Thiết kế chế tạo các thí nghiệm đơn giản để sử dụng trong dạy học khoa học tự nhiên lớp 6 theo định hướng giáo dục STEM

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

NGUYỄN ANH TUẤN

THIẾT KẾ CHẾ TẠO CÁC THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN
ĐỂ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP 6
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SI KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2020


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

NGUYỄN ANH TUẤN

THIẾT KẾ CHẾ TẠO CÁC THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN
ĐỂ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP 6
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
Ngành: Ly luận va phương pháp dạy học bô môn Vật li
Ma số: 8140111

LUẬN VĂN THẠC SI KHOA HỌC GIÁO DỤC

Cán bô hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Thu Ha

THÁI NGUYÊN - 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam kết luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nghiên cứu và những kết luận của luận văn này chưa được công bố
trong bất kì một công trình nghiên cứu nào.
Thái Nguyên, tháng 6 năm 2020
Tác gia

Nguyễn Anh Tuấn

i


LỜI CẢM ƠN
Đê co được luận văn này, cho phép tôi được bày tỏ sư biết ơn của mình
đến:
- Ban giám hiệu, Phòng sau đại học, quy thầy (cô) là giảng viên khoa Vật
ly trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, quy thầy (cô) là giảng viên của các
trường đại học liên kết đào tạo đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, hương dẫn
cách tiếp cận và nghiên cứu đề tài.
- TS. Nguyễn Thị Thu Hà với kinh nghiệm, sư nhiệt tình và trách nhiệm
cao Cô đã hướng dẫn, hỗ trợ, góp y và chính sửa cho luận văn của tôi trong quá
trình nghiên cứu đề tài và viết luận văn.
- Ban giám hiệu trường phổ thông dân tộc nội trú THCS Đồng Hỷ cùng
các thầy cô trong tổ bộ môn Khoa học tư nhiên của trường phổ thông dân tộc
nội trú THCS Đồng Hỷ, các thầy (cô) đang công tác tại một số trường THCS
trên địa bàn Thành phố Thái Nguyên và các em học sinh đã nhiệt tình giúp đơ
và ủng hộ tôi trong quá trình thực hiện đề tài.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cám ơn của mình đến gia đình, bạn bè đã luôn
sát cánh, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận
văn tốt nghiệp này.
Thái Nguyên, tháng 06 năm 2020
Tác gia

Nguyễn Anh Tuấn

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan ........................................................................................................ i
Lời cảm ơn ........................................................................................................... ii
Mục lục ............................................................................................................... iii
Danh mục các chư viết tắt .................................................................................. vi
Danh mục các bảng............................................................................................ vii
Danh mục các hình ........................................................................................... viii
MỞ ĐẦU............................................................................................................. 1
1. Li do chọn đề tài .............................................................................................. 1
2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 2
3. Khách thê và đối tượng nghiên cứu................................................................. 2
4. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................... 2
5. Giả thuyết khoa học ......................................................................................... 3
6. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 3
7. Đóng góp của đề tài ......................................................................................... 4
8. Cấu trúc của đề tài ........................................................................................... 4
PHẦN NỘI DUNG............................................................................................. 5
Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ............................................ 5
1.1. Lịch sư nghiên cứu về giáo dục STEM ........................................................ 5

1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới .................................................................... 5
1.1.2. Nghiên cứu về giáo dục STEM ở trong nươc............................................ 7
1.2. Giáo dục STEM .......................................................................................... 11
1.2.1. Khái niệm về giáo dục STEM ................................................................. 11
1.2.2. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mơi ................ 12
1.2.3. Thi nghiệm trong dạy học theo định hương GD STEM.......................... 29
1.3. Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh .................................................... 31
1.3.1. Khái niệm năng lưc giải quyết vấn đề ..................................................... 31

3


1.3.2. Biểu hiện của năng lưc giải quyết vấn đề của học sinh trong học tập .... 32
1.3.3. Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề.................................................. 32
1.3.4. Các biện pháp sư dụng thi nghiệm trong dạy học nội dung vật li môn
KHTN theo định hương giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải
quyết vấn đề của HS .......................................................................................... 34
1.4. Tìm hiểu thực tế dạy học STEM tại trường PT dân tộc nội trú THCS
Đồng Hỷ............................................................................................................. 36
1.4.1. Mục đích điều tra ..................................................................................... 36
1.4.2. Phương pháp điều tra............................................................................... 37
1.4.3. Đối tượng điều tra.................................................................................... 37
1.4.4. Kết quả điều tra........................................................................................ 37
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .................................................................................. 41
Chương 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM
TRONG DẠY HỌC NỘI DUNG VẬT LÍ MÔN KHOA HỌC TỰ
NHIÊN 6 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM................................. 42
2.1. Phân tích nội dung thi nghiệm vật li trong chương trình Khoa học tư
nhiên 6 theo định hương giáo dục STEM.......................................................... 42
2.1.1. Mục tiêu môn vật li lớp 6 ........................................................................ 42

2.1.2. Cấu trúc nội dung Vật li trong chương trình Khoa học tư nhiên 6 ......... 45
2.2. Xây dưng thi nghiệm .................................................................................. 45
2.2.1. Nguyên tắc chế tạo thi nghiệm ................................................................ 45
2.2.2. Quy trình chế tạo thi nghiệm ................................................................... 46
2.3. Sư dụng thi nghiệm trong dạy học bài “đòn bẩy và ròng rọc” theo định
hương giáo dục STEM....................................................................................... 54
2.3.1. Mục tiêu chủ đề ....................................................................................... 54
2.3.2. Kiến thức về STEM trong chủ đề............................................................ 54
2.3.3. Kế hoạch dạy học .................................................................................... 55
2.3.4. Chuẩn bị các điều kiện tổ chức dạy học .................................................. 55

4


2.4. Đánh giá năng lực GQVĐ của học sinh trong quá trình dạy học ............... 72
2.4.1. Các tiêu chi và phiếu đê giáo viên đánh giá nhóm học sinh ................... 72
2.4.2. Các tiêu chi và phiếu đê học sinh tư đánh giá và đánh giá đồng đẳng.... 74
2.4.3. Đề kiêm tra năng lực giải quyết vấn đề................................................... 75
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .................................................................................. 77
Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ...................................................... 78
3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ................................................................. 78
3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm................................................................. 78
3.3. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm ................................................................. 79
3.4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ................................................................ 79
3.4.1. Công tác chuẩn bị .................................................................................... 79
4.4.2. Tổ chức dạy học bài “Đòn bẩy” .............................................................. 79
4.4.3. Tổ chức dạy học bài “Ròng rọc” ............................................................. 81
3.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ..................................................... 82
3.5.1. Đánh giá định tính ................................................................................... 82
3.5.2. Đánh giá định lượng ................................................................................ 83

3.5.3. Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm ............................................... 88
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .................................................................................. 89
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 92
PHỤ LỤC

5


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nội dung

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

GV

Giáo viên

HĐ

Hoạt động

HS

Học sinh

THCS

Trung học cơ sở

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Bảng mô tả biểu hiệu năng lực giải quyết vấn đề............................. 32
Bảng 2.1. Bảng kế hoạch dạy học chủ đề “đòn bẩy và ròng rọc” theo định
hương GD STEM............................................................................. 55
Bảng 2.2. Các tiêu chi và mức độ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề............ 73
Bảng 2.3. Các tiêu chi và mức độ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề............ 74
Bảng 3.1. Bảng điêm đánh giá nhóm học sinh của giáo viên ........................... 83
Bảng 3.2. Bảng điêm tổng hợp đánh giá năng lực GQVĐ của học sinh........... 84

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Quy trình thiết kế bài học STEM..................................................... 13
Hình 1.2. Sơ đồ tiến trình tổ chức dạy học Vật ly theo định hướng GD STEM
.... 16
Hình 1.3. Cấu trúc năng lực GQVĐ ................................................................ 33
Hình 1.4. Sơ đồ quy trình sư dụng TN trong tổ chức dạy học theo định
hương giáo dục STEM..................................................................... 36
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình chế tạo thi nghiệm.................................................. 47
Hình 2.2. Phương án chế tạo thi nghiệm đòn bẩy ........................................... 48
Hình 2.3. Lắp ráp thành bộ đòn bẩy ................................................................ 49
Hình 2.4. Tiến hành thi nghiệm tác dụng của đòn bẩy.................................... 50

Hình 2.5. Thi nghiệm tác dụng của đòn bẩy làm thay đổi hướng của lưc....... 50
Hình 2.6. Thi nghiệm đòn bẩy được lợi về lưc................................................ 50
Hình 2.7. Phương án chế tạo thi nghiệm ròng rọc tĩnh (a) và ròng rọc động (b)..
51
Hình 2.8. Lắp ráp 2 bộ ròng rọc động và tĩnh ................................................. 52
Hình 2.9. Thi nghiệm về tác dụng của ròng rọc .............................................. 52
Hình 2.10. Thi nghiệm tác dụng của ròng rọc tĩnh làm thay đổi hướng của lực ....
53
Hình 2.11. Thi nghiệm tác dụng của ròng rọc động lực kéo vật nhỏ hơn
trọng lượng của vật .......................................................................... 53
Hình 2.12. Một số hình ảnh về sản phẩm cối giã gạo đơn giảm ....................... 67
Hình 2.13. Một số hình ảnh về sản phẩm máy cần cẩu đơn giản...................... 72
Hình 3.1. Tỉ lệ nam và nư trong lơp TN ........................................................... 75
Hình 3.2. Trung bình điêm đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của nhom
HS nam và nư .................................................................................. 76
Hình 3.3. Điêm trung bình bài kiêm tra và điêm trung bình phiếu đánh giá .... 76
Hình 3.4. Điêm trung bình học tập với điểm đánh giá năng lực GQVĐ .......... 77
Hình 3.5. Điêm trung bình đánh giá năng lực GQVĐ của các nhom ............... 77
viii


MỞ ĐẦU
1. Li do chọn đề tai
Chương trình giáo dục phổ thông mơi đê được vận dụng trong dạy học
một cách hiệu quả và co thê phát huy hết năng lực và tư duy của người học thì
chúng ta cần phải nâng cao chất lượng và phương pháp giáo dục hơn nữa. Và
chương trình giáo dục mơi đang hướng học sinh từ tiếp cận, lĩnh hội những kiến
thức cơ bản sang phát triên năng lực của người học. Muốn thực hiện được điều
đo thay vì dạy học theo “lối truyền thụ một chiều” sang dạy “cách học, cách
vận dụng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, hình thành năng lực và phẩm chất của

người học, đồng thời phải chuyên cách đánh giá kết quả giáo dục từ nặng về
kiêm tra tri nhơ sang kiêm tra, đánh giá năng lực vận dụng kiến thức tổng hợp
đê giải quyết vấn đề thực tiễn, nhằm hình thành và phát triển năng lực GQVĐ”.
Một trong những cách học phát huy được vai trò chủ động, tich cực, sáng tạo và
vận dụng tổng hợp các kiến thức của các môn học đê giải quyết vấn đề thực tiễn
là dạy học theo định hương giáo dục STEM.
STEM là thuật ngư viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology
(Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được
sư dụng khi bàn đến các chinh sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ
thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Thuật ngư này lần đầu tiên được giơi thiệu
bởi Quỹ Khoa học Mỹ vào năm 2001.
Vơi những tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM sẽ được hiêu và triên khai
theo những cách khác nhau. Các nhà lãnh đạo và quản ly đề xuất các chinh sách
đê thúc đẩy giáo dục STEM, quan tâm đến việc chuẩn bị nguồn nhân lực đáp
ứng yêu cầu của sư phát triển khoa học, công nghệ. Người làm chương trình
quán triệt giáo dục STEM theo cách quan tâm tơi nâng cao vai trò, vị tri, sư
phối hợp giữa các môn học co liên quan trong chương trình. Giáo viên thực
hiện giáo dục STEM thông qua hoạt động dạy học đê kết nối kiến thức học

1


đường với thế giới thực, giải quyết các vấn đề thực tiễn, đê nâng cao hứng thú,
đê hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh.
Dạy học theo định hương giáo dục STEM giúp học sinh co được các kỹ
năng, năng lực, kỹ thuật, hiêu được quy trình từ đo co khả năng sản xuất ra đối
tượng. Học sinh được trang bị khả năng phân tích, tổng hợp, kết hợp đê biết cách
làm thế nào cân bằng các yếu tố liên quan như khoa học, nghệ thuật, công nghệ,
kỹ thuật nhằm co được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy
trình. Ngoài ra, học sinh còn co khả năng nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã

hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật và nghề nghiệp trong tương lai.
Xuất phát từ những li do trên, tôi chọn đề tài “Thiết kế chế tạo các thí
nghiệm đơn giản để sử dụng trong dạy học Khoa học tự nhiên lớp 6 theo
định hướng giáo dục STEM”.
2. Mục đich nghiên cứu
Thiết kế, chế tạo một số thi nghiệm đơn giản vận dụng trong dạy học một
số nội dung Vật li môn Khoa học tư nhiên lơp 6 theo định hương giáo dục
STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
3. Khách thể va đối tượng nghiên cứu
- Khách thê: Học sinh trường phổ thông dân tộc nội trú THCS Đồng Hỷ
- Đối tượng nghiên cứu:
+ Nội dung Vật li trong chương trình Khoa học tư nhiên 6
+ Năng lưc giải quyết vấn đề của học sinh
+ Các hoạt động chế tạo và sư dụng thi nghiệm trong dạy học nội dung
Vật li môn khoa học tư nhiên 6 theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát
triên năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về đề tài nghiên cứu.
- Nghiên cứu một số vấn đề ly luận cơ bản về:
+ Dạy học theo định hương giáo dục STEM

2


+ Năng lưc giải quyết vấn đề của học sinh
+ Thiết kế và chế tạo thi nghiệm
+ Nghiên cứu đánh giá thực trạng việc sư dụng thi nghiệm trong trường
trung học cơ sở.
+ Nghiên cứu chương trình khoa học tư nhiên và nội dung Vật li trong
chương trình Khoa học tư nhiên 6 (Chương trình Giáo dục phổ thông 2018)

- Phân tích nội dung Vật li trong chương trình Khoa học tư nhiên 6, từ đo
lựa chọn nội dung kiến thức và nghiên cứu thiết kế, chế tạo thi nghiệm đơn giản
- Sư dụng thi nghiệm đã chế tạo trong dạy học một số chủ đề trong
chương trình Khoa học tư nhiên 6 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề
của học sinh
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm: Tổ chức hoạt động dạy nội dung
kiến thức co liên quan đến thi nghiệm từ đo đối chứng với phương pháp
truyền thống, thực hiện phân tích định tính, định lượng các kết quả thực
nghiệm, từ đo rút ra các sửa đổi, bổ sung cần thiết.
5. Gia thuyết khoa học
Nếu thiết kế, chế tạo được một số thi nghiệm đơn giản và sư dụng chúng
vào trong dạy học nội dung Vật li môn Khoa học tư nhiên 6 theo định hướng
giáo dục STEM một cách hợp li sẽ gop phần phát triển năng lực giải quyết vấn
đề của HS.
6. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn sư dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:
- Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: Tìm kiếm nội dung, đọc tài
liệu, nghiên cứu, phân tich các tài liệu về STEM, tổng hợp các quan điêm, ly
luận liên quan đến vấn đề nghiên cứu.
- Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Quan sát, điều tra - khảo sát
bằng phiếu hỏi, tổng kết kinh nghiệm.
- Nhóm phương pháp thực nghiệm: Tổ chức cho các lớp học sinh học tập
nội dung kiến thức theo phương pháp truyền thống và theo phương pháp dạy
học theo định hướng giáo dục STEM, so sánh kết quả.
3


7. Đóng góp của đề tai
- Gop phần làm rõ hơn cơ sở li luận về tổ chức hoạt động dạy học theo
định hướng giáo dục STEM cho HS ở trường THCS.

- Thiết kế và chế tạo được các thi nghiệm đơn giản đê sư dụng trong dạy
học nội dung Vật li môn Khoa học tư nhiên lớp 6 theo định hương giáo dục
STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS.
- Tổ chức một số hoạt động dạy học nội dung Vật li theo định hướng
giáo dục STEM tại trường THCS
8. Cấu trúc của đề tai
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, cấu trúc luận
văn gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở li luận va thực tiễn
Chương 2: Thiết kế, chế tạo va sử dụng thi nghiệm trong dạy học
nội dung Vật li môn Khoa học tự nhiên 6 theo định hương giáo dục STEM
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

4


PHẦN NỘI DUNG
Chương 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
1.1. Lịch sử nghiên cứu về giáo dục STEM
1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới
Trong những năm gần đây các nghiên cứu về STEM được nhiều các nhà
giáo dục trên thế giới nghiên cứu và tiếp tục phát triển. Theo thống kê của Josh
Brown - Trường đại học Illinois giai đoạn 2007 - 2010 tại Mỹ co 60 bài báo
khoa học liên quan trực tiếp đến giáo dục STEM được xuất bản từ 8 tạp chi nổi
tiếng trong lĩnh vực giáo dục của Mỹ, điều này cho thấy cơ sở khoa học cho
việc nghiên cứu về giáo dục STEM [17]. Theo cơ sở dư liệu ISI trong những
năm 1992-2013 thì số lượng các bài báo nghiên cứu về vấn đề STEM phát triển
mạnh tăng từ 15 bài báo trong năm 2008 đến năm 2013 đã co con số gần 100
bài báo co chất lượng về STEM. Trong các bài báo trên thì Mỹ là quốc gia co

số nghien cứu nhiều nhất( 52%), tiếp theo là Anh co 9,35%, Hà Lan, Úc cùng
chiếm (14,6%) còn lại các quốc gia khác như Tây Ban Nha, Thổ Nhĩ Kỳ,
Canada, Đài Loan… Các nghiên cứu tập trung vào các lĩnh vực chủ yếu như:
Giáo dục học, tâm li học, kĩ thuật,….
Tổng thống Mỹ Barack Obama trong buổi nói chuyện và phát biêu tại
Hội chợ Khoa học Nhà Trắng, tổ chức lần thứ ba vào tháng 4 năm 2013 như
sau: “Một trong những điều mà tôi tập trung khi làm Tổng thống là làm thế nào
chúng ta tạo ra một phương pháp tiếp cận toàn diện cho khoa học, công nghệ,
kỹ thuật và toán học (STEM)... Chúng ta cần phải ưu tiên đào tạo đội ngũ giáo
viên mơi trong các lĩnh vưc STEM đê đảm bảo rằng tất cả chúng ta là một quốc
gia ngày càng dành cho các giáo viên sư tôn trọng cao hơn mà họ xứng đáng”.
Giáo sư Steven Chu, người đoạt giải Nobel Vật ly, phát biểu tại đại học
SUSTech, ngày 16 tháng 10 năm 2016: “Giáo dục STEM là một loại hình giáo
dục hương dẫn bạn học cách tư học”, giáo sư Chu đã chỉ ra lợi thế của giáo dục

5


STEM: “Tự học là rất quan trọng trong quá trình phát triển cá nhân. Học
STEM cho phép mọi người tự trang bị cho mình khả năng suy nghĩ hợp lý, khả
năng rà soát và tìm kiếm xác nhận như học toán học và có kiến thức sâu rộng.
Nó mang đến cho bạn sự tự tin để đi đầu trong lĩnh vực mà chúng ta đang làm,
thậm chí nhảy vào một lĩnh vực mới mà chúng ta chưa bao giờ đặt chân vào
trước đây. Bạn sẽ không bao giờ nói rằng bạn không thể chỉ vì thiếu kiến thức
đầy đủ, đó là điểm quan trọng nhất của giáo dục STEM” [20].
Tháng 11/2016, Giáo sư Dan Shechtman, người đoạt giải Nobel về
nghiên cứu hoa học và khoa học vật liệu cho biết: “Israel phải làm nhiều hơn
nữa để thúc đẩy nghiên cứu khoa học để đảm bảo giữ được công nghệ của
mình. Chính phủ phải khuyến khích các nghiên cứu khoa học và kỹ thuật ở độ
tuổi trẻ”. Shechtman trả lời trong một cuộc phỏng vấn qua điện thoại rằng:

“Tất cả trẻ em đều phải học chương trình cốt lõi và chính phủ phải nâng cao
trình độ của một số giáo viên” [20].
Tháng 9/2013, Thủ tương Malaysia ông Datuk Seri Najib Razak phát
biểu: “Malaysia dự kiến 60% trẻ em và thanh thiếu niên tham gia chương trình
giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) vì sự nghiệp cho
một tương lai tốt đẹp hơn của đất nước”. Najib cho biết: “Trẻ em và thanh
thiếu niên có thể bị cuốn hút bởi khoa học thông qua một phương pháp giảng
dạy và học tập thú vị hơn. Đó là hãy cho họ tham gia vào các dự án thực tế và
cung cấp cho họ một số dự án đầy thách thức, để tìm giải pháp so với cách tiếp
cận từ trên xuống mà ông cảm thấy khá là nhàm chán” [20].
Tờ TAME của Mỹ cho biết: “Từ năm 2004 đến năm 2014, việc làm liên
quan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26%, gấp hai lần so với tốc độ tăng trưởng
trung bình của các ngành nghề khác. Trong khi đó, việc làm STEM có tốc độ
tăng trưởng gấp 4 lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành khác
nếu tính từ năm 1950 đến 2007. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì nhu
cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn, đòi hỏi ngành giáo dục cũng

6


phải có những thay đổi để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Giáo dục STEM có thể
tạo ra những con người đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỷ mới, có tác
động lớn đến sự thay đổi nền kinh tế đổi mới”. [20]
Trong một bài phát biêu trước thượng nghị viện Mỹ, Bill Gates đã từng
noi: “Chúng ta không thể duy trì được nền kinh tế dẫn đầu toàn cầu trừ khi
chúng ta xây dựng được lực lượng 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 lượng lao động này. Ông nói tiếp: “Chúng ta cũng không thể duy trì
được một nền kinh tế sáng tạo trừ khi chúng ta có những công dân được đào
tạo tốt về toán học, khoa học và kỹ thuật” [20].

Hiện tại, giáo dục STEM đã và đang được triên khai tại hầu hết các nước
co nền giáo dục tiên tiến trên thế giới, đặc biệt là các nước công nghiệp phát
triên như Mỹ, Úc, Phần Lan, Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc… Như vậy, co thê
thấy rằng giáo dục STEM trên thế giới đã trở thành trào lưu và đang phát triển
mạnh mẽ tại nhiều nươc trên thế giới. Thậm chi tại Canada người lao động
nhập cư co các kỹ năng STEM sẽ được hưởng các phúc lợi xã hội tốt hơn so với
người dân lao động bản xứ. Chinh phủ Canada đánh giá cao những người nhập
cư co các kỹ năng STEM, họ cho rằng đây là nguồn lao động chinh cho họ và
rằng người nhập cư co kỹ năng STEM sẽ thúc đẩy các ngành nghề kinh tế của
đất nước này phát triển, đặc biệt làm tăng khả năng giao thương quốc tế [22].
1.1.2. Nghiên cứu về giáo dục STEM ở trong nước
Nhận thấy tiềm năng và những lợi ich thiết thực của giáo dục STEM, đặc
biệt là giáo dục STEM tạo ra một sân chơi sáng tạo cho các em học sinh, nhằm
giúp các em co cơ hội được tham gia các hoạt động co tinh khoa học, hiện đại
và nâng cao; công ty cổ phần DTT Eduspec đã lần đầu tên giới thiệu chương
trình Giáo dục STEM vào Việt Nam từ năm 2011 tại hai thành phố lơn là Hà
Nội và Thành phố Hồ Chi Minh, sau đo là Đà Nẵng vào năm 2013 và Cần Thơ
năm 2016. Đến nay, đã co hàng chục ngàn học sinh tại các thành phố này theo

7


học và đã tham dư nhiều cuộc thi Robothon Quốc tế, Khoa học máy tinh,
Internet vạn vật trong suốt những năm qua [22].
Ngày 01/12/2015, công ty DTT Eduspec chinh thức ra mắt chuỗi trung
tâm “Học viện STEM” đáp ứng nhu cầu của các bạn học sinh đam mê STEM
tại các cơ sở trên toàn quốc, vơi địa chỉ website là “hocvienstem.com”. Một địa
chỉ cũng khá nổi tiếng nữa là “Học viện Khám phá” [22].
Năm 2015, Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Liên minh STEM tổ
chức ngày hội STEM lần đầu tiên, tiếp theo đo là nhiều sư kiện tương tư trên

toàn quốc, nổi bật là “Ngày hội STEM” quốc gia đã được tổ chức liên tục hàng
[20].
Năm học 2015 - 2016, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã khuyến khich nội dung
STEM trong chương trình giáo dục đào tạo. Dư án thi điểm “Áp dụng phương
pháp giáo dục STEM của Vương quốc Anh vào bối cảnh Việt Nam 20162017” được triển khai từ tháng 01 năm 2016. Tháng 02 vừa qua, Hội đồng Anh
kết hợp vơi Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức giai đoạn 4 của dư án, rà soát và
đánh giá phương pháp giáo dục theo định hương STEM (khoa học, công nghệ,
kỹ thuật và toán) tại 15 trường trung học cơ sở và THPT thuộc địa bàn Hà Nội,
Hải Dương, Hải Phòng, Nam Định và Quảng Ninh [19].
Sở Giáo dục và Đào tạo Thành phố Hồ Chi Minh, Hà Nội, Cần Thơ, Đà
Nẵng đều đã co chỉ đạo các cơ sở giáo dục trên địa bàn tiếp tục quán triệt tinh
thần giáo dục tich hợp khoa học - công nghệ - kỹ thuật - toán trong việc thực
hiện chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan [19].
Từ năm 2015, các tỉnh thành như Nam Định, Hải Phòng, Nghệ An, Hải
Dương, Đồng Tháp, Lào Cai, Quảng Ninh, Bắc Ninh,… đã và đang triên khai
nhiều hoạt động về giáo dục STEM [19].
Nhiều trường học trong cả nước đã tổ chức đào tạo STEM với hàng ngàn
lượt giáo viên và hàng trăm ngàn lượt học sinh từ các khoa ngắn hạn đến dài
hạn và đưa vào chương trình chính khóa. Cụ thê, tại Thành phố Hồ Chi Minh đã
co khoảng 100 trường dạy các môn Robotics, Khoa học máy tính…; tại Hà Nội
8


co gần 200 trường triên khai các môn Robotics, Khoa học máy tinh, Khoa học
dư liệu, Internet vạn vật…; tại Đà Nẵng co hơn 20 trường triển khai các môn
Robotics, Khoa học máy tính…
Ông Nguyễn Khắc Thành Hiệu trưởng trường đại học FPT noi: “Trường
tiểu học FPT cũng đã co kế hoạch triển khai giáo dục STEM vào chương trình
chinh khoa bắt buộc từ năm học 2017 - 2018, với sư kết hợp cùng Trung tâm
American STEM” [22].

Báo trithuc.vn cho biết: “Ở Việt Nam các trung tâm giáo dục ngoại khoá
đã sớm áp dụng các chương trình đào tạo STEM cho học sinh nhiều lứa tuổi.
Trên môi trường mạng, mạng xã hội chuyên về giáo dục STEM (stem.vn) đã
chính thức được hòa mạng cùng Hệ tri thức Việt số hóa ngày 01/01/2018 vừa
qua. Mạng xã hội stem.vn được xây dựng nhằm hỗ trợ các thành viên của
cộng đồng STEM Việt Nam, những người quan tâm tới giáo dục STEM tại Việt
Nam trao đổi, chia sẻ tài liệu học, khóa học, tăng cường các trải nghiệm,
thông tin hoạt động về giáo dục STEM - một chủ đề mới phục vụ cách mạng
công nghiệp 4.0” [23].
Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 đã chỉ rõ: “Tăng cường năng lực tiếp
cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (còn gọi là cách mạng công
nghiệp
4.0) nhằm chủ động nắm bắt cơ hội, đưa ra các giải pháp thiết thực tận dụng
tối đa các lợi thế, đồng thời giảm thiểu những tác động tiêu cực của cuộc cách
mạng công nghiệp 4.0 đối với Việt Nam” [21]. Thủ tướng Chinh phủ Nguyễn
Xuân Phúc đã nói: “Tất cả các bộ, ngành, địa phương triển khai đồng bộ nhiều
giải pháp để thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục
và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công
nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về STEM bên
cạnh ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông” [19].
Thủ tương Chinh phủ Nguyễn Xuân Phúc cũng đã giao trách nhiệm cho
Bộ Giáo dục và Đào tạo thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình
9


giáo dục phổ thông; tổ chức thi điêm tại một số trường phổ thông ngay từ năm
học 2017 - 2018. Theo Thủ tướng, việc đưa giáo dục STEM vào áp dụng ở các
bậc học, các trường học sẽ gặp một số kho khăn trở ngại, ông noi: Tất nhiên
việc đưa STEM vào chương trình giáo dục phổ thông cũng sẽ gặp một số kho
khăn như được nêu ra trong các hội thảo giáo dục, vi dụ như quy định thi cử,

đánh giá chất lượng cũng cần thay đổi phù hợp đê điều kiện cơ sở vật chất ở các
trường, vùng nông thôn, vùng sâu vùng xa và trình độ giáo viên về giáo dục
STEM [19].
Một số công trình nghiên cứu về giáo dục STEM
Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Đỗ Hương
Trà… trong các tài liệu [11], [12], đã trình bày khá đầy đủ các vấn đề về STEM
như so sánh, phân biệt giữa giáo dục STEM với các phương pháp giáo dục khác
nêu được ưu điểm và hạn chế của từng loại đồng thời đưa ra được các đề xuất
đê phát triển năng lực của học sinh thong qua hoạt động giáo dục STEM
Trong luận án nghiên cứu của Lê Xuân Quang (2017) về “Dạy học môn
Công nghệ phổ thông theo định hướng GD STEM”. Kết quả nghiên cứu cho
thấy: Phần lơn học sinh cảm thấy thoải mái, tư giác trong học tập, phát triển
năng lực hợp tác, năng lực giải quết vấn đề và sáng tạo của học sinh trong quá
trình tham gia xây dựng nội dung bài học, phù hợp vơi định hướng của
BGD&ĐT trong công văn số 5555/BGDĐT - GDTrH ngày 8/10/2014 về các
tiêu chi đánh giá bài học đang được thực hiện trong cả nước hiện nay [13].
Trong luận văn tốt nghiệp của Lê Thanh Trúc (2017) về “Tổ chức dạy
học một số kiến thức chương cơ sở của nhiệt động lực học - Vật lý 10 theo định
hướng GD STEM”. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng: Học sinh đã phát huy
được tinh tich cưc và năng lực sáng tạo, phát triển năng lực giải quyết vấn đề và
rèn luyện một số kỹ năng cần thiết trong cuộc sống như kỹ năng làm việc
nhom, thu thập và xư li thông tin, thuyết trình, phản biện… gop phần tạo
được hứng thú học Vật ly của HS nhờ vận dụng các kiến thức hàn lâm vào
thực tiễn, trực
10


quan sinh động hơn. Các phân tích thực nghiệm trên đã khẳng định tinh khả thi
của việc tổ chức dạy học chương “Cơ sở của nhiệt động lực học - Vật lý 10”
theo định hương GD STEM trong việc đổi mơi phương pháp dạy học ở trường

phổ thông [16].
1.2. Giáo dục STEM
1.2.1. Khái niệm về giáo dục STEM
STEM là thuật ngư viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology
(Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Maths (Toán học) [18].
Science (Khoa học): Là nội dung phần kiến thức thuộc lĩnh vực trong
khoa học tư nhiên của các môn Vật ly, Hoa học, Sinh học và Khoa học trái đất
nhằm giúp HS tìm hiêu nội dung kiến thức về thế giới xung quanh chúng ta và
co thê vận dụng kiến thức đo vào giải thích các hiện tượng riễn ra trong cuộc
sống hàng ngày.
Technology (Công nghệ): Là nội dung phần kiến thức về Công nghệ
nhằm giúp HS phát triên khả năng sư dụng, quan ly và đánh giá Công nghệ
đồng thời áp dụng các Công nghệ tiên tiến vào quá trình học tập, các quy trình
sản xuất đê phục vụ cho cuộc sống co chất lượng tốt hơn.
Engineering (Kỹ thuật): Là môn học thông qua các hoạt động học tích
hợp các kiến thức khoa học, toán học…. vào xây dựng kỹ thật giúp học sinh hiểu
biết sư phát triển của khoa học đồng thời giúp học sinh vận dụng các kiến thức
vào trong xây dựng quy trình sản xuất nhằm phục vụ cuộc sống.
Maths (Toán học): Là nội dung kiến thức về tinh toán thông qua hoạt
động tính toán, trình bày y tưởng và nêu ra các giải pháp đê giải quyết các vấn
đề đặt ra giúp HS phát triển khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt y tưởng.
STEM là một cách dạy học trang bị cho người học những kiến thức môn
học trong lĩnh vực STEM và những kỹ năng cần thiết theo cách tiếp cận liên
môn và người học co thê áp dụng kiến thức đê giải quyết vấn đề trong cuộc
sống thực tiễn. Thay vì giảng dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và

11


rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các

ứng dụng thực tế [12].
GD STEM là giải pháp gop phần tăng hiệu quả dạy học, phát triển năng
lực giải quyết vấn đề của HS, phát triển tư duy, logic, tư chủ, sáng tạo của HS
đặc biệt trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật, giúp HS co thể hiểu rõ được y nghĩa
thực tiễn của các kiến thức Vật ly được học.
GD STEM gồm co 3 cách hiêu chính như sau:
- Quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học:

Là một chương trình dạy học từ bậc tiểu học đến bậc sau đại học đê cung cấp
hỗ trợ, tăng cường năng lực của người học [11].
- Tich hợp của bốn lĩnh vực STEM: “Là phương pháp tiếp cận liên môn

những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học vào bối cảnh
thực tế nhằm tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh
nghiệp” [11].
- Tich hợp từ hai lĩnh vực STEM trở lên: “GD STEM là một cách dạy

học tiếp cận, nghiên cứu khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai môn
học STEM trở lên, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn
học khác trong nhà trường” [11].
1.2.2. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới
1.2.2.1. Mục tiêu giáo dục STEM
Trong luận văn tôi trình bày mục tiêu giáo dục STEM theo nghĩa chung
nhất. Mục tiêu giáo dục STEM bao gồm 3 phần chính như sau [11]:
- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học về STEM cho HS:
+ Nội dung kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn học trong lĩnh
vực STEM.
+ Vận dụng phối hợp các kiến thức, kỹ năng đó đê giải quyết các vấn đề
thực tiễn.

12


- Phát triển năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM trang bị cho HS
những kỹ năng phù hợp đáp ứng nhu cầu lao động trong thời đại mơi trong thế
kỉ 21. Bên cạnh những hiêu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ
thuật, Toán học, học sinh sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác
đê thành công.
- Định hướng nghề nghiệp cho HS: giáo dục STEM trang bị cho HS
những kiến thức, kỹ năng mang tinh nền tảng cho việc học tập ở các bậc học
cao hơn, góp phần đào tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cho xã hội, đặc biệt
là đối vơi các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM.
1.2.2.2. Thiết kế bài học STEM
a. Quy trình thiết kế bài học STEM
Từ thực tiễn chúng tôi dạy học ở THCS và việc nghiên cứu các tài liệu
chúng tôi đưa ra quy trình thiết kế bài học theo định hương giáo dục STEM.
Trong các tác giả Nguyễn Thanh Nga, đã trình bày quy trình thiết kế chủ đề
GD STEM cho HS trung học dựa trên mục tiêu GD STEM và các tiêu chi của
một bài học STEM được thực hiện như hình 1.1[12].

Vấn đề
thực tiễn

Ý
tưởng
chủ đề
STEM

Xác
định

kiến
thức
STEM
cần giải
quyết

Xác
định
mục tiêu
chủ đề
STEM

Xây dựng bộ
câu hỏi định
hương chủ
đề STEM

Hình 1.1. Quy trình thiết kế bài học STEM
Vấn đề thực tiễn: Dựa trên các tình huống co vấn đề trong thực tiễn các
em quan sát được cần giải quyết. Các tình huống phải xuất phát từ nhu cầu tìm
hiểu của học sinh no thôi thúc HS tìm hiêu và thực hiện đê đáp ứng nhu cầu của
mình. Hoạt động đo cũng là yêu cầu của định hướng nghề nghiệp, đòi hỏi học

13


sinh giải quyết nhằm trải nghiệm một số nhiệm vụ của nghề nghiệp nào đo
trong thực tế.
Ý tưởng bài học STEM: Là bài toán mở được hình thành co tính chất kỹ
thuật nhằm giải quyết vấn đề thực tiễn mà học sinh gặp phải.

Xác định kiến thức STEM cần giải quyết: Là các kiến thức liên quan
đến Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học… mà HS sẽ được học trong
chủ đề này.
Xác định mục tiêu bài học STEM: Là các kiến thức, kỹ năng, thái độ học
sinh sẽ đạt được sau khi thực hiện chủ đề.
Xây dựng bộ câu hỏi định hướng bài học STEM: Là các câu hỏi mà dựa
vào đo học sinh co thê đề xuất các giải pháp nhằm đạt được mục tiêu của chủ
đề, các câu hỏi định hương được xây dựng theo các cấp độ đê phù hợp với phát
triên tư duy, năng lưc sáng tạo. Nếu trong thời gian ngắn đê hoàm thành bài học
thì giáo viên cần định hướng thường xuyên cho học sinh qua câu hỏi định
hướng hoạt động học tập.
b. Các bước soạn thảo nội dung bài học STEM
Bước 1: Xây dựng nội dung tích hợp STEM theo một chủ đề nào đó
Dựa vào nội dung bài học, nội dung các kiến thức trọng tâm mà GV,
nhóm GV đưa ra một số kiến thức về toán, lí, công nghệ. Co liên quan đến chủ
đề bài học và các nội dung của chủ đề STEM.
Bước 2: Kết nối chủ đề với một vấn đề trong thực tiễn
Dựa vào nội dung bài học GV tìm hiêu một vấn đề trong thực tiễn gần sát
nhất vơi nội dung bài học đê đưa ra tình huống co vấn đề nhằm kích thích cho
hoạt động học tập của học sinh.
Bước 3: Xác định rõ các vấn đề STEM mà học sinh cần giải quyết
Vấn đề STEM chính là các yêu cầu về sản phẩm và các kỹ năng cần đạt
Bước 4: Các tiêu chí đánh giá sản phẩm
Gíao viên đưa ra các tiêu chi cần đạt qua các mức độ của sản phẩm như:
thời gian hoàn thành, độ bền, đẹp, co hoạt động hay không, hoạt động co ổn


định không…. Đê thực nghiệm và kiêm tra kết quả đạt được của từng đối tượng
tham gia học tập.
Bước 5: Lập kế hoạch học tập:

Giáo viên cần trao đổi bàn bạc đê xây dựng kế hoạch cho một bài học cụ
thê vơi các bươc tìm hiêu kiến thức đê học sinh thực hiện từ đo giúp HS thực
hiện các quy trình thực nghiệm đê điều chỉnh đưa ra quy trình đúng. Trong quá
trình xây dựng cần tạo ra các vấn đề HS không tư giải quyết ngay được đê từ đo
kích thích sư hứng thú đi tìm các hương mơi nhằm phát triên tư duy học sinh.
Bước 6: Thu hút học sinh làm việc nhóm
GV cần xây dựng quá trình học tập của một đơn vị kiến thức mà cần co sư
trợ giúp của các thành viên trong nhóm cùng hoạt động đê các thành viên trong
nhóm cùng nhau thực hiện.
Bước 7: Khuyến thích các nhóm đưa ra ý tưởng mới qua câu hỏi “Làm thế nào
để giải quyết vấn đề này?”
GV cần xây dựng vấn đề sao cho co nhiều con đường co thê thực hiện
được từ các con đường đo HS sẽ đưa ra các y tưởng đê hoàn thành nội dung bài
học. Việc đưa ra nhiều y tưởng giúp HS rèn luyện tư duy logic.
Bươc 8: Hương dẫn các nhóm chọn y tưởng tốt nhất
Dựa vào các y tưởng mà dư đoán HS co thê đưa ra GV đưa ra định hướng
đê giúp HS lựa chọn trong các y tưởng của mình y tưởng nào phù hợp, hiệu quả
nhất đê thực hiện chế tạo sản phẩm theo y tưởng mà HS, nhóm HS đã đưa ra.
Bước 9: Thử nghiệm và đánh giá
Sau khi HS thực hiện xong sản phẩm GV hương dẫn HS thư nghiệm sản
phẩm của mình theo các tiêu chi đã đề ra đê đánh giá sản phẩm của mình cũng
như sản phẩm của các bạn khác trong lớp.
Bước 10: Trao đổi giữa các nhóm để lựa chọn kết quả tốt nhất
Các nhóm cho tiến hành thư nghiệm như nhau sau đo cho các nhóm khác
quan sát đánh giá theo các tiêu chi của GV đưa ra rồi trao đổi nhận xét và lựa
chọn phương án tối ưu nhất.