Tổ chức dạy học stem chủ đề ‘ứng dụng vật lí trong chẩn đoán y học’ vật lý 12 chương trình giáo dục phổ thông mới

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN HỒNG VÂN

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LƢỢNG” VẬT LÝ 10
CHƢƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THƠNG MỚI

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH SƢ PHẠM VẬT LÝ

Hà Nội – 2020


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LƢỢNG” VẬT LÝ 10
CHƢƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THƠNG MỚI

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH SƢ PHẠM VẬT LÝ

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Thị Thu Hiền
Sinh viên thực hiện khóa luận: Nguyễn Hồng Vân

Hà Nội – 2020


Lời cảm ơn
Để hồn thành khóa luận, với tình cảm chân thành, em xin gửi những

lời cảm ơn chân thành tới các thầy, các cô giảng viên Khoa Sƣ phạm, Khoa
Công nghệ Giáo dục – Trƣờng Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội
đã hƣớng dẫn và giảng dạy, tạo điều điện cho em có mơi trƣờng học tập tốt,
kiến thức cơ bản trong học tập và nghiên cứu hồn thành khóa luận.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Cô PGS. TS. Lê Thị Thu Hiền, ngƣời
đã giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và trực tiếp hƣớng dẫn em
trong suốt quá trình hồn thành khóa luận.
Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn tới các sinh viên lớp QH – 2016S –
Sƣ phạm Vật lý đã cùng hỗ trợ em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 6 năm 2020
Tác giả khóa luận

Nguyễn Hồng Vân


Danh mục từ viết tắt
Viết đầy đủ

Viết tắt
ĐHQGHN

Đại học Quốc gia Hà Nội

STEM

Science Technology Engineering Maths

HS

Học sinh

GV

Giáo viên

NXB

Nhà xuất bản


MỤC LỤC
Mở đầu .............................................................................................................. 1
1.Lý do chọn đề tài ......................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu.................................................................................. 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................. 2
4. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu ........................................................... 2
4.1. Khách thể nghiên cứu .......................................................................... 2
4.2. Đối tƣợng nghiên cứu .......................................................................... 2
5. Giả thiết khoa học ...................................................................................... 3
6. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................... 3
7. Cấu trúc khóa luận ..................................................................................... 3
CHƢƠNG 1....................................................................................................... 4
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC
CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC MÔN VẬT LÝ .................................... 4
1.1. Khái quát chung về STEM...................................................................... 4
1.1.1. Lịch sử nghiên cứu và phát triển STEM ........................................... 4
1.1.2. Khái niệm STEM và giáo dục STEM ............................................... 8
1.1.3. Mục tiêu giáo dục STEM ................................................................ 10

1.1.4. Bản chất của dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM ................ 10
1.1.5. Chủ đề dạy học STEM .................................................................... 11
1.1.6. Phân loại chủ đề STEM .................................................................. 11
1.2. Giáo dục STEM trong chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 ............ 12
1.2.1. Định hƣớng chung .......................................................................... 12


1.2.2. Giáo dục STEM thể hiện trong môn Vật lý .................................... 13
1.2.3. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông ..... 14
1.3. Xây dựng, tổ chức dạy học, đánh giá kết quả dạy học chủ đề STEM .. 15
1.3.1. Các tiêu chí xây dựng chủ đề/bài học STEM ................................. 15
1.3.2. Quy trình thiết kế chủ đề/bài học STEM ........................................ 16
1.3.3. Tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học phổ thông 16
1.3.4. Tiêu chí xây dựng hoạt động chủ đề STEM. .................................. 17
1.3.5. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học STEM ................................. 17
1.3.6. Đánh giá hoạt động giáo dục STEM............................................... 20
Kết luận Chƣơng 1 .......................................................................................... 22
CHƢƠNG 2..................................................................................................... 23
XÂY DỰNG DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LƢỢNG” VẬT LÝ 10
CHƢƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI ..................................... 23
2.1. Chủ đề “Động lƣợng” Vật lý 10 theo chƣơng trình giáo dục phổ thơng
mới ............................................................................................................... 23
2.1.1. Mục tiêu dạy học chủ đề “Động lƣợng” ......................................... 23
2.1.2. Nội dung kiến thức chủ đề “ Động lƣợng” ..................................... 24
2.2. Xây dựng chủ đề STEM trong dạy học chủ đề “Động lƣợng” trong Vật
lý lớp 10 chƣơng trình giáo dục phổ thơng mới .......................................... 26
2.2.1. Chủ đề “Xe bóng bay phản lực” ..................................................... 26
2.2.2. Chủ đề “Xe đua tre phản lực” ......................................................... 28
2.2.3. Chủ đề “Tên lửa chai nƣớc” ........................................................... 30
2.2.4. Chủ đề “Mơ hình trực thăng sáng tạo ” .......................................... 32

2.2.5. Chủ đề “Xe thử nghiệm sáng tạo” .................................................. 34


Kết luận chƣơng 2 ........................................................................................... 37
CHƢƠNG 3..................................................................................................... 38
TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “ ĐỘNG LƢỢNG” VẬT LÝ 10
CHƢƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THƠNG MỚI ..................................... 38
3.1. Kế hoạch dạy học chủ đề “Xe bóng bay phản lực” .............................. 38
3.2. Kế hoạch dạy học chủ đề “Xe đua xe phản lực” .................................. 45
3.3. Kế hoạch dạy học chủ đề “Tên lửa chai nƣớc”..................................... 53
3.4. Kế hoạch dạy học chủ đề “Mơ hình trực thăng sáng tạo” .................... 61
3.5. Kế hoạch dạy học chủ đề “Xe thử nghiệm sáng tạo” ........................... 68
Kết luận chƣơng 3 ........................................................................................... 77
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ................................................................. 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 79
PHỤ LỤC ........................................................................................................ 80


Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài
Chƣơng trình giáo dục phổ thông mới đã chuẩn bị áp dụng trong giáo
dục Việt Nam, đáp ứng chiến lƣợc đào tạo nguồn nhân lực năng động, sáng
tạo, chất lƣợng cho xã hội. Giáo dục Việt Nam đã và đang tích cực đổi mới về
mục tiêu, nội dung cũng nhƣ phƣơng pháp, phƣơng tiện dạy học và phƣơng
pháp kiểm tra đánh giá, quản trị chất lƣợng học tập. Giáo dục STEM là một
trong những quan điểm dạy học định hƣớng phát triển năng lực, thông qua
những thức cơ bản, thiết thực, hiện đại và tích cực hóa các hoạt động học của
ngƣời học, hình thành và phát triển những phẩm chất và năng lực ngƣời học.
Giáo dục STEM ở trƣờng trung học phổ thông là quan điểm dạy học
định hƣớng phát triển năng lực của học sinh bao gồm lĩnh vực Khoa học

(Sience), Công nghệ (Tecnology), Kỹ thuật (Engineer) và Toán học (Math).
Các kiến thức thuộc các lĩnh vực trên đƣợc tổ chức dạy học theo chủ đề
STEM với mục đích giúp học sinh vận dụng tối đa kiến thức để giải quyết vấn
đề.
Vật lý là môn khoa học thực nghiệm và trong chƣơng trình giáo dục
phổ thơng Vật lý là mơn học thuộc nhóm Khoa học Tự nhiên, do đó thí
nghiệm – thực hành đóng vai trị quan trọng trong sự hình thành khái niệm,
định luật Vật lý và đƣợc lựa chọn theo định hƣớng nghề nghiệp tƣơng lai của
học sinh. Chƣơng trình môn Vật lý cũng coi trọng sự rèn luyện về khả năng
năng vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học tìm hiểu và giải quyết mức độ nhất
định của thực tiễn có liên quan, đáp ứng địi hỏi của cuộc sống, đảm bảo phát
triển năng lực từ những năng lực chung cùng năng lực tìm tịi, tìm hiểu giới tự
nhiên đã có ở giai đoạn giáo dục phổ thơng, đáp ứng yêu cầu định hƣớng
ngành nghề tƣơng lai, hƣớng giáo dục mà Việt Nam đang định hƣớng, góp
1


phần đáp ứng yêu cầu tạo ra nguồn nhân lực chất lƣợng cao cho đất nƣớc
trong cuộc cách mạng mới.
Chính vì vậy, em đã chọn đề tài: “Tổ chức dạy học STEM chủ đề “
Động lượng” Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thơng mới” để nghiên cứu.
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng các chủ đề dạy học STEM phần “Động lƣợng” Vật lý 10
nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức lý thuyết các mơn nhƣ Tốn học,
Vật lý học, Sinh học, đặc biệt là kiến thức môn Vật lý vào thực tiễn cho học
sinh.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Một là, xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn của việc tổ chức dạy học
chủ đề STEM “ động lƣợng ” Vật lý 10 trong chƣơng trình giáo dục phổ
thông mới ở trƣờng trung học phổ thông.

Hai là, xây dựng và tổ chức dạy học chủ đề STEM trong mơn Vật lý
chƣơng trình giáo duc phổ thơng mới.
Ba là, báo cáo kết quả - đánh giá quá trình.
4. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu
4.1. Khách thể nghiên cứu
Q trình dạy và học mơn Vật lý chủ đề động lƣợng theo giáo dục
STEM trong chƣơng trình giáo dục phổ thông mới của giáo viên và học sinh
lớp 10 Trung học phổ thơng.
4.2. Đối tượng nghiên cứu
Q trình vận dụng kiến thức môn Vật lý vào thực tiễn thông qua giáo
dục STEM chủ đề động lƣợng của học sinh lớp 10 Trung học phổ thông.

2


5. Giả thiết khoa học
Thiết kế đƣợc quy trình dạy học môn Vật lý theo định hƣớng giáo dục
STEM và vận dụng vào chủ đề, nội dung và cách thức tổ chức dạy và học,
kiểm tra đánh giá môn Vật lý sẽ tạo điều kiện cho học sinh tìm tịi, học hỏi
những kiến thức liên quan tới các môn học từ sách, báo, thiết bị công
nghệ…), sử dụng để giải quyết những vấn đề đã đặt ra.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp phân tích, tổng hợp, khái qt hóa: Phân tích tài liệu ở
Việt Nam cũng nhƣ nƣớc ngồi về các nội dung liên quan đến phạm vi nghiên
cứu của đề tài thành các đơn vị kiến thức, cho phép tìm hiểu các đặc thù, bản
chất, cấu trúc các lý luận. Từ đó tổng hợp các đơn vị kiến thức ấy thành các
cơ sở lý luận đề tài.
7. Cấu trúc khóa luận
Ngồi phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, khóa
luận sự kiến đƣợc trình bày trong 3 chƣơng:

- Chƣơng 1: Cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn của việc tổ chức dạy học
chủ đề STEM trong dạy học môn Vật lý
- Chƣơng 2: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc tổ chức dạy học chủ đề
STEM trong dạy học môn Vật lý.
- Chƣơng 3: Tổ chức dạy học chủ đề STEM “Động lƣợng” Vật lý 10
chƣơng trình giáo dục phổ thơng mới.

3


CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC
CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC MÔN VẬT LÝ
1.1. Khái quát chung về STEM
1.1.1. Lịch sử nghiên cứu và phát triển STEM
Giáo dục STEM bắt nguồn cách đây hai thập kỷ từ nƣớc Mỹ, đây nhƣ
một cuộc cải cách giáo dục của nƣớc Mỹ - một quốc gia đứng đầu về cả kinh
tế, khoa học – kỹ thuật, công nghệ thuộc các lĩnh vực STEM với những nguồn
lao động chất lƣợng cao. Lúc đầu, Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ bắt đầu sử
dụng từ viết tắt SMET (viết tắt của Science – Khoa học, Mathematics – Tốn
học, Engineering – Kỹ thuật, Technology – Cơng nghệ) nhƣng phát âm của
nó lại dễ gây hiểu nhầm sang từ “smut” (nghĩa là tục tĩu) nên thuật ngữ STEM
đã ra đời, thay cho SMET.
Đến năm 2005, nhiều thứ đã thay đổi, Mỹ lo ngại việc Trung Quốc và
Ấn Độ đang vƣợt qua Mỹ trong lĩnh vực STEM. Từ đó, chính phủ Hoa Kỳ đã
đầu tƣ rất nhiều tiền vào STEM và thuật ngữ này đã đƣợc ghi nhận. Giáo dục
STEM đƣợc quan tâm hơn và phổ biến hơn không chỉ trong nƣớc Mỹ. Đặc
biệt, khái niệm giáo dục STEM đã tồn tại khá lâu trƣớc khi đƣợc chú ý nhƣ
hiện nay, đó là việc các trƣờng đại học kỹ thuật đƣợc thành lập ở châu Âu
trong thế kỷ XIX. Cho đến ngày nay, giáo dục STEM ngày càng phát triển và

xuất hiện ở quốc gia và khu vực trên khắp thế giới.
1.1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới
Nhiều quốc gia trên thế giới hiện nay đã xuất hiện giáo dục STEM. Tuy
nhiên, mục tiêu giáo dục STEM ở các quốc gia đó là khác nhau vì mỗi quốc
gia lại có những bối cảnh khác nhau. Điểm chung của các mục tiêu chính là
4


sự tác động đến ngƣời học. Dễ nhận thấy giáo dục STEM nhƣ là một giải
pháp trong cải cách giáo dục của các quốc gia nhằm hƣớng tới phát triển con
ngƣời để đáp ứng các mục tiêu phát triển kinh tế, phát triển của quốc gia trong
thời đại toàn cầu hóa đầy cạnh tranh.
Hoa Kỳ là quốc gia đầu tiên phổ cập giáo dục phổ thông cho cả nƣớc
cũng là quốc gia đầu tiên tạo ra hệ thống các trƣờng cao đẳng, đại học rộng
rãi. Do đó, Hoa Kỳ đƣợc xem là một trong những quốc gia về giáo dục. Tuy
nhiên, qua nhiều năm, chất lƣợng giáo dục Mỹ có biểu hiện đi xuống và bên
cạnh đó ngày càng nhiều nƣớc cho thấy học sinh của họ có những bƣớc tiến
vƣợt bậc, nổi trội so với học sinh Mỹ về cả kiến thức và khả năng vận dụng
nhƣ Phần Lan, HongKong, Singapore, Ấn Độ hay Hàn Quốc. Với tham vọng
duy trì vị thế số một, trƣớc tình hình nhƣ vậy, Mỹ buộc phải tiến hành cải
cách giáo dục. Một trong những bƣớc đi quan trọng của Mỹ trong cải cách
giáo dục là phát triển giáo dục STEM.
Tổng thống Barack Obama phát biểu tại Hội chợ Khoa học Nhà trắng
hàng năm lần thứ ba, tháng 04 năm 2013 rằng: “ Một trong những điều mà tôi
tập trung khi làm Tổng thống là làm thế nào chúng ta tạo ra một phƣơng pháp
tiếp cận tồn diện cho khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM)…
Chúng ta cần phải ƣu tiên đào tạo đội ngũ giáo viên mới trong các lĩnh vực
chủ đề này để đảm bảo rằng tất cả chúng ta là một quốc gia ngày càng dành
cho các giáo viên sự tôn trọng cao hơn mà họ xứng đáng ”.
STEM khơng hồn tồn mới, tiền thân của nó với tên gọi METS. Ở hộ

nghị liên ngành về giáo dục khoa học đƣợc tổ chức bởi Quỹ Khoa học Quốc
gia Hoa Kỳ, METS đã đƣợc đổi tên thành STEM. Hiện tại, giáo dục STEM đã
trở thành trào lƣu và đang phát triển mạnh mẽ tại nhiều nƣớc trên thế giới, đặc
biệt là các nƣớc công nghiệp phát triển nhƣ Úc, Mỹ, Canada, Nhật Bản, Phần

5


Lan,… Thậm chí lan rộng trên tồn thế giới và trở thành cuộc cách mạng giáo
dục.
Theo nghiên cứu, quốc gia có nhiều nghiên cứu về giáo dục STEM nhất
là Hoa Kỳ. Với 200 cơng trình chiếm tới 52% với ba mục tiêu cơ bản cho
giáo dục STEM là: trang bị cho tất cả các công dân những kĩ năng về STEM,
mở rộng lực lƣợng lao động trong lĩnh vực STEM và tăng cƣờng số lƣợng
học sinh sẽ theo đuổi và nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực STEM. Với mục
tiêu giáo dục STEM là tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lƣợng
cao, tại Anh đã có 36 cơng trình nghiên cứu (9,35%).
Tại Úc có 16 nghiên cứu ( chiếm 4,16%), với mục tiêu của giáo dục
STEM là xây dựng kiến thức nền tảng của quốc gia nhằm đáp ứng các thách
thức đang nổi lên của việc phát triển một nền kinh tế cho thế kỷ XXI.
Canada đứng thứ 12 trong số 16 nƣớc về tỷ lệ sinh viên tốt nghiệp theo
học các chƣơng trình STEM là 21,2%. Tổ chức hƣớng đạo sinh Canada đã áp
dụng các biện pháp tƣơng tự nhƣ Hoa Kỳ để thúc đẩy các lĩnh vực STEM cho
thanh thiếu niên. Canada bắt đầu chƣơng trình STEM vào năm 2015.
AL-Bairaq là một chƣơng trình tiếp cận học sinh trung học với một
chƣơng trình tập trung vào STEM ở Qatar. Từ khoảng 40 trƣờng trung học sẽ
có 946 sinh viên/ năm tham gia các cuộc thi AL-Bairaq. Cuộc thi AL-Bairaq
vận dụng học tập theo dự án, khuyến khích sinh viên giải quyết các vấn đề
thực tiễn.
Tại châu Phi đã có rất nhiều tổ chức hiện đang tham gia vào các hoạt

động giáo dục STEM và tiếp cận rộng khắp Châu Phi. Các tổ chức với những
quy mô, phạm vi, cơ chế tài trợ và tuyên bố sứ mệnh khác nhau nhƣng tất cả
đều tập trung vào việc cải thiện giáo dục STEM ở châu lục này.

6


1.1.1.2. Giáo dục STEM ở Việt Nam
Mơ hình giáo dục STEM đƣợc đƣa vào Việt Nam từ năm 2000 trên nền
tảng là 2 môn học Công nghệ thông tin và Robotics cho khối phổ thông từ lớp
1 đến lớp 12. Các hoạt động giáo dục STEM mới chỉ là các hoạt động độc lập
của các công ty giáo dục nhƣ là một mảng kinh doanh và hoạt động truyền
thông cộng đồng.
Với xu thế phát triển toàn cầu , tháng 5 năm 2017, Thủ tƣớng Chính
phủ đã kí chỉ thị số 16 với nội dung: “Cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về
khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong
chƣơng trình giáo dục phổ thông” và yêu cầu “Bộ Giáo dục và Đào tạo: Thúc
đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và tốn học (STEM)
trong chƣơng trình giáo dục phổ thơng, tổ chức thí điểm tại một số trƣờng phổ
thông ngay từ năm học 2017-2018.”
Ngày 19/01/2018 Bộ giáo dục và đào tạo đã cơng bố dự thảo chƣơng
trình 20 mơn học mới, trong đó cấp THCS sẽ gộp ba mơn Vật lí, Hóa học,
Sinh học thành mơn Khoa học tự nhiên, cấp THPT ba mơn Vật lí, Hóa học,
Sinh học là mơn lựa chọn thuộc nhóm Khoa học tự nhiên, cùng với các
chuyên đề học tập tích hợp liên môn và các chuyên đề phân môn ứng dụng
thực tế cho thấy đây thực sự là những bƣớc đi quan trọng nhằm phát triển một
chƣơng trình giáo dục theo định hƣớng STEM trong giáo dục Việt Nam.
Một số trƣờng trên địa bàn thành phố Hà Nội nhƣ : THCS Lê Lợi,
THPT Chúc Động, THPT Tạ Quang Bửu,... hiện nay đang thí điểm giáo dục
STEM. Với việc tổ chức nhiều hoạt động giúp học sinh trải nghiệm thực tế,

tạo hứng thú và niềm tin trong học tập, phát triển tƣ duy sáng tạo, giúp cho
học sinh tạo ra những sản phẩm khoa học.
Tuy nhiên, khu vực nông thôn hiện nay chƣa thể tiếp cận với các hoạt
động giáo dục STEM vì vấn đề cơ sở vật chất và chi phí. Các hoạt động
phong trào có thể nêu ra một số hoạt động chính sau:
7


- Ngày hội STEM: Ngày hội STEM đƣợc Liên minh STEM tổ chức dƣới sự
bảo trợ của Bộ Khoa học Cơng nghệ. Cho đến nay, Ngày hội STEM đều duy
trì hàng năm vào dịp xung quanh ngày 18 tháng 5 hàng năm. Một trong những
ý nghĩa quan trọng của Ngày hội STEM đối với giáo dục STEM chính là yếu
tố truyền thông cộng đồng, kết nối xã hội, kết nối với giáo dục STEM tại Việt
Nam.
- Câu lạc bộ STEM: Hiện nay có 2 loại hình câu lạc bộ STEM đang duy trì ở
trong trƣờng tiểu học và trung học phổ thơng đó là hình thức câu lạc bộ xã hội
hố do các cơng ty kết hợp với nhà trƣờng tổ chức, hình thức này chủ yếu
diễn ra tại các trƣờng học ở khu vực thành phố và tập trung vào các mảng nhƣ
robot, lập trình máy tính. Loại hình câu lạc bộ nữa là các câu lạc bộ do giáo
viên của nhà trƣờng tự duy trì ở dạng câu lạc bộ ngoại khoá.
- Các hoạt động giáo dục STEM khác hiện đang duy trì tại một số trƣờng và
địa phƣơng nhƣ: Cuộc thi robot của các tổ chức Việt Nam và nƣớc ngoài,
Cuộc thi sáng tạo khoa học kĩ thuật (Visef), Các cuộc thi khoa học kĩ thuật
dành cho học sinh tiểu học và trung học cơ sở của các nƣớc nhƣ Trung
Quốc, Hàn Quốc, Thái Lan.
1.1.2. Khái niệm STEM và giáo dục STEM
1.1.2.1. Khái niệm STEM
STEM là cụm từ viết tắt bằng cách lấy các chữ cái đầu của Science
(Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và
Mathematics (Toán học).

1.1.2.2. Khái niệm giáo dục STEM
Giáo dục STEM đƣợc sử dụng theo mơ tả trong Chƣơng trình giáo dục
phổ thông năm 2018 nhƣ sau: “Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên
các tiếp cận liên mơn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công
8


nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối
cảnh cụ thể”.
Về bản chất, giáo dục STEM đƣợc hiểu là một quan điểm dạy học theo
tiếp cận liên ngàng từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật
và Tốn học trở lên. Những kiến thức và kỹ năng này đƣợc tích hợp và bổ trợ
giúp cho học sinh hiểu biết về nguyên lý và thực hành, từ đó tạo ra những sản
phẩm ứng dụng trong đời sống.
Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM đƣợc hiểu với
nghĩa là giáo dục STEM, trong đó:
Science (Khoa học): gồm các kiến thức Khoa học (Vật lí, Hóa học,
Sinh học và Khoa học trái đất) nhằm giúp học sinh 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): phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và
đánh giá công nghệ của học sinh, tạo cơ hội để học sinh hiểu về công nghệ
đƣợc phát triển nhƣ thế nào, ảnh hƣởng của công nghệ mới tới cuộc sống.
Engineering (Kỹ thuật): phát triển sự hiểu biết ở học sinh về cách công
nghệ đang phát triển thơng qua q trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích
hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên
dễ hiểu. Kỹ thuật cũng cung cấp cho học sinh những kỹ năng để vận dụng
sáng tạo cơ sở Khoa học và Tốn học trong q trình thiết kế các đối tƣợng,
các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất.
Maths (Toán học): phát triển ở học sinh khả năng phân tích, biện luận

và truyền đạt ý tƣởng một cách hiệu quả thơng qua việc tinh tốn, giải thích,
các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra
Giáo dục STEM cũng phải chịu sự chi phối của chƣơng trình giáo dục
(mục tiêu, nội dung, phƣơng pháp, phƣơng tiện, kiểm tra - đánh giá), nhân lực
9


tham gia (cán bộ quản lý, giáo viên,…), điều kiện cơ sở hạ tầng, chính sách
giáo dục trong thực tiễn.
1.1.3. Mục tiêu giáo dục STEM
Mục tiêu giáo dục STEM là:
- Một là, phát triển các năng lực đặc thù của các môn thuộc về STEM: Học
sinh phải liên kết đƣợc các kiến thức khoa học, toán học với thực tế, để có thể
giải quyết các vấn đề trong đời sống. Đồng thời, học sinh cũng phải sử dụng
thành thạo công nghệ và nắm bắt đƣợc các quy trình thiết kế, chế tạo và sản
xuất ra các sản phẩm.
- Hai là, phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh: Giáo dục STEM trang
bị cho học sinh năng lực giải quyết vấn đề - sáng tạo, hình thành tƣ duy phê
phán đồng thời là năng lực giao tiếp - hợp tác để cùng làm việc. Đồng thời,
giáo dục STEM giúp học sinh hình thành năng lực tự học, từ việc tìm tịi,
nghiên cứu các kiến thức mới.
- Ba là, định hướng nghề nghiệp cho học sinh: Giáo dục STEM giúp học sinh
hình thành các kiến thức, kỹ năng cơ bản để phục vụ cho việc học lên bậc cao
hơn sau này hoặc cho nghề nghiệp tƣơng lai của học sinh. Từ đó, góp phần
xây dựng lực lƣợng lao động có chất lƣợng, đáp ứng đƣợc nhu cầu phát triển
của đất nƣớc.
1.1.4. Bản chất của dạy học theo định hướng giáo dục STEM
Bản chất của dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM bao gồm 3 đặc
điểm chính, đó là:
- Tính tích hợp: Nội dung bài học có liên quan đến nhiều kiến thức thuộc các

môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học dựa trên cơ sở tiếp cận thực
tiễn.

10


- Tính thiết kế: Xuất phát từ Cơng nghệ và Kỹ thuật nên giáo dục STEM
hƣớng tới sự thực hành và sản phẩm đã đƣợc thỏa thuận giữa học sinh và giáo
viên trong quá trình tổ chức hoạt động dạy học.
- Tính tồn diện: Giáo dục STEM hƣớng tới mọi đối tƣợng học sinh, đảm bảo
cho mọi cơng dân có đƣợc năng lực về STEM, thúc đẩy sự phát triển kinh tế,
khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật,… Bên cạnh đó, giáo dục STEM cũng tạo ra
một môi trƣờng giả định, ở đó học sinh có thể trải nghiệm cả hành động và
cảm xúc.
1.1.5. Chủ đề dạy học STEM
Chủ đề dạy học STEM cần đảm bảo các tiêu chí:
- Chủ đề STEM hƣớng tới giải quyết các vấn đề trong thực tiễn.
- Các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề.
- Chủ đề STEM định hƣớng hoạt động – thực hành.
- Thực hiện chủ đề STEM theo nhóm học sinh.
1.1.6. Phân loại chủ đề STEM
Phân

Dựa trên các lĩnh Chủ

loại

vực STEM tham STEM

đề Học sinh vận dụng kiến thức của tất

cả 4 lĩnh vực STEM để giải quyết

chủ đề gia giải quyết vấn đầy đủ
STEM đề

Chủ

vấn đề.
đề Học sinh vận dụng kiến thức của ít

STEM

nhất hai trong bốn lĩnh vực STEM

khuyết

để giải quyết vấn đề.

Dựa trên phạm vi Chủ

đề Xây dựng dựa trên cơ sở kiến thức

kiến thức để giải STEM cơ thuộc phạm vi các môn Khoa học,
quyết

vấn

đề bản

Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học.

STEM

Sản phẩm tạo ra bám sát nội dung
11


sách giáo khoa.
Chủ

đề Có những kiến thức nằm ngồi

STEM mở chƣơng trình giáo dục phổ thơng và
rộng

sách giáo khoa. Sản phẩm tạo ra có
mức độ phức tạp cao hơn.

Dựa

vào

mục Chủ

đích dạy học

đề Xây dựng dựa trên cơ sở kết nối

STEM
dạy

kiến thức của nhiều môn học khác
học nhau mà học sinh chƣa đƣợc học (

kiến thức hoặc học một phần), sẽ vừa giải
quyết vấn đề vừa lĩnh hội tri thức

mới

mới.
Chủ

đề Từ những kiến thức đã học, hƣớng
dẫn cho học sinh kỹ năng vận dụng

STEM
dạy

học lý thuyết vào thực tiễn.

vận dụng
1.2. Giáo dục STEM trong chƣơng trình giáo dục phổ thơng 2018
1.2.1. Định hướng chung
Ngày 4/5/2017, Thủ tƣớng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg
đã đƣa ra giải pháp về mặt gióa dục, đề cập đến phần thúc đẩy giáo dục
STEM : “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phƣơng pháp giáo dục
và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế
cơng nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa
học, công nghệ, kĩ thuật và tốn học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong
chƣơng trình giáo dục phổ thơng”.

Trong Chƣơng trình giáo dục phổ thơng 2018, giáo dục STEM vừa
mang ý nghĩa thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kỹ

12


thuật và Toán học mà vừa thể hiện đƣợc phƣơng pháp tiếp cận liên môn, kết
nối kiến thức cơ bản với cuộc sống thực tế, giải quyết các vấn đề thực tiễn,
nâng cao hứng thú, góp phần hình thành phát triển năng lực và phẩm chất,
năng lực ngƣời học.
Giáo dục STEM trong Chƣơng trình giáo dục phổ thơng 2018 đã đƣợc
chú trọng thơng qua việc chƣơng trình có đầy đủ các môn thuộc lĩnh vực
STEM và ở giai đoạn giáo dục định hƣớng nghề nghiệp, có thêm nhóm mơn
Cơng nghệ và Nghệ thuật. Hơn nữa, vị trí và vai trị của mơn Tin học, mơn
Cơng nghệ trong Chƣơng trình giáo dục phổ thông đƣợc nâng cao hơn. Đặc
biệt là sự xuất hiện các chủ đề STEM trong chƣơng trình mơn học tích hợp ở
giai đoạn giáo dục cơ bản.
Chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 định hƣớng đổi mới phƣơng
pháp giáo dục phù hợp với giáo dục STEM trong dạy học tích hợp liên mơn,
vận dụng kiến thức liên mơn giải quyết vấn đề thực tiễn.
Tính mở và sự linh loạt của chƣơng trình là nội dung giáo dục STEM
có thể đƣợc xây dựng dựa trên cơ sở từ chƣơng trình điạ phƣơng, chƣơng
trình nhà trƣờng, câu lạc bộ STEM hay các hoạt động trải nghiệm, triển khai
hoạt động nghiên cứu khoa học, tổ chức các cuộc thi sáng tạo…là cơ hội để
học sinh thấy đƣợc sự phù hợp về năng lực, phù hợp về sở thích, giá trị bản
thân, sự phù hợp với nghề nghiệp trong tƣơng lai.
1.2.2. Giáo dục STEM thể hiện trong môn Vật lý
Vật lý là môn khoa học thực nghiệm, nghiên cứu, mô tả các hiện tƣợng
và vật chất. Đối tƣợng nghiên cứu của Vật lý đi từ cấu tạo các hạt cơ bản đến
cấu trúc của vũ trụ. Chính vì vậy, Vật lý là cơ sở của ngành kỹ thuật và công

nghệ nhƣ sản xuất năng lƣợng, chế tạo máy móc,… Những kiến thức Vật lý
có ý nghĩa to lớn trong q trình nhận thức và ứng dụng trong đời sống. Giáo

13


dục STEM là một trong số những phƣơng pháp giáo dục giúp liên kết kiến
thức Vật lý với các môn học khác. Do đó, học sinh có cơ hội áp dụng những
kiến thức đã học vào cuộc sống. Học sinh sẽ có những trải nghiệm ý nghĩa
trong q trình học, sự hứng thú, u thích, đam mê, khả năng tìm tịi kiến
thức với mơn học. Hơn nữa, dạy học kỹ thuật và cơng nghệ, sự tích hợp giữa
Vật lý và hai lĩnh vực này càng đƣợc làm rõ hơn.
1.2.3. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông
Giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù
hợp với định hƣớng đổi mới giáo dục phổ thơng:
- Đảm bảo giáo dục tồn diện: Bên cạnh các mơn Tốn học, Khoa học vốn
nhận đƣợc sự quan tâm nhiều hơn thì giáo dục STEM giúp lĩnh vực Công
nghệ, Kỹ thuật đƣợc quan tâm, đầu tƣ đúng mức, kỹ lƣỡng, bài bản từ đội ngũ
giáo viên, chƣơng trình giáo dục cùng cơ sở vật chất.
- Nâng cao hứng thú học tập: Giáo dục STEM hƣớng tới việc vận dụng các
kiến thức liên môn để giải quyết vấn đề thực tiễn, học sinh trải nghiệm và
thấy đƣợc ý nghĩa của tri thức đối đời sống, giúp nâng cao hứng thú học tập.
- Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Học sinh phải
hợp tác với nhau, tự giác tìm hiểu, chủ động thực hiện các nhiệm vụ học tập
trong dạy- học STEM. Từ đó, các hoạt động góp phần tích cực giúp học sinh
hình thành rèn luyện, phát triển các phẩm chất và năng lực cần thiết của mình.
- Kết nối trường học với cộng đồng: Bối cảnh thực tiễn/ vấn đề thực tiễn là
những chủ đề thƣờng xuất hiện trong một bài học/ chủ đề STEM. Đồng thời,
giáo dục STEM phổ thông cũng hƣớng tới giải quyết vấn đề mang tính đặc
thù của địa phƣơng. Để đảm bảo hiệu quả giáo dục STEM cần sự hỗ trợ từ

nhà trƣờng, học sinh, trƣờng nghề, doanh nghiệp, tổ chức giáo dục,… để có

14


đƣợc nguồn lực về con ngƣời cùng cơ sở vật chất, nhằm đảm bảo hiệu quả khi
triển khai giáo dục STEM.
- Hướng nghiệp, phân luồng: Đƣợc các trải nghiệm liên quan đến lĩnh vực
STEM tốt và hiệu quả sẽ là cơ hội để học sinh thấy đƣợc sự phù hợp về năng
lực,năng khiếu, phù hợp về sở thích, giá trị bản thân, sự lựa chọn phù hợp với
nghề nghiệp trong tƣơng lai.
- Thích ứng với cách mạng cơng nghiệp 4.0: Cùngvới sự phát triển của khoa
học, kỹ thuật, công nghệ, góp phần phát triển kinh tế - xã hội, nhu cầu về việc
làm liên quan đến STEM ngày một lớn. Do đó, giáo dục cũng phải thay đổi để
đáp ứng đƣợc nhu cầu của xã hội và giáo dục STEM là chìa khóa có thể tạo ra
những nguồn lực đáp ứng nhu cầu công việc của cuộc cánh mạng mới. Trong
bối cảnh nhƣ vậy, đòi hỏi ngành giáo dục cần chuẩn bị cho học sinh kiến thức
cùng kỹ năng theo tiêu chuẩn toàn cầu.
1.3. Xây dựng, tổ chức dạy học, đánh giá kết quả dạy học chủ đề STEM
1.3.1. Các tiêu chí xây dựng chủ đề/bài học STEM
Tiêu chí 1: Chủ đề/ bài học STEM cần tập trung vào vấn đề thực tiễn.
Tiêu chí 2: Chủ đề/ bài học STEM kết hợp đƣợc tiến trình khoa học và
quy trình thiết kế kỹ thuật.
Tiêu chí 3: Chủ đề/ bài học STEM phải đƣa học sinh vào hoạt động tìm
tịi, khám giá và định hƣớng hành động, trải nghiệm.
Tiêu chí 4: Cách tổ chức chủ đề/ bài học STEM lôi cuốn học sinh tìm
tịi, khám phá trong hoạt động.
Tiêu chí 5: Nội dung chủ đề/ bài học STEM áo dụng chủ yếu từ nội
dung khoa học và toán học mà học sinh đã học và đang học.

15


Tiêu chí 6: Chủ đề/ bài học STEM có tính đến phƣơng án có nhiều đáp
án đúng và coi sự thất bại là một phần trong quá trình học tập.
1.3.2. Quy trình thiết kế chủ đề/bài học STEM
Quy trình thiết kế chủ đề/ bài học STEM nhƣ sau:
Đƣa ra vấn đề thực tiễn.

Hình thành ý tƣởng của
chủ đề STEM.

Xác định kiến thức STEM cần
giải quyết trong chủ đề/ bài học.

Xác định mục tiêu của chủ đề/ bài

học STEM.

Xây dựng bộ câu hỏi định hƣớng
cho chủ đề/ bài học STEM.

1.3.3. Tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học phổ thông
Tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học phổ thông qua
các phƣơng án sau:
- Một là, tổ chức hội thi thiết kế mơ hình sáng tạo theo định hƣớng giáo dục
STEM.

16

- Hai là, dạy học mở với tính thiết kế chủ đề STEM phát triển năng lực sáng
tạo.
- Ba là, dạy học dự án chủ đề STEM hƣớng nghiệp.
1.3.4. Tiêu chí xây dựng hoạt động chủ đề STEM
Mỗi chủ đề/ bài học STEM trong chƣơng trình giáo dục phổ thơng đề
cập đến một vấn đề trọn vẹn, yêu cầu/ đòi hỏi học sinh học và sử dụng kiến
thức thuộc các môn học để giải quyết vấn đề đƣợc đƣa ra. Mỗi hoạt động dạy
học và tổ chức cho học sinh thực hiện chủ đề/ bài học STEM cần đảm bảo
một số tiêu chí về:
- Mục tiêu: Mơ tả đƣợc u cầu cần đạt và sản phẩm học tập mà học sinh cần
phải hoàn thành của hoạt động đề ra.
- Nội dung: Mô tả rõ ràng nội dung và cách thức thực hiện hoạt động.
- Sản phẩm: Mô tả đƣợc sản phẩm dự kiến mà học sinh có thể hồn thành.
Khó khăn, vƣớng mặc học sinh có thể gặp phải.
- Đánh giá: Đƣa ra các cách đánh giá sản phẩm dự kiến của học sinh, làm rõ
nguyên nhân vấn đề, điểm sai, điểm chƣa tối ƣu của sản phẩm (nếu có) để
chỉnh sửa và hoàn thiện sao cho tốt nhất.
1.3.5. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học STEM
Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề
a) Chuyển giao nhiệm vụ
Nhiệm vụ ban đầu giao cho học sinh có thể là u cầu tìm hiểu cấu tạo và
giải thích nguyên tắc hoạt động của một thiết bị công nghệ hay tìm hiểu và
giải thích về một quy trình sản xuất,… với ý tƣởng là làm xuất hiện vấn đề
cần nghiên cứu.

17


Quá trình chuyển giao nhiệm vụ bao gồm việc giới thiệu về các kiến thức

khoa học có liên quan và đƣợc sự dủng trong tình huống, giới thiệu quy trình
hay thiết bị cơng nghệ mà học sinh phải tìm hiểu.
Nhiệm vụ ban đầu giao cho học sinh phải đảm bảo tính vừa sức để lơi
cuốn học sinh tham gia thực hiện, tránh những nhiệm vụ q dễ hoặc q khó,
khơng tạo đƣợc hứng thú với học sinh.
b) Học sinh hoạt động tìm tịi, nghiên cứu
Học sinh thực hiện hoạt động tìm hiểu về quy trình hay thiết bị đƣợc giao
ở phần chuyển giao nhiệm vụ để thu thập thông tin, xác định vấn đề cần giải
quyết và kiến thức có liên quan cần sử dụng để giải quyết vấn đề.
c) Báo cáo và thảo luận
Căn cứ vào kết quả hoạt động của học sinh, giáo viên tổ chức cho các
nhóm học sinh báo cáo, thảo luận, xác định vấn đề cần giải quyết.
d) Nhận xét, đánh giá
Trên cơ sở các sản phẩm của các nhân và nhóm học sinh, giáo viên đánh
giá, nhận xét, giúp học sinh nêu đƣợc các câu hỏi, vấn đè cần phải giải quyết,
xác định đƣợc các tiêu chí cho giải pháp, sản phẩm cần thực hiện để giải
quyết vấn đề đã đặt ra. Từ đó định hƣớng cho các hoạt động học tiếp theo của
học sinh.
Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thúc nền
a) Học kiến thức mới
Học sinh đƣợc hƣớng dẫn hoạt động học kiến thức mới có liên quan bao
gồm hoạt động nghiên cứu tài liệu khoa học, làm bài tập, thí nghiệm, thực
hành để có thể nắm vững kiến thức.

18