải
quyết các vấn đề hữu ích thì động lực và việc học tập sẽ gia tăng [60].
Theo Marshall và cộng sự (2004), chương trình tích hợp chú trọng nhu cầu
tiếp thu kiến thức phù hợp với nhu cầu của người học, người học sẽ được học cái
mình cần và yêu thích, hay còn gọi là "động cơ nội tại". Nhờ có động cơ học tập mà
việc học trở nên nhẹ nhàng, thú vị hơn [61].
Wraga (2009) nhấn mạnh rằng dạy học tích hợp làm cho việc học có nhiều
ý nghĩa hơn khi xét theo góc độ liên kết người học với nhau, người học với
người dạy, liên kết các môn học, độ phức tạp và giải quyết vấn đề. Trên bình
diện của người học, người học cảm thấy hứng thú hơn vì được thể hiện năng lực
của chính mình [62].
Khi so sánh đối chiếu giữa dạy học tích hợp và dạy học theo kiểu truyền
thống (dạy chỉ một môn học đơn thuần), Zhbanova, Rule, Montgomery và Nielsen
(2010) đã chỉ ra các ưu thế nổi bật của chương trình dạy học tích hợp, đó là: Hoạt
động trong giờ học chủ yếu làm việc theo nhóm; có nhiều phương pháp cải tiến
giảng dạy thông qua phương tiện kỹ thuật; có phản hồi tích cực từ người dạy; câu
hỏi đặt ra dựa theo sự lựa chọn của người học; giáo viên hoạt động theo nhóm, liên
môn và cải thiện các hoạt động của người học; người học tự lựa chọn, quyết định và
học tập như một thành viên trong nhóm [63].
Mặc dù vậy, chương trình dạy học tích hợp luôn có độ phức tạp cao hơn so
với chương trình dạy học truyền thống. Do đó, trong dạy học tích hợp, vai trò của
người dạy trở nên năng động và quan trọng hơn. Nghiên cứu của Virtue, Wilson và
14
Ingram (2009) đã đưa ra các phương pháp tiếp cận giúp người dạy thích nghi với
dạy học tích hợp như: Nếu người dạy chưa quen với dạy học tích hợp, người dạy
cần bắt đầu với những bài giảng ngắn, liên kết vài vấn đề đơn giản từ các môn học.
Dựa trên đánh giá của người học, người dạy tiếp tục phát triển và hoàn thiện hơn
chương trình dạy học tích hợp của mình với độ phức tạp cao hơn. Một ưu điểm khác
của dạy học tích hợp chính là để đáp ứng động cơ nội tại của người học, người dạy
cần có những phản hồi tích cực với người học, giúp người học có thêm nhiều trạng
thái tích cực trong học tập [64].
Khi nghiên cứu về tích hợp chương trình dạy học ở một số nước, có thể phân
chia chương trình dạy học thể hiện quan điểm tích hợp của các nước đã và đang sử
dụng theo 3 nhóm:
Nhóm 1: Gồm Nga, Trung Quốc. Tích hợp tạo môn học mới (xuyên môn)
thể hiện rõ trong chương trình, sách giáo khoa Tiểu học, ở THCS và THPT thể hiện
chủ đề tích hợp không tạo môn học mới (tích hợp nội dung của các môn học khác
có liên quan trong môn học truyền thống)
Nhóm 2: Gồm Pháp, Đức. Tích hợp tạo môn học mới (tích hợp xuyên môn
thể hiện rõ ở chương trình bậc Tiểu học). Từ THCS đến đầu cấp THPT thể hiện chủ
yếu tích hợp tạo môn học mới (liên môn), ở cuối cấp THPT thực hiện theo hướng
tích hợp lồng ghép nội dung môn học khác.
Nhóm 3: Các Quốc gia còn lại mà điển hình là: Anh, Mỹ, Đài Loan,
Singapore, Niu Dilân, Hàn Quốc, Nhật Bản... Tích hợp tạo môn học mới (xuyên
môn) thể hiện trong chương trình tiểu học tới đầu cấp THCS. Từ cuối cấp THCS
đến THPT thể hiện chủ yếu tạo môn học mới (tích hợp liên môn) và tích hợp nội
dung các môn học khác.
Đặc biệt tiêu biểu là Phần Lan, Bộ Giáo dục đang thực hiện một trong những
cải cách triệt để nhất trong nền giáo dục hiện đại, đó là kế hoạch đến năm 2020 từng
bước giảm thiểu việc dạy học từng môn học riêng biệt, thay vào đó sẽ dạy theo các
chủ đề thực tế, tích hợp nhiều lĩnh vực. Kế hoạch cải cách này xuất phát từ nhận
thức rằng cần giáo dục người học theo một cách khác để có thể thích nghi tốt hơn
với bối cảnh công việc và xã hội hiện đại. Nhiệm vụ của giáo dục là phải phát triển
cá tính, khả năng thích nghi và kiên cường trước các thay đổi, cùng với các kỹ năng
giao tiếp, chứ không phải là đẩy người học qua những "nhà máy thi cử". Khi dạy
từng môn học riêng rẽ tức là đã tách bạch những nội dung mà trong thực tế cuộc
sống lại không thể tách bạch được. Với phương pháp học tích hợp nhiều lĩnh vực,
cách tiếp cận mang tính cộng tác, người học sẽ làm việc theo nhóm nhỏ để giải
quyết các vấn đề. Giáo viên cũng đòi hỏi phải có kiến thức sâu ở nhiều môn học
khác nhau và phải có khả năng thiết kế các bài học dựa vào thế mạnh, mối quan tâm
của từng cá nhân người học. Để làm được điều đó, giáo viên phải "cộng tác trong
