Tổ chức dạy học stem chủ đề động lực học vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thông mới

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

VŨ TÙNG ANH

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÍ 10
CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THƠNG MỚI

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ

Hà Nội – 2020


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÍ 10
CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THƠNG MỚI

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Thị Thu Hiền
Sinh viên thực hiện khóa luận: Vũ Tùng Anh

Hà Nội – 2020


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy cô giảng viên Khoa Sư

phạm, Trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã giảng dạy và trang
bị cho em những kiến thức cơ bản và vơ cùng hữu ích trong học tập và nghiên cứu
để hồn thành khóa luận.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS. TS. Lê Thị Thu Hiền, người đã tận
tình, chu đáo hướng dẫn em trong suốt q trình thực hiện khóa luận.
Em xin gửi lời cảm ơn tới các bạn sinh viên lớp QH-2016S – Sư phạm Vật
lý đã hỗ trợ em hoàn thành khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 6 năm 2020
Tác giả khóa luận

Vũ Tùng Anh


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Viết đầy đủ

Viết tắt
GV

Giáo viên

HS

Học sinh

NXB

Nhà xuất bản

STEM

Sience, Technology, Engineering, Maths

THPT

Trung học phổ thông


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 tượng nghiên cứu ................................................................. 2
5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 2
6. Cấu trúc khóa luận ........................................................................................... 3
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM
TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 CHƯƠNG TRÌNH THPT MỚI .......... 4
I.1. Khái quát chung về STEM............................................................................... 4
I.1.1. Các khái niệm ............................................................................................... 4
I.1.2. Mục tiêu giáo dục STEM .............................................................................. 5
I.1.3. Đặc điểm của dạy học theo định hướng giáo dục STEM ............................. 6
I.2. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thơng 2018 ....................... 7
I.2.1. Bối cảnh chung ............................................................................................. 7
I.2.2. Các mức độ giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông ............................... 8
I.2.3. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông................... 9
I.3. Xây dựng, tổ chức dạy học và đánh giá kết quả dạy học các chủ đề STEM. 11
I.3.1. Tiêu chí xây dựng chủ đề STEM ................................................................. 11
I.3.2. Dạy học STEM ở THPT .............................................................................. 14

I.3.2.1. Phương pháp giáo dục STEM .................................................................. 14
I.3.2.2. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM .................................................... 15
I.3.3. Tổ chức hoạt động dạy học chủ đề STEM .................................................. 18
I.3.3.1. Tiêu chí xây dựng hoạt động chủ đề STEM ............................................. 19
I.3.3.2. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học STEM ........................................... 21
I.3.4. Đánh giá hoạt động giáo dục STEM .......................................................... 24
I.3.4.1. Nguyên tắc đánh giá ................................................................................ 24


I.3.4.2. Các yêu cầu đánh giá .............................................................................. 25
KẾT LUẬN CHƯƠNG I ..................................................................................... 27
CHƯƠNG II: XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ
“ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÝ 10 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ
THƠNG MỚI ....................................................................................................... 28
II.1. Chủ đề “Động lực học” Vật lý 10 theo chương trình giáo dục phổ thông mới
.............................................................................................................................. 28
II.1.1. Mục tiêu dạy học chủ đề “Động lực học” ................................................ 28
II.1.2. Nội dung kiến thức chủ đề “Động lực học”............................................. 29
II.2. Xây dựng chủ đề STEM trong dạy học chủ đề “Động lực học” Vật lý 10
chương trình giáo dục phổ thơng mới .................................................................. 32
II.2.1. Chủ đề “Bungee Jump”............................................................................. 32
II.2.2. Chủ đề “Cân thăng bằng” ........................................................................ 34
II.2.3. Chủ đề “Máy bắn đá” ............................................................................... 36
II.2.4. Chủ đề “Xây cầu” ..................................................................................... 38
II.2.5. Chủ đề “Đồ chơi treo nôi”........................................................................ 40
II.2.6. Chủ đề “Con quay Spinner” ..................................................................... 42
KẾT LUẬN CHƯƠNG II .................................................................................... 45
CHƯƠNG III: TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC
CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÝ 10 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC
PHỔ THƠNG MỚI .............................................................................................. 46

III.1. Kế hoạch dạy học chủ đề “Bungee Jump” .................................................. 46
III.2. Kế hoạch dạy học chủ đề “ Cân thăng bằng”.............................................. 58
III.3. Kế hoạch dạy học chủ đề “ Máy bắn đá” .................................................... 69
III.4. Kế hoạch dạy học chủ đề “Xây cầu”........................................................... 82
III.5. Kế hoạch dạy học chủ đề “Đồ chơi treo nôi” ............................................. 92
III.6. Kế hoạch dạy học chủ đề “Con quay Spinner” ......................................... 101
KẾT LUẬN CHƯƠNG III................................................................................. 115
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .................................................................... 116


TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 117
TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN .................................................................................. 118


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, chương trình giáo dục phổ thông mới đã được công bố và chuẩn bị
áp dụng vào nền giáo dục Việt Nam. Chương trình này được xây dựng theo mơ
hình phát triển năng lực, thông qua những kiến thức cơ bản, thiết thực, hiện đại và
các phương pháp tích cực hóa hoạt động của người học, giúp học sinh hình thành
và phát triển những phẩm chất và năng lực mà nhà trường và xã hội kỳ vọng.
Trong chương trình giáo dục phổ thơng mới, ở cấp Trung học phổ thơng, Vật
lí là mơn học thuộc nhóm mơn Khoa học Tự Nhiên, được lựa chọn theo định hướng
nghề nghiệp của học sinh. Môn Vật lí giúp học sinh phát triển các phẩm chất, năng
lực cần thiết, tạo điều kiện để học sinh nhận biết đúng năng lực, sở trưởng của bản
thân. Chương trình mơn Vật lí đã lựa chọn phát triển những vấn đề cốt lõi thiết
thực nhất, đồng thời chú trọng đến các vấn đề mang tính ứng dụng cao là cơ sở
của nhiều ngành kĩ thuật, khoa học và công nghệ. Đặc biệt ở chủ đề “Động lực
học” ở lớp 10 có nhiều kiến thức quan trọng, có tính ứng dụng cao trong đời sống
và có nhiều chủ đề có thể xây dựng.

Thí nghiệm, thực hành đóng vai trị đặc biệt quan trọng trong việc hình thành
các khái niệm, hiện tượng, định luật vật lí. Vì vậy việc chú trọng rèn luyện cho
học sinh khả năng tìm hiểu các thuộc tính đối tượng vật lí thơng qua các thí nghiệm,
thực hành, mơ hình dưới các góc độ khác nhau.
Giáo dục STEM trong trường trung học phổ thông là quan điểm dạy học định
hướng phát triển năng lực của học sinh bao gồm các lĩnh vực Khoa học (Sience)
– Công nghệ (Tecnology) – Kỹ thuật (Engineer) – Toán học (Math). Các kiến thức
thuộc các lĩnh vực này được tổ chức dạy học theo chủ đề Vật lí nhằm giúp học
sinh vận dụng các kiến thức để giải quyết vấn đề mang tính thực tiễn mang lại hiệu

1


quả và giá trị. Việc xây dựng chủ đề dạy học STEM hồn tồn có thể đạt được các
mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thơng mới mới đề ra để phát triển năng
lực của học sinh đồng thời giúp việc học mơn Vật lí trở nên dễ dàng, thu hút cũng
như hiệu quả hơn.
Chính vì vậy, em đã chọn đề tài : “Tổ chức dạy học STEM chủ đề “Động lực
học” Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thơng mới” để tiến hành nghiên cứu.
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng các chủ đề dạy học STEM lớp 10 chủ đề “Động lực học” kèm theo
bộ tài liệu hướng dẫn dạy học các chủ đề đã xây dựng sử dụng ở trường THPT.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn của việc tổ chức dạy học chủ đề STEM
trong dạy học vật lí trong chương trình giáo dục phổ thơng mới.
- Xây dựng chủ đề dạy học STEM nội dung “Động lực học” Vật lý 10 chương
trình giáo dục phổ thơng mới
- Báo cáo kết quả và đánh giá quá trình
4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
4.1.

Khách thể nghiên cứu

- Học sinh Trung học phổ thơng.
4.2.

Đối tượng nghiên cứu

- Q trình dạy và học chủ đề STEM mơn Vật lí của giáo viên và học sinh
THPT.
5. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp phân tích và tổng hợp: Phân tích tài liệu ở Việt Nam cũng như
nước ngoài về các nội dung liên quan đến phạm vi nghiên cứu của đề tài thành các

2


đơn vị kiến thức, cho phép tìm hiểu các đặc thù, bản chất, cấu trúc của các lý luận.
Từ đó tổng hợp các đơn vị kiến thức ấy thành các cơ sở lý luận đề tài.
Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Phương pháp thu nhận thông tin về sự
thay đổi số lượng và chất lượng trong nhận thức và hành vi của các đối tượng giáo
dục do người nghiên cứu tác động đến chúng bằng một số phương pháp, lý luận
đã nêu trong đề tài.
6. Cấu trúc khóa luận
Ngồi phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, khóa luận được
trình bày trong 3 chương:
Chương I: Cơ sở lý thuyết của việc tổ chức dạy học STEM trong chương trình
Vật lý 10 chương trình THPT mới
Chương II: Xây dựng chủ đề STEM trong dạy học chủ đề “Động lực học”
Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thơng mới

Chương III Tổ chức dạy học chủ đề STEM trong dạy học chủ đề “Động lực
học” Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thơng mới

3


CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC
STEM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 CHƯƠNG TRÌNH THPT
MỚI
I.1. Khái quát chung về STEM
I.1.1. Các khái niệm
I.1.1.1. STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Cơng
nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Tốn học).
Trong đó Science (Khoa học) là những kiến thức về Vật lý, Hóa học, Sinh
học,.. tạo những tri thức nền tảng giúp học sinh hiểu rõ về bản chất của sự vật.
Technology (Công nghệ) là khả năng sử dụng, quản lý, sự hiểu biết về công nghệ
hiện đại. Engineering (Kỹ thuật) là sự hiểu biết của học sinh về quá trình thiết kế
kỹ thuật, vận dụng sáng tạo những cơ sở khoa học để thiết kế các đối tượng, hệ
thống hoặc một quy trình sản xuất nào đó. Mathematics (Tốn học) là khả năng
phân tích, biện luận, tính tốn của học sinh trong quá trình giải quyết vấn đề.
STEM là thuật ngữ rút gọn khi nói về các chính sách phát triển về Khoa học,
Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học của các quốc gia. Khi đề cập tới STEM là muốn
nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công
nghệ, Kỹ thuật và Toán học.
I.1.1.2. Giáo dục STEM
Giáo dục STEM được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ
năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn
học trong đó có việc tích hợp các mơn học gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực
cho người học.

4


Giáo dục STEM đặt học sinh trước những vấn đề thực tiễn cần giải quyết, địi
hỏi học sinh phải tìm tòi, chiếm lĩnh, vận dụng những kiến thức khoa học để thiết
kế và đưa ra các giải pháp để giải quyết vấn đề và thực hiện nó. Mỗi bài học STEM
sẽ đề cập và giao cho học sinh giải quyết một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi
học sinh phải huy động những tri thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh những tri thức
mới để sử dụng để giải quyết vấn đề.
Như vậy, giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học
sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn,
qua đó phát triển cho học sinh những năng lực cần thiết mà trong đó là năng lực
phát hiện và giải quyết vấn đề, nhằm đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế xã hội.
I.1.1.3. Phân loại STEM
Dựa vào nội dung bài học STEM thì chủ đề STEM có thể phân loại như sau:
- STEM mở: Bao gồm nhiều hơn 4 lĩnh vực Khoa học, Cơng nghê, Kỹ thuật,
Tốn học
- STEM đóng: Bao gồm 4 lĩnh vực Khoa học, Cơng nghê, Kỹ thuật, Tốn học
- STEM thiếu: Bao gồm ít hơn 4 lĩnh vực Khoa học, Cơng nghê, Kỹ thuật,
Tốn học
- STEAM: Là hướng tiếp cận giáo dục STEM kết hợp với Nghệ thuật (Art)
- STEM – Robotic: Là hướng tiếp cận giáo dục STEM có sử dụng robot như
một cơng cụ dạy và học nhằm tăng sự sinh động và hấp dẫn học sinh
I.1.2. Mục tiêu giáo dục STEM

5


Trong bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục

đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thơng. Ngồi ra giáo dục STEM cũng đáp
ứng được những mục tiêu khác như:
- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM: Là những
kiến thức, kỹ năng liên quan đến các mơn học Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và
Tốn học. Học sinh biết được cách liên kết các kiến thức lại với nhau để giải quyết
các vấn đề thực tiễn, chế tạo sản phẩm.
- Phát triển các năng lực cốt lõi: Chuẩn bị cho học sinh những cơ hội cũng
như là thách thức trong sự cạnh tranh kinh tế toàn cầu dựa trên bối cảnh hiện nay.
Ngoài những kiến thức liên quan đến các mơn học thì học sinh sẽ được phát triển
tư duy, khả năng hợp tác, giao tiếp,…..
- Định hướng nghề nghiệp: Giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh 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 tương lại của học sinh. Từ đó, giúp góp phần xây dựng
lực lượng lao động chất lượng cao, có năng lực, phẩm chất tốt nhằm đáp ứng mục
tiêu xây dựng và phát triển đất nước.
Công nghệ phát triển kéo theo sự thay thế của máy móc và sự trỗi dậy của
những ngành nghề mới. Đây vừa là cơ hội và là thách thức cho các bạn trẻ khi tìm
kiếm cơng việc phù hợp. Điều này địi hỏi ngành giáo dục phải có những thay đổi
tích cực để có thể đào tạo nguồn nhân lực cơng nghệ cao, tạo dựng một môi trường
giúp học sinh phát huy khả năng sáng tạo, kích thích niềm đam mê khoa học.
I.1.3. Đặc điểm của dạy học theo định hướng giáo dục STEM
Bản chất của dạy học theo định hướng giáo dục STEM mang những nét đặc
điểm của dạy học tích hợp và dạy học định hướng năng lực bao gồm:

6


- Tính tích hợp: Nội dung học tập mang tính tích hợp những kiến thức thuộc
các lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ Thuật và Tốn học dựa trên những cơ sở
thực tiễn có trong đời sống.

- Tính thiết kế: Dạy học theo định hướng giáo dục STEM là hoạt động định
hướng thực hành và định hướng sản phẩm trong việc tổ chức hoạt động dạy học,
nó được chi phối bởi những sản phẩm đã được thỏa thuận giữa giáo viên và học
sinh. Từ đó, tư tưởng thiết kế sản phẩm là một đặc điểm quan trọng khi giáo dục
STEM
- Tính tồn diện: Giáo dục STEM nói chung nhằm hướng tới mọi đối tượng
học sinh không phụ thuộc về giới tính, dân tộc, vùng miền bởi vì mục tiêu của giáo
dục STEM là đảm bảo cho tất cả các công dân có năng lực về STEM, tăng cường
sự đóng góp của cộng đồng cho các thành tựu ở lĩnh lực khoa học, kỹ thuật. Bên
cạnh đó, những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống luôn đem đến cho con người
những cảm xúc nhất định. Dạy học theo định hướng giáo dục STEM tạo môi
trường giả lập, chứa đựng những phong cách học tập khác nhau đem đến cho học
sinh những cơ hội để trải nghiệm một cách sáng tạo và đầy hứng thú.
I.2. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thơng 2018
I.2.1. Bối cảnh chung
Chương trình giáo dục phổ thông hiện hành được xây dựng theo định hướng
nội dung, nặng về việc truyền thụ những kiến thức nhưng lại chưa đủ để giúp học
sinh vận dụng những kiến thức đó vào thực tiễn.
Đối với chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 mới, giáo dục STEM vừa
mang ý nghĩa thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực về Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật
và Tốn học mà vừa thể hiện được phương pháp tiếp cận liên môn, đa ngành giúp
phát triển năng lực và phẩm chất người học.

7


Trong chương trình giáo dục phổ thơng mới có đầy đủ các mơn học STEM, đó
là các mơn: Tốn học, Khoa học tự nhiên, Cơng nghệ, Tin học. Việc hình thành
các nhóm mơn học này ở giai đoạn trung học phổ thông cùng với quy định mới về
việc chọn 5 mơn học trong 3 nhóm sẽ đảm bảo được mọi học sinh đều được học

các mơn học STEM. Vai trị và vị trí của các mơn Tin học và Cơng nghệ đã được
đề cao hơn, các chủ đề STEM đã xuất hiện trong chương trình mơn học tích hợp
ở các giai đoạn trước trung học phổ thơng. Tính mở của chương trình mới cho
phép một số nội dung giáo dục STEM có thể được xây dựng dựa trên cơ sở từ
chương trình địa phương, nhà trường, câu lạc bộ, hoạt động trải nghiệm, nghiên
cứu,…
Định hướng đổi mới phương pháp dạy học được nêu trong Chương trình giáo
dục phổ thơng mới phù hợp với giáo dục STEM ở đặc điểm dạy học tích hợp theo
chủ đề liên mơn, vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn.
I.2.2. Các mức độ giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông
I.2.2.1. Dạy học các môn học theo phương thức giáo dục STEM
Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách
này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong q trình
dạy học các mơn học STEM theo hướng tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học,
hoạt động STEM phải bám sát chương trình của các mơn học thành phần, đáp ứng
mục tiêu mà chương trình đã đề ra. Hình thức này khơng làm phát sinh thêm thời
gian học tập
I.2.2.2. Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM
Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các ứng dựng
của khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn. Qua đó, học sinh có thể nhận biết được ý

8


nghĩa của khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn học đối với đời sống con người,
nâng cao hứng thú học tập các môn học.
Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia,
hợp tác của các bên như nhà trường, các cơ sở, trung tâm giáo dục, trường đại học
hay doanh nghiệp,…
Trải nghiệm STEM cịn có thể được thực hiện thơng qua sự hợp tác giữa nhà

trường và các đơn vị kể trên. Từ đó, có thể kết hợp được thực tiễn phổ thông với
ưu thế về cơ sở vật chất của các cơ quan liên quan.
Các trường trung học có thể triển khai giáo dục STEM thơng qua hình thức
câu lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh có thể được học tập nâng cao
trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu về STEM, trao đổi, giao lưu với
các câu lạc bộ STEM của các trường khác,….
I.2.2.3. Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật
Giáo dục STEM có thể được triển khai thơng qua hoạt động nghiên cứu khoa
học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo. Hoạt động này khơng mang tính đại trà mà
dành có những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm
tịi, khám phá khoa học, kỹ thuật
Việc tổ chức tốt các hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền để để phát triển
các hoạt động sáng tạo khoa học, kỹ thuật dành cho học sinh trung học phổ thơng.
Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM và nghiên cứu khoa học, kỹ thuật là cơ
hội để học sinh thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân
với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM.
I.2.3. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông

9


Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học phổ thông mang lại nhiều ý
nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông giúp:
- Đảm bảo giáo dục toàn diện: Khi triển khai giáo dục STEM ở nhà trường,
bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Khoa học, Kỹ thuật, Cơng nghệ
hay Tốn học thì đội ngũ giáo viên, cơ sở vật chất, chương trình dạy học cũng sẽ
được quan tâm, đầu tư một cách kỹ lưỡng, bài bản.
- Nâng cao hứng thú học tập: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng
tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh
được hoạt động nhiều hơn, được trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với

cuộc sống mà nhờ đó sẽ nâng cao sự hứng thú của học sinh đối với các môn học.
- Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai
các dự án học tập STEM, học sinh sẽ được hợp tác với nhau, được chủ động và tự
lực thực hiện các nhiệm vụ học tập, được làm quen với những hoạt động có tính
chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào việc hình
thành và phát triển những phẩm chất, năng lực cần thiết cho học sinh.
- Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo hiệu quả khi triển khai giáo
dục STEM, nhà trường thương kết nối với các cơ sở, trung tâm giáo dục, địa học
hay những cơ quan ở trong địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người,
cơ sở vật chất để triển khai các hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục
STEM phổ thơng cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa
phương.
- Hướng nghiệp: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường trung học phổ thông,
học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp,
năng khiếu và sở thích của bản thân. Thực hiện tốt giáo dục STEM cũng là cách
thức để thu hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề phù hợp với bản thân,

10


các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng lần thứ
tư.
- Thích ứng với cách mạng công nghiệp 4.0: Với sự phát triển của khoa học
kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn đòi hỏi ngành
giáo dục cũng phải có sự thay đổi để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Giáo dục STEM
có thể tạo ra những con người có thể đáp ứng được nhu cầu cơng việc của thế kỷ
mới.
Trong thế kỉ 21, học sinh không chỉ cần học các mơn Tốn học và Khoa học
mà cịn cần có sự hiểu biết nhất định về Cơng nghệ và Kỹ thuật cũng như các kỹ
năng mềm cần thiết khác như: kỹ năng tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, làm

việc theo nhóm, hợp tác,… Chúng ta đang sống trong thời đại giao lưu và hòa
nhập giữa các quốc gia có văn hóa khác nhau khiến cho nhu cầu trao đổi công việc
và nhân lực cũng ngày một cao. Trong bối cảnh như vậy đòi hỏi ngành giáo dục
cần chuẩn bị cho học sinh những kiến thức và kỹ năng theo tiêu chuẩn của toàn
cầu.
I.3. Xây dựng, tổ chức dạy học và đánh giá kết quả dạy học các chủ đề
STEM
I.3.1. Tiêu chí xây dựng chủ đề STEM
Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM cần tập trung vào vấn đề của thực tiễn.
Học sinh cần được đặt vào các vấn đề có trong thực tiễn xã hội, kinh tế, mơi
trường,.. và u cầu tìm giải pháp để giải quyết vấn đề đó
Tiêu chí 2: Cấu trúc của bài học STEM phải kết hợp giữa khoa học và thiết kế
kỹ thuật

11


Tiến trình của bài học STEM cung cấp một cách thức linh hoạt để đưa học
sinh từ việc xác định một vấn đề, một yêu cầu nào đó đến việc sáng tạo, đưa ra
giải pháp.
Trong thực tiễn dạy học STEM, quá trình dạy học được thể hiện qua 5 hoạt
động chính:
- Hoạt động 1: Xác định vấn đề
- Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế
- Hoạt động 3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế
- Hoạt động 4: Chế tạo mơ hình, thiết bị theo phương án thiết kế
- Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo, điều chỉnh
thiết kế ban đầu
Trong đó, khi trong quy trình kỹ thuật, các nhóm học sinh thử nghiệm các ý
tưởng dựa trên những nghiên cứu của mình dựa trên kiến thức đã tìm hiểu, sử dụng

nhiều cách tiếp cận khác nhau, thử - sai, chấp nhận và học từ sai lầm để cải thiện,
cải tiến sản phẩm và thử lại. Học sinh cần tập trung phát triển các giải pháp để giải
quyết các vấn đề đặt ra, nhờ đó học và vận dụng được những kiến thức mới
Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học STEM là phải đưa học sinh vào hoạt động
tìm tịi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm
Q trình tìm tịi khám phá được thể hiện trong tất cả các hoạt động của chủ
đề STEM, tuy nhiên cần khai thác triệt để các hoạt động dạy học cụ thể là trong
hoạt động nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất các giải pháp thiết kế và hoạt động
chế tạo sản phẩm. Trong hoạt động nghiên cứu kiến thức nền. học sinh sẽ thực
hiện các quan sát, tìm hiểu để xây dựng, kiểm chứng các quy luật mà qua đó, học
sinh học được kiến thức nền đồng thời rèn luyện các kỹ năng cần thiết. Trong hoạt

12


động chế tạo sản phẩm, q trình tìm tịi khám phá được thể hiện nhằm giúp học
sinh kiểm chứng các giải pháp khác nhau để tối ưu hóa sản phẩm. Hoạt động của
học sinh là hoạt động mà việc đưa ra các giải pháp giải quyết vấn đề là của chính
học sinh. Học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng
và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần thiết. Học sinh phải tự điều chỉnh các
ý tưởng, thiết kế sản phẩm của mình, tự lên kế hoạch tìm tịi, khám phá của bản
thân.
Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM cần lơi cuốn học sinh hoạt động
tìm tịi, khám phá trong một nhóm kiến tạo
Giúp học sinh làm việc trong một nhóm kiến tạo là một việc địi hỏi các giáo
viên dạy học STEM làm việc cùng nhau để đưa ra những phương thức dạy học
theo nhóm, sử dụng những kỹ thuật dạy học phù hợp để hướng dẫn học sinh về
sản phẩm, kiến thức mà học sinh cần hồn thành. Làm việc nhóm trong thực hiện
các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác
cho học sinh.

Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và
toán học mà học sinh đã và đang học
Trong các bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách có mục
đích từ các chương trình mơn học khoa học. Lập kế hoạch để hợp tác với các giáo
viên bộ mơn đó để hiểu rõ nội dung, hình thức để làm thế nào để các mục tiêu
trong các mơn khoa học đó có thể tích hợp trong một bài học STEM. Việc đó giúp
học sinh nhận thấy rằng Khoa học, Công nghệ, Tin học và Tốn học khơng phải
là các mơn học độc lập mà chúng có thể liên kết được với nhau để giải quyết một
vấn đề nào đó.

13


Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự
thất bại là một phần cần thiết trong học tập
Một câu hỏi nghiên cứu khi đặt ra có thể đề xuất nhiều giải thuyết khoa học,
một vấn đề cần giải quyết có thể có nhiều phương án khác nhau và cần lựa chọn
một phương án tối ưu. Trong các giả thuyết khoa học chỉ có một giả thuyết là đúng
nhưng các phương án giải quyết vấn đề thì đều có thể khả thi, chỉ khác nhau ở mức
độ tối ưu khi giải quyết vấn đề. Tiêu chí này cho thấy vai trị quan trọng của năng
lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học STEM
I.3.2. Dạy học STEM ở THPT
I.3.2.1. Phương pháp giáo dục STEM
Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận liên ngành tạo ra sự kết hợp hài hòa
giữa các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để mang đến cho học
sinh những trải nghiệm thực tế đầy ý nghĩa. Việc dạy và học STEM tăng tính hấp
dẫn khi học sinh tìm hiểu và tiếp thu kiến thức, hiểu sâu hơn vấn đề để đạt được
hiệu quả của việc học tập và hơn nữa giúp học sinh nhận ra được sự liên hệ được
những gì đã và đang học.
STEM là môn học mà học sinh được học các kiến thức về khoa học, công nghệ,

kỹ thuật và tốn học một cách tích hợp. Thơng thường, các môn học STEM được
thiết kế ở dạng các chủ đề khác nhau và học sinh được học kiến thức tích hợp dựa
trên các chủ đề đó. Ví dụ, khi học một chủ đề về vật lý, học sinh không chỉ đơn
thuần học về kiến thức khoa học để nghiên cứu một định luật, định lý hay khái
niệm nào đó mà còn được học được những ứng dụng của những kiến thức đó trong
đời sống, học về cách làm sao để chế tạo một sản phẩm nào đó, hay học cách tính
tốn các đại lượng sao cho sản phẩm có thể hoạt động một cách hiệu quả. Ở thế kỉ

14


21, khơng chỉ cần Khoa học và Tốn học mà cịn cần có cả Cơng nghệ và Kỹ thuật
cũng như các kỹ năng cần thiết như: kỹ năng tư duy phản biện, kỹ năng giải quyết
vấn đề, kỹ năng làm việc theo nhóm, kỹ năng hợp tác,…. Giáo dục truyền thống
có một khuyết điểm chính là sự tách rời giữa các lĩnh vực quan trọng. Sự tách rời
này đem đến một khoảng trống lớn giữa việc học và việc làm, giữa việc nắm giữ
những kiến thức và việc ứng dụng những kiến thức đó. Hơn thế nữa tư duy liên
kết các sự vật, hiện tượng, phản biện, sáng tạo với các ứng dụng, kỹ thuật cũng rất
hạn chế.
Giáo dục STEM thường được thực hiện trong hai bối cảnh:
- Học tập thông qua chủ đề được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức của
nhiều môn học khác nhau mà học sinh chưa được học hay được học một phần nhỏ.
Về bản chất là lấy chủ đề giáo dục STEM làm xuất phát điểm của quá trình nhận
thức. Học sinh sẽ được đối diện với vấn đề, phải đi tìm hiểu, nghiên cứu cách giải
quyết vấn đề. Giáo viên ở bối cảnh này thường sử dụng phương pháp dạy học giải
quyết vấn đề
- Học tập thơng qua chủ đề có tính chất vận dụng. Là chủ đề được xây dựng
trên cơ sở kiến thức mà học sinh đã được học. Học sinh sẽ được một lần nữa vận
dụng kiến thức và trong cuộc sống, nhắc lại và mở ra nhiều khía cạnh của những
lí thuyết đã được học. Ở chủ đề này, giáo viên thường sử dụng phương pháp dạy

học dựa trên dự án.
I.3.2.2. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM
Hiện nay, hầu hết các quốc gia trên thế giới khơng có mơn học mang tên
“STEM”, cụ thể trong chương trình giáo dục phổ thơng, giáo dục STEM khơng
phải là một môn học, không phải là một phương pháp dạy học mà là một cách tiếp
cận trong dạy học các mơn Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học. Giáo dục

15


STEM thường được lồng ghép qua các hình thức như sinh hoạt câu lạc bộ khao
học, hoạt động ngoài giờ lên lớp hay được giảng dạy thông qua các môn Khoa học
tự nhiên, Tốn học và Cơng nghệ.
➢ Giáo dục STEM thơng qua hoạt động ngồi giờ lên lớp
Các hoạt động giáo dục là để phát triển năng lực, sự sáng tạo, phẩm chất, kỹ
năng,… cho học sinh và được các quốc gia trên thế giới tiếp cận chương trình theo
hướng phát triển năng lực. Một số quốc gia gọi đó là một hoạt động giáo dục ngồi
trời, hoạt động ngoài giờ lên lớp hoặc là hoạt động trải nghiệm sáng tạo,… Các
hoạt động này thường được xây dựng dựa trên các chủ đề rất đa dạng, một trong
số đó liên quan đến khám phá thế giới tự nhiên, khoa học Trái Đất,…. Mặc dù có
nhiều loại tên gọi, nội dung khác nhau nhưng nhìn chung các hoạt động trên đều
hướng tới việc cung cấp cho học sinh các tình huống, bối cảnh đa dạng và phong
phú đòi hỏi sự phát triển, vận dụng nhiều tri thức kỹ năng, cho phép học sinh thỏa
sức sáng tạo, đưa ra các giải pháp để giải thuyết vấn đề nhằm đạt được kết quả tốt
nhất. Bên cạnh đó, giáo dục khơng chỉ phó mặc cho nhà trường mà cịn có sự tham
gia của các cá nhân, tổ chức nhằm thúc đẩy sự chung tay góp sức chung của tồn
xã hội trong việc thực hiện tổ chức giáo dục.
Ở Việt Nam, thông qua hoạt động ngoài giờ lên lớp được triển khai qua hai
hoạt động là hoạt động trải nghiệm và hoạt động nghiên cứu khoa học.
- Hoạt động trải nghiệm STEM

Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các thí nghiệm,
ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý
nghĩa của Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học đối với đời sống con người,

16


nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. Đây cũng là cách thức để thu hút
sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM
Để tổ chức thành cơng các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia,
hợp tác của các bên liên quan như trường phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp,
các trường đại học, doanh nghiệp. Trải nghiệm STEM cịn có thể được thực hiện
thông qua sự hợp tác giữa trường phổ thông với các cơ sở giáo dục địa học, giáo
dục nghề nghiệp. Theo cách này, sẽ kết hợp được thực tiễn phổ thông với ưu thế
về cơ sở vật chất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp.
Các trường phổ thơng có thể triển khai giáo dục STEM thơng qua hình thức
câu lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh được học tập nâng cao trình độ,
triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM.
Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề để triển khai các dự án
nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung
học. Ngoài ra, tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để học sinh thấy được sự
phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc các lĩnh
vực STEM.
- Hoạt động nghiên cứu khoa học
Giáo dục STEM có thể được triển khai thơng qua hoạt động nghiên cứu khoa
học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với nhiều chủ đề khác nhau.
Hoạt động này khơng mang tính đại trà mà dành cho những học sinh có năng lực,
sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tịi, khám phá khoa học, kỹ thuật để
giải quyết các vấn đề thực tiễn. Tổ chức tốt các hoạt động sáng tạo khoa học kỹ
thuật là tiền đề triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học

kỹ thuật dành cho học sinh trung học được tổ chức thường niên
➢ Giáo dục STEM thông qua dạy học các môn thuộc về lĩnh vực STEM

17


Mơ hình giáo dục STEM qua dạy học các mơn khoa học tự nhiên khá phổ biến
trên thế giới trong đó nội dung học tập của mơn học được thiết kế thành các chủ
đề STEM và được giảng dạy theo các cách khác nhau
- Chủ đề STEM được dạy trong một mơn học duy nhất là mơ hình ở dạng đơn
giản nhất, tùy theo quy mô của chủ đề mà có thể được thiết kế để dạy trong một
tiết hoặc nhiều tiết học mà trong đó giáo viên sẽ phân chia thời gian để học sinh
tham gia các hoạt động thiết lập vấn đề, tìm kiếm các giải pháp hay cách thức để
giải quyết vấn đề, thu thập thông tin và cuối cùng là tổng kết rút ra các kiến thức
- Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học là mơ hình mà chủ đề STEM
bao trùm nhiều hơn một môn học. Về bản chất, các môn học sử dụng chung một
vấn đề, một bối cảnh. Các giáo viên dạy mỗi môn học khác nhau sẽ dạy chủ đề
STEM như cách dạy chủ đề STEM trong các môn học khác nhưng theo góc độ
riêng theo mơn của mình.
- Chủ đề STEM nhiều mơn phối hợp là mơ hình chủ đề STEM khá phức tạp,
nó có sự liên kết kiến thức giữa các môn rất chặt chẽ. Các môn học vẫn tiếp cận
chủ đề theo góc độ kiến thức chuyên mơn riêng của mình. Nhưng những nội dung
được giải quyết trong môn học trước sẽ là tiền đề nối tiếp để dạy ở môn học sau.
Các môn học phải được phối hợp với nhau để dạy những nội dung có tính chất
giống nhau. Mơ hình này địi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các môn học đảm bảo
cho những gì học sinh được học ở mơn này sẽ là tiền đề, điều kiện về mặt kiến
thức, kỹ năng cần thiết để các em có thể học tiếp ở các mơn học tiếp theo. Ngồi
ra, nó cịn địi hỏi sự phối hợp giữa các giáo viên phụ trách các môn học liên quan,
bất kì một sự thay đổi nào về kiến thức, thời gian, không gian,… cũng làm ảnh
hưởng đến mơ hình dạy học.

I.3.3. Tổ chức hoạt động dạy học chủ đề STEM

18