Xây dựng các mô đun chủ đề “ sản xuất điện năng ” theo định hướng stem trong dạy học môn khoa học tự nhiên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN TRÍ THANH

XÂY DỰNG CÁC MƠ ĐUN CHỦ ĐỀ “SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG”
THEO ĐỊNH HƢỚNG STEM TRONG DẠY HỌC
MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ

HÀ NỘI - 2021


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN TRÍ THANH

XÂY DỰNG CÁC MƠ ĐUN CHỦ ĐỀ “SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG”
THEO ĐỊNH HƢỚNG STEM TRONG DẠY HỌC
MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM VẬT LÍ
CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC
BỘ MƠN VẬT LÍ
MÃ SỐ: 8.14.02.11.01

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. TƢỞNG DUY HẢI

HÀ NỘI - 2021

LỜI CẢM ƠN
Với tình cảm chân thành, tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban giám
hiệu, phòng Sau Đại học, Khoa sƣ phạm Trƣờng Đại Học Giáo Dục- Đại Học
Quốc Gia Hà Nội, các thầy giáo, cô giáo đã tham gia quản lý, giảng dạy và
giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu.
Tác giả xin bày tỏ sự biết ơn, sự kính trọng đặc biệt đến thầy giáo Tiến sĩ
Tƣởng Duy Hải ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ về khoa học để tơi hồn
thành luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn:
- Lãnh đạo, chuyên viên Phòng GD huyện Xuân Trƣờng
- Ban giám hiệu, các giáo viên dạy trƣờng THCS Xuân Ninh
- Gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, cổ vũ, khích lệ và giúp
đỡ tác giả trong suốt thời gian qua.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong suốt q trình thực hiện đề tài, song
có thể cịn có những mặt hạn chế, thiếu sót. Tác giả rất mong nhận đƣợc ý
kiến đóng góp và sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp.
Hà nội, tháng 11 năm 2020
Tác giả

Nguyễn Trí Thanh

i


D NH MỤC CÁC CH

VI T TẮT

Chữ viết đầy đủ

STT Chữ viết tắt
1

ĐC

Đối chứng

2

GV

Giáo viên

3

HS

Học sinh

4

MPĐ

5

MPĐMP

6

NXB

Nhà xuất bản

7

PPDH

Phƣơng pháp dạy học

8

STEM

9

TN

10

THCS

Máy phát điện
Máy phát điện một pha

Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật
và Toán học
Thực nghiệm
Trung học cơ sở

ii


D NH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thực trạng mức độ dạy các môn KHTN với thực tiễn ................. 29
Bảng 1.2. Đánh giá về mức độ hiểu biết về sự hữu ích của giáo dục
STEM ............................................................................................ 31
Bảng 1.3. Đánh giá về ƣu điểm, lợi thế của giáo dục theo định hƣớng
STEM đối với hoạt động học tập của học sinh ............................. 33
Bảng 2.1. Các hoạt động STEM trong các môn Khoa học tự nhiên, bậc
Trung học cơ sở ............................................................................ 47
Bảng 2.2 Hình thức thiết kế mơ đun theo hƣớng giáo dục STEM............... 50
Bảng 2.3. Lĩnh vực mô đun áp dụng theo định hƣớng giáo dục STEM ....... 50
Bảng 2.4. Kiểm tra đánh giá mô đun chủ đề dạy học “Điện năng” theo
định hƣớng giáo dục STEM .......................................................... 52
Bảng 3.1. Đặc điểm của các lớp diễn ra thực nghiệm................................... 96
Bảng 3.2. Kết quả điều tra phiếu hỏi học sinh (trƣớc thực nghiệm) ............. 97
Bảng 3.3. Kết quả điều tra phiếu hỏi học sinh (sau thực nghiệm) ................ 98
Bảng 3.4. Phân bố tần số kết quả điểm lớp TN và ĐC ............................... 101
Bảng 3.5. Phân bố tần suất điểm số bài kiểm tra ........................................ 102
Bảng 3.6. Phân bố tần suất tích lũy điểm số bài kiểm tra ........................... 102
Bảng 3.7. Phân loại kết quả học tập của học sinh ....................................... 103
Bảng 3.8. Các tham số thống kê kết quả của lớp TN và ĐC ...................... 104

iii


D NH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH
Biểu đồ:

Biểu đồ 1.1. Mức độ phổ biến của giáo dục theo định hƣớng STEM ............ 30
Biểu đồ 2.2: Mức độ thiết kế các hoạt động dạy học liên quan đến STEM ... 32
Biểu đồ 3.1. Phân bố tần số tích lũy kết quả bài kiểm tra............................. 102
Biểu đồ 3.2. Phân loại kết quả học tập của học sinh ..................................... 103

Hình:
Hình 1.1. Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Tốn học
trong giáo dục, dạy học [28] ........................................................... 16
Hình 1.2. Mơ hình 5E hƣớng dẫn tích hợp STEM [19] .................................. 17
Hình 1.3. Tiến trình dạy học STEM theo phƣơng pháp nghiên cứu khoa
học[2] .............................................................................................. 19
Hình 1.4. Vịng lặp thiết kế trong giáo dục STEM [2] ................................... 20
Hình 1.5. Chủ đề STEM đƣợc dạy trong một môn học duy nhất [6] ............. 22
Hình 1.6. Chủ đề STEM đƣợc dạy trong nhiều mơn học ............................... 22
Hình 1.7. Chủ đề STEM nhiều mơn phối hợp ................................................ 23
Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo của MPĐMP ............................................................. 77
Hình 2.7. HS đề xuất các tiểu chủ đề dự án Pin mặt trời ................................ 82
Hình 2.8. Bản đồ tƣ duy phân công công việc các thành viên trong nhóm Pin
mặt trời ............................................................................................ 83
Hình 2.9. Sơ đồ cấu tạo pin mặt trời ............................................................... 86
Hình 2.10. Pin mặt trời .................................................................................... 86

iv


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 3
3. Nhiệm vụ nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu .............................................. 4

4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu .......................................................... 4
5. Giả thuyết nghiên cứu ............................................................................... 4
6. Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................... 5
7. Những đóng góp mới của đề tài ................................................................ 6
8. Cấu trúc đề tài ........................................................................................... 6
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ................. 7
1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM ..................................... 7
1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới ............................................................ 7
1.1.2. Giáo dục STEM ở Việt Nam............................................................. 7
1.2. Cơ sở lý luận ........................................................................................ 10
1.2.1. Khái niệm STEM ............................................................................ 10
1.2.2. Một số vấn đề về giáo dục STEM................................................... 11
1.3. Mô đun học phần.................................................................................. 26
1.3.1. Khái niệm ........................................................................................ 26
1.3.2. Quy trình thiết kế mơn học theo mơ đun dạy học........................... 26
1.4. Cơ sở thực tiễn ..................................................................................... 27
1.4.1. Khái quát về giáo dục STEM .......................................................... 27
1.4.2. Thực trạng xây dựng các mô đun chủ đề “Sản xuất điện năng” theo
định hƣớng STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên....................... 28
Kết luận Chƣơng 1 .......................................................................................... 35
CHƢƠNG 2. XÂY DỰNG CÁC MÔ ĐUN CHỦ ĐỀ “SẢN XUẤT ĐIỆN
NĂNG” THEO ĐỊNH HƢỚNG STEM TRONG DẠY HỌC MÔN KHOA
HỌC TỰ NHIÊN ............................................................................................ 36
2.1. Phân tích chƣơng trình mơn Khoa học tự nhiên bậc trung học cơ sở.. 36
2.1.1. Cấu trúc chƣơng trình môn Khoa học tự nhiên .............................. 36

v


2.1.2. Mục tiêu môn Khoa học tự nhiên ................................................... 39

2.2. Mối quan hệ giữa nội dung, chƣơng trình mơn Khoa học tự nhiên với
giáo dục STEM ........................................................................................... 39
2.3. Quy trình các mô đun chủ đề “Sản xuất điện năng” theo định hƣớng
STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên ............................................ 41
2.3.1. Xây dựng chủ đề ............................................................................. 41
2.3.2. Xây dựng nội dung học tập ............................................................. 41
2.3.3. Thiết kế các nhiệm vụ ..................................................................... 42
2.3.4. Tổ chức thực hiện............................................................................ 43
2.3.5. Tổ chức đánh giá ............................................................................. 44
2.4. Xây dựng một số mô đun chủ đề “Sản xuất điện năng” theo định
hƣớng STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên ................................. 45
2.4.1. Khái quát mô đun chủ đề “sản xuất điện năng”.............................. 45
2.4.2. Xây dựng một số mô đun chủ đề “Sản xuất điện năng” theo định
hƣớng STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên ............................... 46
2.4.3. Hình thức thiết kế và kiểm tra, đánh giá mô đun theo hƣớng giáo
dục STEM ................................................................................................. 50
2.5. Thiết kế một số mô đun về chủ đề dạy học các môn Khoa học tự nhiên 53
2.5.1. Mô đun 1: Sản xuất điện từ nƣớc muối .......................................... 53
2.5.2. Mơ đun 2: Sản xuất điện từ gió ....................................................... 60
2.5.3. Mô đun 3: Sản xuất điện từ máy phát điện xoay chiều một pha .... 71
2.5.4. Mô đun 4: Pin mặt trời .................................................................... 79
Kết luận Chƣơng 2 .......................................................................................... 88
CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ................................................... 89
3.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm ........................................................... 89
3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm .......................................................... 89
3.3. Nội dung thực nghiệm sƣ phạm ........................................................... 89
3.4. Tiến hành thực nghiệm sƣ phạm .......................................................... 90
3.5. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm..................................................... 93
3.6. Kết quả thực nghiệm sƣ phạm ............................................................. 97

vi


3.6.1. Kết quả định lƣợng.......................................................................... 97
3.6.2. Kết quả định tính ........................................................................... 104
3.6.3. Nhận xét ........................................................................................ 105
3.6.4. Kết luận về kết quả thực nghiệm .................................................. 106
Kết luận Chƣơng 3 ........................................................................................ 108
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................... 109
1. Kết luận ................................................................................................. 109
2. Khuyến nghị .......................................................................................... 110
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 111
PHỤ LỤC

vii


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong giai đoạn hiện nay nƣớc ta đang trong quá trình hội nhập quốc tế
trên tất cả các lĩnh vực, trong đó có Giáo dục và Đào tạo (GD&ĐT), chính vì
thế cần đổi mới và phát triển GD&ĐT của nƣớc ta để tiệm cận đƣợc với nền
giáo dục (GD) tiên tiến của các nƣớc phát triển. Đây là một trong những
nhiệm vụ cấp bách hiện nay của ngành GD đã và đang thực hiện để đào tạo
nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu phát triển của đất nƣớc và khẳng định vị thế
của nƣớc ta trên trƣờng quốc tế.
Đứng trƣớc tình hình đó nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI
đã khẳng định: “Đổi mới tư duy giáo dục một cách căn bản và tồn diện, từ
mục tiêu chương trình, nội dung, phương pháp đến cơ cấu và hệ thống tổ chức,
cơ chế quản lí để tạo bước chuyển biến cơ bản và toàn diện của nền giáo dục

nước nhà, tiếp cận với trình độ giáo dục của khu vực và thế giới” [9].
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology
(Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Tốn học), thƣờng
đƣợc sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ,
Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Thuật ngữ này lần đầu tiên đƣợc giới
thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ vào năm 2001.
Với những tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM sẽ đƣợc hiểu và triển
khai theo những cách khác nhau. Các nhà lãnh đạo và quản lý đề xuất các
chính sách để thúc đẩy giáo dục STEM, quan tâm tới việc chuẩn bị nguồn
nhân lực đáp ứng yêu cầu của sự phát triển khoa học, cơng nghệ. Ngƣời làm
chƣơng trình quán triệt giáo dục STEM theo cách quan tâm tới nâng cao vai
trị, vị trí, sự phối hợp giữa các mơn học có liên quan trong chƣơng trình.
Giáo viên thực hiện giáo dục STEM thông qua hoạt động dạy học để kết nối
kiến thức học đƣờng với thế giới thực, giải quyết các vấn đề thực tiễn, để
nâng cao hứng thú, để hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất cho học

1


sinh. Giáo dục STEM xuất hiện ở Việt Nam trong vài năm trở lại đây, hiện
nay mới đang ở bƣớc truyền thơng và mang tính thử nghiệm, chƣa thực sự trở
thành một hoạt động giáo dục chính thức trong trƣờng phổ thông. Tuy nhiên,
giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kĩ năng cần thiết cho
HS thế kỉ 21 sẽ là mơ hình giáo dục diện rộng trong tƣơng lai gần của thế
giới. Do vậy, giáo dục STEM rất cần sự quan tâm và nhận thức của toàn xã
hội. Ở Việt Nam, STEM và giáo dục STEM nói riêng vẫn chƣa đƣợc nghiên
cứu sâu. Hiện chƣa có cơng trình nào bàn về cơ sở lí luận của giáo dục STEM
và vận dụng nó vào dạy học bộ môn.
Khoa học tự nhiên (KHTN) là môn học đƣợc xây dựng và phát triển
trên nền tảng của Vật lý, Hoá học, Khoa học tự nhiên và Khoa học Trái Đất,...

Đồng thời, sự tiến bộ của nhiều ngành khoa học khác liên quan nhƣ Tốn học,
Tin học,... cũng góp phần thúc đẩy sự phát triển không ngừng của KHTN.
Đối tƣợng nghiên cứu của KHTN là các sự vật, hiện tƣợng, q trình,
các thuộc tính cơ bản về sự tồn tại, vận động của thế giới tự nhiên.Do đó,
trong mơn KHTN những nguyên lý/khái niệm chung nhất của thế giới tự
nhiên đƣợc tích hợp xuyên suốt các mạch nội dung. Trong quá trình dạy học,
các mạch nội dung đƣợc tổ chức sao cho vừa tích hợp theo nguyên lí của tự
nhiên, vừa đảm bảo logic bên trong của từng mạch nội dung.
KHTN là khoa học có sự kết hợp nhuần nhuyễn lí thuyết với thực
nghiệm. Vì vậy, thực hành, thí nghiệm trong phịng thực hành, phịng học bộ
mơn, ngồi thực địa có vai trị và ý nghĩa quan trọng, là hình thức dạy học đặc
trƣng của mơn học này. Qua đó, năng lực tìm tịi, khám phá của học sinh
đƣợc hình thành và phát triển. Nhiều kiến thức khoa học tự nhiên rất gần gũi
với cuộc sống hằng ngày của học sinh, đây là điều kiện thuận lợi để tổ chức
cho học sinh trải nghiệm, nâng cao năng lực nhận thức kiến thức khoa học,
năng lực tìm tịi, khám phá và vận dụng kiến thức khoa học vào thực tiễn.
KHTN luôn đổi mới để đáp ứng yêu cầu của cuộc sống hiện đại. Do vậy giáo

2


dục phổ thông cần phải liên tục cập nhật những thành tựu khoa học mới, phản
ánh đƣợc những tiến bộ của các ngành khoa học, công nghệ và kĩ thuật. Đặc
điểm này địi hỏi chƣơng trình mơn KHTN phải tinh giản các nội dung có tính
mơ tả để tổ chức cho học sinh (HS) tìm tịi, nhận thức các kiến thức khoa học
có tính ngun lý, cơ sở cho quy trình ứng dụng khoa học vào thực tiễn cuộc
sống. KHTN là mơn học có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển tồn diện
của HS, có vai trị nền tảng trong việc hình thành và phát triển thế giới quan
khoa học của HS cấp trung học cơ sở. Cùng với các mơn Tốn học, Cơng
nghệ và Tin học, mơn Khoa học tự nhiên góp phần thúc đẩy giáo dục STEM

(Science, Technology, Engineering, Mathematics) - một trong những hƣớng
giáo dục đang đƣợc quan tâm phát triển trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam,
góp phần đáp ứng yêu cầu cung cấp nguồn nhân lực trẻ cho giai đoạn cơng
nghiệp hố và hiện đại hoá của đất nƣớc. Tuy nhiên, trên thực tế, việc dạy
học mơn KHTN ở nhiều trƣờng cịn mang tính hàn lâm, nặng lý thuyết làm
cho học sinh ngại học, lƣời tƣ duy, thiếu sáng tạo.
Nội hàm môn KHTN đã có yếu tố tích hợp, do đó việc nghiên cứu về
giáo dục STEM nói chung và xây dựng mơ đun học phần dạy học nói chung
và chủ đề “sản xuất điện năng” theo định hƣớng STEM trong dạy học các
mơn KHTN là hồn tồn có cơ sở và phù hợp với định hƣớng đổi mới căn bản
giáo dục Việt Nam theo định hƣớng phát triển năng lực ở ngƣời học nhằm
đáp ứng những đòi hỏi của xã hội hiện đại.
Từ những lý do trên, với mong muốn nâng cao chất lượng dạy học,
chúng tôi thực hiện đề tài: Xây dựng các mô đun chủ đề “Sản xuất điện
năng” theo định hƣớng STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên
2. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng các mơ đun chủ đề “Sản xuất điện năng” theo định hƣớng
STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên nhằm giúp học sinh có kỹ năng
sử dụng kiến thức liên mơn vào giải quyết các vấn đề thực tiễn, tạo hứng thú,

3


say mê học tập mơn học, từ đó góp phần phát triển cho học sinh năng lực giải
quyết vấn đề, năng lực vận dụng kiến thức, năng lực thực hành để nâng cao
hiệu quả dạy học học các môn Khoa học tự nhiên.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu
3.1. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt đƣợc mục đích nghiên cứu ở trên, tôi đề ra các nhiệm vụ nghiên
cứu cụ thể nhƣ sau:

- Nghiên cứu cơ sở lý luận giáo dục STEM.
- Nghiên cứu về các mô đun học phần.
- Tìm hiểu thực trạng xây dựng các mơ đun chủ đề “Sản xuất điện năng”
theo định hƣớng STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên.
- Xây dựng các mô đun chủ đề, hoạt động nhằm tổ chức dạy chủ đề “Sản
xuất điện năng” theo định hƣớng STEM trong dạy học mơn Khoa học tự
nhiên theo mơ hình giáo dục STEM.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Giáo dục STEM và các mô đun học phần.
4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
- Nội dung và tiến trình xây dựng các mơn đun chủ đề “Sản xuất điện
năng” theo định hƣớng STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên.
4.2. Khách thể nghiên cứu
- Quá trình xây dựng và thực nghiệm các mô đun chủ đề “Sản xuất điện
năng” theo định hƣớng STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên.
5. Giả thuyết nghiên cứu
Nếu xây dựng đƣợc các mô đun chủ đề “Sản xuất điện năng” theo định
hƣớng STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên thì sẽ tăng hứng thú và
tích cực trong học tập của học sinh.

4


6. Phƣơng pháp nghiên cứu
6.1 . Phương pháp nghiên cứu lí luận
Đọc và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài.
Dạy học theo định hƣớng STEM.
Các năng lực học sinh đạt đƣợc thông qua dạy học STEM.
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
- Sử dụng phiếu điều tra, bảng hỏi, dự giờ, phỏng vấn, tham khảo giáo
án, sổ điểm của GV…
6.3. Phương pháp chuyên gia
- Tham khảo ý kiến các chuyên gia, các giảng viên và GV có nhiều kinh
nghiệm: chuyên gia, cán bộ quản lý, GV, HS về xây dựng các mô đun chủ đề
“Sản xuất điện năng” theo định hƣớng STEM trong dạy học môn Khoa học tự
nhiên và thuận lợi, khó khăn khi xây dựng các mô đun chủ đề “Sản xuất điện
năng” theo định hƣớng STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên.
6.4. Thực nghiệm sư phạm
- Tổ chức giảng dạy thực nghiệm, phát phiếu điều tra; so sánh đối chiếu
kết quả học tập trƣớc và sau quá trình thực nghiệm ở từng lớp và giữa các lớp,
chiều hƣớng biến đổi năng lực của học sinh giữa các lớp đối chứng và các lớp
thực nghiệm
- Lớp thực nghiệm: là lớp đƣợc tiến hành giảng dạy theo giáo dục STEM
- Lớp đối chứng: là lớp đƣợc tiến hành giảng dạy theo PPDH truyền thống
6.5. Phương pháp xử lí số liệu
- Phân tích kết quả thực nghiệm bằng phƣơng pháp phân tích định
lƣợng và phân tích định tính.

5


- 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
Hồn thiện cơ sở lí luận về xây dựng các mô đun chủ đề “Sản xuất điện
năng” theo định hƣớng STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên trên các

phƣơng diện sau:
- Đề xuất quy trình xây dựng các mơ đun chủ đề “Sản xuất điện năng”
theo định hƣớng STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên.
- Thiết kế đƣợc một số mô đun chủ đề “Sản xuất điện năng” theo định
hƣớng STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên.
- Đánh giá thực trạng các mô đun đƣợc xây dựng ở chủ đề “Sản xuất
điện năng” theo định hƣớng STEM trong dạy học mơn Khoa học tự nhiên
dƣới góc độ giáo dục STEM.
- Góp phần đổi mới giáo dục phổ thơng theo định hƣớng phát triển
năng lực phù hợp với tƣ tƣởng tích hợp và định hƣớng đổi mới căn bản giáo
dục Việt Nam sau năm 2015.
8. Cấu trúc đề tài
Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn
đƣợc dự kiến trình bày trong 3 chƣơng:
Chƣơng 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của xây dựng các mô đun chủ
đề “Sản xuất điện năng” theo định hướng STEM trong dạy học môn Khoa
học tự nhiên
Chƣơng 2. Xây dựng các mô đun chủ đề “Sản xuất điện năng” theo
định hướng STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên.
Chƣơng 3. Thực nghiệm sư phạm.

6


CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦ ĐỀ TÀI
1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM
1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới
Một thống kê ở Mĩ cho thấy, từ năm 2004 đến năm 2014, việc làm liên
quan đến khoa học và kĩ thuật tăng 26%, gấp hai lần so với tốc độ tăng trƣởng
trung bình của các ngành nghề khác. Trong khi đó, việc làm STEM có tốc độ

tăng trƣởng gấp 4 lần so với tốc độ tăng trƣởng trung bình của các ngành khác
nếu tính từ năm 1950 đến 2007 [27].
Trong một bài phát biểu trƣớc thƣợng nghị viện Mĩ, Bill Gates đã từng
nói: “Chúng ta khơng thể duy trì đƣợc nền kinh tế dẫn đầu toàn cầu trừ khi
chúng ta xây dựng đƣợc lực lƣợng lao động có kiến thức và kĩ năng để sáng
tạo”. Bill Gates đặc biệt nhấn mạnh đến vai trò của giáo dục trong việc xây
dựng lực lƣợng lao động này. Ơng nói tiếp: “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 toán học, khoa học và kĩ thuật” [Dẫn theo 28].
1.1.2. Giáo dục STEM ở Việt Nam
Nhận thấy tiềm năng và những lợi ích thiết thực của Giáo dục STEM,
đặc biệt là tạo một sân chơi sáng tạo cho các em học sinh thuộc độ tuổi từ
Tiểu học đến Trung 14 học phổ thơng nhằm tạo sân chơi trí tuệ, sáng tạo và
bổ ích giúp các em có cơ hội đƣợc tham gia các hoạt động có tính khoa học,
hiện đại và nâng cao, Công ty Cổ phần DTT Eduspec đã lần đầu tên giới thiệu
chƣơng trình Giáo dục STEM vào Việt Nam từ năm 2011 tại hai thành phố
lớn là Hà Nội và thành phố Hồ chí Minh, và sau đó là Đà Nẵng vào năm
2013, Cần Thơ 2016.
Các tác giả Nguyễn Thanh Nga - Trƣờng Đại học Sƣ phạm Thành phố
Hồ Chí Minh; Lê Thanh Trúc - Sinh viên Khoa Vật lí, Trƣờng Đại học Sƣ
phạm Thành phố Hồ Chí Minh; Hồng Phƣớc Muội, Trƣờng Trung học cơ sở
- Trung học phổ thơng Hoa Sen, Thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu đề

7


tài: “Tổ chức dạy học một số kiến thức chƣơng “Cơ sở của nhiệt động lực
học” (Vật lí 10) theo định hƣớng giáo dục Stem”[21].
Theo nhóm tác giả: “Giáo dục STEM trong trƣờng trung học là quan
điểm dạy học định hƣớng phát triển năng lực HS thuộc các lĩnh vực Khoa

học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và Tốn học”. Trong đó, HS đƣợc tham gia các hoạt
động STEM, chủ yếu là thực hành và các hoạt động trải nghiệm nhằm tạo ra
sản phẩm, phục vụ cho sinh hoạt và học tập, hay các hoạt động hƣớng đến
giải quyết vấn đề thực tiễn. Dạy học kiến thức Vật lý theo định hƣớng giáo
dục STEM ở trƣờng phổ thông đƣợc thực hiện theo 02 hƣớng, cụ thể:
- Hoạt động STEM đƣợc tích hợp, lồng ghép trong bài học Vật lý chính
khóa dựa trên các vấn đề thực tiễn, kết hợp với chuẩn kiến thức, kĩ năng của
mơn Vật lý trong chƣơng trình phổ thơng;
- Gắn với các chủ đề STEM, trong đó HS vận dụng kiến thức Vật lý,
hiểu biết về công nghệ, kĩ thuật và toán học để tạo ra sản phẩm có ích đối với
cuộc sống.
Trên cơ sở đó, các tác giả minh họa tiến trình dạy học chủ đề “Động cơ
Stirling dƣới góc nhìn Vật lí” bao gồm:
Mục tiêu:
Về kiến thức: Phát biểu đƣợc nguyên lí II nhiệt động lực học; trình bày
đƣợc cấu tạo của động cơ Stirling; nắm đƣợc biểu thức tính hiệu suất của
động cơ Stirling, các thiết bị, vật liệu để gia công, lắp ráp động cơ Stirling,
các đặc tính của keo AB.
Về kĩ năng: Phác thảo đƣợc sơ đồ cấu tạo của động cơ Stirling; lắp ráp,
hoàn thiện động cơ Stirling; vận hành đƣợc động cơ Stirling; đọc và lấy thơng
tin về ngun lí hoạt động, hiệu suất, cấu tạo của động cơ Stirling; sử dụng
đƣợc các thiết bị gia công đơn giản nhƣ: tua vít, súng bắn keo; tổ chức và làm
việc nhóm; tự tin trình bày hiểu biết về động cơ Stirling.
Về thái độ: Tuyệt đối tuân thủ các quy định về an tồn trong gia cơng,
lắp ráp động cơ Stirling; tích cực tham gia thực hiện các nhiệm vụ học tập.

8


Năm 2015, Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Liên minh STEM

tổ chức ngày hội STEM lần đầu tiên, tiếp theo đó là nhiều sự kiện tƣơng tự
trên toàn quốc nổi bật là Ngày hội STEM quốc gia đã đƣợc tổ chức liên tục
hàng năm.
Không chỉ vận dụng STEM trong mơn Vật lý mà Hóa học cũng là chủ
đề đƣợc vận dụng STEM. Trong bài viết “ hiết kế chủ đề “pin chanh”
chương t nh h a học vô cơ lớp 12 theo định hướng giáo dục Stem”. Nguyễn
Mậu Đức - Đinh Thị Ngoan. Tác giả đã xây dựng chủ đề “pin chanh” theo
định hƣớng giáo dục STEM. Từ trong cuộc sống hàng ngày, có lẽ khơng ai xa
lạ với những củ khoai tây, chanh, táo,... Chúng là những thực phẩm cực kì bổ
dƣỡng cho đời sống con ngƣời. Tuy nhiên, có một cơng dụng khác của chúng
mà khơng phải ai cũng biết: Trong khoa học, chúng có thể trở thành những
cục pin dùng cho đồng hồ, máy tính cầm tay, đèn bàn, đèn ngủ,... Trong
chanh chứa các chất muối, axit hữu cơ, đặc biệt là acid citric [11]. Chúng
cung cấp mơi trƣờng và khi có hai dây dẫn nối vào, phản ứng hóa học xảy ra,
tạo dịng điện làm cho đồ dùng điện hoạt động.
Hiểu một cách đơn giản, pin khoai tây hay pin chanh,... có cấu tạo
giống hệt pin điện hóa. Cấu tạo của nó gồm có hai dây dẫn làm bằng hai kim
loại khác nhau - hai điện cực, một đầu đƣợc cắm vào quả chanh - mơi trƣờng
điện phân, đầu cịn lại gắn vào thiết bị điện.
Tác giả Nguyễn Bùi Hậu, Phạm Thị Minh Hiền (2019) với đề tài “Tiếp
cận mơ hình giáo dục STEM thông qua phần mềm SCRATCH”,đề tài đƣợc
đăng trên Tạp chí Thiết bị giáo dục ISSN 1859-0810, Số 202, (kỳ 1-10/2019).
Tác giả Bùi Văn Hồng, Lê Thị Mỹ Nga (2019) với đề tài “ Dạy học chủ
đề STEAM cho học sinh lớp 4 tại trƣờng tiểu học Trƣờng Thạnh, Quận 9, Tp.
HCM”, đề tài đƣợc đăng trên Tạp chí Thiết bị giáo dục ISSN 1859-0810, Số
202, (kỳ 1-10/2019).

9

Hiện nay, Bộ Giáo dục và Đào tạo đang phối hợp với Hội Đồng Anh
triển khai chƣơng trình thí điểm về giáo dục STEM cho 14 trƣờng THCS và
THPT tại các tỉnh thành nhƣ Hà Nội, Hải Dƣơng, Hải Phòng, Quảng Ninh và
Nam Định. Đây là những bƣớc đi quan trọng nhằm phát triển một chƣơng
trình giáo dục theo định hƣớng STEM mang tầm quốc gia.
Từ tổng hợp một số nghiên cứu trong và ngoài nƣớc cho thấy: Đến nay
vẫn chƣa có một nghiên cứu nào nghiên cứu một cách hệ thống, toàn diện và
sâu sắc về xây dựng các mô đun chủ đề “Sản xuất điện năng” theo định hƣớng
STEM trong dạy học mơn Khoa học tự nhiên. Vì vậy, việc thực hiện đề tài
này sẽ không trùng lắp, đảm bảo tính độc lập và có ý nghĩa lý luận và thực
tiễn lớn đối với việc nâng cao chất lƣợng, hiệu quả dạy và học các môn
KHTN bậc phổ thông.
1.2. Cơ sở lý luận
1.2.1. Khái niệm STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology
(Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học) [16].
STEM là thuật ngữ rút gọn đƣợc sử dụng khi bàn đến các chính sách
phát triển về Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và Toán học của Mỹ. Thuật ngữ
này lần đầu tiên đƣợc giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ (NSF) vào năm 2001.
Trƣớc đó, năm 1990, NSF dùng thuật ngữ SMET tuy nhiên thuật ngữ này có
cách phát âm giống từ “SMUT” (một từ có ý nghĩa khơng tích cực), vì vậy
SMET sau nay đƣợc đổi thành STEM.
Hiện nay thuật ngữ STEM đƣợc dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó
là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp.
Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự
quan tâm của nền giáo dục đối với các mơn Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và
Tốn học. Quan tâm đến việc tích hợp các mơn học trên gắn với thực tiễn để
năng cao năng lực cho ngƣời học. Giáo dục STEM có thể đƣợc hiểu và diễn

10

giải ở nhiều cấp độ nhƣ: chính sách STEM, chƣơng trình STEM, nhà trƣờng
STEM, mơn học STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM.
Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM đƣợc hiểu là nghề nghiệp thuộc
các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Tốn học, ví dụ: Nhóm ngành
nghề về CNTT; Y sinh; Kĩ thuật, Điện tử và Truyền thông… [22].
Tùy từng ngữ cảnh khác nhau mà STEM đƣợc hiểu nhƣ là các môn học
hay các lĩnh vực.
1.2.2. Một số vấn đề về giáo dục STEM
1.2.2.1. Khái niệm giáo dục STEM
Hiện nay, giáo dục STEM đƣợc nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm
nghiên cứu. Do đó, khái niệm về giáo dục STEM cũng đƣợc định nghĩa dựa trên
các cách hiểu khác nhau. Có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay là:
Giáo dục STEM đƣợc hiểu theo nghĩa là quan tâm đến các môn Khoa
học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Đây cũng là quan niệm về giáo dục
STEM của Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chƣơng trình nhằm cung
cấp hỗ trợ, tăng cƣờng, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học
(STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học” [22]. Đây là nghĩa
rộng khi nói về giáo dục STEM.
Giáo dục STEM đƣợc hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) của 4
lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và Tốn học, tác giả Tsupros định
nghĩa “Giáo dục STEM là một phƣơng pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó
những kiến thức hàn lâm đƣợc kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông
qua việc HS đƣợc áp dụng những kiến thức Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và
Tốn học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà
trƣờng, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép ngƣời học phát triển những
kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới” [22].
Giáo dục STEM đƣợc hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) từ 2 lĩnh
vực về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Theo quan niệm

11


này, tác giả Sanders định nghĩa “Giáo dục STEM là phƣơng pháp tiếp cận,
khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học
STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong
nhà trƣờng” [22].
Bên cạnh đó, giáo dục STEM cũng đƣợc quan niệm STEM nhƣ là
chƣơng trình đào tạo dựa trên ý tƣởng giảng dạy cho HS bốn lĩnh vực cụ thể Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học - trong một liên ngành và phƣơng
pháp tiếp cận ứng dụng. Thay vì dạy bốn lĩnh vực này theo những môn học
tách biệt và rời rạc, STEM tổng hợp chúng thành một mơ hình học tập liền
mạch dựa trên các ứng dụng thực tế [22].
Từ những phân tích trên, trong phạm vi luận văn này, “Giáo dục STEM
được hiểu là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong các
lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. rong đ nội
dung học tập được gắn với thực tiễn, PPDH theo quan điểm dạy học định
hướng hành động”.
Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM đƣợc hiểu với
nghĩa là giáo dục STEM trong đó:
Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng các
kiến thức Khoa học (Vật lí, Hóa học, Tốn học và Khoa học trái đất) của HS,
không chỉ giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên mà cịn có thể vận dụng kiến thức
đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày.
Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử
dụng, quản lí, hiểu và đánh giá cơng nghệ của HS. Nó cung cấp cho HS
những cơ hội để hiểu về công nghệ đƣợc phát triển nhƣ thế nào, cung cấp cho
HS những kĩ năng để có thể phân tích đƣợc sự ảnh hƣởng của công nghệ mới
tới cuộc sống hàng ngày của HS và của cộng đồng…
Engineering (Kĩ thuật): Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở HS

về cách công nghệ đang phát triển thơng qua q trình thiết kế kĩ thuật. Kĩ

12


thuật cung cấp cho HS những cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học,
giúp cho những khái niệm liên quan trở nên tƣờng minh trong cuộc sống của
họ. Kĩ thuật cũng cung cấp cho HS những kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo
cơ sở Khoa học và Tốn học trong q trình thiết kế các đối tƣợng, các hệ
thống hay xây dựng các quy trình sản xuất.
Mathematics (Tốn học): Là mơn học nhằm phát triển ở HS khả năng
phân tích, biện luận và truyền đạt ý tƣởng một cách hiệu quả thơng qua việc
tính tốn, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề tốn học trong các
tình huống đặt ra.
Với nội hàm các mơn học nhƣ trên, liên hệ với chƣơng trình giáo dục
phổ thông Việt Nam hiện hành ta dễ dàng nhận thấy môn Khoa học tƣơng
ứng với các môn Khoa học tự nhiên ở Việt Nam nhƣ: Vật lí, Hóa học, Tốn
học. Ở Việt Nam mơn Cơng nghệ đã bao hàm cả yếu tố Công nghệ và Kĩ
thuật, do vậy Môn Công nghệ và môn Kĩ thuật trên thế giới tƣơng ứng với
môn Công nghệ và môn Tin học ở Việt Nam. Vì vậy, trong nghiên cứu của
chúng tơi vận dụng vào bối cảnh giáo dục Việt Nam nội dung giáo dục STEM
sẽ bao hàm nội dung của các môn học là Vật lí, Hóa học, Cơng nghệ, Tin học
và Tốn.
1.2.2.2. Mục tiêu giáo dục STEM
Giáo dục STEM đã xuất hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên
với những bối cảnh khác nhau thì những mục tiêu cho giáo dục STEM ở các
quốc gia đó cũng khác nhau. Ở tầm quốc gia, tại Anh, mục tiêu giáo dục STEM
là tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lƣợng cao. Còn tại Mỹ, ba
mục tiêu cơ bản cho giáo dục STEM là: trang bị cho tất cả các công dân những
kĩ năng về STEM, mở rộng lực lƣợng lao động trong lĩnh vực STEM bao gồm

cả phụ nữ và dân tộc thiểu số nhằm khai thác tối đa tiềm năng con ngƣời của
đất nƣớc, tăng cƣờng số lƣợng HS sẽ theo đuổi và nghiên cứu chuyên sâu về
các lĩnh vực STEM. Tại Úc, mục tiêu của giáo dục STEM là xây dựng kiến

13


thức nền tảng của quốc gia nhằm đáp ứng các thách thức đang nổi lên của việc
phát triển một nền kinh tế cho thế kỉ 21. Tuy các phát biểu về mục tiêu giáo
dục STEM ở tầm quốc gia có khác nhau nhƣng điểm chung cho các mục tiêu
đó chính là sự tác động đến ngƣời học. Có thể dễ nhận thấy giáo dục STEM
nhƣ là một giải pháp trong cải cách giáo dục của các quốc gia nhằm hƣớng tới
phát triển con ngƣời nhằm đáp ứng các mục tiêu phát triển kinh tế, phát triển
của quốc gia trong thời đại tồn cầu hóa đầy cạnh tranh.
Trong nghiên cứu của đề tài sẽ trình bày mục tiêu giáo dục STEM theo
nghĩa chung nhất. Dƣới góc độ giáo dục và vận dụng trong bối cảnh Việt
Nam, giáo dục STEM một mặt thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu
trong chƣơng trình giáo dục phổ thơng, mặt khác giáo dục STEM nhằm:
- Phát triển các năng lực đặc thù của các mơn học thuộc về STEM
cho HS: Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa
học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và Tốn học. Trong đó HS biết liên kết các kiến
thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng,
quản lí và truy cập Cơng nghệ. HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra
các sản phẩm.
- Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn
bị cho HS những cơ hội cũng nhƣ thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh
toàn cầu của thế kỉ 21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học,
Cơng nghệ, Kĩ thuật, Tốn học, HS sẽ đƣợc phát triển tƣ duy phê phán, khả
năng hợp tác để thành công…
- Định hƣớng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có

những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc
học cao hơn cũng nhƣ cho nghề nghiệp trong tƣơng lai của HS. Từ đó, góp
phần xây dựng lực lƣợng lao động có năng lực, phẩm chất tốt đặc biệt là
lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát
triển đất nƣớc.

14


1.2.2.3. Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM
Hiện nay trong giáo dục truyền thống bốn lĩnh vực quan trọng: Khoa
học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học đƣợc xây dựng và giảng dạy một cách
độc lập. Tuy việc dạy theo cách này vẫn giữ một vai trò quan trọng trong việc
cung cấp những kiến thức cơ bản thuộc các lĩnh vực trên. Nhƣng sự tách rời
này cũng sẽ đem đến một khoảng cách lớn giữa học và thực hành, giữa nhà
trƣờng và doanh nghiệp bởi nhà trƣờng dạy theo các môn học nhƣng cuộc
sống thực tiễn thì lại khơng tồn tại theo các mơn độc lập nhƣ trong nhà trƣờng
mà là những vấn đề mang tính phức hợp. HS đƣợc đào tạo theo mơ hình
truyền thống sẽ cần thời gian để thích nghi, để hiểu đƣợc làm thế nào để từ cơ
sở lí thuyết, nguyên lí, những kiến thức đƣợc học trong trƣờng chuyển thành
các ứng dụng thực tế. Hơn nữa, tƣ duy liên kết các sự vật, hiện tƣợng với các
ứng dụng và kĩ thuật cũng rất hạn chế bởi trong chính quá trình giảng dạy
định hƣớng nội dung, HS khơng có điều kiện để thấy đƣợc những biểu hiện
thực tiễn của kiến thức trong cuộc sống…
Hình 1.1 dƣới đây đƣợc tác giả điều chỉnh từ sơ đồ của Lefever-Davis,
S., & Pearman, C. J [28] thể hiện mối quan hệ tự nhiên giữa các thành tố
trong STEM, đó là các mối quan hệ “sử dụng”, “thúc đẩy”, “dẫn đến”, “áp
dụng ”...Khoa học có đƣợc những lợi ích từ sự phát triển của Cơng nghệ, Kĩ
thuật và Công nghệ, Kĩ thuật là áp dụng những thành quả của Khoa học vào
đời sống. Toán học rất cần thiết cho cả Khoa học và Công nghệ, Kĩ thuật,

tƣơng tự vậy những tiến bộ của Khoa học, Cơng nghệ sẽ kích thích những tiến
bộ mới trong Tốn học… Có thể thấy các lĩnh vực đều thúc đẩy nhau phát
triển và hƣởng lợi từ sự phát triển của nhau. Trong thực tế những mối liên kết
thuộc các lĩnh vực STEM ở trên là những liên kết động và phát triển theo thời
gian. Các mối liên kết đó phản ánh những vấn đề cơ bản của cuộc sống là
khám phá thế giới và cải tạo thế giới.

15


Hình 1.1. Mối liên quan của Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và oán học
trong giáo dục, dạy học [28]

Khoa học là bao gồm cả việc dạy về phƣơng pháp khoa học là một quá
trình xây dựng giả thuyết và xác minh. Dạy học Công nghệ và Kĩ thuật là dạy
về sự linh hoạt, sáng tạo và đổi mới. Tuy nhiên những thuộc tính này rất khó
để lƣợng hóa trong dạy học, nhƣng những điều này lại rất cần thiết trong dạy
học Cơng nghệ, Kĩ thuật. Q trình sáng tạo có thể đƣợc ni dƣỡng trong HS
nhƣng phải cần thời gian và HS cần đƣợc nhúng trong môi trƣờng và khơng
gian đặc thù để kích thích sự sáng tạo.
Ví dụ trong bài học STEM về chủ đề xây cầu, HS đóng vai là những kĩ
sƣ tƣ vấn cho một cơng ty phải sửa hoặc thay thế một cây cầu qua một kênh
đào đã bị hƣ hỏng nặng. HS đƣợc học về bản chất của lực, trọng lực và cách
làm việc với lực cân bằng. Ở đây, kiến thức về Toán học sẽ đƣợc sử dụng
trong các tính tốn về trọng lực, cân bằng lực. Những kiến thức này sẽ là cơ
sở để đƣa ra các giải pháp kĩ thuật nhằm tạo ra những cấu trúc ổn định.
1.2.2.4. Quy trình giáo dục STEM
Quy trình 5E
Quy trình 5E đƣợc Rodger W Bybee và cs xây dựng dựa trên mơ hình
SCIS của J. Myron Atkin và Robert Karplus (1962) - một mơ hình dùng để

16