Phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ
NỘI
----------------------

NGUYỄN THỊ THÙY TRANG

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC DẠY HỌC STEM
CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM HÓA HỌC

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

HÀ NỘI - 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ
NỘI
----------------------

NGUYỄN THỊ THÙY TRANG

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC DẠY HỌC STEM
CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM HỐ HỌC

Chun ngành: Lí luận và PPDH bộ mơn hố học
Mã số: 9.14.01.11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐẶNG THỊ OANH

TS. PHẠM THỊ BÌNH


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi dưới
sự hướng dẫn của PGS.TS Đặng Thị Oanh và TS Phạm Thị Bình, các
kết quả của luận án là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong
bất kì cơng trình nào khác.
Tác giả

Nguyễn Thị Thùy Trang


LỜI CẢM ƠN
Trong q trình hồn thành luận án, tơi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ từ các tập
thể và cá nhân.
Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Đặng Thị Oanh và TS. Phạm
Thị Bình, những người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tơi trong q trình thực hiện
và hồn thành luận án.
Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Sau đại học, tập thể bộ mơn
Phương pháp giảng dạy hố học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Khoa Hoá học
Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế đã tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành luận
án này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn đến các thầy cơ giảng viên và sinh viên khoa
Hố học của các trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Đại
học Sư phạm – Đại học Huế, Đại học Quy Nhơn, Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí
Minh đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi tiến hành thực nghiệm luận án.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình đồng nghiệp, bạn bè đã động viên,
khuyến khích và hỗ trợ tơi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Hà Nội, tháng 4 năm 2021
Tác giả

Nguyễn Thị Thùy Trang


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài.................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu............................................................................................. 2
3. Khách thể nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu.................................................... 2
4. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................... 3
5. Giả thuyết khoa học............................................................................................... 3
6. Nhiệm vụ nghiên cứu............................................................................................ 3
7. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................... 4
8. Đóng góp mới của luận án..................................................................................... 4
9. Cấu trúc của luận án.............................................................................................. 5

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN
NĂNG LỰC DẠY HỌC STEM CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM HOÁ HỌC.............6
1.1. Lịch sử nghiên cứu vấn đề về giáo dục STEM và việc phát triển năng lực dạy

học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học.................................................................. 6
1.1.1. Trên thế giới.................................................................................................. 6
1.1.2. Ở Việt Nam.................................................................................................... 9
1.2. Dạy học ở đại học theo định hướng phát triển năng lực.................................... 12
1.2.1. Một số lí thuyết học tập làm cơ sở cho dạy học phát triển năng lực............13
1.2.2. Một số mơ hình, phương pháp dạy học tích cực ở Đại học.......................... 15
1.3. Giáo dục STEM................................................................................................... 23
1.3.1. Khái niệm giáo dục STEM.......................................................................... 23

1.3.2. Các mức độ tích hợp và mơ hình giáo dục STEM....................................... 24
1.3.3. Mục tiêu giáo dục STEM............................................................................. 28
1.3.4. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM............................................................ 29
1.3.5. Phân loại STEM.......................................................................................... 31
1.3.6. Chu trình STEM.......................................................................................... 32
1.3.7. Các phương pháp dạy học, kĩ thuật dạy học tích cực sử dụng trong dạy học

STEM.................................................................................................................... 35
1.3.8. Đánh giá trong dạy học STEM.................................................................... 40
1.4. Năng lực, năng lực dạy học, năng lực dạy học tích hợp, năng lực dạy học STEM
1.4.1. Năng lực...................................................................................................... 40
1.4.2. Năng lực dạy học......................................................................................... 41

40


1.4.3. Năng lực dạy học tích hợp........................................................................... 42
1.4.4. Năng lực dạy học STEM............................................................................. 43
1.5. Thực trạng phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học. .45
1.5.1. Mục đích khảo sát........................................................................................ 45
1.5.2. Đối tượng và thời gian khảo sát.................................................................... 45
1.5.3. Phương pháp, nội dung và công cụ điều tra................................................... 45
1.5.4. Kết quả khảo sát và phân tích........................................................................ 46

Tiểu kết chương 1......................................................................................................... 53
CHƯƠNG 2. PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC DẠY HỌC STEM CHO SINH VIÊN SƯ
PHẠM HOÁ HỌC..................................................................................................... 55
2.1. Phân tích chương trình, nội dung các học phần thuộc khối học vấn nghiệp vụ

sư phạm ngành và thực hành sư phạm tại các trường Đại học................................55

2.2. Khung năng lực dạy học STEM của sinh viên sư phạm hóa học...................... 56
2.2.1. Khái niệm năng lực dạy học STEM............................................................. 56
2.2.2. Nguyên tắc xây dựng khung năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm

hóa học.................................................................................................................. 56
2.2.3. Quy trình xây dựng khung năng lực.............................................................. 57
2.2.4. Khung năng lực dạy học STEM của sinh viên sư phạm hóa học.................58
2.3. Thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm

hóa học........................................................................................................................ 59
2.3.1. Các mức độ biểu hiện năng lực dạy học STEM của sinh viên sư phạm hóa học
2.3.2. Bộ cơng cụ đánh giá năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hóa

học

63

2.4. Xây dựng tài liệu hỗ trợ sinh viên sư phạm về dạy học STEM trong mơn Hóa

học 73
2.4.1. Ngun tắc xây dựng tài liệu hỗ trợ sinh viên sư phạm về dạy học STEM .

73 2.4.2. Quy trình xây dựng tài liệu..................................................................... 74
2.4.3. Giới thiệu nội dung “Tài liệu hỗ trợ sinh viên sư phạm về dạy học STEM

trong môn Hóa học”.............................................................................................. 75
2.4.4. Sử dụng tài liệu hỗ trợ sinh viên sư phạm về dạy học STEM trong mơn Hóa

học

94

2.5. Quy trình phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hóa học 95
2.6. Một số biện pháp phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm

hóa học........................................................................................................................ 96

59


2.6.1. Biện pháp 1. Vận dụng mơ hình Blended Learning trong dạy học để phát

triển năng lực dạy học STEM cho SVSPHH.......................................................... 97
2.6.2. Biện pháp 2. Vận dụng PPDH vi mô trong dạy học để phát triển năng lực dạy

học STEM cho SVSPHH..................................................................................... 113
Tiểu kết chương 2....................................................................................................... 124
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM............................................................ 126
3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm................................................... 126
3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm................................................................ 126
3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm................................................................ 126
3.2. Nội dung, phương pháp, địa bàn, đối tượng và thu thập xử lí số liệu thực

nghiệm sư phạm....................................................................................................... 126
3.2.1. Nội dung TNSP......................................................................................... 126
3.2.2. Phương pháp TNSP................................................................................... 128
3.2.3. Địa bàn thực nghiệm................................................................................. 129
3.2.4. Đối tượng TNSP........................................................................................ 129
3.2.5. Thu thập dữ liệu thực nghiệm sư phạm..................................................... 129
3.3. Tiến trình thực nghiệm..................................................................................... 130

3.3.1. Thực nghiệm thăm dò................................................................................ 130
3.3.2. Thực nghiệm đánh giá............................................................................... 134
3.4. Kết quả thực nghiệm và bàn luận..................................................................... 136
3.4.1. Kết quả đánh giá định lượng...................................................................... 136
3.4.2. Kết quả đánh giá định tính.......................................................................... 154

Tiểu kết chương 3....................................................................................................... 157
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ........................................................................... 158
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ
CÔNG BỐ................................................................................................................. 160
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 162
PHỤ LỤC...................................................................................................................................169


8

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Khung NL sư phạm của GV dạy học STEM tại Hàn Quốc.....................43
Bảng 1.2. Khung NLDH theo định hướng STEM của SVSPHH.............................44
Bảng 1.3. Địa bàn và số lượng điều tra GgV và SV................................................ 45
Bảng 1.4. Ý kiến của SV về một số vấn đề lí luận dạy học STEM..........................51
Bảng 1.5. Các PPDH, KTDH SV sử dụng trong dạy học hóa học ở một số học
LL&PPDHHH......................................................................................... 52
Bảng 1.6. Ý kiến của SV về các khó khăn khi thực hiện dạy học STEM................53
Bảng 2.1. Khung NLDH STEM của SVSPHH........................................................ 58
Bảng 2.2. Bảng mô tả chi tiết các mức độ biểu hiện của NLDH STEM của
SVSPHH.................................................................................................. 59
Bảng 2.3. Mẫu phiếu GgV đánh giá NLDH STEM................................................... 64
Bảng 2.4. Mẫu phiếu SV tự đánh giá NLDH STEM............................................... 67
Bảng 2.5. Mối liên hệ giữa tài liệu hỗ trợ với việc phát triển NLDH STEM theo các

tiêu chí cho SVSPHH............................................................................... 94
Bảng 2.6. Quy trình phát triển NLDH STEM cho SVSPHH................................... 95
Bảng 2.7. Danh sách tên các chủ đề STEM trong dạy học môn Hóa học..............109
Bảng 3.1. Nội dung đánh giá................................................................................. 126
Bảng 3.2. Thơng tin thực nghiệm thăm dị............................................................. 130
Bảng 3.3. Thơng tin thực nghiệm đánh giá quy trình 3 giai đoạn trong 2 biện pháp –
vòng 1, vòng 2....................................................................................... 135
Bảng 3.4. Điểm bài kiểm tra nhận thức của SV qua 2 vòng TNSP........................136
Bảng 3.5. Phân loại kết quả học tập của SV qua điểm bài kiểm tra.......................136
Bảng 3.6. Tổng hợp điểm TB NLDH STEM từng tiêu chí của SVSPHH các lớp TN
qua 3 KHDH - vòng 1, vòng 2............................................................... 139
Bảng 3.7. Tổng hợp điểm TB từng tiêu chí NLDH STEM và các tham số đặc trưng
qua 3 thời điểm trong mỗi lớp TN, 2 biện pháp - vòng 1, vòng 2..........143
Bảng 3.8. Kết quả SV tự đánh giá NLDH STEM.................................................. 152


9

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mơ hình học tập theo thuyết hành vi........................................................ 13
Hình 1.2. Mơ hình học tập theo thuyết nhận thức.................................................... 14
Hình 1.3. Mơ hình học tập theo thuyết kiến tạo....................................................... 15
Hình 1.4. Mơ hình Blended Learning...................................................................... 16
Hình 1.5. Các mức độ tích hợp trong giáo dục STEM của Vasquez (2014) và mở
rộng bởi Delaforce (2016)....................................................................... 25
Hình 1.6. Các mơ hình kết hợp các lĩnh vực S, T, E, M của Bybee.........................26
Hình 1.7. Các mơ hình kết hợp các lĩnh vực S, T, E, M của Hobbs.........................26
Hình 1.8. Mơ hình giáo dục STEM của Todd R. Kelley.......................................... 27
Hình 1.9. Mối quan hệ giữa giáo dục STEM và nhu cầu của xã hội........................28
Hình 1.10. Chu trình STEM và QTNCKH, QTTKKT............................................. 32

Hình 1.11. Khung khái niệm học STEM thơng qua QTTKKT của Bitara-STEM.......33
Hình 1.12. Quy trình thiết kế kĩ thuật...................................................................... 34
Hình 1.13. Quy trình nghiên cứu khoa học.............................................................. 35
Hình 1.14. Mơ hình đơn giản về chu trình học dựa vào khám phá..........................36
Hình 1.15. Mơ hình học tập hiện đại dựa vào khám phá [.......................................36
Hình 1.16. Ý kiến của GgV về vai trị phát triển NLDH STEM cho SV.................47
Hình 1.17. Tần suất GgV hướng dẫn SV về các vấn đề liên quan đến dạy học STEM
Hình thức và mức độ GgV tổ chức hướng dẫn SV về dạy học STEM:....................47
Hình 1.18. Các hình thức GgV tổ chức phát triển NLDH STEM cho SV................47
Hình 1.19. Mức độ GgV hướng dẫn SV về dạy học STEM..................................... 48
Hình 1.20. Các kênh thơng tin SV biết về giáo dục STEM...................................... 49
Hình 1.21. Các hình thức GgV tổ chức cho SV thực hiện các vấn đề liên quan đến
dạy học STEM........................................................................................ 49
Hình 2.1. Các học phần LL&PPDHHH tương ứng với các trường ĐHSP..............55
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình xây dựng khung NLDH STEM của SVSPHH................57
Hình 2.3. Một số video hướng dẫn SV tự học......................................................... 90
Hình 2.4. Giao diện 2 bài giảng E - learning........................................................... 90

47


10

Hình 2.5. Giao diện trang chủ của web />Hình 2.6. Cấu trúc của khóa học trực tuyến............................................................. 92
Hình 2.7. Trang giới thiệu blog hố học.................................................................. 93
Hình 2.8. Mối liên hệ giữa quy trình và các biện pháp phát triển NLDH STEM cho
SVSPHH................................................................................................. 97
Hình 2.9. Tiến trình thực hiện phát triển NLDH STEM theo giai đoạn 1..............103
Hình 2.10. Tiến trình thực hiện phát triển NLDH STEM theo giai đoạn 2..............98
Hình 2.11. Tiến trình thực hiện phát triển NLDH STEM theo giai đoạn 3............114

Hình 2.12. Hoạt động báo cáo giải pháp của SV trường ĐHSP – ĐH Huế............115
Hình 2.13. SV đánh giá, nhận xét video dạy trích đoạn chủ đề STEM trên
Padlet.com............................................................................................. 123
Hình 2.14. Trưng bày các loại sản phẩm hồ sơ học tập của SV trường ĐHSP – ĐH Huế
.124 Hình 3.1. Biểu đồ phân loại kết quả học tập của SV qua bài kiểm tra nhận thức
–
vòng 1, vòng 2....................................................................................... 136
Hình 3.2. Biểu đồ điểm TB từng tiêu chí NLDH STEM của SVSPHH tại các lớp
TN qua 3 thời điểm TTĐ-GTĐ-STĐ ở vịng 1, vịng 2.........................149
Hình 3.3. Biểu đồ điểm TB NLDH STEM của SVSPHH tại các lớp TN qua 3 thời
điểm TTĐ-GTĐ-STĐ ở vịng 1............................................................. 149
Hình 3.4. Biểu đồ điểm TB NLDH STEM của SVSPHH tại các lớp TN qua 3 thời
điểm TTĐ-GTĐ-STĐ ở vịng 2............................................................. 150
Hình 3.5. Biểu đồ điểm TB từng tiêu chí và điểm TB NLDH STEM của SVSPHH
tại 3 thời điểm TTĐ-GTĐ-STĐ ở vòng 1.............................................. 151
Hình 3.6. Biểu đồ điểm TB từng tiêu chí và điểm TB NLDH STEM của SVSPHH
tại 3 thời điểm TTĐ-GTĐ-STĐ ở vịng 2.............................................. 151
Hình 3.7. HS trường THPT Thuận Hóa-Thành phố Huế thực hiện chủ đề STEM
trong bài ancol....................................................................................... 155
Hình 3.8. HS trường THPT Nguyễn Sinh Cung-Thừa Thiên Huế thực hiện chủ đề
STEM pin từ củ quả trong bài sự điện li............................................... 156
Hình 3.9. HS trường THPT tạo sản phẩm STEM.................................................. 156


11

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
BGD&ĐT
BTTH

CNTT, ICT
CT, CTGDPT
CSVC
ĐH, ĐHSP
GV, GgV
HĐTN
HS
KHDH
KHTN
KNDH
KTDH
LL&PPDHHH
LMS
NL, NLDH
NXB
PP, PPDH
PTDH
QTTKKT, QTNCKH
RLNVSP, RLNVSPTX,
NVSP
SD
SV, SVSP, SVSPHH
STT
TB
THCS
THPT
TN, TNSP
TP.HCM
TTĐ, GTĐ, STĐ

Chú thích
Bộ Giáo dục và Đào tạo
Bài tập tình huống
Cơng nghệ thông tin, Công nghệ thông tin và truyền thông
Chương trình, Chương trình giáo dục phổ thơng
Cơ sở vật chất
Đại học, Đại học sư phạm
Giáo viên, Giảng viên
Hoạt động trải nghiệm
Học sinh
Kế hoạch dạy học
Khoa học tự nhiên
Kỹ năng dạy học
Kĩ thuật dạy học
Lí luận và PPDH Hố học
Learning Management System
(Hệ thống quản lý học trực tuyến)
Năng lực, Năng lực dạy học
Nhà xuất bản
Phương pháp, Phương pháp dạy học
Phương tiện dạy học
Quy trình thiết kế kĩ thuật, quy trình nghiên cứu khoa học
Rèn luyện nghiệp vụ sư phạm, Rèn luyện nghiệp vụ sư
phạm thường xuyên, Nghiệp vụ sư phạm
Độ lệch chuẩn
Sinh viên, Sinh viên Sư phạm, Sinh viên Sư phạm Hóa học
Số thự tự
Trung bình
Trung học cơ sở
Trung học phổ thơng

Thực nghiệm, Thực nghiệm sư phạm
Thành phố Hồ Chí Minh
Trước tác động, giữa tác động, sau tác động


12

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài

Trong kỉ nguyên của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, ngành nghề STEM
(STEM là từ viết tắt cho Khoa học (S – Science), Công nghệ (T – Technology), Kĩ
thuật (E – Engineering) và Toán học (M – Maths)) có độ tăng trưởng cao nhất và
không ngừng phát triển dựa theo số liệu thống kê của Hoa kì [98]. Giáo dục STEM
đóng một vai trị rất quan trọng trong việc tăng sự hứng thú, đam mê khoa học cho
học sinh (HS) đối với nghề STEM và học STEM từ đó góp phần chuẩn bị nguồn
nhân lực cho các quốc gia. Mặt khác, giáo dục STEM là một giải pháp nhằm đạt
được các mục tiêu phát triển bền vững (Sustainable Development Goals) như giải
quyết các vấn đề về nghèo đói, biến đổi khí hậu, thiếu lương thực,… để đảm bảo
rằng tất cả các cá nhân được hưởng hịa bình, thịnh vượng và có cuộc sống tốt đẹp
[120], [125]. Do đó, giáo dục STEM đang là xu hướng và đang được triển khai
mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển như
Mỹ, Phần Lan,… Việt Nam là quốc gia đang trong thời kì q độ cơng nghiệp hố,
hiện đại hoá và hội nhập quốc tế, do vậy giáo dục Việt Nam cũng khơng nằm ngồi
xu thế chung của thế giới, cụ thể là: Ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành
Chỉ thị số 16/CT-TTg [45] về việc tăng cường năng lực (NL) tiếp cận cuộc cách
mạng công nghiệp lần thứ 4, trong đó Bộ Giáo dục và Đào tạo (BGD&ĐT) có
nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thơng
(CTGDPT); triển khai giáo dục STEM ở nhà trường phổ thông đã được thể hiện
thông qua các định hướng trong CTGDPT 2018; gần đây nhất, phong trào dạy học

STEM trong nhà trường trung học càng được lan tỏa hơn khi Chỉ thị 16 tiếp tục
được tăng cường qua cơng văn số 3089/BGDĐT-GDTrH kí ngày 14/8/2020.
Hố học là ngành khoa học thuộc Science trong STEM. Thông qua dạy học
STEM, HS được học và vận dụng kiến thức mơn Hóa học có tích hợp với Tốn học,
Cơng nghệ, Kĩ thuật và các môn Khoa học khác để giải quyết các vấn đề trong thực
tiễn, HS được trải nghiệm, tương tác với xã hội,... Từ đó kích thích sự hứng thú, tự
tin, chủ động trong học tập của HS, hình thành và phát triển các NL chung và NL
đặc thù, tạo ra sản phẩm giáo dục đáp ứng với nhu cầu nguồn nhân lực hiện đại.


1
3

Như vậy, việc dạy và học STEM trong nhà trường phổ thông là cần thiết. Để
thực hiện thành công và đồng bộ giáo dục STEM, ngoài các yếu tố như CT và cán
bộ quản lí, thì giáo viên (GV) là người có vai trị quyết định. GV cần có hiểu biết về
giáo dục STEM, có khả năng thiết kế kế hoạch dạy học (KHDH), xây dựng nội
dung và các học liệu cho việc dạy học STEM; truyền cảm hứng, hỗ trợ HS học tập,
nghiên cứu, chế tạo và đôi khi là bạn cùng học, cùng chế tạo với HS.... Tuy nhiên,
qua kết quả khảo sát thực tế cho thấy sinh viên sư phạm hóa học (SVSPHH) trên cả
nước chưa có năng lực dạy học (NLDH) STEM, cụ thể là chưa có hiểu biết rõ ràng,
chính xác về giáo dục STEM và việc dạy học STEM, chưa có NL thiết kế và tổ
chức dạy học cũng như NL đánh giá trong dạy học STEM; trong CT của đại đa số
trường đào tạo SVSPHH hiện nay chưa có học phần riêng về giáo dục STEM hoặc
trong các học phần hiện hành chưa có nội dung nào liên quan đến giáo dục STEM,
một số ít trường chỉ có một phần nhỏ nội dung này trong học phần phương pháp dạy
học (PPDH). Thực tế này cho thấy cần thiết bồi dưỡng, trang bị nền tảng tri thức về
dạy học STEM, kĩ năng thiết kế, tổ chức thực hiện và đánh giá trong dạy học STEM
để SVSPHH đón đầu thực hiện tốt CTGDPT mới. Đến nay đã có nhiều cơng trình
nghiên cứu về giáo dục STEM, đào tạo GV dạy các môn STEM trên thế giới cũng như

nghiên cứu vận dụng giáo dục STEM vào trong bối cảnh của Việt Nam. Tuy nhiên,
chúng tôi chưa tìm thấy tài liệu nào đề cập một cách chi tiết, nghiên cứu đến vấn đề
phát triển NLDH STEM cho SVSPHH ở Việt Nam. Từ vai trò của giáo dục STEM và
sự cần thiết trong việc đào tạo GV phù hợp với công cuộc đổi mới giáo dục đáp ứng
xu thế phát triển của xã hội, chúng tôi đã lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Phát triển
năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hố học”.
2. Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng quy trình và một số biện pháp phát triển NLDH STEM cho
SVSPHH góp phần đổi mới PPDH theo định hướng phát triển NL.
3. Khách thể nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu
3.1. Khách thể nghiên cứu

Quá trình đào tạo SVSPHH.
3.2. Đối tượng nghiên cứu

NLDH STEM và các biện pháp phát triển NL này trong quá trình đào tạo
SVSPHH tại các trường ĐH.


1
4
4. Phạm vi nghiên cứu
4.1. Về nội dung

Phát triển NLDH STEM cho SVSPHH thông qua dạy học một số học phần
thuộc chun ngành Lí luận và PPDH Hố học (LL&PPDHHH) gồm Hoạt động trải
nghiệm, PPDH Hóa học, thực hành dạy học tại trường sư phạm.
4.2. Về địa bàn

Một số trường ĐH đại diện cho 3 miền Bắc, Trung, Nam là ĐHSP Hà Nội,
ĐHSP Hà Nội 2, ĐHSP - ĐH Huế, ĐH Quy Nhơn, ĐHSP TP.HCM.
5. Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng mơ hình Blended Learning kết hợp với việc sử dụng tài liệu hỗ
trợ SVSP về dạy học STEM trong mơn Hóa học và PPDH vi mơ một cách hợp lí,
phù hợp với đối tượng SV trong dạy học một số học phần thuộc chuyên ngành
LL&PPDHHH thì sẽ phát triển được NLDH STEM cho SVSPHH góp phần đổi
mới PPDH ở các trường ĐH.
6. Nhiệm vụ nghiên cứu
6.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về: Các lí thuyết, mơ hình và PPDH theo hướng

phát triển NL ở ĐH; giáo dục STEM, NL, NLDH, NLDH tích hợp, NLDH STEM.
- Điều tra thực trạng của việc phát triển NLDH STEM cho SVSPHH ở một số

trường ĐHSP.
6.2. Nghiên cứu và đề xuất khái niệm NLDH STEM, khung NLDH STEM,

công cụ đánh giá NLDH STEM của SVSPHH.
6.3. Xây dựng tài liệu hỗ trợ SVSP về dạy học STEM trong mơn Hóa học.
6.4. Xây dựng quy trình và các biện pháp (vận dụng mơ hình Blended

Learning và PPDH vi mô) phát triển NLDH STEM cho SVSPHH trong một số học
phần thuộc chuyên ngành LL&PPDHHH.
6.5. Thiết kế KHDH trong dạy học một số học phần thuộc chuyên ngành

LL&PPDHHH nhằm phát triển NLDH STEM cho SVSPHH.

1
5
6.6. Tiến hành thực nghiệm sư phạm (TNSP) để kiểm nghiệm, rút ra kết luận

về tính khả thi và hiệu quả của những biện pháp đã đề xuất trong luận án.
7. Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phối hợp các phương pháp (PP) nghiên cứu trong các nhóm PP sau:
7.1. Nhóm các PP nghiên cứu lí thuyết:

- Sử dụng PP phân tích, tổng hợp, phân loại, hệ thống hóa,... trong nghiên cứu
tài liệu lí luận có liên quan và đề xuất các biện pháp.
7.2. Nhóm các PP nghiên cứu thực tiễn:
- Sử dụng PP điều tra để khảo sát thực trạng việc phát triển NLDH STEM cho

SVSPHH tại một số trường ĐH.
- Sử dụng PP chuyên gia để trao đổi, xin ý kiến về khái niệm NLDH STEM,

khung NLDH STEM của SVSPHH; đánh giá sự phù hợp, giá trị của tài liệu hỗ trợ
SVSP về dạy học STEM trong mơn Hóa học.
- Sử dụng PP TNSP để kiểm nghiệm tính khả thi, hiệu quả của quy trình, biện

pháp phát triển NLDH STEM cho SVSPHH đã đề xuất trong luận án.
7.3. PP thống kê toán học:
- Sử dụng PP thống kê toán học để xử lí, phân tích kết quả TNSP nhằm khẳng

định tính hiệu quả, khả thi của quy trình và các biện pháp đề xuất với việc phát triển
NLDH STEM cho SVSPHH.
8. Đóng góp mới của luận án
(1) Hệ thống hố và làm rõ cơ sở lí luận về dạy học STEM, NLDH, NLDH

tích hợp và NLDH STEM.
(2) Thiết kế được công cụ điều tra và đánh giá thực trạng việc phát triển

NLDH STEM của SVSPHH.
(3) Đề xuất được khái niệm NLDH STEM, xây dựng được khung NLDH

STEM và bộ công cụ đánh giá NLDH STEM của SVSPHH.
(4) Xây dựng được tài liệu hỗ trợ SVSP về dạy học STEM trong mơn Hóa học.


1
6
(5) Đề xuất quy trình và hai biện pháp phát triển NLDH STEM cho SVSPHH

thông qua một số học phần thuộc chuyên ngành LL&PPDHHH. Cụ thể:
- Quy trình gồm 3 giai đoạn, mỗi giai đoạn tập trung phát triển một số NL

thành phần của NLDH STEM ứng với các biện pháp phù hợp.
- Biện pháp 1. Vận dụng mơ hình Blended Learning để phát triển NLDH

STEM cho SVSPHH.
- Biện pháp 2. Vận dụng PPDH vi mô để phát triển NLDH STEM cho

SVSPHH.
9. Cấu trúc của luận án

Ngoài các phần mở đầu (5 trang), kết luận và khuyến nghị (2 trang), tài liệu
tham khảo (130 tài liệu) và phụ lục (142 trang), luận án gồm có 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực dạy học

STEM cho sinh viên sư phạm hoá học (48 trang).
Chương 2: Phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học
(70 trang).
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm (31 trang).


1
7

CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN
NĂNG LỰC DẠY HỌC STEM CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM HOÁ HỌC
1.1. Lịch sử nghiên cứu vấn đề về giáo dục STEM và việc phát triển năng

lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học
1.1.1. Trên thế giới

Trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu tham khảo về giáo dục STEM và việc phát
triển NLDH STEM cho GV, SVSP, SVSPHH, chúng tôi tổng quan lịch sử nghiên
cứu vấn đề trên thế giới như sau:
Quỹ khoa học quốc gia Mỹ (1990) đã bắt đầu sử dụng từ “SMET” là từ viết tắt
cho Khoa học, Toán học, Kĩ thuật, Công nghệ, sau này đổi thành STEM [109]. Tuy
nhiên STEM không phải là cách tiếp cận mới đối với giáo dục mà đã bắt nguồn từ
một phong trào giáo dục trong thời kì đỉnh cao của cuộc đua vũ trụ năm 1958.
Các cơng trình của các tác giả Morrison, Amanda Roberts, David W. White,
William E. Dugger, Ryan Brown,... đã nghiên cứu về lịch sử, quá trình phát triển,
tầm quan trọng của giáo dục STEM [58], [104], [107]. Trong CT Trung học phổ
thông (THPT) của Pháp, giáo dục STEM được dành thời lượng đáng kể [68]. Giáo
dục STEM rất được quan tâm ở Anh với quan niệm là một cách tiếp cận (không
phải là một môn học) [34]. Yeping Li (2020) đã tổng quan 798 bài báo từ năm 2000

– 2018 trong 36 tạp chí cho thấy nghiên cứu về giáo dục STEM đang ngày càng có

tầm quan trọng trên phạm vi quốc tế [128].
Có nhiều cơng trình đã nghiên cứu về các PPDH, hình thức tổ chức trong giáo
dục STEM. Ở Anh: giáo dục STEM được tổ chức qua các hình thức là dạy trong
một mơn học hoặc nhiều mơn học; chủ đề STEM được tiếp cận theo góc độ kiến
thức chuyên môn riêng và được thực hiện song song với CT học [99]. Các PPDH
tích cực được sử dụng chủ yếu trong giáo dục STEM là dạy học dự án, dạy học giải
quyết vấn đề, dạy học khám phá theo các nghiên cứu của Gardner [75],
Hays Blaine Lantz [77], Karl A. Smith [87], Higgins [79], Yamin [126], Dedovets
[129], Hoachlander [127], Knowles [91].


1
8

Một số cơng trình đã trình bày về cách thức thiết kế một chủ đề STEM như:
Hice (2013) đã xây dựng vòng lặp thiết kế - đây là một hướng dẫn cho HS về thiết
kế STEM, đã mô tả từng giai đoạn của vòng lặp thiết kế vào một số chủ đề STEM
cụ thể [78]. Nadelson (2015) đã tổ chức cho HS xác định các vấn đề, mơ hình hố,
tranh luận từ các bằng chứng thơng qua quy trình thiết kế kĩ thuật (QTTKKT) để giải
quyết các vấn đề thực tiễn trong mơn Tốn học [105]. Mary Margaret Capraro (2016)
đã phát hành tài liệu gồm 18 KHDH chủ đề STEM [100]. Lyn D. English (2017) đã
tổ chức cho HS lớp 6 vận dụng QTTKKT và kiến thức các môn học STEM để lập
kế hoạch, phác thảo, sau đó xây dựng một tòa nhà chịu được động đất [97].
Afuwape (2017) đã sử dụng trị chơi mơ phỏng (ơ nhiễm nước, biểu tượng hố học,
phương trình và cơng thức), các câu đố trong dạy học khoa học có tích hợp cơng
nghệ và tốn học [66].
Khi bàn về vai trị của người GV dạy STEM, Khair bin Mohamad Yusof
(2017), chủ biên CTGDPT Malaysia cho rằng: người GV có vai trị quan trọng trong

việc tăng sự quan tâm và tự tin của HS đối với STEM [89]. Elizabeth A. Ring [71]
và Karl A. Smith [87] đề cập đến các yếu tố như niềm tin, sự hiểu biết, sự khuyến
khích HS tham gia học tập, sự tương tác với HS và tương tác với GV khác của GV
dạy STEM ảnh hưởng rất lớn đến thành tích của HS. Nước Úc cũng nhấn mạnh đến
vai trị của GV trong việc tiếp cận giáo dục STEM [54].
Để đánh giá sự hiểu biết của GV về STEM, Dawn Bell (2016) đã tổ chức cho
GV ở nước Anh và xứ Wales trình bày về việc thiết kế và sự nhận thức công nghệ
cũng như mối liên hệ của thiết kế và cơng nghệ trong giáo dục [53]. Çinar (2016) đã
u cầu SVSP dạy các mơn Khoa học trình bày về mối liên hệ giữa môn Khoa học
với các môn học khác thuộc lĩnh vực STEM, đã đánh giá sự phát triển nhận thức
của SVSP sau khi tham gia khóa học về giáo dục STEM [62]. Elizabeth A. Ring
(2017) đã yêu cầu các GV trình bày khái niệm giáo dục STEM dưới dạng mơ hình
[71]. Jamal (2017) cũng u cầu GV dạy học mơn Hóa học định nghĩa giáo dục
STEM và thiết kế các chiến thuật dạy học STEM [82].
Một số cơng trình đã nghiên cứu việc đào tạo GV dạy học STEM. Cụ thể,
Cavanagh (2008) trình bày rằng GV ở nước Mỹ thường xuyên được tham gia các


1
9

khoá bồi dưỡng nghiệp vụ về dạy học STEM, từ cơ bản đến chuyên sâu [61]. Tuy
nhiên, Yanofsky (2011) thể hiện sự băn khoăn rằng dạy học STEM trong một số
trường học vẫn chủ yếu là dạy khoa học và tốn học mà ít hoặc khơng có sự chú ý
đến công nghệ và kĩ thuật [127]. Basilone (2011) và DiFrancesca (2014) đã mô tả
về một CT đào tạo GV tiểu học dạy học STEM lớp 5 có tích hợp mơn Kĩ thuật một
cách thích hợp [52], [65]. Để GV thực hiện thành công giáo dục STEM, Stohlmann
(2012) đề xuất rằng đầu tiên GV cần được trang bị về khái niệm và các mơ hình dạy
học STEM [116]. Cịn Roberts (2012) đề nghị rằng cần cung cấp lí thuyết tổng thể
về giáo dục STEM, mô tả sự cần thiết của việc thực hiện giáo dục STEM và đưa ra

những ví dụ thực tế về STEM cho GV [107]. Nadelson (2013), (2014) đã triển khai
một CT hướng dẫn thực hiện dạy học STEM cho GV từ lớp 4 đến lớp 9 [94], [95].
Daugherty (2014) đã cung cấp nội dung tích hợp STEM cho các GV tiểu học, từ đó
GV xây dựng và đã thực hiện được một hệ thống nhiều bài học STEM [64].
Afuwape (2017) đề xuất hướng nghiên cứu về việc phát triển tài liệu và đào tạo GV,
lập KHDH, thực hiện dạy học STEM [66].
Một số cơng trình đã nghiên cứu về khung NL của GV dạy học STEM. Cụ thể
là Ji Hyun Yu (2012) đã trình bày khung NL GV STEM trong dạy học môn Kĩ thuật
lớp 6 gồm 7 NL thành phần đó là: kiến thức nền về kĩ thuật; kĩ năng kĩ thuật; kiến
thức về môn Kĩ thuật; hiểu biết nội dung sư phạm kĩ thuật; thái độ đối với kĩ thuật;
thái độ đối với dạy học kĩ thuật; và tích hợp kĩ thuật với mơn học khác [83].
Suzanne
M. Wilson (2016) đã xây dựng và sử dụng hai tiêu chí chất lượng cho GV dạy học
STEM là có kiến thức nền về Khoa học và Tốn học, có kiến thức về PP và nhu cầu
học tập [123]. Miran Song (2017) đã đề xuất khung NL của GV dạy học STEM ở
Hàn Quốc [114].
Một số nghiên cứu cũng chỉ ra các rào cản khi thực hiện giáo dục STEM, cụ
thể là Huffman (2006) cho rằng GV thiếu thời gian trong việc hợp tác với các GV
khác, lập kế hoạch, hướng dẫn HS thực hiện [81]; Ejiwale (2013) xác định rằng GV
thiếu tự tin vào kiến thức liên môn của bản thân, thiếu được đầu tư phát triển
chuyên môn, còn yếu trong sự truyền cảm hứng cho HS, thiếu cách kết nối với HS,
hỗ trợ từ trường học và sự hợp tác với GV các lĩnh vực khác trong STEM [70]. Bên


2
0

cạnh đó, Shernoff (2017) xác định việc thiếu tài chính, thiếu nguồn lực, thiếu động
lực của HS cũng là các khó khăn gây trở ngại cho việc dạy học STEM [112].
Nadelson, Seifert (2017) cho rằng các rào cản khi thực hiện dạy học STEM là cấu

trúc chủ đề STEM rất khác với các môn học STEM khi được dạy độc lập, kiến thức
STEM và tư duy chuyên môn của GV vẫn còn hạn chế [95]. Theo Mervis (2011),
các GV cần được trang bị kiến thức sâu về STEM và NLDH STEM vững chắc [70].
Như vậy, qua việc tổng quan các tài liệu nghiên cứu về giáo dục STEM trên
thế giới, cho thấy các vấn đề sau đã được quan tâm nghiên cứu, gồm:
(1) Nghiên cứu xu hướng, tầm quan trọng của giáo dục STEM – Đây là cơ sở

cho thấy sự cần thiết thực hiện dạy học STEM ở nhà trường phổ thơng;
(2) Nghiên cứu về lí thuyết giáo dục STEM, hình thức và PPDH tích cực chủ

yếu trong dạy học STEM, xây dựng một số chủ đề STEM – Đây là cơ sở để chúng
tôi tham khảo, vận dụng và xây dựng thành tài liệu hỗ trợ SVSPHH phát triển
NLDH STEM phù hợp với bối cảnh của Việt Nam;
(3) Nghiên cứu, chuẩn hóa cơng cụ điều tra và đánh giá nhận thức của GV về

giáo dục STEM – Đây là cơ sở để chúng tôi kế thừa, bổ sung và chuẩn hóa lại cơng
cụ điều tra thực tiễn phát triển NLDH STEM của SVSPHH phù hợp với Việt Nam;
(4) Nghiên cứu về các rào cản gây trở ngại trong quá trình thực hiện dạy học

STEM – Đây là cơ sở để chúng tôi đề ra các giải pháp cải thiện và tăng cường trong
dạy học STEM cho SVSPHH;
(5) Nghiên cứu về khung NL của GV dạy học STEM - Các khung NL này

không chỉ tập trung vào NLDH, vẫn cịn mang tính cục bộ địa phương, có nhiều vấn
đề chưa phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. Tuy nhiên, đây là căn cứ quan trọng
trong việc xác định khung NLDH STEM cho SVSPHH.
1.1.2. Ở Việt Nam

Trong những năm gần đây, giáo dục STEM đã xuất hiện ở Việt Nam và ngày
càng được quan tâm phát triển. Bắt đầu là từ các cuộc thi Robot dành cho HS phổ

thông do các công ty công nghệ tại Việt Nam triển khai. Tiếp đó là những hội thảo
chính thức tập trung vào các môn học mới như robot, khoa học dữ liệu theo định
hướng giáo dục STEM do công ty DTT Eduspec tổ chức. Từ đó giáo dục STEM có


21

sự lan toả với nhiều hình thức và cách thức thực hiện cũng như nhiều tổ chức hỗ trợ
khác nhau nhưng hầu hết là hoạt động của các công ty tư nhân tại các thành phố lớn
và một số hoạt động phong trào tại nhiều địa phương.
Đến năm 2016, BGD&ĐT đã phối hợp với Hội Đồng Anh triển khai CT thí
điểm về giáo dục STEM cho 14 trường THCS và THPT tại các tỉnh thành như Hà Nội,
Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh và Nam Định [33], [35]. Giáo dục STEM đã
được Đảng, Nhà nước, BGD&ĐT Việt Nam quan tâm thể hiện qua các văn bản chỉ
đạo, hướng dẫn thực hiện và đổi mới giáo dục như Nghị quyết số 29/NQ–TW Hội
nghị lần thứ 8 của Ban chấp hành Trung ương Đảng về đổi mới căn bản, toàn diện
GD&ĐT [3], Chỉ thị số 16/ CT-TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng chính phủ về việc
tăng cường tiếp cận cuộc CMCN lần thứ 4 [45], và gần đây nhất là Công văn số
3089/BGDĐT– GDTrH ngày 14/8/2020 của BGD&ĐT về việc triển khai thực hiện
giáo dục STEM trong giáo dục trung học [15], trong đó trình bày hướng dẫn về cách
thức thực hiện giáo dục STEM và tổ chức, quản lý hoạt động giáo dục STEM trong
trường trung học tương tự với nghiên cứu của Mark Hardman [35]. Công văn cũng
hướng dẫn về nội dung giáo dục STEM cho từng loại hình thức, đặc biệt đối với bài
học STEM (STEM thực hiện trong môn học), nội dung thực hiện dựa trên 5 nguyên
tắc tương tự như nghiên cứu của Anne Jolley [85]. Công văn cũng hướng dẫn về cách
thức xây dựng và thực hiện bài học STEM dựa trên QTTKKT kết hợp với quy trình
dạy học 5E.
CT phát triển giáo dục trung học 2 tập huấn cán bộ quản lí, GV về xây dựng
chủ đề giáo dục STEM trong giáo dục trung học năm 2019 [16]. Ngồi ra, cịn có
nhiều hội thảo tập huấn về giáo dục STEM.

Song song với các hoạt động triển khai giáo dục STEM ở Việt Nam,
các nghiên cứu về giáo dục STEM cũng được quan tâm thể hiện thơng qua các cơng
trình nghiên cứu của các nghiên cứu sinh, sách, báo liên quan như:
Năm 2017, tác giả Lê Xuân Quang làm luận án đầu tiên về giáo dục STEM
trong trường trung học. Luận án này đã tổng quan tài liệu về lịch sử nghiên cứu giáo
dục STEM, khái niệm STEM và giáo dục STEM, xây dựng quy trình dạy học theo
định hướng STEM trong dạy học môn Công nghệ, xây dựng một số chủ đề STEM


22

trong dạy học bộ môn Công nghệ, tiến hành thực nghiệm trên đối tượng HS để kiểm
chứng tính khả thi của đề tài [39]. Tiếp sau luận án, có một số bài báo nghiên cứu
về giáo dục STEM được trình bày trong Hội thảo Khoa học Quốc tế tổ chức tại
ĐHSP Hà Nội (12/2017) của các tác giả như: tác giả Nguyễn Văn Cường đã tổng
quan các biện pháp giáo dục STEM và CT môn Khoa học tự nhiên (KHTN) ở Đức
[21], tác giả Nguyễn Thị Thu Thủy đã khảo sát thực trạng NLDH STEM của đội
ngũ GV KHTN ở trường THCS trên địa bàn Tỉnh Quảng Ngãi [46], tác giả Chu
Cẩm Thơ đề cập đến bài học về sự thay đổi đào tạo/ bồi dưỡng GV từ ngày hội
STEM và ngày toán học mở ở Việt Nam [43]. Bên cạnh đó, tác giả Nguyễn Thanh
Nga [37] đã xuất bản sách tham khảo “Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM
cho HS THCS và THPT”. Nội dung của sách trình bày một số vấn đề lí luận về giáo
dục STEM trong trường THCS và THPT, vận dụng dạy học dự án và dạy học mở
mang tính thiết kế để tổ chức dạy học chủ đề STEM, xây dựng và thực hành tổ chức
dạy học các chủ đề STEM trong trường THCS và THPT.
Tác giả Đinh Thị Xuân Thảo (2018) đã trình bày tiến trình dạy học chủ đề tích
hợp “pin điện hóa sáng tạo” theo định hướng giáo dục STEM [41].
Từ năm 2019 đến nay, số lượng các nhà nghiên cứu và cơng trình cơng bố về
giáo dục STEM tăng nhiều hơn, cụ thể là: tác giả Đinh Thị Xuân Thảo đã công bố
nghiên cứu về phát triển NL tổ chức các hoạt động dạy học tích hợp STEM cho

SVSPHH [42]. Tác giả Nguyễn Văn Biên và Dương Thị Yến đã đề cập đến việc
vận dụng TRIZ trong dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển NL sáng tạo của HS
[4], trong đó TRIZ là từ viết tắt của lí thuyết giải quyết các vấn đề sáng tạo . Tác giả
Nguyễn Thành Hải đã xuất bản sách tham khảo “Giáo dục STEM/ STEAM từ trải
nghiệm thực hành đến tư duy sáng tạo”. Nội dung của sách đề cập đến khái niệm
STEM và tầm quan trọng, cách học và cách dạy STEM, môi trường học tập STEM,
bài giảng mẫu và các phiếu học tập [24]. Cùng năm này, tác giả Nguyễn Văn Biên
đã xuất bản bộ sách về giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông. Nội dung sách
này đề cập về cơ sở khoa học, quy trình xây dựng và tổ chức thực hiện giáo dục
STEM ở trường phổ thông, giáo dục STEM trong môn học và hoạt động giáo dục,
minh họa bằng 3 chủ đề giáo dục STEM gồm vịng tuần hồn của nước, xây dựng


23

thiết bị giữ ấm vật nuôi và thiết kế hệ thống tưới nước tự động [6].
Tác giả Nguyễn Văn Biên (2020) đã đề xuất việc xây dựng công cụ đánh giá
NL sáng tạo thiết kế kĩ thuật trong giáo dục STEM [7] và xây dựng khung NL giải
quyết vấn đề trong giáo dục khoa học Robot của HS THCS [5]. Cũng năm 2020
này, tác giả Hà Thị Lan Hương đã đề cập đến giáo dục STEM ở nhà trường phổ
thông và những vấn đề đặt ra trong việc xây dựng khung NL giáo dục STEM cho
SVSP [31]. Tác giả Phạm Thị Hồng Hạnh đã vận dụng mơ hình 5E thiết kế KHDH
chương 2 Hình học lớp 11 theo định hướng giáo dục STEM [26]. Tác giả Nguyễn
Mậu Đức đã trình bày vấn đề về thiết kế chủ đề “Chế tạo dung dịch sát khuẩn
phòng, chống dịch bệnh vi rút Corona” trong CT Hóa hữu cơ 11 theo hướng giáo
dục STEM [23]. Tác giả Nguyễn Thị Nhị đã trình bày về việc phát triển NL giải
quyết vấn đề và sáng tạo cho HS khi dạy học chủ đề “Máy bơm nước tự động” ở
trường THCS theo mơ hình giáo dục STEM [38].
Về NLDH tích hợp, một số luận án tiến sĩ nghiên cứu về việc phát triển NLDH
tích hợp cho SVSPHH như tác giả Đặng Thị Thuận An (2017) đã nghiên cứu phát

triển NLDH tích hợp cho SVSPHH thơng qua học phần PPDH hóa học phổ thơng
[1], tác giả Đinh Thị Xuân Thảo (2020) đã nghiên cứu phát triển NLDH chủ đề tích
hợp cho SVSPHH thơng qua 2 loại chủ đề là tích hợp KHTN và STEM [39].
Như vậy, dạy học STEM ở Việt Nam đã được Đảng, Nhà nước, BGD&ĐT
quan tâm, cụ thể hoá bằng các Văn kiện, Nghị quyết, Chỉ thị. Đã có các hoạt động
bồi dưỡng GV về thực hiện giáo dục STEM. Đã có các sách, tạp chí, luận án nghiên
cứu về giáo dục STEM, nghiên cứu thực hiện giáo dục STEM trong nhiều môn học.
Đây là cơ sở, là nguồn tài liệu tham khảo quý để chúng tôi vận dụng, điều chỉnh, bổ
sung cho phù hợp với luận án. Tuy nhiên, các nghiên cứu này chưa đề cập cụ thể
đến khung NLDH STEM của SVSPHH và các biện pháp phù hợp để phát triển NL
này cho SVSPHH, đây cũng là một yêu cầu quan trọng nhằm đáp ứng CTGDPT
2018.
1.2. Dạy học ở đại học theo định hướng phát triển năng lực

Trong thời kì phát triển của khoa học và công nghệ, nền kinh tế phát triển rất
nhanh, phương thức sản xuất đã được hiện đại hóa, nhu cầu nhân lực của xã hội ngày
càng tăng nhanh cả về số lượng lẫn chất lượng. Người lao động hiện đại phải có trình


24

độ cao, kiến thức rộng, kĩ năng tay nghề vững vàng. Vì vậy, để đáp ứng yêu cầu của
xã hội về nguồn nhân lực, giáo dục ĐH phải tập trung vào phát triển tối đa NL của
người học. Dưới đây trình bày một số lí thuyết học tập và PPDH theo hướng phát triển
NL người học ở ĐH.
1.2.1. Một số lí thuyết học tập làm cơ sở cho dạy học phát triển năng lực

Các lí thuyết học tập là những mơ hình lí thuyết nhằm mơ tả và giải thích cơ chế
tâm lí của việc học tập; đặt cơ sở lí thuyết cho lí luận dạy học trong việc tổ chức q
trình và PPDH. Nhằm xác định cơ sở lí luận để phát triển NLDH STEM cho

SVSPHH, chúng tôi dựa trên 4 lí thuyết học tập được áp dụng rộng rãi trong giáo
dục, đó là thuyết hành vi (behavorism), thuyết nhận thức (cognitivism), thuyết kiến
tạo (constructivism) và thuyết kết nối (connectivism).
1.2.1.1. Thuyết hành vi: Học tập là sự thay đổi hành vi

Thuyết hành vi do nhà tâm lí học Watson (1913) xây dựng trên cơ sở lí thuyết
phản xạ có điều kiện của Pavlov. Thuyết này cho rằng việc học tập là một q trình
đơn giản mà trong đó những mối liên hệ phức tạp sẽ được làm cho dễ hiểu và rõ
ràng thông qua các bước học tập nhỏ được sắp xếp một cách hợp lí. Thơng qua
những kích thích về nội dung, PPDH, người học có những phản ứng tạo ra những
hành vi học tập và qua đó thay đổi hành vi của mình.
Hình 1.1 mơ tả về thuyết hành vi, cho thấy việc học bắt đầu khi có một tín
hiệu hoặc có kích thích từ mơi trường (nội dung, PPDH, …), người học phản ứng
với kích thích tạo ra những hành vi học tập và qua việc luyện tập, lặp lại đó sẽ thay
đổi hành vi của mình [63].

Hình 1.1. Mơ hình học tập theo thuyết hành vi
Dạy học vi mơ là PPDH vận dụng lí thuyết hành vi có sử dụng các kĩ thuật học
tập đồng đẳng, học tập phối hợp, học tập hợp tác để rèn luyện các kĩ năng sư phạm
cho SV.


25

1.2.1.2. Thuyết nhận thức: Học tập là giải quyết vấn đề.

Thuyết nhận thức được xây dựng vào những năm 1920 và phát triển mạnh
trong nửa sau của thế kỷ XX bởi các tác giả Edward Tolman, Jeans Piaget, John
Dewey. Hình 1.2 cho thấy, việc học tập xảy ra từ trong ra ngồi chứ khơng phải từ
bên ngồi vào [102], [118]. Điều này đã phản biện lại thuyết hành vi rằng, con

người khơng phải là "động vật được lập trình", thuyết nhận thức thừa nhận tính
khách quan của tri thức, nhưng cũng nhấn mạnh vai trị của chủ thể nhận thức.

Hình 1.2. Mơ hình học tập theo thuyết nhận thức
Từ lí thuyết này, có thể vận dụng để rèn kĩ năng dạy học (KNDH) thơng qua
q trình tham khảo giáo trình điện tử (bài tập vận dụng, bài tập tình huống
(BTTH), video minh họa,…), cần chú trọng cho SVSP sử dụng các PPDH tích cực,
phát triển kĩ năng tư duy như dạy học nêu vấn đề, dạy học khám phá, …
1.2.1.3. Thuyết kiến tạo: Học tập là tự kiến tạo tri thức.

Thuyết kiến tạo được phát triển vào khoảng những năm 60 bởi các tác giả Jean
Piaget, Maria Motessori, Hans Aebli và được chú ý hơn từ cuối thế kỷ XX. Thuyết
kiến tạo là bước phát triển của thuyết nhận thức. Hình 1.3 cho thấy, thuyết kiến tạo
tập trung vào việc HS tích cực tạo ra hoặc xây dựng kiến thức kinh nghiệm cho bản
thân một cách độc lập hoặc thông qua sự tương tác với người xung quanh [20],
[102]. Từ cơ sở của thuyết này, SVSP có thể vận dụng mơ hình học tập qua
trải nghiệm, đóng vai trong thiết kế và thực hiện KHDH. Giảng viên (GgV) hỗ trợ tự
học, thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn và KHDH nhằm phát huy tính tích cực
tự học của SV, cùng với tương tác trong nhóm sẽ giúp SV nắm kiến thức, rèn luyện
KNDH
một cách chủ động.