Vận dụng mô hình giáo dục stem trong dạy học phần sinh học tế bào sinh học 10 trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TRẦN THỊ BÍCH NGÂN

VẬN DỤNG MƠ HÌNH GIÁO DỤC STEM TRONG
DẠY HỌC PHẦN “SINH HỌC TẾ BÀO”- SINH HỌC 10
(TRUNG HỌC PHỔ THÔNG)

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC
CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN SINH HỌC
MÃ SỐ: 8.14.01.11

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Thúy Quỳnh

HÀ NỘI – 2019


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Ban giám hiệu, ban chủ
nhiệm khoa cùng tất cả các thầy cô khoa Sƣ phạm, Trƣờng Đại học Giáo dục đã tạo
điều kiện giúp đỡ tôi hồn thành khóa học.
Tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Mai Văn Hƣng - ngƣời đã góp ý
trong việc lên ý tƣởng cho đề tài và đặc biệt là TS. Nguyễn Thị Thúy Quỳnh đã trực
tiếp hƣớng dẫn nhiệt tình, cẩn thận, đƣa ra những định hƣớng q báu để tơi hồn
thành luận văn.
Tơi xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu, các thầy cô giáo bộ môn, giáo viên
môn Sinh học cùng các em học sinh trƣờng THPT Newton - Bắc Từ Liêm - Hà
Nội và nhiều trƣờng trung học phổ thông trên địa bàn thành phố Hà Nội đã tạo
điều kiện cho tôi trong q trình thực nghiệm đề tài.
Cuối cùng tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp luôn động

viên và hỗ trợ trên mọi phƣơng diện trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Dù đã có nhiều cố gắng, song do điều kiện thời gian cịn hạn chế nên luận
văn khơng tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong sự chỉ dẫn, đóng góp ý kiến của
các nhà khoa học, các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn
thiện.
Trân trọng cảm ơn!
Hà Nội,

tháng

năm 2019

Tác giả

Trần Thị Bích Ngân

i


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CLB

Câu lạc bộ

ĐC

Đối chứng

GDCD

Giáo dục cơng dân

GTTB

Giá trị trung bình

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

KTDH

Kĩ thuật dạy học

PPDH

Phƣơng pháp dạy học

PTDH

Phƣơng tiện dạy học

SGK

Sách giáo khoa

STEM

Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Tốn học

THPT

Trung học phổ thơng

TN

Thực nghiệm

ii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Kết quả điều tra về việc quan tâm đến phát triển năng lực HS ................19
Bảng 1.2. Kết quả điều tra việc sử dụng các PPDH và KTDH .................................20
Bảng 1.3. Kết quả về mức độ quan tâm tới đổi mới dạy học Sinh học ....................21
Bảng 1.4. Kết quả mức độ hiểu biết của giáo viên tới các vấn đề liên quan STEM.22
Bảng 2.1. Mục tiêu về nội dung phần “Sinh học tế bào” - Sinh học 10 (THPT) ......28
Bảng 2.2. Phân tích một số nội dung học phần “Sinh học tế bào” để xây dựng chủ
đề ...............................................................................................................................30
Bảng 2.3. Nội dung của chủ đề: “Vận chuyển các chất qua màng sinh chất” ..........32
Bảng 2.4. Thiết kế các hoạt động STEM trong phần “Sinh học tế bào” – Sinh học 10
(THPT) ......................................................................................................................35
Bảng 2.5. Rubric: Tiêu chí đánh giá phiếu học tập ...................................................43
Bảng 3.1. Đặc điểm của các lớp diễn ra thực nghiệm...............................................67
Bảng 3.2. Kết quả điều tra phiếu hỏi học sinh lớp đối chứng ...................................68

Bảng 3.3. Kết quả điều tra phiếu hỏi học sinh lớp thực nghiệm ...............................70
Bảng 3.3: Bảng phân bố tần số kết quả điểm lớp TN và ĐC ...................................72
Bảng 3.4. Bảng phân bố tần suất điểm số bài kiểm tra .............................................72
Bảng 3.5. Bảng phân bố tần suất tích lũy điểm số bài kiểm tra ................................72
Bảng 3.6. Bảng phân loại kết quả học tập của học sinh ............................................73
Bảng 3.7. Bảng tổng hợp các tham số đặc trƣng của bài kiểm tra ............................74

iii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Đặc điểm mơ hình dạy học 5E ..................................................................11
Hình 1.2. Quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học ...................................................12
Hình 1.3. Quy trình thiết kế kĩ thuật ........................................................................13
Hình 1.4. Quy trình thiết kế Escape Room ...............................................................13
Hình 1.5. Quy trình dạy học chủ đề STEM ..............................................................17
Hình 1.6. Biểu đồ về mức độ sử dụng các phƣơng tiện dạy học ..............................21
Hình 2.1. Cấu trúc nội dung chƣơng trình Sinh học 10 ............................................27
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn phân bố tần số tích lũy kết quả bài kiểm tra...................72
Hình 3.2. Đồ thị phân loại kết quả học tập của học sinh ..........................................73
Hình 3.3. Học sinh hoạt động nhóm trong giờ chủ đề và dự án ...............................76
Hình 3.4. Học sinh thuyết trình về sản phẩm ............................................................76
Hình 3.5. Một số sản phẩm thu hoạch của học sinh..................................................77

iv


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ ii

DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... iv
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu ...............................................................................................2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu ..............................................................................................3
4. Khách thể, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu .............................................................4
5. Giả thuyết nghiên cứu .............................................................................................4
6. Phƣơng pháp nghiên cứu.........................................................................................4
6.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lí thuyết .......................................................................4
6.2. Phƣơng pháp điều tra ...........................................................................................4
6.3. Thực nghiệm sƣ phạm ..........................................................................................4
6.4. Phƣơng pháp xử lí số liệu.....................................................................................5
7. Những đóng góp mới của đề tài ..............................................................................5
8. Cấu trúc luận văn ....................................................................................................5
CHƢƠNG 1 ................................................................................................................6
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN..........................................................................6
1.1. Lịch sử nghiên cứu ...............................................................................................6
1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới ............................................................................6
1.1.2. Giáo dục STEM tại Việt Nam ...........................................................................8
1.2. Tổng quan về giáo dục STEM .............................................................................9
1.2.1. Khái niệm về mơ hình dạy học STEM ..............................................................9
v


1.2.2. Đặc điểm của dạy học theo mơ hình giáo dục STEM......................................9
1.2.3. Ý nghĩa của dạy học theo mơ hình giáo dục STEM .......................................10
1.2.4. Một số quy trình giáo dục STEM....................................................................10
1.2.5. Các con đƣờng giáo dục STEM ......................................................................14
1.3. Cơ sở khoa học của dạy học Sinh học theo định hƣớng STEM ........................15

1.3.1. Mơn Sinh học trong chƣơng trình giáo dục phổ thơng ...................................15
1.3.2. Phƣơng pháp và hình thức tổ chức dạy học theo mơ hình giáo dục STEM ...16
1.3.3. Quy trình dạy học Sinh học heo mơ hình giáo dục STEM .............................16
1.4. Cơ sở thực tiễn ...................................................................................................19
1.4.1. Khảo sát thực trạng dạy học Sinh học ở trƣờng Trung học phổ thơng ...........19
1.4.2. Thực trạng dạy và học theo mơ hình giáo dục STEM ở một số trƣờng THPT
tại Việt Nam ..............................................................................................................22
CHƢƠNG 2. VẬN DỤNG MƠ HÌNH GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC
PHẦN “ SINH HỌC TẾ BÀO” - SINH HỌC 10 (THPT) ......................................26
2.1. Phân tích chƣơng trình Sinh học 10 (THPT) .....................................................26
2.1.1. Mục tiêu chƣơng trình Sinh học 10 (THPT) ...................................................26
2.1.2. Cấu trúc chƣơng trình Sinh học 10 (THPT)..............................27_Toc536362512
2.1.3. Mục tiêu và cấu trúc phần “Sinh học tế bào”- Sinh học 10 (THPT) ..............27
2.2. Vận dụng mơ hình giáo dục STEM trong dạy học phần “Sinh học tế bào” - Sinh
học 10 (THPT). .........................................................................................................29
2.2.1. Lựa chọn chủ đề ..............................................................................................29
2.2.2. Xây dựng các vấn đề trong chủ đề ..................................................................31
2.2.3. Xác định nội dung kiến thức cần giải quyết trong chủ đề...............................32
2.2.4. Thiết kế các hoạt động STEM.........................................................................34
2.2.4. Tổ chức dạy học và đánh giá...........................................................................42
2.2.4.1. Nguyên tắc xây dựng tiêu chí đánh giá ........................................................42
vi


2.2.4.2. Các yêu cầu đánh giá ngƣời học trong quá trình học tập .............................42
2.2.4.3. Xây dựng rubric đánh giá ngƣời học ...........................................................42
2.3. Xây dựng một số chủ đề dạy học theo mơ hình giáo dục STEM ......................43
2.3.1. Chủ đề : Vận chuyển các chất qua màng sinh chất .........................................43
2.3.2. Dự án: Rau mầm với cuộc sống ......................................................................51
2.3.3. Chủ đề: Thành phần hóa học của tế bào .........................................................55

CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .............................................................66
3.1. Mục đích, nhiệm vụ và phƣơng pháp thực nghiệm............................................66
3.1.1 Mục đích thực nghiệm .....................................................................................66
3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm ....................................................................................66
3.1.3. Phƣơng pháp thực nghiệm ..............................................................................66
3.2. Nội dung thực nghiệm ........................................................................................68
3.3. Kết quả thực nghiệm ..........................................................................................68
3.3.1. Kết quả định lƣợng ..........................................................................................68
3.3.2. Kết quả định tính .............................................................................................75
3.3.3. Kết luận về kết quả thực nghiệm.....................................................................75
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ...........................................................................79
1. Kết luận .................................................................................................................79
2. Khuyến nghị ..........................................................................................................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................80
PHỤ LỤC ..................................................................................................................82

vii


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
1.1. Xuất phát từ nhiệm vụ đổi mới giáo dục, đổi mới phương pháp dạy học ở
trường THPT
Đất nƣớc ta đã và đang trên đà phát triển cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa,
đặc biệt là bƣớc vào cuộc cách mạng 4.0, do vậy vấn đề chất lƣợng nguồn lực con
ngƣời đang rất đƣợc quan tâm. Việc phát triển nguồn lực con ngƣời có chất lƣợng
cao đòi hỏi phải đổi mới giáo dục căn bản và tồn diện.
Hiện nay chƣơng trình học nói chung cịn nặng lý thuyết chủ yếu trang bị cho
học sinh các kiến thức, kĩ năng mà chƣa có nhiều cơ hội vận dụng vào thực tiễn,
giải quyết các tình huống thực tế. Nhƣ vậy ngƣời học chƣa thể đáp ứng đƣợc nhu

cầu của xã hội trong thời đại mới.
Thực hiện chiến lƣợc phát triển giáo dục Việt Nam 2011-2020, Bộ Giáo dục
và đào tạo đã đƣa ra kết luận số 51-KL/TW ngày 29/10/2012 của hội nghị lần thứ 6
Ban Chấp hành Trung ƣơng Đảng khóa XI và chỉ thị số 02/CT-TTg ngày
22/01/2013 của Thủ tƣớng về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo với
nhiệm vụ căn bản của ngành giáo dục giai đoạn 2011-2015 là: “Đổi mới căn bản,
toàn diện giáo dục và đào tạo, nâng cao chất lƣợng nguồn nhân lực, đáp ứng yêu
cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trƣờng định hƣớng xã
hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế”. Trong đó đặc biệt chú trọng tới đổi mới nội
dung, phƣơng pháp dạy học, thi, kiểm tra và đánh giá chất lƣợng giáo dục. Và “ dạy
học phải gắn liền với thực tế, giải quyết đƣợc các vấn đề, các yêu cầu của thực tế.”
Thực hiện chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 của Thủ tƣớng Chính phủ về
việc tăng cƣờng năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4; thực hiện
chỉ thị số 2699/CT-BGD&ĐT ngày 08/8/2017 của Bộ Giáo dục và đào tạo về nhiệm
vụ chủ yếu năm học 2017 – 2018, ngành Giáo dục và đào tạo trong thời gian qua đã
có nhiều hoạt động chủ động nhằm đổi mới nội dung và phƣơng pháp dạy học, giáo
dục học sinh hƣớng mục tiêu phát triển năng lực, có tri thức, năng động, hội nhập
thế giới; các phƣơng pháp dạy học tích cực đã đƣợc chú ý triển khai thực hiện trong
thời gian qua nhƣ phƣơng pháp nghiên cứu khoa học, phƣơng pháp dạy học dự án,

1


phƣơng pháp “bàn tay nặn bột” và phƣơng pháp giáo dục STEM đã mang lại kết
quả tốt.
1.2. Xuất phát từ đặc điểm và thực trạng dạy học Sinh học
Sinh học là môn khoa học thực nghiệm nằm trong tổ hợp môn Khoa học tự
nhiên. Các kiến thức Sinh học trực quan, sinh động, gắn liền với thực tế đời sống.
Chính vì vậy việc truyền thụ kiến thức cũng bắt đầu từ việc quan sát, mô tả, thực
nghiệm, chứng minh đi đến kết luận.

Tuy nhiên, trên thực tế, việc dạy học Sinh học ở nhiều trƣờng còn mang nặng
lý thuyết, giáo viên với vai trò là ngƣời truyền đạt kiến thức làm cho học sinh tiếp
thu kiến thức một cách thụ động, ngại học, lƣời tƣ duy và thiếu sáng tạo. Vì vậy
trong giảng dạy mơn Sinh học khơng đƣợc dạy lý thuyết suông, phải gắn với thực tế
cuộc sống, xuất phát từ các tình huống, các vấn đề trong thực tiễn để giúp học sinh
khám phá đƣợc những điều mới mẻ thơng qua bài học, nhƣ giải thích các hiện
tƣợng xảy ra xung quanh mình biết vận dụng đƣợc các kiến thức đã học vào thực tế.
Có nhƣ vậy mới làm cho học sinh biết làm việc, có khả năng tƣ duy, sáng tạo,
nghiên cứu khoa học, giúp việc tiếp thu kiến thức đƣợc vững chắc, nhớ kỹ, nhớ lâu.
Để nâng cao chất lƣợng dạy và học môn Sinh học, giáo viên phải tự đổi mới
phƣơng pháp dạy học tích cực để phát triển năng lực toàn diện cho học sinh. Ngồi
việc hƣớng dẫn học sinh tự khám phá, hình thành kiến thức mới về Sinh học cần hỗ
trợ học sinh có cái nhìn kiến thức trong mối liên hệ tổng thể với các kiến thức khác
có liên quan nhƣ vật lý, hóa học, cơng nghệ, kĩ thuật…
1.3. Tầm quan trọng của mơ hình giáo dục STEM
Giáo dục STEM đƣợc hiểu là trang bị cho ngƣời học những kiến thức, kỹ năng
cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn học. Các
kiến thức và kỹ năng này đƣợc tích hợp, lồng ghép, bổ trợ cho nhau nhằm giúp
ngƣời học không chỉ hiểu về ngun lý khoa học mà cịn có thể thực hành và tạo
đƣợc những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Giáo dục STEM giúp phá đi
khoảng cách giữa lý thuyết và thực tiễn, tạo ra những con ngƣời có năng lực làm
việc trong mơi trƣờng địi hỏi tính sáng tạo cao, ít lặp lại trong thế kỷ mới.
Hiện nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhu cầu việc làm liên quan
đến STEM ngày càng lớn nên đòi hỏi ngành giáo dục cũng phải có những thay đổi
2


để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Giáo dục STEM có thể tạo ra những con ngƣời đáp
ứng đƣợc nhu cầu cơng việc của thời đại mới, có tác động lớn đến nền kinh tế đổi
mới.

Chúng ta đang sống trong thời đại hội nhập vì vậy nhu cầu trao đổi cơng việc
và nhân lực giữa các quốc gia có văn hóa khác nhau ngày một cao. Trong bối cảnh
nhƣ vậy đòi hỏi ngành giáo dục cũng cần chuẩn bị cho ngƣời học những kỹ năng,
kiến thức theo chuẩn toàn cầu. Với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức, kỹ năng cần
thiết cho thời đại mới, giáo dục STEM trong tƣơng lai gần của thế giới sẽ là mơ
hình giáo dục diện rộng. Giáo dục STEM có phƣơng pháp tiếp cận khác trong giảng
dạy, học tập do vậy cần đƣợc nhìn nhận và quan tâm của tồn xã hội. Những ngƣời
hoạch định chính sách cần có phƣơng pháp để nâng cao nhận thức của các tầng lớp
về giáo dục STEM từ các bậc phụ huynh, giáo viên, nhà trƣờng, đến nhà giáo dục
các cấp. Việc cải cách giáo dục là điều tất yếu và triển khai giáo dục STEM để đón
đầu xu hƣớng phát triển giáo dục của tƣơng lai sẽ là cơ sở đặt nền móng vững chắc
cho sự phát triển của đất nƣớc trong tƣơng lai.
Xuất phát từ những định hƣớng giáo dục với mong muốn nâng cao chất lƣợng
dạy học cũng nhƣ tính cấp thiết của vấn đề thực tế, chúng tôi đã lựa chọn đề tài:
“Vận dụng mơ hình giáo dục STEM trong dạy học phần “Sinh học tế bào” - Sinh
học 10 (THPT)”.
2. Mục đích nghiên cứu
Vận dụng mơ hình giáo dục STEM vào dạy học phần Sinh học tế bào - Sinh
học 10 nhằm tạo hứng thú cho học sinh, phát triển năng lực vận dụng kiến thức liên
môn vào giải quyết vấn đề trong học tập và đời sống.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về mơ hình giáo dục STEM trên thế giới và ở Việt
Nam.
- Tiến hành khảo sát và phân tích thực trạng về việc dạy và học theo mơ hình
giáo dục STEM trong q trình dạy học Sinh học ở một số trƣờng THPT trên địa
bàn Hà Nội.
- Thiết kế và xây dựng phƣơng án dạy học Sinh học 10 theo mơ hình giáo dục
STEM.
3

- Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm nhằm đánh giá tính hiệu quả và tính khả thi
của đề tài.
4. Khách thể, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu
4.1. Khách thể nghiên cứu
Môn Sinh học lớp 10 theo định hƣớng giáo dục STEM
4.2. Đối tượng nghiên cứu
Dạy học phần Sinh học tế bào - Sinh học 10 theo mơ hình giáo dục STEM.
4.3. Phạm vi nghiên cứu
- Quá trình dạy và học phần Sinh học tế bào - Sinh học 10 (THPT) theo định
hƣớng giáo dục STEM.
- Nghiên cứu này thực hiện trong chƣơng trình THPT tại trƣờng THPT
Newton
5. Giả thuyết nghiên cứu
Tổ chức dạy học phần Sinh học tế bào - Sinh học 10 (THPT) theo mơ hình
giáo dục STEM khơng chỉ tạo đƣợc hứng thú học tập cho ngƣời học mà cịn góp
phần giúp ngƣời học vận dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề trong học tập và đời
sống.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
- Phân tích, tổng hợp tài liệu về mơ hình giáo dục STEM trên thế giới và tại
Việt Nam
- Phân tích nội dung SGK mơn Sinh học chƣơng trình THPT
6.2. Phương pháp điều tra
- Khảo sát, điều tra về thực trạng dạy học và hiểu biết về mơ hình giáo dục
STEM trên các đối tƣợng: GV, HS
- Điều tra về chất lƣợng học sinh ở các lớp để lựa chọn lớp thực nghiệm và đối
chứng
6.3. Thực nghiệm sư phạm
Tổ chức giảng dạy thực nghiệm, so sánh đối chiếu kết quả trƣớc và sau quá

trình thực nghiệm các lớp đối chứng và các lớp thực nghiệm

4


- Lớp thực nghiệm: là lớp đƣợc tiến hành giảng dạy theo mơ hình giáo dục
STEM
- Lớp đối chứng: là lớp đƣợc tiến hành giảng dạy theo phƣơng pháp truyền
thống
6.4. Phương pháp xử lí số liệu
- Phân tích kết quả thực nghiệm bằng phƣơng pháp phân tích định lƣợng và
phân tích định tính.
- Sử dụng các phần mềm xử lý số liệu vào việc đánh giá kết quả thu đƣợc.
7. Những đóng góp mới của đề tài
- Góp phần hệ thống hóa cơ sở lí luận của việc dạy học theo mơ hình giáo dục
STEM trong dạy học Sinh học 10 (THPT).
- Thiết kế 33 hoạt động dạy học theo định hƣớng STEM trong phần “Sinh học
tế bào” - Sinh học 10 (THPT).
- Thiết kế đƣợc các công cụ với các tiêu chí đánh giá năng lực HS trong dạy
học theo mơ hình giáo dục STEM.
8. Cấu trúc luận văn
Ngồi phần mở đầu và kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận
văn gồm 3 chƣơng :
Chƣơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc dạy học theo mơ hình giáo
dục STEM.
Chƣơng 2: Vận dụng mơ hình giáo dục STEM trong dạy học phần “ Sinh
học tế bào”- Sinh học 10 (THPT).
Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm.

5

CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
1.1. Lịch sử nghiên cứu
1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới
Trong một thập kỉ gần đây vấn đề nghiên cứu về giáo dục STEM đã và đang
đƣợc rất nhiều nhà giáo dục quan tâm và nghiên cứu ở rất nhiều quốc gia trên thế
giới.
a. Tại Mỹ
Vào những thập niên 50 và 60, Mỹ là quốc gia đầu tiên tiến hành phổ cập giáo
dục phổ thông cho cả nƣớc. Hệ thống giáo dục của Mỹ vào thời điểm này đƣợc
đánh giá là tốt nhất thế giới, cùng với đó là những kết quả tuyệt vời mà nền khoa
học và kinh tế Mỹ đã đạt đƣợc. Tuy nhiên, hiện nay nhiều quốc gia cho thấy học
sinh của họ có một bƣớc tiến vƣợt bậc, nổi trội hơn so với học sinh của Mỹ về các
kỹ năng cũng nhƣ kiến thức trong trƣờng học phổ thông nhƣ Hàn Quốc, Phần Lan,
Hongkong hay Singapore. Và một trong những bƣớc đi quan trọng của Mỹ trong cải
cách giáo dục tìm lại vị thế của mình là phát triển giáo dục STEM [7].
Một thống kê ở Mỹ từ năm 2004 đến năm 2014, việc làm liên quan đến khoa
học và kỹ thuật tăng 26% và gấp hai lần so với tốc độ tăng trƣởng trung bình của
các ngành nghề khác. Bên cạnh đó, việc làm STEM có tốc độ tăng trƣởng gấp 4 lần
so với tốc độ tăng trƣởng trung bình của các ngành nghề khác nếu tính từ năm 1950
đến 2007.
Trong một bài phát biểu trƣớc thƣợng nghị viện Mỹ, Bill Gates đã nói:
“Chúng ta khơng thể duy trì đƣợc nền kinh tế dẫn đầu tồn cầu trừ khi chúng ta xây
dựng đƣợc lực lƣợng lao động có kiến thức và kỹ năng để sáng tạo”. Bill Gates đặc
biệt đã nhấn mạnh đến vai trò của giáo dục trong việc xây dựng lực lƣợng lao động
này. Ông cho rằng: “Chúng ta cũng khơng thể duy trì đƣợc một nền kinh tế sáng tạo
trừ phi chúng ta có những cơng dân đƣợc đào tạo tốt về tốn học, khoa học và kỹ
thuật”.

Dƣới thời tổng thống Barack Obama, chính phủ Mỹ khuyến khích các trƣờng
phổ thơng xây dựng các lớp học về STEM, hợp tác với các trƣờng đại học, các
doanh nghiệp giúp phát triển giáo dục STEM trong nhà trƣờng.
6


b. Tại Anh
Mục tiêu giáo dục STEM là tạo ra nguồn lực nghiên cứu khoa học chất lƣợng
cao. Do đó các giải pháp hƣớng tới là tăng cƣờng tối đa các cơ hội cho ngƣời học
đƣợc tiếp xúc, trải nghiệm với các hoạt động nghiên cứu khoa học ngay từ khi còn
ngồi trên ghế nhà trƣờng nhằm xây dựng hứng thú, u thích việc tự tìm tịi, khám
phá tri thức và vận dụng tri thức vào cuộc sống [5].
b. Tại Anh
Mục tiêu giáo dục STEM là tạo ra nguồn lực nghiên cứu khoa học chất lƣợng
cao. Do đó các giải pháp hƣớng tới là tăng cƣờng tối đa các cơ hội cho ngƣời học
đƣợc tiếp xúc, trải nghiệm với các hoạt động nghiên cứu khoa học ngay từ khi còn
ngồi trên ghế nhà trƣờng nhằm xây dựng hứng thú, yêu thích việc tự tìm tịi, khám
phá tri thức và vận dụng tri thức vào cuộc sống [5].
c. Tại Úc
Úc là quốc gia có nền giáo dục phát triển với tỉ lệ học sinh đi học cao nhất thế
giới và hệ thống cấp bằng quốc tế. Tại Nam Úc, bộ trƣởng bộ khoa học và thông tin
kinh tế HonJay Weatherill đã nói rằng: Đối với tất cả các tiểu bang Nam Úc để gặt
hái những lợi ích của ngành cơng nghiệp giá trị cao mới nổi và nền kinh tế kỹ thuật
số, điều quan trọng là tất cả chúng ta làm việc cùng nhau để thu hút và phát triển
nguồn nhân lực chất lƣợng cao với những kĩ năng về khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật
và tốn học (STEM). Trong lời nói đầu của tài liệu thảo luận của chính phủ
Queensland, thủ tƣớng Úc khẳng định tầm quan trọng của giáo dục STEM : “Khoa
học, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn học (STEM) giáo dục kỹ năng phát triển đóng một
vai trị quan trọng trong tầm nhìn nhà nƣớc thơng minh” [7].
d. Tại Hồng Kơng

Việc khuyến khích phát triển giáo dục STEM đƣợc giới thiệu nhƣ một trọng
tâm trong việc đổi mới chƣơng trình học để ni dƣỡng học sinh trở thành những
ngƣời học suốt đời, đạt hiệu quả và đƣợc trang bị những kiến thức, kĩ năng cũng
nhƣ các giá trị và thái độ cần thiết để đối phó với những thách thức trong thế kỉ mới.
Học sinh Hồng Kông giỏi về lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, tốn học tuy nhiên các
em chỉ tập trung vào việc học lý thuyết và gặp khó khăn khi tham gia các hoạt động
thực hành. Chính vì vậy, việc áp dụng giáo dục STEM trong giảng dạy đƣợc xem là
7


điều cần thiết trong việc tăng cƣờng khả năng tích hợp, áp dụng kiến thức và kĩ
năng của học sinh đặc biệt là khả năng giải quyết các vấn đề trong cuộc sống [7].
1.1.2. Giáo dục STEM tại Việt Nam
Giáo dục STEM đƣợc biết đến ở Việt Nam khoảng năm 2010 thông qua các
công ty về công nghệ và giáo dục trong và ngồi nƣớc. Chƣơng trình giáo dục
STEM lần đầu đƣợc công ty cổ phần DDT Eduspec giới thiệu tại hai thành phố lớn
là Hà Nội và Hồ Chí Minh, sau đó đƣợc triển khai tại Đà Nẵng vào năm 2013 và tại
Cần Thơ vào năm 2016. Hiện nay đã có hàng chục nghìn học sinh tại các thành phố
này theo học và tham dự nhiều cuộc thi trong suốt những năm vừa qua. Ở Việt Nam
các trung tâm giáo dục ngoại khóa đã sớm áp dụng các chƣơng trình đào tạo STEM
cho học sinh nhƣ: Endeavor Learning Institute, học viện sáng tạo S3… đã đƣợc
nhiều phụ huynh và học sinh quan tâm [7].
Thực hiện chủ trƣơng đổi mới căn bản và toàn diện, từ năm 2012 Bộ Giáo dục
và đào tạo hàng năm đã tổ chức nhiều cuộc thi, đặc biệt là cuộc thi “Nghiên cứu
khoa học dành cho học sinh trung học” đã trở thành điểm sáng trong hoạt động giáo
dục những năm qua. Qua các cuộc thi đã tạo cơ hội cho giáo viên và học sinh giao
lƣu, học hỏi, chia sẻ kinh nghiệm trong việc đổi mới dạy và học đồng thời kích
thích sự sáng tạo, say mê nghiên cứu, tăng khả năng vận dụng kiến thức vào thực tế.
Bên cạnh đó cịn rất nhiều cuộc thi nhƣ: chế tạo robot mở rộng do khoa Vật lý
trƣờng đại học Khoa học tự nhiên tổ chức, nhà sáng tạo trẻ, chế tạo và phóng tên lửa

nƣớc đã đƣợc triển khai, là tiền đề hƣớng đến các cuộc thi quốc tế nhƣ: chế tạo tên
lửa nƣớc của diễn đàn các cơ quan nghiên cứu vũ trụ khu vực châu Á – Thái Bình
Dƣơng, cuộc thi ASPC ở Thái Lan… Các cuộc thi diễn ra nhận đƣợc sự quan tâm
của các nhà giáo dục, cán bộ quản lý, giáo viên, phụ huynh và học sinh. Những
cuộc thi này là ví dụ thiết thực cho mơ hình giáo dục STEM.
Vào năm 2015 – 2016, Bộ Giáo dục và đào tạo đã khuyến khích nội dung
STEM trong chƣơng trình giáo dục đào tạo và chỉ đạo năm 2017 – 2018 tiến hành
thí điểm giáo dục STEM. Bộ Giáo dục và đào tạo đang phối hợp với hội Đồng Anh
triển khai chƣơng trình thí điểm giáo dục STEM cho một số trƣờng trung học tại
một số tỉnh thành nhƣ Hà Nội, Hải Dƣơng, Hải Phòng, Quảng Ninh và Nam Định.
Đây là bƣớc đi quan trọng nhằm phát triển một chƣơng trình giáo dục theo định
8


hƣớng STEM mang tầm quốc gia và là giải pháp giúp đổi mới giáo dục căn bản và
toàn diện.
Theo GS Nguyễn Minh Thuyết - Tổng chủ biên Chƣơng trình GDPT, SGK
mới: “Cần khẳng định mục tiêu giáo dục STEM không nhằm đào tạo ngay ra những
nhà khoa học hay để tạo ra các sản phẩm có tính thƣơng mại, cạnh tranh, mà nhằm
tạo ra những con ngƣời tƣơng lai, có đầy đủ phẩm chất, năng lực, bản lĩnh để thích
nghi với cuộc sống hiện đại, nhƣ các năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp
và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. Giáo dục STEM cũng giúp các
em phát triển các năng lực chun mơn ở dạng tích hợp; khơi gợi niềm say mê học
tập cho HS và giúp các em khám phá tiềm năng của bản thân”.
1.2. Tổng quan về giáo dục STEM
1.2.1. Khái niệm về mơ hình dạy học STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Cơng
nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Tốn). Tuy nhiên, STEM thƣờng đi
kèm với các từ khác, làm cho STEM có những nghĩa bổ sung tƣơng ứng.
Với ngữ cảnh giáo dục, STEM có thể đƣợc hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ

nhƣ: chƣơng trình STEM (chƣơng trình giáo dục quan tâm, nhấn mạnh tới các môn
học STEM), môn học STEM (gồm các mơn: Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật,
Tốn), bài học STEM hay hoạt động STEM (bài học hay hoạt động dạy học dựa
trên chủ đề tích hợp liên môn STEM).
Với ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM đƣợc hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh
vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Tốn học. Việc khuyến khích, thúc đẩy giáo
dục STEM tại mỗi quốc gia đều hƣớng tới mục đích cuối cùng là phát triển nguồn
nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các ngành nghề liên quan đến khoa
học, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn học.
1.2.2. Đặc điểm của dạy học theo mơ hình giáo dục STEM
Từ cách định nghĩa trên về giáo dục STEM chúng ta có thể thấy đƣợc ba đặc
điểm của mơ hình dạy học này là:
- Cách tiếp cận liên ngành: mặc dù cũng có nhiều ngành, nhiều lĩnh vực nhƣng
“liên ngành” thể hiện sự kết nối, bổ trợ lẫn nhau trong các ngành. Do vậy, nếu
chƣơng trình học hoặc trƣờng học chỉ gồm nhiều môn, nhiều giáo viên dạy các
9


ngành khác nhau mà khơng có sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau thì đó chƣa đƣợc gọi là
giáo dục STEM.
- Lồng ghép với các bài học trong thế giới thực: biểu hiện rõ nhất là tính thực
tiễn và tính ứng dụng kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề của thực tế. Vì vậy,
các chƣơng trình giáo dục STEM phải hƣớng đến các hoạt động thực hành và vận
dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của cuộc sống.
- Kết nối từ trƣờng học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu: đó là kỷ nguyên
của thế giới phẳng, cách mạng cơng nghiệp 4.0 (nơi mà tự động hóa và điều khiển
từ xa thông qua các thiết bị điện tử di động lên ngôi, thông qua đƣờng truyền
Internet). Do vậy, quá trình giáo dục STEM khơng chỉ hƣớng đến vấn đề cụ thể của
địa phƣơng mà phải đặt trong mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu
hƣớng chung của thế giới.

1.2.3. Ý nghĩa của dạy học theo mơ hình giáo dục STEM
Giáo dục STEM đƣợc thực hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên
trong những bối cảnh khác nhau thì mục tiêu giáo dục STEM ở các quốc gia cũng
khác nhau. Ở quốc gia Anh, mục tiêu giáo dục STEM là tạo ra nguồn lực nghiên
cứu khoa học chất lƣợng cao. Còn tại Mỹ lại đƣa ra ba mục tiêu cơ bản cho giáo dục
STEM là trang bị cho tất cả công dân những kĩ năng về STEM; mở rộng lực lƣợng
lao động trong lĩnh vực STEM; tăng cƣờng số lƣợng học sinh theo đuổi và nghiên
cứu chuyên sâu về các lĩnh vực STEM. Về giáo dục STEM ở Úc lại đƣa ra mục tiêu
xây dựng nền tảng quốc gia nhằm đáp ứng đƣợc thách thức đang nổi lên của việc
phát triển một nền kinh tế cho thế kỉ mới. Tuy các mục tiêu giáo dục STEM ở các
quốc gia có khác nhau nhƣng tất cả đều có điểm chung đó là sự tác động đến ngƣời
học. Giáo dục STEM nhƣ một giải pháp trong việc cải cách giáo dục của các quốc
gia trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng nhằm hƣớng tới phát triển con
ngƣời đáp ứng các mục tiêu về phát triển kinh tế và phát triển đất nƣớc trong thời
đại tồn cầu [5].
1.2.4. Một số quy trình giáo dục STEM
1.2.4.1. Quy trình giáo dục 5E
Mơ hình giáo dục 5E đƣợc xây dựng dựa trên lí thuyết kiến tạo về học tập, do
đó ngƣời học có thể xây dựng kiến thức mới từ q trình trải nghiệm. Thơng qua
10


cách hiểu và phản ánh về các hoạt động đã đƣợc trải nghiệm vừa mang tính cá nhân
vừa mang tính xã hội, ngƣời học có khả năng hịa hợp kiến thức mới với những khái
niệm đã biết trƣớc đó. 5E là thuật ngữ viết tắt của 5 từ bắt đầu bằng chữ E trong
tiếng Anh: Engagement (tham gia), Exploration (tìm hiểu), Explanation (giải thích),
Elaboration (vận dụng), và Evaluation (đánh giá). Mơ hình này gồm 5 giai đoạn và
có những đặc điểm chính nhƣ hình 1.1 [15, 16, 18].
ENGAGEMENT
(THAM GIA)

HS tham gia vào vấn đề mà GV hoặc HS đề xuất thông qua
kết nối các tri thức cũ và tƣ duy vấn đề

(
EXPLORATION
(TÌM HIỂU)

HS tìm hiểu và kết nối các nguồn tƣ liệu để đƣa ra các
phƣơng án GQVĐ

(
EXPLANATION
(GIẢI THÍCH)

HS thực hiện các giải pháp có thể từ đó phân tích kết quả
thu đƣợc và giải thích

(
ELABORATION
(VẬN DỤNG)

HS tổng hợp kết quả các phƣơng án và áp dụng giải quyết
các tình huống thực tiễn

(
EXVALUATION
(ĐÁNH GIÁ)
(

HS trình bày kết quả và tự đánh giá, GV đánh giá HS thông
qua bài kiểm tra, sản phẩm…
Hình 1.1. Đặc điểm mơ hình dạy học 5E

Nghiên cứu gần đây cũng cho thấy mơ hình 5E đã tạo ra “một sự hiểu biết
khoa học tốt hơn đáng kể so với cách hƣớng dẫn truyền thống”. Ngoài ra, mơ hình
này cịn giúp tăng đáng kể kết quả học tập và duy trì tính kết nối giữa các bài học
khoa học.
1.2.4.2. Quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học
Cùng với quy trình 5E, ở nhiều quốc gia trên thế giới đã dạy học theo định
hƣớng STEM theo phƣơng pháp nghiên cứu khoa học. Nghiên cứu khoa học là quá
trình tìm hiểu về thế giới thơng qua các suy luận logic và thí nghiệm kiểm chứng để
hiểu các quy luật vận hành của vạn vật hay tăng sự hiểu biết. Phƣơng pháp nghiên
cứu khoa học là phƣơng pháp nghiên cứu trong đó các vấn đề khoa học, những số
11


liệu liên quan đã thu thập đƣợc nhằm xây dựng những giải thuyết và đƣợc kiểm
chứng bằng thực nghiệm.Theo cách tiếp cận này ngƣời học đƣợc hƣớng dẫn cách
các nhà khoa học khám phá hoặc trả lời các câu hỏi khoa học. Việc tiếp cận nghiên
cứu khoa học đƣợc thực hiện theo quy trình hình 1.2
Câu hỏi nghiên cứu
Đặt giả thuyết
Tiến hành thí nghiệm
Thu thập và xử lý số liệu

Chia sẻ kết quả

Giả thuyết đúng

Giả thuyết sai

Hình 1.2. Quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học
1.2.4.3. Quy trình tiếp cận theo lý thuyết thiết kế kĩ thuật
Thiết kế là năng lực quan sát và phát hiện vấn đề cần giải quyết, đổi mới trong
thực tiễn; đề xuất đƣợc giải pháp kỹ thuật, công nghệ đáp ứng nhu cầu, giải quyết
các vấn đề đã đặt ra; hiện thực hóa giải pháp kĩ thuật, công nghệ; thử nghiệm và
đánh giá mức độ đáp ứng nhu cầu về một số vấn đề đặt ra. Quá trình trên đƣợc thực
hiện trên cơ sở xem xét đầy đủ các khía cạnh nhƣ tài ngun, mơi trƣờng, kinh tế và
nhân văn [12].
Quá trình thiết kế là một chiến lƣợc giải quyết vấn đề có tính hệ thống, với các
tiêu chí và ràng buộc, sử dụng để phát triển nhiều giải pháp khả thi nhằm giải quyết
hoặc đáp ứng các nhu cầu của con ngƣời hoặc thu hẹp các giải pháp có thể cho sự
lựa chọn cuối cùng (Hình 1.3).

12


Xác định yêu cầu
Xây dựng ý tƣởng
Thiết kế
Thực hiện
Kiểm tra và đánh giá

Thiết kế lại

Chia sẻ giải pháp
Hình 1.3. Quy trình thiết kế kĩ thuật
1.2.4.4. Quy trình Escape Room
Escape Room là một trị chơi theo nhóm. Trong trị chơi này ngƣời chơi có

nhiệm vụ giải quyết câu đố, các nhiệm vụ khác nhau ở một hoặc nhiều căn phòng để
đạt đƣợc mục tiêu cụ thể trong một thời gian xác định. Thơng qua trị chơi, ngƣời
chơi đƣợc hình thành nhiều kĩ năng: giải quyết vấn đề, khả năng sáng tạo, tinh thần
đồng đội, cách thực hiện mục tiêu [7].
Việc sử dụng Escape Room trong giáo dục qua phân tích đã thấy đƣợc sự
phù hợp trong dạy học STEM. Thông qua Escape Room học sinh đƣợc làm việc và
học tập với quy trình nghiên cứu khoa học, thiết kế kĩ thuật. Từ đó hình thành và
phát triển năng lực ngƣời học theo định hƣớng STEM. Dƣới đây là quy trình thực
hiện Escape Room (hình 1.4) [7].
Xác định mục tiêu
Xây dựng các thử thách
Thử nghiệm và xác định nhƣợc điểm của thử thách
Thiết lập phòng chơi với mạng lƣới thử thách

Lựa chọn bối cảnh cho Escape Room
Hình 1.4. Quy trình thiết kế Escape Room
13


1.2.5. Các con đường giáo dục STEM
Hiện nay, hầu hết các trƣờng phổ thơng trên thế giới nói chung và Việt Nam
nói riêng chƣa có mơn học STEM riêng mà nội dung dạy học đƣợc lồng ghép thông
qua các môn khoa học, các hoạt động ngoài giờ lên lớp hoặc triển khai câu lạc bộ
khoa học
* Giáo dục STEM qua hoạt động ngoài giờ lên lớp
Hoạt động ngoài giờ lên lớp là một trong những nội dung giáo dục toàn diện
cho học sinh và là sự tiếp nối các hoạt động dạy học trên lớp nhằm khắc sâu nội
dung học tập của các môn học khác đồng thời giúp các em trang bị đầy đủ những
kiến thức, kĩ năng cần thiết từ đó hình thành và phát triển năng lực cho ngƣời học.
Bằng các hoạt động trải nghiệm, ngƣời học có cơ hội thể hiện năng lực cá nhân, rèn

luyện kĩ năng giao tiếp, sự tự tin và cũng qua đó giáo viên có thể phát hiện đƣợc
điểm nổi trội hoặc hạn chế của học sinh từ đó có những biện pháp hỗ trợ kịp thời.
Các hoạt động ngoài giờ lên lớp đƣợc quan tâm và xây dựng với các chủ đề đa
dạng, học sinh có thể khám phá thế giới tự nhiên, khoa học Trái Đất, các thành tựu
khoa học kĩ thuật…Thông qua các nội dung đƣợc xây dựng ngƣời học có cơ hội
đƣợc vận dụng các kiến thức đã phát hiện vào giải thích thực tiễn. Đây chính là điều
kiện thuận lợi để giáo dục STEM cho học sinh.
Ngồi ra, hình thức tổ chức câu lạc bộ ở các trƣờng trung học giúp kết nối
những học sinh có chung niềm đam mê khám phá tri thức khoa học. Với các dự án
đƣợc xây dựng, học sinh đƣợc thỏa sức sáng tạo các sản phẩm và là tiền đề cho
những ý tƣởng đáp ứng yêu cầu của thời đại công nghiệp mới.
* Giáo dục STEM thông qua các môn khoa học
Mơ hình dạy học STEM ở các nƣớc trên thế giới phổ biến với việc dạy thông
qua các môn khoa học tự nhiên và đƣợc thiết kế thành các chủ đề STEM. Các chủ
đề STEM có thể đƣợc dạy trong một môn học hoặc dạy trong nhiều môn hay nhiều
mơn phối hợp. Trong đó việc dạy STEM thơng qua một môn học là đơn giản nhất.
Các chủ đề STEM thông qua nhiều môn học nghĩa là chủ đề STEM bao trùm nhiều
hơn một môn học. Các môn học khác nhau sẽ dạy chủ đề đó theo góc riêng của
mình.

14


Các chủ đề STEM thông qua nhiều môn phối hợp là hình thức phức tạp nhất.
Nó địi hỏi các mơn học phải có sự gắn kết chặt chẽ về nội dung, những môn học
trƣớc là tiền đề cho những môn học sau và có sự phối hợp linh hoạt giữa các giáo
viên phụ trách.
1.3. Cơ sở khoa học của dạy học Sinh học theo định hƣớng STEM
1.3.1. Môn Sinh học trong chương trình giáo dục phổ thơng
Mơn Sinh học trong chƣơng trình trung học phổ thơng là mơn khoa học về sự

sống. Nó là một nhánh của khoa học tự nhiên, tập trung nghiên cứu các cá thể sống,
mối quan hệ giữa chúng với nhau và với môi trƣờng xung quanh.
Mục tiêu giáo dục của môn Sinh học trong chƣơng trình giáo dục phổ thơng là
góp phần hình thành và phát triển ở học sinh các phẩm chất chủ yếu, năng lực
chung cốt lõi và năng lực chuyên môn. Năng lực thành phần mà mơn Sinh học có
ƣu thế hình thành, phát triển ở học sinh nhƣ: năng lực nhận thức kiến thức sinh học,
năng lực tìm tịi, khám phá thế giới sống và năng lực vận dụng kiến thức sinh học
vào thực tiễn. Nội dung chƣơng trình Sinh học giúp ngƣời học tìm hiểu các khái
niệm, quy luật sinh học là cơ sở khoa học cho việc ứng dụng những tiến bộ sinh
học, nhất là tiến bộ của công nghệ sinh học vào thực tiễn đời sống, từ đó định
hƣớng đƣợc ngành nghề để tiếp tục theo học và phát triển sau trung học phổ thơng.
Bên cạnh đó mơn Sinh học còn rèn luyện cho học sinh sự chăm chỉ, trung thực
trong học tập, trong tìm tịi, khám phá khoa học, có thái độ đúng đắn trong bảo vệ
mơi trƣờng, phát triển bền vững quốc gia và trên toàn cầu...
Từ mục tiêu và nội dung của chƣơng trình Sinh học có thể thấy mơ hình giáo
dục STEM có khả năng thực hiện tốt các mục tiêu đã đề ra.
Giáo dục STEM là một chƣơng trình giảng dạy dựa trên ý tƣởng trang bị cho
ngƣời học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công
nghệ, kỹ thuật và toán học - theo cách tiếp cận liên mơn và ngƣời học có thể áp
dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày. Thay vì dạy bốn môn học
nhƣ các đối tƣợng riêng biệt, STEM kết hợp chúng thành một mơ hình học tập gắn
kết dựa trên các ứng dụng thực tế. Trong đó các kiến thức về khoa học bao gồm:
Vật lí, Hóa học, Sinh học. Đó là một chỉnh thể đƣợc tích lũy theo thời gian vừa là

15


một tiến trình mang tính khoa học tạo ra kiến thức mới nhằm cung cấp thơng tin cho
q trình thiết kế kĩ thuật.
Có thể nhìn thấy nhiệm vụ cơ bản của giáo dục STEM là phát triển năng lực

cho ngƣời học. Trong dạy học theo định hƣớng STEM, nội dung và phƣơng pháp
dạy học không giới hạn ở dạy học lí thuyết mà có sự liên kết giữa lí thuyết và thực
hành, giữa tƣ duy và hành động. Việc dạy học Sinh học theo định hƣớng STEM dựa
trên những cơ sở sau:
- Dạy học tích hợp
Tích hợp là thực hiện hành động liên kết các đối tƣợng nghiên cứu, giảng dạy,
học tập của cùng một lĩnh vực hoặc các lĩnh vực khác nhau trong cùng một kế
hoạch dạy học. Dạy học tích hợp đã trở thành xu thế chung của giáo dục phổ thơng
các nhiều quốc gia. Đó là một quan niệm dạy học nhằm hình thành những năng lực
giải quyết hiệu quả các tình huống thực tiễn dựa trên sự huy động nội dung, kiến
thức, kĩ năng thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau của học sinh. Điều đó cũng có nghĩa
là đảm bảo cho học sinh có khả năng vận dụng kiến thức học đƣợc trong nhà trƣờng
vào thực tiễn cuộc sống. Đây là cơ sở để xây dựng các chủ đề STEM.
- Dạy học định hƣớng phát triển năng lực
Dạy học theo định hƣớng phát triển năng lực hay còn gọi dạy học theo định
hƣớng chuẩn đầu ra chú trọng vào việc giúp học sinh tự khám phá tri thức, vận
dụng tri thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Vì vậy dạy học theo định hƣớng
phát triển năng lực là cơ sở cho việc xây dựng mục tiêu dạy học, phƣơng pháp dạy
học trong giáo dục STEM.
1.3.2. Phương pháp và hình thức tổ chức dạy học theo mơ hình giáo dục STEM
Trong dạy học STEM nói chung, các phƣơng pháp và kĩ thuật dạy học tích cực
đƣợc sử dụng là động lực thúc đẩy sự tìm tịi, khám phá, kích thích khả năng tƣ duy
của học sinh. Để tổ chức các hoạt động nhận thức tích cực, giáo dục STEM thƣờng
sử dụng phƣơng pháp dạy học giải quyết vấn đề và dạy học dự án.
a. Dạy học giải quyết vấn đề
Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là PPDH trong đó giáo viên xây dựng
các tình huống có vấn đề, điều khiển học sinh phát hiện vấn đề, hoạt động tự giác,

16

chủ động, sáng tạo để giải quyết vấn đề và thơng qua đó ngƣời học chiếm lĩnh tri
thức, hình thành kĩ năng và đạt đƣợc các mục đích học tập khác.
Việc để học sinh phát hiện và giải quyết vấn đề đối với một bộ phận nội dung
học tập, có thể có sự giúp đỡ của giáo viên ở các mức độ khác nhau tùy vào sự phức
tạp của vấn đề giúp học sinh đƣợc học không chỉ ở việc tìm ra kết quả mà điều quan
trọng hơn cả là quá trình phát hiện và giải quyết vấn đề.
Trong dạy học, PPDH phát hiện và giải quyết vấn đề có khả năng đƣợc áp
dụng rộng rãi nhằm phát huy tính chủ động, sáng tạo của học sinh.
b. Dạy học dự án
Dạy học theo dự án là một hình thức tổ chức dạy học, trong đó ngƣời học
thực hiện một nhiệm vụ học tập phức hợp, có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành
để tạo ra các sản phẩm. Trong quá trình học tập, nhiệm vụ này đƣợc bản thân ngƣời
học thực hiện với tính tự lực cao từ việc xác định mục đích, lập kế họach, đến việc
thực hiện dự án, kiểm tra, điều chỉnh, đánh giá quá trình và kết quả thực hiện.
Trong dạy học dự án, hoạt động nhóm là hình thức cơ bản. Với dạy học dự
án, ngƣời học là trung tâm của quá trình dạy học, dự án tập trung vào những mục
tiêu học tập quan trọng gắn với các chuẩn kiến thức đƣợc hình thành, có tính liên hệ
thực tế, địi hỏi sự đánh giá đa dạng và thƣờng xuyên và thông qua sản phẩm cũng
nhƣ quá trình thực hiện ngƣời học thể hiện sự hiểu biết, kĩ năng tƣ duy, khả năng
công nghệ…
1.3.3. Quy trình dạy học Sinh học heo mơ hình giáo dục STEM
Từ việc nghiên cứu một số quy trình giáo dục STEM đang đƣợc áp dụng hiện
nay, chúng tôi đã xây dựng đƣợc quy trình dạy học Sinh học theo định hƣớng
STEM nhƣ hình 1.5.

17