Xây dựng và tổ chức dạy học một số kiến thức chương các định luật bảo toàn vật lý lớp 10 theo định hướng giáo dục stem

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

Hà Cẩm Ân

XÂY DỰNG VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC
MỘT SỐ KIẾN THỨC
CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”
VẬT LÝ LỚP 10
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thành phố Hồ Chí Minh – 2019


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

Hà Cẩm Ân

XÂY DỰNG VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC
MỘT SỐ KIẾN THỨC
CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”
VẬT LÝ LỚP 10
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
Chuyên ngành : Lí luận và phương pháp dạy học bộ mơn Vật lí
Mã số

: 80140111

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. PHAN GIA ANH VŨ

Thành phố Hồ Chí Minh – 2019


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu trong luận văn thạc sĩ giáo dục với
đề tài: “Xây dựng và tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Các định luật
BẢO TOÀN” Vật lý lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM” là của riêng tôi. Các
nội dung và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được người nào cơng bố
trong bất kì một cơng trình nào khác.
Tác giả

Hà Cẩm Ân


LỜI CÁM ƠN
Trong q trình thực hiện và hồn thành luận văn, tơi đã gặp khơng ít khó
khăn, nhưng tơi cũng đã nhận được sự quan tâm, động viên và giúp đỡ rất lớn từ
quý thầy cô, bạn bè, gia đình và đồng nghiệp nên đã hồn thành được luận văn
này. Tại nay, tơi xin được bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến tất cả mọi
người. Và đặc biệt là:
TS. Phan Gia Anh Vũ, thầy đã dành nhiều thời gian trực tiếp hướng dẫn,
chỉ bảo tận tình và động viên tơi trong suốt q trình nghiên cứu và hồn thành
luận văn.
Q thầy cơ đã trực tiếp giảng dạy, các bạn học viên K27 và gia đình đã
động viên, giúp đỡ tơi trong q trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn

này.
Q thầy cơ trong Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Ban chủ nhiệm
khoa Vật lý và tổ bộ môn Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lý Trường
Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện luận văn
này.
Quý thầy cô Ban Giám Hiệu và tổ Vật lý trường THPT Nguyễn Hiền, cùng
các em học sinh lớp 10A2, 10A5, 10D8 và 10D10 năm học 2017 – 2018 đã hợp
tác, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong thời gian thực
nghiệm sư phạm tại trường.
Do thời gian thực hiện luận văn có hạn nên tơi chắc khắn sẽ khơng tránh
khỏi có nhiều thiếu sót. Kính mong nhận được góp ý từ quý thầy cô và các bạn để
đề tài được hồn thiện hơn.
Tơi xin chân thành cám ơn!
Tác giả

Hà Cẩm Ân


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Lời cám ơn
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC THEO
ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM .................................................. 5

1.1. Tổng quan về STEM ...............................................................................5
1.1.1. Thuật ngữ STEM .............................................................................5
1.1.2. Giáo dục STEM ...............................................................................6
1.1.3. Mục tiêu giáo dục STEM .................................................................8
1.1.4. Phân loại STEM ...............................................................................8
1.1.5. Các phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM ..........9
1.1.6. Tiêu chí xây dựng bài học GD STEM .......................................... 18
1.1.7. Quy trình xây dựng bài học STEM ............................................... 20
1.1.8. Quy trình xây dựng các hoạt động trong dạy học STEM ............. 21
1.1.9. Tiến trình tổ chức dạy học theo định hướng GD STEM .............. 22
1.2. Thực trạng mơ hình giáo dục STEM đã phát triển tại Việt Nam......... 24
1.2.1. Giáo dục STEM ở Việt Nam ........................................................ 24
1.2.2. Giáo dục STEM tại thành phố Hồ Chí Minh ................................ 26
1.2.3. Khảo sát thực tế về dạy học theo định hướng giáo dục STEM
chương “Các định luật bảo toàn” của GV .................................... 28
1.3. Một số kỹ năng thế kỷ 21 và biện pháp phát triển ............................... 31
1.3.1. Khái niệm kỹ năng ........................................................................ 32
1.3.2. Hệ thống kỹ năng cần thiết trong thế kỷ 21 .................................. 32
1.3.3. Kỹ năng hợp tác: ........................................................................... 35


1.3.4. Kỹ năng tư duy sáng tạo ............................................................... 39
1.3.5. Kỹ năng giao tiếp - thuyết trình .................................................... 41
Kết luận chương 1................................................................................................. 43
Chương 2. XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG
GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CÁC
ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN”.............................................................. 45

2.1. Phân tích chương trình chương “Các định luật bảo toàn” ................... 45
2.1.1. Chuẩn kiến thức kỹ năng cần đạt được trong chương “Các định

luật bảo toàn”................................................................................ 45
2.1.2. Cấu trúc nội dung chương “Các định luật bảo toàn” trong SGK
Vật lý 10 cơ bản ........................................................................... 46
2.2. Xây dựng mẫu giáo án thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng giáo
dục STEM ........................................................................................... 47
2.2.1. Mô tả ý tưởng dạy học .................................................................. 47
2.2.2. Tổ chức bài học ............................................................................. 47
2.2.3. Kế hoạch bài học........................................................................... 48
2.2.4. Tiến trình hoạt động ...................................................................... 49
2.3. Thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM: “Tên lửa
nước”................................................................................................... 51
2.3.1. Mô tả ý tưởng dạy học .................................................................. 51
2.3.2. Tổ chức bài học ............................................................................. 52
2.3.3. Kế hoạch bài học........................................................................... 54
2.3.4. Tiến trình hoạt động ...................................................................... 57
2.4. Thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM: “Xe đồ
chơi phản lực”. .................................................................................... 64
Tổ chức bài học ....................................................................................... 64
Kế hoạch bài học ..................................................................................... 65
Tiến trình hoạt động ................................................................................ 67
2.5. Thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM: “Xe thế
năng” ................................................................................................... 74


2.6. Thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM: “Bảo vệ
trứng”. ................................................................................................. 74
2.7. Xây dựng công cụ đánh giá.................................................................. 74
2.7.1. Nguyên tắc đánh giá ..................................................................... 75
2.7.2. Các yêu cầu đánh giá kết quả học tập ........................................... 75
2.7.3. Xây dựng Rubric đánh giá sản phẩm của học sinh ....................... 76

2.7.4. Xây dựng Rubric đánh giá các kỹ năng của học sinh ................... 78
Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM............................................................ 84

3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm. .......................................................... 84
3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm .......................................................... 84
3.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm.......................................................... 84
3.4. Nội dung thực nghiệm sư phạm ........................................................... 85
3.4.1. Kế hoạch ....................................................................................... 85
3.4.2. Tổ chức thực hiện ......................................................................... 86
3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................................. 93
3.5.1. Đánh giá định tính......................................................................... 93
3.5.2. Đánh giá định lượng thông qua các bài kiểm tra .......................... 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................. 106
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ĐC

Đối chứng

GD

Giáo dục

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

STEM

Khoa học – kỹ thuật – cơng nghệ - tốn học.

TN

Thực nghiệm

TP

Thành phố


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các bước tiến hành dạy học theo dự án ....................................... 14
Bảng 2.1. Chuẩn kiến thức kỹ năng cần đạt được trong chương “Các
định luật bảo tồn”........................................................................ 45
Bảng 2.2. Các tiêu chí và mơ tả các mức độ cho các tiêu chí đánh giá
sản phẩm ....................................................................................... 77
Bảng 2.3. Các tiêu chí và mơ tả các mức độ cho các tiêu chí đánh giá kỹ
năng tư duy sáng tạo ..................................................................... 78
Bảng 2.4. Các tiêu chí và mơ tả các mức độ cho các tiêu chí đánh giá kỹ
năng hợp tác.................................................................................. 80
Bảng 2.5. Các tiêu chí và mơ tả các mức độ cho các tiêu chí đánh giá kỹ
năng thuyết trình ........................................................................... 82
Bảng 3.1. Số liệu ban đầu các nhóm TN và ĐC ........................................... 85

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Mục tiêu giáo dục STEM ....................................................................8
Hình 1.2. Sơ đồ tiến trình dạy học.....................................................................22
Hình 1.3. Biểu đồ thể hiện mức độ hiểu biết của GV đối với STEM ...............30
Hình 1.4. Biểu đồ thể hiện mức độ hứng thú của HS đối với mơn Vật lý ........31
Hình 1.5. Các kỹ năng cần thiết thế kỷ 21 ........................................................34
Hình 3.1. Tần số điểm tiền hậu kiểm của nhóm lớp thực nghiệm ....................99
Hình 3.2. Đồ thị đánh giá tần số tích luỹ điểm bài tiền kiểm ..........................100
Hình 3.3. Đồ thị đánh giá tần số tích luỹ điểm bài hậu kiểm ..........................101


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Thời đại bây giờ là thời đại tồn cầu hóa đang diễn ra mạnh mẽ, cùng với
sự phát triển nhanh chóng của khoa học – công nghệ, và cuộc cách mạng công
nghiệp lần thứ tư chính thức định hình và đang phát triển với tốc độ rất nhanh.
Điều đó ảnh hưởng đến mọi lĩnh vực trong cuộc sống của thế giới, từ công nghiệp,
nông nghiệp, giao thông, thương mại dịch vụ đến ý tế… và đặc biệt là giáo dục.
Trong các quốc gia trên thế giới thì những nước đang phát triển như Việt Nam sẽ
chịu ảnh hưởng nhanh chóng và mạnh mẽ nhất. Cho nên nếu Việt Nam không
chuẩn bị trước cho sự chuyển mình này thì sẽ chịu thiệt hại rất lớn. Theo dự đốn
của các nghiên cứu thì trong 5 đến 10 năm tới nhiều ngành nghề mới trong cuộc
sống mà hiện nay ta chưa biết đến sẽ xuất hiện và cùng lúc đó nhiều ngành nghề
quen thuộc với chúng ta hiện nay sẽ biến mất hoặc bị thay thế. Các nghiên cứu
cũng cho biết các kiến thức đang được dạy trong nhà trường sẽ khơng cịn có thể
đáp ứng cho sự thay đổi của xã hội trong tương lại gần, vì vậy học sinh sau khi ra
trường sẽ bỡ ngỡ và rất khó để hồ nhịp cùng với sự thay đổi nhanh chóng của

thời đại này. Để bắt kịp sự thanh đổi nhanh chóng của thời đại, chúng ta cần phải
đổi mới về tư duy cũng như phương pháp. Trong chương trình giáo dục phổ thơng
tổng thể, giáo dục khoa học tự nhiên có ý nghĩa vơ cùng quan trọng, do đó việc
dạy khoa học tự nhiên như thế nào trong giai đoạn phát triển thực tại luôn là vấn
đề đáng quan tâm.
Để phù hợp với xu hướng chung của thế giới, nhà nước đang tiến hành đổi
mới chương trình giáo dục phổ thơng và tiến hành đổi mới tồn hộ hệ thống sách
giáo khoa phù hợp hơn, trong đó giáo dục Khoa học tự nhiên được chủ trương tích
hợp thành một môn ở THCS và triển khai dạy học tích hợp nhiều mơn ở THPT. Bên
cạnh đó với mục tiêu cần phải nâng cao và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh,
giáo dục khoa học tự nhiên cần kết hợp với các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, sáng
tạo khoa học kỹ thuật.
Trước bối cảnh và nhu cầu của nền giáo dục Việt Nam hiện nay, chúng ta cần


2

phải có một mơ hình giáo dục mới có thể đáp ứng các nhu cầu đó. Trong các mơ hình
giáo dục mới hiện nay, giáo dục STEM (Science – khoa học, Technology – công
nghệ, Engineering – kỹ thuật và Math – tốn học) đang là mơ hình được nhiều sự
chú ý của các nước phát triển trên thế giới. Giáo dục STEM là phương thức giáo dục
tích hợp khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn học, giúp người học gắn kết lý thuyết
với thực tế cuộc sống. STEM được đánh giá là mơ hình giáo dục diện rộng trong
tương lai gần của thế giới. Tuy nhiên, tại Việt Nam, khái niệm về giáo dục STEM
còn mới mẻ và từ năm học 2015-2016 mới được Bộ GD-ĐT thí điểm đưa vào giảng
dạy ở 15 trường phổ thông ở 5 tỉnh phía Bắc.
Những trường thí điểm giáo dục STEM này tổ chức hoạt động của các câu lạc
bộ ngoại khóa, tạo điều kiện cho học sinh tiếp cận với STEM, giúp các em phát huy
khả năng vận dụng kiến thức và tính sáng tạo của mình thơng qua việc tìm kiếm giải
pháp cho những vấn đề thực tiễn. Thơng qua đó người học không chỉ được trang bị

các kỹ năng STEM mà còn được trang bị các kỹ năng phù hợp trong thế kỷ 21.
Người học STEM có khả năng tự giải quyết vấn đề thông qua phối hợp kiến thức và
kỹ năng các môn vận dụng trong công việc, đặc biệt là ngành nghề liên quan kỹ thuật
– công nghệ.
Do vậy, với những xu hướng phát triển của thời đại bây giờ, và định hướng
cho giáo dục Khoa học tự nhiên nên tôi quyết định chọn đề tài: “XÂY DỰNG VÀ TỔ
CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO
TOÀN” VẬT LÝ LỚP 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM”

2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của luận văn là xây dựng và tổ chức dạy học một số kiến
thức chương “Các định luật bảo toàn” sách giáo khoa vật lý 10 theo định hướng giáo
dục STEM nhằm phát triển kỹ năng tư duy sáng tạo, kỹ năng hợp tác và kỹ năng giao
tiếp.
Mục tiêu cụ thể:

- Thơng qua các hoạt động trong mơ hình dạy học STEM, học sinh nắm được những
kiến thức trọng tâm của chương “Các định luật bảo toàn”.

- Xây dựng được các đề tài dự án theo định hướng giáo dục STEM.


3

- Tổ chức dạy học được các đề tài dự án theo định hướng giáo dục STEM đã thiết
kế.

3. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Các định
luật bảo toàn” Vật lý 10 THPT theo định hướng giáo dục STEM.

4. Phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng thực nghiệm là HS lớp 10 trường THPT Nguyễn Hiền, TP Hồ Chí
Minh.
- Thiết kế tiến trình dạy học giảng dạy một số kiến thức chương “Các định luật
bảo tồn” chương trình vật lý 10 cơ bản.
- Thực nghiệm sư phạm đối với HS lớp 10 trường THPT Nguyễn Hiền.
- Nghiên cứu sự phát triển của các kỹ năng là: kỹ năng tư duy sáng tạo, kỹ năng
hợp tác, kỹ năng thuyết trình.

5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết về mơ hình giáo dục STEM.
- Tìm hiểu về thực trạng STEM trên thế giới và trong nước, tìm hiểu định
hướng của nền giáo dục Việt Nam.
- Tìm hiểu các kỹ năng thế kỷ 21 và biện pháp phát triển chúng.
- Nghiên cứu nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn”.
- Xây dựng tiến trình dạy học các kiến thức trong chương “Các định luật bảo
tồn” theo mơ hình giáo dục STEM.
- Thực nghiệm sư phạm tiến trình dạy học đã xây dựng được với học sinh lớp
10.
- Sử dụng thống kê tốn học để xử lý số liệu để tìm được kết quả mong muốn
thông qua thực nghiệm sư phạm và điều tra.

6. Giả thuyết khoa học
Nếu tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” theo
định hướng giáo dục STEM một cách phù hợp thì có thể phát triển kỹ năng tư duy
sáng tạo, kỹ năng hợp tác và kỹ năng giao tiếp cho học sinh lớp 10 THPT.


4

7. Phương pháp nghiên cứu
+ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu những tài liệu (các sách, bài báo, tạp chí chun ngành) giáo
dục trong và ngồi nước liên quan tới mơ hình STEM, và các kỹ năng thế kỷ 21.
Nghiên cứu cơ sở lý luận về đổi mới phương pháp dạy học vật lý phổ
thông, các luận văn liên quan đến đề tài.
Nghiên cứu chương trình, sách giáo khoa, sách bài tập và tài liệu tham khảo
vật lý 10 THPT.
+ Phương pháp điều tra
Điều tra thực trạng dạy học theo định hướng giáo dục STEM chương “Các
định luật bảo tồn” trong chương trình vật lý 10 cơ bản THPT của giáo viên.
Điều tra bằng bảng đánh giá các năng lực và mức độ hứng thú của học sinh.
+ Phương pháp thực nghiệm sự phạm
Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT để kiểm định giả thuyết
nghiên cứu của đề tài.
+ Phương pháp thống kê toán học
Dùng phương pháp thống kê mô tả và thống kê kiểm định để xử lý kết quả
thu được từ thực nghiệm và kiểm định sự khác biệt về kết quả học tập của HS hai
nhóm TN và ĐC sau khi thực nghiệm sư phạm.
8. Đóng góp của luận văn
- Góp phần làm sáng tỏ lý thuyết về các khái niệm mơ hình dạy học theo định
hướng giáo dục STEM, qua đó đề ra một số phương pháp có thể áp dụng cho mơ
hình này.
- Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Các định luật bảo toàn”
theo định hướng giáo dục STEM, là tài liệu tham khảo tốt cho giáo viên vật lý dạy
THPT áp dụng khi giảng dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương “Các
định luật bảo tồn” trong chương trình vật lý 10. Các chủ đề dạy học đã được biên
soạn: Thiết kế chế tạo tên lửa nước, Thiết kế chế tạo xe đồ chơi chuyển động bằng
phản lực, Thiết kế và chế tạo xe thế năng, Thiết kế và chế tạo dụng cụ bảo vệ trứng.

5

Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
1.1. Tổng quan về STEM
1.1.1. Thuật ngữ STEM

Theo Wikipedia Việt Nam định nghĩa: “STEM - Khoa học, cơng nghệ, kỹ
thuật và tốn học (STEM, trước đây SMET) là thuật ngữ dùng để chỉ các ngành
học về Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật) và
Mathematics (Toán học)”
Theo tác giả Lê Xuân Quang: “STEM là thuật ngữ rút gọn được sử dụng
khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Toán
học của Mỹ. Thuật ngữ này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ
(NSF) vào năm 2001. Trước đó, năm 1990, NSF dùng thuật ngữ SMET tuy nhiên
thuật ngữ này có cách phát âm giống từ “SMUT” (một từ có ý nghĩa khơng tích
cực), vì vậy SMET sau nay được đổi thành STEM.”
Ngồi ra theo tác giả Lê Xuân Quang thuật ngữ STEM được dùng trong hai
ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp.
- Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan
tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn
học. Quan tâm đến việc tích hợp các mơn học trên gắn với thực tiễn để năng cao
năng lực cho người học. Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều
cấp độ như: chính sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học
STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM.
- Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các
lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Tốn học, ví dụ: Nhóm ngành nghề về
CNTT; Y sinh; Kỹ thuật, Điện tử và Truyền thông… (Lê Xuân Quang, 2017).

Như vậy, với các định nghĩa thuật ngữ STEM của các tác giả thì chúng
ta có thể hiểu là “STEM là từ viết tắt của từ Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và
Tốn học. Tuỳ theo ngữ cảnh đang đề cập tới thì STEM được hiểu theo 2 ngữ


6

cảnh giáo dục và nghề nghiệp. Và trong luận văn này chúng ta chỉ đề cập tới
ngữ cảnh giáo dục STEM”.
1.1.2. Giáo dục STEM

Hiện nay, giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm
nghiên cứu. Do đó, khái niệm về giáo dục STEM cũng được định nghĩa dựa trên
các cách hiểu khác nhau. Có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay là:

- Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là quan tâm đến các mơn Khoa học,
Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học. Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của
Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng
cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học
và trung học cho đến bậc sau đại học”. Đây là nghĩa rộng khi nói về giáo dục
STEM.

- Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) của 4 lĩnh
vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học, tác giả Tsupros định nghĩa
“Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những
kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc
HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học
vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng
và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kỹ năng STEM và tăng
khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới”.

- Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) từ 2 lĩnh vực
về Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học trở lên. Theo quan niệm này, tác
giả Sanders định nghĩa “Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong
giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một
chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường”.
Với ba cách hiểu như trên thì tác giả thấy là cách hiểu thứ ba phù hợp với
nghiên cứu của tác giả trong luận văn này, có nghĩa là “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


7

học khác trong nhà trường” và trong đó với các môn học STEM được hiểu như
sau:
Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng các kiến
thức Khoa học (Vật lý, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất) của HS, không
chỉ giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên mà cịn có thể vận dụng kiến thức đó để giải
quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày.
Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng,
quản lý, hiểu và đánh giá cơng nghệ của HS. Nó cung cấp cho HS những cơ hội
để hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp cho HS những kỹ
năng để có thể phân tích được sự ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống
hàng ngày của HS và của cộng đồng…
Engineering (Kỹ thuật): Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở HS về
cách công nghệ đang phát triển thơng qua q trình thiết kế kỹ thuật. Kỹ thuật
cung cấp cho HS những cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho
những khái niệm liên quan trở nên tường minh trong cuộc sống của họ. Kỹ thuật
cũng cung cấp cho HS những kỹ năng để có thể vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa

học và Tốn học trong q trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng
các quy trình sản xuất.
Mathematics (Tốn học): Là mơn học nhằm phát triển ở HS khả năng phân
tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thơng qua việc tính tốn,
giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề tốn học trong các tình huống đặt
ra.
Với nội hàm các mơn học như trên, liên hệ với chương trình giáo dục phổ
thông Việt Nam hiện hành ta dễ dàng nhận thấy môn Khoa học tương ứng với các
môn Khoa học tự nhiên ở Việt Nam như: Vật lý, Hóa học, Sinh học. Ở Việt Nam
môn Công nghệ đã bao hàm cả yếu tố Công nghệ và Kỹ thuật, do vậy Môn Công
nghệ và môn Kỹ thuật trên thế giới tương ứng với môn Công nghệ và môn Tin
học ở Việt Nam. Vì vậy, trong luận văn này vận dụng vào bối cảnh giáo dục Việt


8

Nam nội dung giáo dục STEM sẽ bao hàm nội dung của các mơn học là Vật lý,
Hóa học, Sinh học, Cơng nghệ, Tin học và Tốn.

1.1.3. Mục tiêu giáo dục STEM

Hình 1.1. Mục tiêu giáo dục STEM (Nguyễn Thanh Nga và các CS, 2017)
1. Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho học
sinh
Đó là những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các mơn học khoa học, cơng
nghệ, kỹ thuật và tốn học. trong đó HS biết liên kết các kiến thức khoa học, toán
học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. HS biết sử dụng, quản lý và truy cập cơng
nghệ. HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo các sản phẩm.
2. Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS
Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội cũng như thách thức

trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỷ 21. Bên cạnh những hiểu biết về
các lĩnh vực liên quan STEM, HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng
hợp tác để thành công.
3. Định hướng nghề nghiệp cho HS
Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kỹ năng mang tính nền
tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp cho tương
lai sau này. Từ đó, giáo dục STEM góp phần xây dựng lực lượng lao động có
năng lực và phẩm chất tốt, và đặc biệt là cung cấp lực lượng lao động cho các


9

ngành nghề lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng nhu cầu của xã hội trong tương lại gần.
(Nguyễn Thanh Nga và các CS, 2017).
1.1.4. Phân loại STEM (Lê Xuân Quang, 2017)

1 . Dựa trên các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề

- STEM đầy đủ: là loại hình STEM yêu cầu người học cần vận dụng cả bốn
lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề.

- STEM khuyết: là loại hình STEM mà người học khơng phải vận dụng kiến
thức cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề.
2. Dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM

- STEM cơ bản: là loại hình STEM được xây dựng trên cơ sở kiến thức khoa
học, kỹ thuật và tốn học trong chương trình giáo dục phổ thơng. Các sản phẩm
STEM này thường đơn giản, chủ đề giáo dục STEM bám sát nội dung sách giáo
khoa và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm
trong chương trình giáo dục phổ thơng.

- STEM mở rộng: là loại hình STEM có những kiến thức nằm ngồi chương
trình và sách giáo khoa. Những kiến thức đó người học phải tự tìm hiểu và nghiên
cứu. Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao hơn.
3. Dựa vào mục đích dạy học

- STEM dạy kiến thức mới: là STEM được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến
thức của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa được học (hoặc được học một
phần). HS sẽ vừa giải quyết được vấn đề và vừa lĩnh hội được tri thức mới.

- STEM vận dụng: là STEM được xây dựng trên cơ sở những kiến thức HS
đã được học. STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho HS năng lực vận dụng lý thuyết
vào thực tế. Kiến thức lý thuyết được củng cố và khắc sâu.
1.1.5. Các phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Một trong những phương pháp dạy và học mang lại hiệu quả cao nhất cho
giáo dục STEM là phương pháp “Học qua hành” -“Learning by doing”. Có nghĩa
là bao gồm các phương pháp dạy học theo nhóm, phương pháp dạy học dự án,
phương pháp dạy học đề ra và giải quyết vấn đề... Phương pháp “Học qua hành”


10

giúp học sinh có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ
lý thuyết. Bằng cách xây dựng các bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành,
học sinh sẽ được hiểu sâu về lý thuyết, ngun lý thơng qua các hoạt động thực tế.
Chính các hoạt động thực tế này sẽ giúp học sinh nhớ kiến thức lâu hơn, sâu hơn.
Học sinh sẽ được làm việc theo nhóm, tự thảo luận tìm tịi kiến thức, tự vận dụng
kiến thức vào các hoạt động thực hành rồi sau đó có thể truyền đạt lại kiến thức
cho người khác. Với cách học này, giáo viên không còn là người truyền đạt kiến

thức nữa mà sẽ là người hướng dẫn để học sinh tự xây dựng kiến thức cho chính
mình. Cho nên việc dạy và học STEM có thể diễn ra một cách thường xun
thơng qua các hình thức sau:
- Lồng ghép trong một tiết dạy hoặc một bài học chính khố,
- Tổ chức thành một tiết dạy hoặc một bài học ngoại khoá,
- Hướng dẫn xuyên suốt một chủ đề gồm một số bài học/tiết học,
- Tổ chức thành một cuộc thi trong phạm vi hẹp của nhóm hoặc lớp,
- Tổ chức thành một cuộc thi trong phạm vi rộng cấp trường, cấp
quận/huyện, cấp thành phố.
Khi chúng ta hiểu rõ dạy học theo định hướng GD STEM là dạy học tích hợp
và là một phương pháp dạy học tiên tiến thì trong một bài học STEM cũng đều
phải có những hoạt động chủ yếu sau:
1. Hoạt động tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề: Trong các bài học
STEM, HS được đặt trong các vấn đề thực tiễn, cần phải giải quyết những tình
huống có vấn đề hoặc tìm hiểu, cải tiến một ứng dụng kỹ thuật nào đó. Để hồn
thành được thì bắt buộc HS phải biết thu thập được thơng tin, phân tích được tình
huống, giải thích được ứng dụng kỹ thuật, và đưa ra những câu hỏi để xác định
được vấn đề cần phải giải quyết.
2. Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền: các phương pháp dạy học đề nhằm
một mục đích chung là hình thành kiến thức ở HS, và STEM cũng như vậy. Để có
thể trả lời được các câu hỏi hoặc vấn đề được giải quyết, HS phải tìm tịi, nghiên
cứu để tiếp nhận kiến thức, kỹ năng cần sử dụng cho việc trả lời câu hỏi và giải


11

quyết vấn đề. Đó là những kiến thức, kỹ năng đã biết hay cần dạy cho HS trong
chương trình GD PT. Hoạt động này gồm có: nghiên cứu tài liệu khoa học (tài
liệu trong thư viện, trên internet, trong sách giáo khoa); quan sát hoặc thực hành
các thí nghiệm; giải các bài tập có liên quan để nắm vững kiến thức, kỹ năng.

3. Hoạt động giải quyết vấn đề: Hoạt động giải quyết vấn đề thực chất là
một hoạt động sáng tạo để giúp HS hình thành và phát triển các phẩm chất và
năng lực cần thiết. Mà hoạt động sáng tạo thì đều tuân theo quy trình khoa học
(câu hỏi - giả thuyết - kiểm chứng - kết luận) và quy trình kỹ thuật (vấn đề - giải
pháp - thử nghiệm - kết luận).
- Đối với hoạt động sáng tạo khoa học: kết quả nghiên cứu là những đề xuất
mang tính lý thuyết được rút ra từ các số liệu thu được trong thí nghiệm kiểm
chứng giả thuyết khoa học. Ví dụ: tìm ra chất mới; yếu tố mới, quy trình mới tác
động đến sự vật, hiện tượng, quá trình trong tự nhiên...
- Đối với hoạt động sáng tạo kỹ thuật: kết quả nghiên cứu là sản phẩm
mang tính ứng dụng thể hiện giải pháp công nghệ mới được thử nghiệm thành
cơng. Ví dụ: dụng cụ, thiết bị mới; giải pháp kỹ thuật mới...
Cho nên, chúng ta dự kiến được sản phẩm tạo thành trong hoạt động này
chính là những “kiến thức mới” và “công nghệ mới”.
Phương pháp dạy học hợp tác (dạy học theo nhóm)
Trong dạy học hợp tác, GV tổ chức cho HS hoạt động trong những nhóm
nhỏ để HS cùng thực hiện một nhiệm vụ nhất định trong một thời gian nhất định.
Trong nhóm, dưới sự chỉ đạo của nhóm trưởng, HS kết hợp giữa làm việc cá nhân,
làm việc theo cặp, chia sẻ kinh nghiệm và hợp tác cùng nhau để giải quyết nhiệm
vụ được giao. (Bộ giáo dục và đào tạo, Dự án Việt - Bỉ, 2010)
* Các đặc điểm của dạy học hợp tác:
- Có sự phụ thuộc lẫn nhau một cách tích cực: kết quả của cả nhóm chỉ có
được khi có sự hợp tác làm việc, chia sẻ của tất cả các thành viên trong nhóm.
- Thể hiện trách nhiệm cá nhân: mỗi cá nhân đều được phân công trách
nhiệm thực hiện một phần của cơng việc chung và tích cực làm việc để đóng góp


12

vào kết quả chung của nhóm.

- Khuyến khích sự tương tác: trong q trình hợp tác cần có sự trao đổi,
chia sẻ giữa các thành viên trong nhóm để xây dựng ý kiến chung của nhóm.
- Rèn luyện các kỹ năng xã hội: tất cả thành viên đều có cơ hội để rèn luyện
các kỹ năng xã hội như: lắng nghe tích cực, đặt câu hỏi, đưa thơng tin phản hồi
tích cực, thuyết phục, phản biện, ra quyết định…
- Kỹ năng đánh giá: tất cả thành viên đều tham gia làm công việc chung
thông qua các công việc được phân công, và được đánh giá liên tục khi trao đổi
chung với nhóm.
* Quy trình thực hiện dạy học hợp tác:
1. Chọn nội dung và nhiệm vụ phù hợp: căn cứ vào đặc điểm dạy học hợp
tác mà GV lựa chọn nội dung cho phù hợp, không nên lạm dụng, áp dụng một
cách máy móc, mang tính hình thức sẽ ảnh hưởng đến kết quả học tập của HS và
thời gian của giờ học.
2. Thiết kế kế hoạch bài học áp dụng dạy học hợp tác:
- Xây dựng mục tiêu, nội dung của bài học.
- Xác định rõ tiêu chí thành lập nhóm: theo trình độ HS, theo ngẫu nhiên,
theo sở trường của HS hoặc một tiêu chí xác định nào đó.
- Xác định phương pháp dạy học chủ yếu: dạy và học hợp tác rất cần thiết
phải kết hợp với các phương pháp dạy học tích cực khác.
- Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ.
- Hoạt động của GV và HS: cần thiết kế hoạt động nhóm một cách cụ thể,
nhiệm vụ giao cho HS phải phù hợp với khả năng của HS.
- Thiết kế nhiệm vụ củng cố đánh giá: GV cần dự kiến cách thức tổ chức
đánh giá thông qua hoạt động nhóm và hoạt động của các thành viên trong nhóm.
3. Tổ chức dạy học hợp tác:
- Phân cơng nhóm và bố trí vị trí hoạt động của nhóm phù hợp theo thiết
kế: nhóm trưởng, thư ký và các thành viên.


13

- Giao nhiệm vụ cho mỡi nhóm HS: có thể giao cho nhóm HS nhiệm vụ
chung hoặc là nhiệm vụ riêng biệt trong gói nhiệm vụ chung đã chuẩn bị. GV cần
phải nêu rõ thời gian thực hiện và sản phẩm mong muốn.
- Hướng dẫn hoạt động của nhóm HS: các thành viên trong nhóm phải
được phân cơng nhiệm vụ cụ thể.
- GV theo dõi, điều khiển, hướng dẫn hỗ trợ các nhóm: khi HS tham gia
hoạt động nhóm sẽ có rất nhiều tình huống vấn đề sẽ xảy ra, nhất là khi HS tiến
hành thí nghiệm, hoặc là giải quyết vấn đề…Do đó, GV cần phải theo dõi bao
quát, đi tới các nhóm để hướng dẫn, hỡ trợ các nhóm thực hiện đúng trọng tâm
của nhiệm vụ.
- Tổ chức HS báo cáo kết quả và đánh giá: GV yêu cầu mỡi nhóm sẽ hồn
thiện kết quả của nhóm và cử đại diện báo cáo kết quả chia sẻ kinh nghiệm với
các nhóm khác, yêu cầu HS lắng nghe, nhận xét, phản hồi.
- Sau khi HS nhận xét, phản hồi, GV chốt lại kiến thức cơ bản, tránh tình
trạng GV giảng lại tồn bộ các vấn đề HS đã trình bày làm mất thời gian.
Kết luận: Phương pháp dạy học hợp tác là một phương pháp rất hiệu quả
khi kết hợp với các phương pháp dạy học tích cực khác. Phương pháp dạy học này
còn giúp HS hiểu được sức mạnh đoàn kết, biết chia sẻ và giúp đỡ nhau cùng
nhau hồn thành cơng việc chung. Cho nên phương pháp này là phương pháp thực
sự cần thiết trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM.
Phương pháp dạy học theo dự án
Dạy học dự án là kiểu tổ chức hoạt động dạy học, trong đó HS chiếm lĩnh
kiến thức, hình thành kỹ năng thông qua việc tạo ra một sản phẩm cụ thể. (Đỗ
Hương Trà và các CS, 2015)
Học theo dự án (Project Work) là hoạt động học tập nhằm tạo cơ hội cho HS
tổng hợp kiến thức từ nhiều lĩnh vực học tập, và áp dụng một cách sách tạo và
thưc tế cuộc sống. (Bộ giáo dục và đào tạo, Dự án Việt - Bỉ, 2010)
* Các bước học theo dự án: Hoc theo dự án có thể tiến hành theo 6 bước như
sau: (Bộ giáo dục và đào tạo, Dự án Việt - Bỉ, 2010)

14

Bước 1. Lựa chọn chủ đề: GV phải khéo léo lựa chọn được chủ đề mà HS
thật sự quan tâm. Và GV nên lắng nghe, tham khảo ý kiến của HS khi lựa chọn
chủ đề để tạo cơ hội cho HS tham gia vào quá trình lựa chọn chủ đề.
Bước 2. Lập kế hoạch: Trong bước này, GV và HS cùng hình thành các câu
hỏi cụ thể, phân cơng và thống nhất nhiệm vụ cần phải thực hiện.
Bước 2. Lập kế hoạch: Trong bước này, GV và HS cùng hình thành các câu
hỏi cụ thể, phân công và thống nhất nhiệm vụ cần phải thực hiện.
Bước 3. Thu thập thông tin: HS bắt đầu tìm câu trả lời cho câu hỏi nghiên
cứu. Việc học tập gồm một số hoạt động: nghiên cứu, khảo sát thực tế, tìm tài
liệu, phỏng vấn, tìm hiểu và khám phá các tài liệu khác nhau…Trong bước này,
GV có thể hỡ trợ để HS khai thác sâu các yếu tố cho dự án để phạm vi phong phú
hơn.
Bước 4. Xử lý thông tin: HS bắt đầu xử lý các tài liệu thu thập được. HS sẽ
tiếp nhận thông tin và làm rõ các thông tin, do đó sẽ có các trải nghiệm mới và tái
tạo lại những gì đã trải nghiệm, sau đó sẽ cá nhân hố thơng tin đó.
Bước 5. Trình bày kết quả: HS sẽ trình bày kết quả hoạt động của nhóm.
Có thể trình bày dưới nhiều hình thức đa dạng, như: triển lãm, thuyết trình, góc
trưng bày trong lớp, múa rối, tác phẩm nghệ thuật, dã ngoại, các sự kiện….
Bước 6. Đánh giá kết quả: HS sẽ nhìn lại những hoạt động đã thực hiện và
đánh giá lẫn nhau.
* Quy trình tổ chức cho HS học theo dự án (Bộ giáo dục và đào tạo, Dự án
Việt - Bỉ, 2010): việc tổ chức các hoạt động được gói lại thành ba bước sau:
Bảng 1.1. Các bước tiến hành dạy học theo dự án (Bộ giáo dục và đào tạo, Dự
án Việt - Bỉ, 2010)
Bước
1. Chuẩn

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Xây dựng bộ câu hỏi định - Làm việc nhóm để lựa chọn chủ

bị

hướng: xuất phát từ nội dung

- Xây dựng

học và mục tiêu cần đạt - Xây dựng kế hoạch dự án: xác

đề dự án.


15

ý tưởng

được.

định những công việc cần làm,

- Lựa chọn

- Thiết kế dự án: xác định lĩnh

thời gian dự kiến, vật liệu, kinh

chủ đề,

vực thực tiễn ứng dụng nội

phí, phương pháp tiến hành và

tiểu chủ đề

dung học, ai cần, ý tưởng và

phân cơng cơng việc trong nhóm.

- Lập kế

tên dự án.

- Chuẩn bị các nguồn thông tin
đáng tin cậy để chuẩn bị thực

hoạch các

- Thiết kế các nhiệm vụ cho

nhiệm vụ

HS: làm thế nào để HS thực

học tập

hiện xong thì bộ câu hỏi - Cùng GV thống nhất các tiêu chí
được giải quyết và các mục

hiện dự án.
đánh giá dự án.

tiêu đồng thời cũng đạt được.

- Chuẩn bị các tài liệu hỗ trợ
GV và HS cũng như các điều
kiện thực hiện dự án trong
thực tế.
2. Thực

- Theo dõi, hướng dẫn, đánh - Phân công nhiệm vụ các thành

hiện dự án

giá HS trong q trình thực

viên trong nhóm thực hiện dự án

- Thu thập

hiện dự án.

theo đúng kế hoạch.

thông tin

- Thực hiện
điều tra

- Thảo luận
với các
thành viên
khác

- Tham vấn
giáo viên

- Liên hệ các cơ sở, khách mời - Tiến hành thu thập, xử lý thông
cần thiết cho HS.

tin thu được.

- Chuẩn bị cơ sở vật chất, tạo - Xây dựng sản phẩm hoặc bản báo
điều kiện thuận lợi cho các
em thực hiện dự án.

- Bước đầu thơng qua sản

cáo.

- Liên hệ, tìm nguồn giúp đỡ khi
cần.

phẩm cuối của các nhóm HS. - Thường xuyên phản hồi, thông
báo thông tin cho GV và các

nhóm khác.

hướng dẫn
3. Kết thúc

- Chuẩn bị cơ sở vật chất cho - Chuẩn bị tiến hành giới thiệu sản