Thiết kế chủ đề stem đèn học thay đổi cường độ ánh sáng theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh trung học cơ sở​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Nguyễn Trúc Vy

THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ STEM “ĐÈN HỌC THAY
ĐỔI CƯỜNG ĐỘ SÁNG” THEO ĐỊNH HƯỚNG
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CHO HỌC SINH
TRUNG HỌC CƠ SỞ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh - 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Nguyễn Trúc Vy

THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ STEM “ĐÈN HỌC THAY
ĐỔI CƯỜNG ĐỘ SÁNG” THEO ĐỊNH HƯỚNG
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CHO HỌC SINH
TRUNG HỌC CƠ SỞ
Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
ThS. LÊ HẢI MỸ NGÂN

Thành phố Hồ Chí Minh - 2020


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN

Tơi xin chân thành bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến Cô Lê Hải Mỹ Ngân, người đã
ln tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập,
nghiên cứu và hồn thành khố luận.
Tơi xin chân thành cảm ơn Trường, Phịng đào tạo, các Thầy, Cơ trong Khoa Vật
lý Trường Đại học Sư phạm TP.Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tơi thực hiện
khố luận này.
Tơi xin chân thành cảm ơn Q Thầy Cơ đã tham gia khảo sát và đóng góp ý kiến
cho tơi, giúp tơi hồn thiện tốt hơn đề tài của mình.
Qua đây tơi cũng xin bày tỏ lịng cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã
giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện khố luận này.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm
2020
Sinh viên

Nguyễn Trúc Vy

i


Nguyễn Trúc Vy

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................

MỤC LỤC .............................................................................................................
Danh mục các chữ viết tắt ..................................................................................
Danh mục các bảng ..............................................................................................
Danh mục các hình ..............................................................................................
MỞ ĐẦU ...............................................................................................................

CHƯƠNG 1 - CƠ SỞ LÍ LUẬN........................................................................ 4

1.4.1. Tiến trình chủ đề STEM theo qui trình thiết kế kĩ thuật......................6
1.4.2. Tiêu chí xây dựng và đánh giá bài học STEM................................... 11

1.5.1. Khái niệm năng lực và đặc điểm của năng lực..................................12
1.5.2. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực.................................... 13

1.6.1. Mục tiêu và nội dung chương trình [3].............................................. 14
1.6.2. Khung năng lực KHTN..................................................................... 14

ii


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp

Kết luận chương 1............................................................................................. 20
CHƯƠNG 2 - THIẾT KẾ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “ĐÈN HỌC
THAY ĐỔI CƯỜNG ĐỘ SÁNG”........................................................................ 21

2.4.1. Mô tả chủ đề...................................................................................... 34

2.4.2. Vị trí trong chương trình................................................................... 37
2.4.3. Mục tiêu............................................................................................ 40
2.4.4. Tiến trình hoạt động chung................................................................ 41
2.4.5. Ma trận đánh giá................................................................................ 44
2.4.6. Danh sách phương tiện/học liệu dạy học........................................... 46
2.4.7. Tiến trình dạy học chi tiết.................................................................. 48

Kết luận chương 2............................................................................................. 63
CHƯƠNG 3 - THAM KHẢO Ý KIẾN CHUYÊN GIA................................. 64

Kết luận chương 3............................................................................................. 83
Kết luận............................................................................................................. 84
Tài liệu tham khảo............................................................................................ 85
PHỤ LỤC....................................................................................................... PL1

iii


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu

GV
HS
GDPT
KHTN
THCS
SGK

EDP

iv


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Các pha hoạt động dạy học chủ đề STEM........................................................... 10
Bảng 1.2. Tiêu chí đánh giá tiến trình dạy học........................................................................ 11
Bảng 1.3. Khung năng lực KHTN................................................................................................ 14
Bảng 2.1. Các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề................................................................. 21
Bảng 2.2. Danh sách các nguyên vật liệu sử dụng chế tạo sản phẩm minh họa.........23
Bảng 2.3. Các bước chế tạo mơ hình đèn học thay đổi cường độ sáng.........................26
Bảng 2.4. Nội dung kiến thức tích hợp trong chủ đề............................................................ 30
Bảng 2.5. Tổng hợp các kiến thức HS kiến tạo trong chủ đề............................................. 31
Bảng 2.6. Tổng hợp các kiến thức liên quan đến chủ đề..................................................... 32
Bảng 2.7. Mục tiêu dạy học chủ đề STEM............................................................................... 40
Bảng 2.8. Tiến trình hoạt động...................................................................................................... 41
Bảng 2.9. Ma trận đánh giá năng lực.......................................................................................... 44
Bảng 2.10. Danh sách phương tiện/học liệu sử dụng........................................................... 47
Bảng 2.11. Tiến trình dạy học chủ đề.......................................................................................... 48
Bảng 3.1. Danh sách chuyên gia tham gia khảo sát, đóng góp ý kiến cho đề tài.......64
Bảng 3.2. Khảo sát ý kiến của chuyên gia về chủ đề “Đèn học thay đổi cường độ
sáng” theo định hướng giáo dục STEM..................................................................................... 65
Bảng 3.3. Khảo sát ý kiến của chuyên gia về bộ hồ sơ dạy học chủ đề “Đèn học thay
đổi cường độ sáng” theo định hướng giáo dục STEM......................................................... 66
Bảng 3.4. Khảo sát ý kiến chung của chuyên gia về bộ hồ sơ dạy học chủ đề “Đèn

học thay đổi cường độ sáng” theo định hướng giáo dục STEM....................................... 79
Bảng 3.5 Định hướng chỉnh sửa và phát triển đề tài............................................................. 72

v


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Tốn học....................6
Hình 1.2. Mơ hình về qui trình thiết kế kĩ thuật của NASA................................................. 7
Hình 1.3. Tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM................................................................ 8
Hình 1.4. Qui trình đánh giá năng lực........................................................................................ 18
Hình 2.1. Sơ đồ mạch điện đèn học minh họa......................................................................... 22
Hình 2.2. Bản thiết kế đèn học minh họa.................................................................................. 26
Hình 2.3. Sơ đồ thể hiện sự kết nối giữa nhiệm vụ - kiến thức – thiết kế..................... 35
Hình 2.4. Tiến trình thực hiện dự án........................................................................................... 39

vi


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Theo Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 [1] về Tăng cường năng lực tiếp cận cuộc

Cách mạng công nghiệp lần thứ tư (cịn gọi là cách mạng cơng nghiệp 4.0), Thủ
tướng Chính phủ có u cầu phải thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung,
phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp
nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào
tạo về STEM bên cạnh ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thơng.
Theo Chương trình phổ thơng tổng thể năm 2018 [2] do Bộ Giáo dục và Đào tạo
ban hành kèm thông tư 32/2018/TT-BGDĐT đã đề cập: “Giáo dục STEM là mơ
hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức khoa
học, cơng nghệ, kĩ thuật và tốn học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong
bối cảnh cụ thể”. Giáo dục STEM được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới và
rất quan tâm trong đổi mới giáo dục phổ thơng của Việt Nam.
Chương trình phổ thơng 2018 được xây dựng trên nền tảng phát triển năng lực,
gắn với nhu cầu phát triển của đất nước, những tiến bộ của thời đại về khoa học công nghệ và xã hội nhằm hình thành và phát triển ở HS các năng lực cốt lõi. Trong
chương trình 2018, “tính mở” là một trong các điểm mới, chỉ đưa ra các định hướng
chung về yêu cầu cần đạt, nội dung, phương pháp và đánh giá để tạo cơ hội cho GV
phát huy tính chủ động, linh hoạt và sáng tạo trong thực hiện chương trình.
Giáo dục STEM trong chương trình phổ thơng 2018, được khuyến khích thực
hiện lồng ghép trong q trình thực hiện dạy học chương trình các mơn: Khoa học,
KHTN, Tốn, Cơng nghệ, Tin học,… Điều này thể hiện qua việc giáo dục STEM
đều được nhắc đến trong chương trình các mơn học này. Trong chương trình mơn
KHTN [3] có đề cập “cần kết hợp giáo dục STEM trong dạy học nhằm phát triển
cho HS khả năng tích hợp các kiến thức, kĩ năng của các lĩnh vực KHTN, cơng
nghệ, kĩ thuật, tốn vào giải quyết một số tình huống thực tiễn”.
Một phương thức triển khai giáo dục STEM trong các môn học là thông qua các
chủ đề STEM. Trong Công văn số 5555/BGDĐT – GDTrH ngày 08/10/2014 [4] có
đề cập đến việc thực hiện các chuyên đề học tập đối với HS thay cho việc dạy học
đang được thực hiện theo từng bài/tiết trong sách giáo khoa như hiện nay. Theo đó,
các tổ/nhóm chun mơn có thể căn cứ vào chương trình và sách giáo khoa hiện
hành, lựa chọn nội dung để xây dựng các chuyên đề dạy học phù hợp, đồng thời xác
định các năng lực và phẩm chất có thể hình thành cho HS trong mỗi chuyên đề đã

xây dựng.
1


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp

Trong khóa luận này, chủ đề STEM được thiết kế lồng ghép trong dạy học môn
KHTN cấp THCS và hướng vào vấn đề thực tiễn là tình trạng suy giảm thị lực của con
người nói chung và HS nói riêng. Theo báo cáo thống kê, trong năm 2015, trên tồn thế
giới có khoảng 253.000.000 người bị khiếm thị [5]. Các nhà nghiên cứu dự báo, con số
này tăng nhanh trong tương lai và gây ra gánh nặng cho xã hội. Tình trạng suy giảm thị
lực sẽ gây ra rất nhiều bất tiện trong cuộc sống sinh hoạt hằng ngày. Thực tế, thị lực của
chúng ta sẽ suy giảm dần do nhiều nguyên nhân. Trong đó, điều kiện chiếu sáng không
đạt chuẩn cũng tác động nhiều đến suy giảm thị lực của mắt như thiếu ánh sáng là một
nguyên nhân chính dẫn tới mỏi mắt, tiếp xúc với quá nhiều ánh sáng sẽ gây kích ứng
mắt, làm việc trong mơi trường q ít ánh sáng làm cho mắt phải căng để nhìn [6]. Điều
này cho thấy việc bố trí ánh sáng, bố trí các loại đèn ở nơi làm việc, sinh hoạt cho phù
hợp với các điều kiện chiếu sáng trong các hoạt động khác nhau rất cần được chú ý và
xem trọng. Như vậy, làm thế nào để cường độ sáng

ở nơi học tập và sinh hoạt của chúng ta có thể thay đổi dễ dàng và thuận tiện? Trong
chủ đề “Đèn học thay đổi cường độ sáng”, HS nghiên cứu và chế tạo mô hình đèn
học có thể điều chỉnh các mức độ sáng khác nhau, từ đó điều chỉnh bật – tắt số bóng
đèn cho phù hợp. HS sử dụng các linh kiện điện tử đơn giản như đèn LED, công tắc,
dây điện, nguồn pin một chiều,… để chế tạo mơ hình. Việc xây dựng tiến trình chủ
đề STEM có thể thực hiện dựa trên các qui trình dạy học tích cực như qui trình tìm
tịi khám phá, qui trình Trial,… trong đó, tiến trình chủ đề STEM theo qui trình thiết
kế kĩ thuật (EDP) giúp nhấm mạnh yếu tố công nghệ và kĩ thuật.

Vì những vấn đề nêu trên, khố luận sẽ tập trung tìm hiểu về dạy học phát triển
năng lực kết hợp thiết kế chủ đề giáo dục STEM “Đèn học thay đổi cường độ sáng”
theo qui trình EDP để dạy học môn KHTN cho HS THCS lớp 9.
2. Mục đích nghiên cứu
Thiết kế chủ đề STEM “Đèn học thay đổi cường độ sáng” theo định hướng triển
năng lực dạy học môn KHTN cho HS THCS.
3.

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi

nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Hoạt động dạy học một số nội dung kiến thức trong mạch nội dung Điện
khối 9 - môn KHTN cấp THCS.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
-

Kiến thức trong chủ đề “Đèn học thay đổi cường độ sáng”;

-

Lí luận và tổ chức dạy học STEM, qui trình thiết kế kĩ thuật;
2


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp

-

Chương trình mơn KHTN;

-

Cơ sở lí luận dạy học phát triển năng lực.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu lí thuyết về qui trình thiết kế kĩ thuật, giáo dục STEM trong
chương trình mới và dạy học theo định hướng phát triển năng lực.
-

Phân tích mạch nội dung và yêu cầu cần đạt trong các mơn KHTN, Cơng

nghệ, Tốn, và Tin học trong thiết kế chủ đề Đèn học thay đổi cường độ sáng.

- Thiết kế hồ sơ dạy học chủ đề STEM “Đèn học thay đổi cường độ sáng”
theo định hướng phát triển năng lực:

✓ Kế hoạch dạy học;
✓ Phương tiện/ tài liệu hỗ trợ dạy học: thí nghiệm, video, tranh ảnh,
phiếu bài tập, thông tin thêm;
✓ Công cụ thu nhận và đánh giá kết quả học tập của HS.

-

Tham khảo ý kiến chuyên gia.

5. Phương pháp nghiên cứu
5.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận
Nghiên cứu cơ sở lí luận về giáo dục STEM dựa trên qui trình thiết kế kĩ

thuật.

-

Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học theo định hướng phát triển năng lực.

- Nghiên cứu các kiến thức liên quan đến chủ đề Đèn học thay đổi cường
độ sáng trong chương trình mơn học KHTN và các tài liệu tham khảo.
5.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
-

Nghiên cứu các vấn đề thực tiễn của chủ đề.

5.3. Phương pháp hỏi ý kiến chuyên gia
-

Gửi khảo sát bằng bảng hỏi.

-

Ghi nhận kết quả khảo sát.

-

Phân tích và đánh giá kết quả khảo sát.

6. Cấu trúc khố luận
Ngồi phần mở đầu, kết luận, danh mục các tài liệu tham khảo và phụ lục, khoá
luận được trình bày bao gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận

Chương 2: Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề Đèn học thay đổi cường độ sáng
Chương 3: Tham khảo ý kiến chuyên gia

3


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp
CHƯƠNG 1 - CƠ SỞ LÍ LUẬN

Tổng quan về STEM và giáo dục STEM
STEM là viết tắt của khoa học (Science), công nghệ (Technology), kĩ thuật
(Engineering), tốn học (Mathematics). Khơng giống như các loại hình giảng dạy
truyền thống, dạy học theo định hướng STEM kết hợp hai hay nhiều môn học thông
qua vận dụng kiến thức về khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật, tốn học để giải quyết các
vấn đề thực tế trong cuộc sống dựa vào kinh nghiệm của HS. [7]
“Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học,
trong đó các khái niệm học thuật mang tính ngun tác được lồng ghép với các
bài học trong thế giới thực, ở đó các HS áp dụng các kiến thức trong khoa học,
cơng nghệ, kĩ thuật và tốn vào trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa
trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát
triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và có thể góp phần vào cạnh tranh
trong nền kinh tế mới.” [8]
“Giáo dục STEM là mơ hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn,
giúp HS áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào
giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể.” [9]
“Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ
hai trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Tốn học trở lên,
trong đó nội dung học tập đuợc gắn với thực tiễn, phương pháp dạy học theo

quan diểm dạy học định hướng hành động.” [10]
“Tích hợp STEM được hiểu là cách tiếp cách dạy và học các nội dung và
thực hành của các tri thức liên ngành bao gồm khoa học và/hoặc tốn thơng
qua sự tích hợp thực hành của kĩ thuật hoặc thiết kế kĩ thuật của cơng nghệ phù
hợp.”
[11]
Nhìn chung, có nhiều quan điểm về giáo dục STEM, tuy nhiên các quan điểm
này đều cho rằng giáo dục STEM là sự tiếp cận liên môn và quan tâm đến các vấn
đề thực tiễn. Trong khóa luận này, chúng tơi tiếp cận quan điểm về giáo dục STEM
theo Chương trình phổ thơng tổng thể 2018 [2]: “Giáo dục STEM là mơ hình giáo
dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức khoa học, cơng
nghệ, kĩ thuật và tốn học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ
thể”. Mục tiêu của giáo dục STEM gồm phát triển phát triển năng lực cốt lõi và
định hướng nghề nghiệp cho HS.

4


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp

Định hướng giáo dục STEM trong Chương trình GDPT 2018
Trong tài liệu Tìm hiểu về chương trình phổ thơng tổng thể 2018 [12] có đề cập
đến giáo dục STEM: “Trong Chương trình GDPT 2018, giáo dục STEM vừa mang
ý nghĩa thúc đẩy các lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật và tốn học vừa thể
hiện phương pháp tiếp cận liên môn, phát triển năng lực và phẩm chất người học.”
Chương trình GDPT 2018 có đầy đủ các mơn học STEM như: Tốn,
KHTN
(Khoa học ở tiểu học; KHTN ở THCS; nhóm mơn khoa học: Vật lí, Hóa học

và Sinh học ở THPT), Cơng nghệ, Tin học. Các mơn học này đóng vai trị
quan trọng trong việc thực hiện giáo dục STEM.
Việc hình thành các nhóm mơn: (1) nhóm mơn khoa học xã hội; (2)
nhóm mơn KHTN; (3) nhóm mơn cơng nghệ và nghệ thuật với qui định chọn 5
mơn học từ 3 nhóm mơn học trên, mỗi nhóm chọn ít nhất 1 mơn học đảm bảo
tất cả HS đều được học các môn học STEM.
Vị trí, vai trị của mơn Cơng nghệ và mơn Tin học trong Chương trình
GDPT mới đã được nâng cao rõ rệt, điều này thể hiện rõ tư tưởng giáo dục
STEM.
Có các chủ đề STEM trong chương trình mơn học tích hợp ở giai đoạn
giáo dục cơ bản như các môn Tự nhiên và Xã hội, Công nghệ, Tin học ở tiểu
học; môn KHTN ở THCS.
Các chuyên đề học tập về STEM, nghề nghiệp STEM ở lớp 10, 11 và 12
trong các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và tốn học; các hoạt động
trải nghiệm dưới hình thức câu lạc bộ nghiên cứu khoa học, trong đó có hoạt
động nghiên cứu STEM.
“Tính mở” là một trong các điểm mới ở chương trình phổ thơng tổng thể
2018, GV có thể chủ động và linh hoạt trong việc xây dựng kế hoạch dạy học
các nhân dựa trên kế hoạch của nhà trường. Tính mở của chương trình mới cho
phép xây dựng một số nội dung giáo dục STEM thông qua chương trình địa
phương, kế hoạch giáo dục nhà trường, hoạt động giáo dục xã hội được tổ
chức, triển khai dưới hình thức các chương trình, hoạt động STEM.
Định hướng đổi mới phương pháp giảng dạy được nêu trong Chương
trình
GDPT tổng thể phù hợp với giáo dục STEM ở các cấp dạy học tích hợp theo chủ
đề liên mơn, vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn.

Nội dung tích hợp trong giáo dục STEM
Theo Chương trình giáo dục tổng thể 2018 [2], dạy học tích hợp “là định hướng
dạy học giúp HS phát triển khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng,... thuộc

5


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp

nhiều lĩnh vực khác nhau để giải quyết có hiệu quả các vấn đề trong học tập và trong
cuộc sống, được thực hiện ngay trong quá trình lĩnh hội tri thức và rèn luyện kĩ năng”,
với cách hiểu như vậy, việc tổ chức giáo dục STEM mà trong đó huy động các kiến
thức của các lĩnh vực khác nhau chính là theo định hướng dạy học tích hợp.

Theo Nguyễn Thanh Nga và cộng sự: “Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận,
khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM,
hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường”
[13].
Theo Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải và các cộng sự: “Dạy học tích hợp
STEM giúp cho q trình học diễn ra một cách tự nhiên,các sự vật hiện tượng trong
thực tế không còn bị chia tách thành các phần riêng biệt và các vấn đề xã hội là
những vấn đề phức tạp mà để giải quyết nó người học phải huy động kiến thức từ
nhiều lĩnh vực. Thông qua các nhiệm vụ cần thực hiện, HS sẽ nhận ra mối liên hệ
giữa các mơn học” [14]. Mối quan hệ đó được miêu tả trong sơ đồ hình 1.1.

Hình 1.1. Mối liên quan của Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và Tốn học [14]
Qui trình thiết kế kĩ thuật (Engineering design process)
1.4.1. Tiến trình chủ đề STEM theo qui trình thiết kế kĩ thuật
Có nhiều phương thức để triển khai giáo dục STEM và dạy học phát triển năng
lực ở nhà trường, trong đó, việc triển khai phương thức giáo dục STEM theo qui trình

thiết kế kĩ thuật (Engineering design process) giúp nhấn mạnh yếu tố cơng nghệ và kĩ
thuật. Qui trình thiết kế kĩ thuật mô tả cách mà các kĩ sư sử dụng để giải quyết vấn đề.
Qui trình thiết kế kĩ thuật có nhiều biến thể và mức độ phức tạp khác nhau ttùy thuộc
vào tình huống cụ thể, tuy nhiên mơ hình về qui trình thiết kế kĩ thuật của

6


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp

NASA (NASA Engineering design process) [15] được xem là một mơ hình điển
hình và bao qt.

Hình 1.2. Mơ hình về qui trình thiết kế kĩ thuật của NASA [15]
Qui trình bắt đầu bằng việc đặt câu hỏi, hình dung các giải pháp, thiết kế kế
hoạch, tạo và kiểm tra, thử nghiệm mơ hình, sau đó thực hiện cải tiến. Các giai đoạn
được mô tả cụ thể như sau:
(1) Đặt câu hỏi (Ask): HS xác định vấn đề, các yêu cầu, đòi hỏi cần đáp
ứng, vấn
đề phải giải quyết.
(2) Tưởng tượng (Imagine): HS suy nghĩ về các giải pháp và ý tưởng nghiên
cứu.
(3) Lập kế hoạch (Plan): HS phác thảo các mẫu thiết kế có khả năng và chọn ra
một mẫu thiết cuối cùng để tiến hành thực hiện mơ hình.
(4) Sáng tạo (Create): HS xây dựng mơ hình, hoặc sản phẩm phù hợp với các yêu
cầu thiết kế.
(5) Kiểm tra (Test): HS tiến hành thử nghiệm; thu thập và phân tích dữ liệu; đánh
giá các giải pháp thơng qua phân tích điểm mạnh, điểm yếu của từng thiết kế đã

thực hiện, tìm thấy trong quá trình thử nghiệm.
(6) Cải tiến (Improve): Căn cứ vào kết quả kiểm tra, thử nghiệm, HS thực hiện
các cải tiến về thiết kế, xác định những thay đổi sẽ thực hiện và giải thích về các
thay đổi này.
Chi tiết và cụ thể hóa qui trình thiết kế kĩ thuật, trong tài liệu tập huấn Xây dựng
và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học [16] của Vụ giáo
dục trung học có đề xuất qui trình tổ chức dạy học chủ đề STEM theo các bước:


7


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 1.3. Tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM [16]
Trong tiến trình dạy học này, việc nghiên cứu kiến thức nền chính là việc học để
chiếm lĩnh các nội dung kiến thức trong chương trình GDPT ứng với vấn đề cần giải
quyết trong bài học, mà trong đó HS là người chủ động nghiên cứu SGK, tài liệu bổ
trợ, tiến hành thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) dưới sự hướng dẫn của GV;
vận dụng kiến thức đã học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề; thực
hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế.
Thơng qua q trình học tập đó, HS được rèn luyện nhiều kĩ năng để phát triển
phẩm chất, năng lực.
Tiến trình dạy học chủ đề STEM tuân thủ theo qui trình thiết kế kĩ thuật nêu trên, tuy
nhiên khơng nhất thiết thực hiện theo trình tự từng bước (hết bước này mới đến bước
kia) mà có những bước được thực hiện song hành, tương hỗ lẫn nhau, cụ thể là việc
“nghiên cứu kiến thức nền” được thực hiện đồng thời với “đề xuất giải pháp”; “chế tạo
mô hình” được thực hiện đồng thời với “thử nghiệm và đánh giá”, trong đó bước này

vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia. Vì vậy, mỗi bài học STEM
được tổ chức theo 5 hoạt động và được trình bày trong tài liệu tập huấn Xây

8


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp

dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học của Vụ giáo
dục trung học và được tóm tắt trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Các pha hoạt động dạy học chủ đề STEM [16]
Pha
hoạt động

Hoạt động
1. Xác
định vấn
đề

Hoạt động
2. Nghiên
cứu kiến
thức nền
và đề xuất
giải pháp


Nguyễn Trúc Vy

Hoạt động
3. Lựa
chọn giải
pháp

Hoạt động
4. Chế tạo
mẫu, thử
nghiệm và
đánh giá

Hoạt động
5. Chia sẻ,
thảo luận,
điều chỉnh



Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp
điểm và định hướng
tiếp tục hồn thiện.

1.4.2. Tiêu chí xây dựng và đánh giá bài học STEM
Trong tài liệu tập huấn Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong
trường trung học, Vụ giáo dục trung học cũng đã nêu rõ các tiêu chí xây dựng và
đánh giá bài học STEM.
Tiêu chí xây dựng bài học STEM [4]

-

Tiêu chí 1. Chủ đề STEM tập trung và các vấn đề của thực tiễn.

-

Tiêu chí 2. Cấu trúc bài học STEM theo qui trình thiết kế kĩ thuật.

- Tiêu chí 3. Phương pháp dạy học bài học STEM đưa HS vào hoạt động
tìm tịi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm.
- Tiêu chí 4. Hình thức tổ chức bài học STEM lơi cuốn HS vào hoạt động
nhóm kiến tạo.
- Tiêu chí 5. Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa
học và toán mà HS đã và đang học.
Tiêu chí đánh giá bài học STEM
Các tiêu chí đánh giá tiến trình dạy học đã được nêu rõ trong Công văn số
5555/BGDĐT – GDTrH ngày 08/10/2014 và trình bày ở bảng 1.2.
Bảng 1.2. Tiêu chí đánh giá tiến trình dạy học [4]
Nội
dung

Mức độ
phương
1. Kế
hoạch
và tài
liệu dạy
học

Mức độ

cần đạt

Mức độ

chức cá

Mức độ
hoạt độ

Mức độ
2. Tổ

giao nh

chức

Khả nă


HS.
11


Nguyễn Trúc Vy

Khóa luận tốt nghiệp

Mức độ
HS hợp

Mức độ
đánh gi

Khả nă
của tất
3. Hoạt
động
của HS

Mức độ

hiện cá

Mức độ

và kết q

Mức độ
vụ học
Giới thiệu về dạy học phát triển năng lực
1.5.1. Khái niệm năng lực và đặc điểm của năng lực
Hiện nay, có nhiều cách tiếp cận và diễn đạt khái niệm năng lực tùy thuộc vào bối
cảnh và mục đích sử dụng.
- Theo Dương Thị Thúy Hà và cộng sự cho rằng: “Năng lực là tổ hợp các kiến
thức, kĩ năng, thái độ và kinh nghiệm cá nhân cho phép thực hiện có trách nhiệm và
hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong những tình huống
khác nhau thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân.” [17]
- Theo Đặng Thành Hưng thì: “Năng lực là tổ hợp những hành động vật chất và
tinh thần tương ứng với dạng hoạt động nhất định dựa vào những thuộc tính cá

nhân (sinh học, tâm lí) và giá trị xã hội được thực hiện tự giác và dẫn đến kết quá
phù hợp với trình độ thực tế của hoạt động.” [18]
Trong khóa luận này, chúng tơi sẽ sử dụng khái niệm năng lực theo Chương trình
giáo dục tổng thể 2018: “Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát
triển nhờ tố chất sẵn có và q trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy
động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú,
niềm tin, ý chí,... thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả
mong muốn trong những điều kiện cụ thể. Năng lực cốt lõi là năng lực cơ bản, thiết
yếu mà bất kì ai cũng cần phải có để sống, học tập và làm việc hiệu quả.” [2]
Chương trình GDPT 2018 hình thành và phát triển cho HS những năng lực cốt
lõi sau:


12