Tổ chức dạy học chủ đề trái đất và bầu trời trong dạy học môn khoa học tự nhiên lớp 6 theo định hướng giáo dục STEM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
–––––––––––––––––––––

VŨ TUÂN

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI”
TRONG DẠY HỌC MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP 6
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2020


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
–––––––––––––––––––––

VŨ TUÂN

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI”
TRONG DẠY HỌC MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP 6
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
Ngành: Lí luận và PPDH bộ mơn Vật lí
Mã số: 8140111

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN QUANG LINH

THÁI NGUYÊN - 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam kết luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số
liệu, kết quả nghiên cứu và những kết luận của luận văn này chưa được cơng bố
trong bất kì một cơng trình nghiên cứu nào.
Thái Nguyên, tháng 9 năm 2020
Tác giả

VŨ TUÂN

i


LỜI CẢM ƠN
Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Quang Linh đã
tận tình định hướng, hướng dẫn tơi trong suốt q trình thực hiện nghiên cứu và
hồn thành ḷn văn.
Tơi cũng xin cảm ơn Ban Giám Hiệu, phịng Sau đại học, khoa Vật lí
trường ĐHSP Thái Nguyên, trường THCS Hoàng Văn Thụ - thành phố Lạng
Sơn - Tỉnh Lạng Sơn, các thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ tơi hồn
thành ḷn văn.
Cuối cùng xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên hỗ trợ tôi trong suốt
thời gian theo học cao học và hoàn thành luận văn.
Thái Nguyên, tháng 9 năm 2020
Tác giả luận văn

Vũ Tuân

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................. vi
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................viii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................... 3
3. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 3
4. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................. 3
5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 3
6. Giả thuyết khoa học ..................................................................................... 4
7. Cấu trúc của đề tài ....................................................................................... 4
NỘI DUNG ......................................................................................................... 5
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ........................................ 5
1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu về giáo dục Stem ........................................... 5
1.1.1. Nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới ..................................... 5
1.1.2. Nghiên cứu về giáo dục STEM ở trong nước.................................. 10
1.2. Giáo dục Stem ........................................................................................ 14
1.2.1. Khái niệm giáo dục STEM .............................................................. 14
1.2.2. Mục tiêu giáo dục STEM ................................................................ 15
1.2.3. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thơng mới ........ 16
1.2.4. Quy trình thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM ... 19
1.2.5. Tiêu chí đánh giá chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM ... 22
1.3. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học
theo định hướng giáo dục STEM .................................................................. 32

iii


1.3.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề ............................................. 32
1.3.2. Các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề ................................. 33
1.3.3. Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề ......................................... 34
1.4. Điều tra thực tiễn việc dạy học theo định hướng giáo dục Stem ........... 37
1.4.1. Mục đích điều tra ............................................................................. 37
1.4.2. Phương pháp điều tra ....................................................................... 37
1.4.3. Kết quả điều tra thông qua phiếu phỏng vấn ................................... 38
TIỂU KẾT CHƯƠNG 1 .................................................................................... 44
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TRÁI
ĐẤT VÀ BẦU TRỜI THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM ............. 45
2.1. Vị trí, cấu trúc, nội dung kiến thức và mục tiêu kiến thức của chủ đề... 45
2.1.1. Vị trí ................................................................................................. 45
2.1.2. Cấu trúc và nội dung kiến thức........................................................ 45
2.1.3. Nội dung kiến thức cơ bản của chủ đề ............................................ 45
2.1.4. Mục tiêu về các yêu cầu cần đạt ...................................................... 45
2.2. Thiết kế dạy học chủ đề trái đất và bầu trời theo định hướng giáo
dục Stem ........................................................................................................ 46
2.2.1. Lý do chọn chủ đề ........................................................................... 46
2.2.2. Mục tiêu của chủ đề ......................................................................... 47
2.2.3. Phân phối thời gian cho các kiến thức của chủ đề .......................... 47
2.2.4. Kiến thức STEM trong chủ đề......................................................... 48
2.2.5. Sản phẩm dự kiến ............................................................................ 49
2.2.6. Tiến hành hoạt động ........................................................................ 49
2.3. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong quá trình
dạy học .......................................................................................................... 55
2.3.1. Các tiêu chí và phiếu giáo viên đánh giá nhóm học sinh ................ 55

2.3.2. Các tiêu chí và phiếu để học sinh tự đánh giá và đánh giá
đồng đẳng .................................................................................................. 57

iv


TIỂU KẾT CHƯƠNG 2 .................................................................................... 59
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................................. 60
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm .................................. 60
3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm................................................ 60
3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ............................................... 60
3.2. Đối tượng của thực nghiệm sư phạm ..................................................... 60
3.3. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm ............................................................. 61
3.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ................................................. 62
3.4.1. Đánh giá định tính ........................................................................... 62
3.4.2. Đánh giá định lượng ........................................................................ 66
TIỂU KẾT CHƯƠNG 3 .................................................................................... 70
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 73
PHỤ LỤC

v


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ cái viết tắt

Cụm từ đầy đủ

1

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

2

GV

Giáo viên

3

HS

Học sinh

4

SGK

Sách giáo khoa

5

STEM

6

THCS

Trung học cơ sở

7

TNSP

Thực nghiệm sư phạm

STT

Khoa học, Công nghệ, Kỹ
thuật và Toán học

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các tiêu chí đánh giá chủ đề dạy học theo định hướng giáo
dục STEM ......................................................................................................... 23
Bảng 1.2. Các tiêu chí đánh giá về kế hoạch và tài liệu dạy học ...................... 24
Bảng 1.3. Các tiêu chí đánh giá về tổ chức hoạt động của HS.......................... 28
Bảng 1.4. Các tiêu chí đánh giá hoạt động của học sinh ................................... 30
Bảng 1.5. Cấu trúc NL GQVĐ (gồm 4 NL thành tố và 16 chỉ số hành vi)....... 35
Bảng 3.1. Bảng tổng kết các phiếu đánh giá nhóm HS của GV........................ 66

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Quy trình thiết kế chủ đề STEM...................................................... 20
Hình 1.2. Cấu trúc của NL theo nguồn lực hợp thành ..................................... 34
Hình 1.3. Thực trạng tập huấn của GV về giáo dục STEM ............................ 38
Hình 1.4. Ý kiến của GV về việc cần tổ chức hoạt động giáo dục STEM ở
trường THCS ................................................................................... 39
Hình 1.5. Thực trạng về việc vận dụng dạy học theo định hướng giáo
dục STEM ....................................................................................... 39
Hình 1.6. Những khó khăn trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM . 40
Hình 1.7. Mức độ sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ thuật trong dạy học ........ 41
Hình 1.8. Ý kiến của HS về giờ học sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ tḥt .. 41
Hình 1.9. Ý kiến của HS về việc học lý thuyết gắn với trải nghiệm ............... 42
Hình 1.10. Ý kiến của HS về việc áp dụng học lý thuyết đã học để chế tạo
ra sản phẩm gắn với thực tiễn .......................................................... 42
Hình 1.11. Nguyện vọng của HS trong các giờ học mơn Vật lí ........................ 43
Hình 3.1. Bản thiết kế sơ đồ hệ Mặt trời của các nhóm .................................. 64
Hình 3.2. Mơ hình hệ Mặt Trời của các nhóm ................................................ 66
Hình 3.3. Điểm trung bình đánh giá năng lực GQVĐ của HS nam và HS nữ ..... 68
Hình 3.4. Điểm trung bình đánh giá năng lực GQVĐ của HS các nhóm ....... 68

viii


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
1.1. Giáo dục STEM là một phương thức triển khai thực hiện chương
trình giáo dục phổ thông tổng thể, đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục
Ngày 26/12/2018 Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành Thơng tư số 32/
2018/TT-BGDĐT về Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, nhằm thực hiện
đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, chuyển nền giáo dục nặng về
truyền thụ kiến thức sang nền giáo dục phát triển toàn diện cả về phẩm chất và

năng lực người học; góp phần nâng cao chất lượng nguồn nhân lực theo tinh thần
Nghị quyết số 29/NQ-TW ngày 4/11/2013 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng
(khóa XI) về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đáp ứng u cầu
cơng nghiệp hố, hiện đại hố trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã
hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế; Nghị quyết số 88/2014/QH13 ngày
28/11/2014 của Quốc hội về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ
thông; Quyết định số 404/QĐ-TTg ngày 27/3/2015 của Thủ tướng Chính phủ về
phê duyệt Đề án đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông; Chỉ
thị số 16/ CT-TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng chính phủ việc tăng cường tiếp
cận cuộc cách mạng cơng nghiệp lần thứ 4.
Trong dự thảo chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể có đầy đủ các
mơn học STEM. Đó là các mơn Tốn học; Khoa học tự nhiên; Cơng nghệ; Tin
học; Vị trí, vai trị của giáo dục tin học và giáo dục cơng nghệ trong chương
trình giáo dục phổ thông mới đã được nâng cao rõ rệt. Điều này không chỉ thể
hiện rõ tư tưởng giáo dục STEM mà còn là sự điều chỉnh kịp thời của giáo dục
phổ thông trước cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.
1.2. Mục tiêu giáo dục STEM phù hợp với mục tiêu Chương trình giáo
dục phổ thơng tổng thể cụ thể:
Mục tiêu giảm tải: Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp
theo cách tiếp cận liên mơn (Khoa học - Cơng nghệ - Kĩ tḥt - Tốn) và thơng

1


qua thực hành, ứng dụng. Thay vì dạy bốn mơn học như các đối tượng tách biệt
và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mơ hình học tập gắn kết dựa trên
các ứng dụng thực tế. Qua đó học sinh khơng những được giảm tải chương
trình mà cịn được học kiến thức khoa học, học được cách vận dụng kiến thức
vào thực tiễn.
Mục tiêu đổi mới phương pháp dạy học: Phương pháp Giáo dục STEM

đề cao đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người
học. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình
huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học.
Qua đó học sinh phải tìm tịi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các mơn học
có liên quan đến vấn đề và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra. Để làm
được điều này giáo viên phải thay đổi phương pháp giảng dạy học chuyển từ
dạy học truyền thụ kiến thức sang dạy học theo định hướng phát triển năng lực
người học, giúp học sinh biết cách học, cách tiếp cận và giải quyết vấn đề, biết
tự tìm kiến thức và phân tích, tổng hợp.
Mục tiêu đổi mới phương pháp kiểm tra, đánh giá: Thay vì những bài thi
quyết định kết quả học tập của một cá nhân, giáo dục STEM đánh giá sự tiến
bộ của nhóm theo một q trình. Trong đó, học sinh được cọ xát, tranh luận,
bảo vệ ý kiến của bản thân cũng như tạo thói quen hợp tác với các thành viên
trong nhóm, thơng qua đó giúp cho giáo viên đánh giá được quá trình học tập,
năng lực, sở trường của từng học sinh.
1.3. Việc thiết kế, tổ chức dạy học nội dung “Trái Đất và Bầu trời” trong
môn Khoa học tự nhiên lớp 6, Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể theo
định hướng giáo dục STEM là hoàn toàn phù hợp:
Xác định rõ được chủ đề STEM “Trái Đất và Bầu trời”. Khi học chủ đề
“Trái Đất và Bầu trời” học sinh không chỉ đơn thuần học về khoa học để nghiên
cứu xem Trái Đất và Bầu trời gồm những thành phần nào hay đặc điểm của
chúng ra sao mà còn được học những ý tưởng phát hiện ra kính thiên văn (kiến

2


thức Cơng nghệ), học về giá đỡ cho kính thiên văn (kiến thức Kỹ thuật), học
cách tính tỷ lệ khoảng cách giữa các ngơi sao, bán kính của các ngơi sao… (kiến
thức Tốn học), thơng qua đó giúp học sinh chủ động tiếp nhận kiến thức, phát
huy tính chủ động, tích cực, sáng tạo, năng lực bản thân; vận dụng kiến thức, kĩ

năng đã học để giải quyết vấn đề trong học tập và đời sống.
Xuất phát từ những lí do trên, tôi chọn đề tài: Tổ chức dạy học chủ đề
"Trái Đất và Bầu trời" trong dạy học môn Khoa học tự nhiên lớp 6 theo định
hướng giáo dục STEM
2. Mục đích nghiên cứu
Tổ chức dạy học chủ đề “Trái đất và Bầu trời” trong dạy học môn
Khoa học tự nhiên lớp 6 theo định hướng giáo dục STEM, nhằm phát triển
năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.
3. Đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Chương trình, nội dung kiến thức chủ đề “Trái
Đất và Bầu trời” mơn Khoa học tự nhiên lớp 6, Chương trình giáo dục phổ
thông tổng thể.
- Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề “Trái Đất và
Bầu trời" trong dạy học môn Khoa học tự nhiên, lớp 6 theo định hướng giáo
dục STEM cho học sinh THCS
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về giáo dục STEM và năng lực giải quyết vấn
đề cho học sinh.
- Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể và chương trình mơn Khoa
học tự nhiên lớp 6.
5. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phối hợp các phương pháp sau:
- Phương pháp nghiên cứu cơ sở lý luận.
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn.

3


- Phương pháp thực nghiệm sư phạm.
- Phương pháp thống kê.

6. Giả thuyết khoa học
Nếu tổ chức chủ đề "Trái Đất và Bầu trời" trong dạy học môn Khoa
học tự nhiên lớp 6 theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ phát triển được năng
lực giải quyết vấn đề của học sinh.
7. Cấu trúc của đề tài
Khóa luận có cấu trúc gồm:
PHẦN 1: MỞ ĐẦU
PHẦN 2: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TRÁI ĐẤT VÀ
BẦU TRỜI THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

4


NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu về giáo dục Stem
1.1.1. Nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới

Hiện tại, giáo dục STEM đã và đang được triển khai tại hầu hết các nước
có nền giáo dục tiên tiến trên thế giới, đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển
như Mỹ, Úc, Phần Lan, Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc… Có thể thấy rằng giáo
dục STEM trên thế giới đã trở thành trào lưu và đang phát triển mạnh mẽ tại
nhiều nước trên thế giới.
Việc nghiên cứu về giáo dục STEM đã, đang được rất nhiều nhà giáo dục
quan tâm nghiên cứu, xu hướng nghiên cứu về lĩnh vực này sẽ còn tiếp tục được
phát triển, theo thống kê của Yuan-Chung Yu và các cộng sự:
Kể từ năm 2008 xu hướng nghiên cứu về giáo dục STEM phát triển rất

mạnh, cụ thể năm 2008 có khoảng 15 bài báo thì đến năm 2013 số lượng đã tăng
lên gần 100 bài báo/năm. Cũng trong giai đoạn này Mỹ là quốc gia có nhiều
nghiên cứu về giáo dục STEM nhất với 200 cơng trình (52%), tiếp theo đó là Anh
với 36 cơng trình (9,35%); Hà Lan, Úc mỗi quốc gia có 16 nghiên cứu (4,16%);
các quốc gia Tây Ban Nha, Ixaren, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada, Đức, Đài Loan tổng
cộng có 67 cơng trình; các quốc gia cịn lại trên thế giới có 50 cơng trình. Nghiên
cứu cũng chỉ ra 5 lĩnh vực liên quan đến giáo dục STEM bao gồm: Giáo dục học,
Tâm lí học, Kĩ thuật, Dịch vụ khoa học chăm sóc sức khỏe và Khoa học máy tính.
Một số nghiên cứu khác tìm hiểu về bản chất của STEM, vai trị của STEM trong
lịch sử phát triển khoa học cơng nghệ của loài người, những nhận thức về giáo dục
STEM, chính sách đối với giáo dục STEM…
a) Những nghiên cứu về khái niệm STEM và giáo dục STEM
- Về khái niệm STEM
+ TEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology
(Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học).
5


+ STEM là thuật ngữ rút gọn được sử dụng khi bàn đến các chính sách
phát triển về Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ tḥt và Tốn học của Mỹ. Tḥt ngữ
này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ (NSF) vào năm 2001.
Trước 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 được đổi thành STEM.
+ Hiện nay thuật ngữ STEM được 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
môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học; Trong ngữ cảnh nghề
nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Cơng
nghệ, Kĩ tḥt và Tốn học.

- Về khái niệm giáo dục STEM: Có ba cách hiểu chính về giáo dục
STEM hiện nay là:
+ Giáo dục STEM được 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 chương trình nhằm cung
cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học
(STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học”. (U.S. Department of
Education, 2007)
+ Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp của 4 lĩnh vực, mơn
Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ tḥt và Tốn học. Tác giả Tsupros định nghĩa “Giáo
dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến
thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc học
sinh được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học
vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng
và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng
khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới” (Tsupros & Hallinen, 2009).

6


+ Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp từ 2 lĩnh vực, môn
học về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Theo quan niệm
này, tác giả Sanders định nghĩa “Giáo dục STEM là phương 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 trường” (Sanders, 2009, p. 20).
b) Nghiên cứu về hiệu quả giáo dục STEM
Trong nghiên cứu tổng quan (Yildirim, 2016) đã phân tích 34 nghiên cứu
khác nhau để chỉ ra tác động của giáo dục STEM đối với việc nâng cao hứng
thú và động cơ đối với các lĩnh vực STEM, phát triển năng lực giải quyết vấn

đề, năng lực khoa học cũng như kết quả học tập của học sinh. Những tác động
tích cực của giáo dục STEM đến học sinh biểu hiện cụ thể ở việc tạo động lực
học tập, tăng sự tích cực, cảm nhận được ý nghĩa và hăng say trong học tập
(Chittum và cộng sự, 2017; Tillman và cộng sự, 2014; Shernoff, 2013). Đây là
nhân tố quan trọng giúp người học duy trì định hướng nghề nghiệp và sự kiên
trì trong các lĩnh vực STEM (Fortus và Vedder- Weiss, 2014). Giáo dục STEM
còn được xem có ảnh hưởng tích cực đến thành cơng trong học tập (Hurley,
2001) và thái độ của học sinh trong trường lớp. Cơng trình nghiên cứu của
Becker và Park (2011) về hiệu quả của STEM cũng cho thấy tác động tích cực
của giáo dục STEM đến việc học của người học, với mức độ tác động lớn nhất
ở bậc tiểu học, và thấp nhất ở bậc đại học.
Tác động đối với việc định hướng nghề nghiệp cho học sinh, các nghiên
cứu cũng chỉ ra giáo dục STEM đóng vai trò quan trọng. Từ độ tuổi 15, học
sinh ở nhiều nước phát triển lựa chọn các môn STEM một cách miễn cưỡng
mặc dù nhiều môn học trong số các môn STEM là điều kiện tiên quyết để học ở
các cơ sở đại học trong tương lai. Học sinh không chọn học các mơn STEM có
ít cơ hội đóng góp cho xã hội với vai trò là chuyên gia STEM (Ainley, Kos, &
Nicholas; 2008).

7


Phát triển năng lực cần thiết của người học để tham gia vào các lĩnh vực
STEM có hiệu quả cần một khoảng thời gian dài (English & King, 2015). Do
đó, các trường phổ thông cần tạo môi trường dạy và học hỗ trợ để phát triển
năng lực STEM của người học và tạo tiền đề thuận lợi cho họ phát triển sau
này ở bậc học cao hơn.
c) Nghiên cứu về mơ hình vận hành giáo dục STEM ở trường phổ thông
Các nghiên cứu về cách thức vận hành giáo dục STEM ở trường phổ
thông đã tập trung làm rõ mục tiêu, nội dung, phương pháp và điều kiện cơ sở

vật chất của giáo dục STEM.
- Về mục tiêu
Nhiều nghiên cứu đưa ra khái niệm tri thức STEM (STEM literacy). Tri
thức STEM có thể được định nghĩa theo nhiều cách, bao gồm “Tri thức STEM
là khả năng xác định, áp dụng và phân tích các khái niệm từ Khoa học, Cơng
nghệ, Kỹ thuật và Toán học để hiểu các vấn đề phức tạp và mới đến giải quyết
vấn đề” (Balka, 2011, tr. 7). Tuy nhiên, phổ biến hơn trong các tài liệu cải cách
giáo dục hiện hay dùng các định nghĩa về tri thức của từng lĩnh vực.
Tương tự, mục tiêu hướng đến của giáo dục STEM là tri thức công nghệ
(technological literacy) và tri thức công nghệ thông tin (information technology
literacy) là những thành tố của năng lực công dân thế kỷ 21 mà tất cả học sinh
cần phát triển để tham gia hiệu quả trong thế giới luôn thay đổi (Beavis, 2007;
Chan, 2010; Gee, 2010). Sự tăng trưởng theo cấp số nhân của công nghệ số
trong những năm gần đây đã thay đổi bộ mặt của giáo dục phổ thông (Kong,
2014), và sinh viên được yêu cầu phát triển những năng lực mới để tham gia
vào thế giới kỹ thuật số một cách hiệu quả (Gut, 2011).
- Về mặt phương pháp dạy học
Sự khuyến cáo đã được nhiều nghiên cứu chỉ ra đó là các phương pháp
dạy học tích cực thơng qua việc tổ chức các hoạt động tìm tòi, khám phá, thiết
kế, chế tạo, thử nghiệm của học sinh. Để nâng cao kết quả học tập của học sinh,

8


thiết kế các hoạt động giảng dạy theo định hướng STEM được tuân thủ các
nguyên tắc dựa trên nghiên cứu về cách thức học tập của con người, lấy người
học làm trung tâm với công nghệ là công cụ hỗ trợ đắc lực. Các hoạt động dạy
học theo STEM mang tính chất người học trung tâm.
Một các tổ chức dạy học cũng đã được xem xét cho hiêu quả khả quan
trong lĩnh vực cơng nghệ và kỹ tḥt đó là việc học dựa trên thiết kế (DBL).

DBL là một phương pháp tiếp cận học hỏi dựa trên yêu cầu tập trung vào việc
tạo ra các hiện vật, hệ thống và giải pháp mới lạ và sáng tạo (Puente, van Eijck,
& Jochems, 2013). Học sinh tham gia giải quyết các vấn đề thiết kế thực tiễn,
và kết hợp các quy trình lý thuyết và thí nghiệm kiểm tra. Q trình này bao
gồm lập kế hoạch và thiết kế trong môi trường học tập xác thực, đưa ra quyết
định lặp đi lặp lại, xây dựng dự đoán, tạo giải pháp, thử nghiệm nguyên mẫu và
báo cáo kết quả (Doppelt, Mehalik, Schunn, Silk, & Krysinski, 2008). Thiết kế
kỹ thuật là trọng tâm của sự chú ý gần đây trong các tài liệu giáo dục do khả
năng thu hút học sinh vào giải quyết vấn đề thực tiễn (English, Hudson, &
Dawes, 2013; Purzer, Goldstein, Adams, Xie & Nourian, 2015).
- Cơ sở vật chất
Những nghiên cứu về môi trường học tập đối với giáo dục STEM cũng
chỉ ra các yêu cầu cũng như chỉ ra thế mạnh nổi trội của công nghệ thông tin
cũng như lập trình robot. Lớp học kỹ tḥt số là mơi trường học tập hiện đại
cho phép học sinh phát triển kỹ năng tư duy về đọc viết và công nghệ xuyên
suốt các hoạt động học tập hàng ngày (Kong, 2014). Về bản chất, đó là các
phịng học tiêu chuẩn tích hợp cơng nghệ di động, chẳng hạn như máy tính
xách tay, máy tính bảng và điện thoại thơng minh vào q trình giảng dạy và
học tập. Học sinh có thể sử dụng thiết bị di động của họ để truy cập học tập kỹ
thuật số các đối tượng và tài nguyên để hỗ trợ việc học các nội dung liên quan
(Chan, 2010).

9


Lý do cho việc sử dụng công nghệ di động là một thực tế - phần lớn học
sinh sở hữu và sử dụng thiết bị di động và các thiết bị này đã trở thành một yếu
tố thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày của họ (Song, 2014). Những ưu điểm
khác của những lớp học này bao gồm cung cấp phương tiện cho học sinh quyền
truy cập vào nhiều loại nguồn học tập và phát triển khả năng của họ để xử lý và

đồng hóa thơng tin từ nhiều nguồn STEM khác nhau (Gut, 2011; Wong &
Looi, 2011).
1.1.2. Nghiên cứu về giáo dục STEM ở trong nước
Nhận thấy vai trò của giáo dục STEM như là một giải pháp quan trọng và
hiệu quả trong việc đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam. Từ
năm học 2014-2015, phương thức giáo dục STEM đã được Bộ Giáo dục và Đào
tạo đưa vào các văn bản hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục trung học và từ
đó đến nay tiếp tục chỉ đạo các địa phương trên toàn quốc tích hợp STEM trong
việc thực hiện chương trình phổ thơng hiện hành ở những mơn có liên quan,
đồng thời triển khai thí điểm giáo dục STEM tại một số trường lựa chọn.
Trước và trong q trình triển khai thí điểm giáo dục STEM tại các trường
trung học, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức một số hội thảo, tập huấn cán bộ
quản lí, giáo viên cốt cán về giáo dục STEM như: Hội thảo quốc tế "Giáo dục
STEM trong Chương trình giáo dục phổ thơng của một số nước và vận dụng và
điều kiện Việt Nam", Tập huấn giáo viên cốt cán các trường thí điểm giáo dục
STEM năm học 2016-2017, Tập huấn tại Vương quốc Anh về mơ hình giáo dục
STEM trong trường phổ thơng cho cán bộ quản lí, giáo viên cốt cán tại các
trường tham gia thí điểm; Hội thảo "Kinh nghiệm quốc tế về giáo dục STEM và
những vấn đề đặt ra với Việt Nam",...
Cho đến nay, phương thức giáo dục STEM đã được triển khai thí điểm tại
14 trường trung học thuộc 5 tỉnh, thành phố: Hà Nội: 8 trường; Nam Định: 1
trường; Quảng Ninh:1 trường; Hải Phòng: 1 trường và Hải Dương: 3 trường
bước đầu đem lại những kết quả tích cực, cụ thể:

10


Cán bộ quản lí, giáo viên đã có nhận thức đúng về tầm quan trọng của
giáo dục STEM đối với việc hình thành các năng lực và phẩm chất của học sinh
theo mục tiêu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục đáp ứng yêu cầu của cuộc

cách mạng công nghiệp lần thứ 4.
Cán bộ quản lí, giáo viên cốt cán các trường triển khai thí điểm đã bước
đầu nắm bắt và xây dựng được một số chủ đề giáo dục STEM để tổ chức cho
học sinh thực hiện. Trên 50 chủ đề học tập đã được triển khai ở các nhà trường
tham gia thí điểm. Các chủ đề dạy học này hầu hết được xuất phát từ các vấn đề
gặp phải ngay trong cộng đồng nơi các em sinh sống.
Trong quá trình thực hiện các bài học theo chủ đề giáo dục STEM, học
sinh đã chủ động, tích cực đề xuất và thực hiện các sản phẩm học tập dưới sự
hướng dẫn của giáo viên. Rất nhiều các sản phẩm của các em đã được dự thi và
đạt giải cao ở các cuộc thi: Khoa học kĩ thuật, Vận dụng kiến thức liên mơn vào
giải quyết tình huống thực tiễn; Sáng kiến giáo dục STEM - SchoolLAB dành
cho học sinh trung học.
Các trường thí điểm đã thực hiện nội dung giáo dục STEM một cách chủ
động, sáng tạo, trong đó nhiều trường đã tổ chức câu lạc bộ STEM để hoc sinh
đăng kí tự nguyện tham gia. Đến tháng 4/2017, đã có nhiều trường trong số các
trường thí điểm đã tổ chức ngày hội STEM, trong đó tổ chức cho học sinh trình
bày, chia sẻ các sản phẩm học tập; tổ chức Hội thảo chia sẻ kinh nghiệm về
giáo dục STEM: Trường Olympia Hà Nội; Trường THCS Trưng Vương, Hà
Nội; Trương THPT Chuyên Lê Hồng Phong, Nam Định…
Trao đổi tại Hội thảo “Giáo dục STEM trong trường phổ thông Việt
Nam”, PGS. TS Lê Huy Hoàng, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội cho rằng,
hồn tồn có thể triển khai được giáo dục STEM với chương trình giáo dục phổ
thơng hiện hành. Bởi trong thực tế, ngành giáo dục đã chỉ đạo nhiều hoạt động
có bản chất là giáo dục STEM như hoạt động nghiên cứu khoa học kỹ thuật
dành cho học sinh trung học; các cuộc thi dạy học tích hợp; vận dụng kiến thức

11


liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn,… Những kết quả trên là cơ sở quan

trọng để quán triệt và triển khai phương thức giáo dục STEM trong chương
trình giáo dục phổ thơng mới.
Ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg về
việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Chỉ
thị của Thủ tướng đề ra những giải pháp và nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM
tại Việt Nam. Với Chỉ thị trên, Việt Nam đã chính thức ban hành chính sách
thúc đẩy giáo dục STEM trong chương trình GDPT, tạo điều kiện để liên kết
các sáng kiến và hoạt động giáo dục STEM đơn lẻ hiện nay.
Song song với các hoạt động triển khai giáo dục STEM ở Việt Nam các
nghiên cứu về giáo dục STEM cũng được các nhà nghiên cứu trong nước quan
tâm. Các nghiên cứu về lĩnh vực này hiện nay tập trung theo hướng nghiên dạy
học các môn thuộc lĩnh vực khoa học, môn Công nghệ theo định hướng giáo
dục STEM (Quang, 2017; Nam, 2017; Hoàng, 2018), hay theo hướng nghiên
cứu xây dựng các chủ đề tích hợp trong các mơn khoa học tự nhiên, tích hợp
cơng nghệ trong dạy học các mơn khoa học (Biên, 2015; Trinh et al., 2018).
Một số công trình nghiên cứu trong nước về giáo dục STEM:
- TS. Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), TS. Phùng Việt Hải, TS. Nguyễn
Quang Linh, TS. Hoàng Phước Muội, Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề
STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thơng (2018) đã trình bày
một số cơ sở lý luận về giáo dục STEM và tiến trình tổ chức các chủ đề giáo
dục STEM theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo và định hướng nghề
nghiệp cho HS. Bên cạnh đó, sách cung cấp 15 chủ đề STEM định hướng phát
triển năng lực sáng tạo và 05 ngành nghề STEM định hướng nghề nghiệp được xây dựng theo các dự án học tập. Phần lớn các chủ đề trong sách đã được
thực hiện ở các trường trung học và đã được đánh giá về tính khả thi. Phần lớn
một số chủ đề được thực hiện dưới hình thức ngoại khóa, bên cạnh đó là một số
chủ đề được lồng ghép trong giờ học chính khóa của mơn Vật lí. [8]

12

- Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải trong cuốn Giáo dục STEM trong
nhà trường phổ thông đã đưa ra cơ sở khoa học của giáo dục STEM; 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 và một số chủ đề STEM cho các
cấp học; một số quan điểm về giáo dục STEM; phân loại giáo dục STEM; các
đặc trưng của bài học STEM; dạy học phân hóa và giáo dục STEM; Đề xuất
tiến trình dạy học STEM; Tiến trình thiết kế bài học STEM; đánh giá HS trong
giờ học STEM,… Tuy nhiên, nhiên cứu vẫn tập chung vào chủ đề dạy học
STEM mà chưa quan tâm tới dạy học theo hình thức bài-lớp như trong thực tế
đang diễn ra.[1]
- TS. Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), Ths. Hoàng Phước Muội, TS.
Phùng Việt Hải, TS. Nguyễn Quang Linh, Ths. Nguyễn Anh Dũng, Ths. Ngô
Trọng Tuệ (2018), Dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học cơ sở và
trung học phổ thông, NXB Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh đã trình bày các
nội dung chính như:
+ Hướng dẫn xây dựng và vận hành phịng dạy học STEM trong trường
phổ thơng.
+ Tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh theo định hướng giáo
dục STEM.
+ Xây dựng các giáo án minh họa để tổ chức dạy học theo định hướng
giáo dục STEM trong giờ học chính khóa và ngoại khóa. Đặc biệt, minh họa
xây dựng kế hoạch dạy học theo định hướng giáo dục STEM đối với một bài
học trong chương trình SGK hiện hành với thời lượng 45 phút [7].
- Cao Thị Thúy Hải. Tổ chức hoạt động trải nghiệm của học sinh Trung
học phổ thơng chủ đề tích hợp STEM sản xuất chè Tân Cương, Luận văn Thạc
sĩ, 2018 đã trình bày cơ sở lý luận và thực tiễn về việc xây dựng chủ đề hoạt
động trải nghiệm của học sinh trong dạy học Vật lí. Dựa trên cơ sở lí luận đã
thiết kế hoạt động trải nghiệm chủ đề tích hợp STEM “Sản xuất chè Tân
Cương”. [4]
13

- Đỗ Thị Thanh Hải, Tổ chức hoạt động dạy học STEM về dịng điện
xoay chiều (vật lí 12) nhằm phát triển năng lực GQVĐ cho HS (luận văn thạc
sĩ), đã trình bày cơ sở lí ḷn và thực tiễn về việc tổ chức dạy học STEM và dựa
trên cơ sở lí luận đã xây dựng và tổ chức dạy học STEM một số nột dung phần
“Dòng diện xoay chiều” - Vật lí 12. [5]
Nhìn chung, giáo dục STEM ở Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ. Một
số đề tài cấp Bộ cũng đã được triển khai tại Trường Đại học sư phạm hay Viện
Khoa học giáo dục. Tuy nhiên, các đề tài này đều trong giai đoạn mới bắt đầu
và chưa có kết quả được cơng bố ở tầm quốc tế. Chính vì những lí do đó, việc
mở rộng các hoạt động giáo dục STEM trong nhà trường còn rất nhiều khó
khăn bởi chưa ai có thể trả lời câu hỏi “Giáo dục STEM là gì?” một cách đầy
đủ nhất theo nghĩa áp dụng tại Việt Nam.
1.2. Giáo dục Stem
1.2.1. Khái niệm giáo dục STEM
STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công
nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Tốn học).
Science (Khoa học): Là
q trình nghiên cứu, tìm hiểu,
quan sát, đúc kết và tìm ra kiến
thức, quy luật của cuộc sống.
Quá trình này thường được bắt
đầu từ sự quan sát mọi thứ xung
quanh, đặt ra những câu hỏi về
các mối quan hệ giữa các sự vật
và hiện tượng, rút ra quy luật về
các mối quan hệ, rồi tiến hành
kiểm chứng lại quy luật để hình
thành nên kiến thức về vấn đề

đã quan sát trong thực tế.

14


Technology (Công nghệ): Là những công cụ, sản phẩm do con người ta
ra để phục vụ cho những mục đích khác nhau giúp cuộc sống của mình dễ dàng
hơn thơng qua sự nắm bắt các quy luật của khoa học. Cơng cụ khơng nhất thiết
phải là vật phẩm, chúng có thể là một phương pháp, một quy trình nào đó với
các bước để thực hiện dễ dàng hơn một mục đích nào đó.
Engineering (Kỹ thuật): Là quy trình chế tác, thiết kế, sắp xếp những
công nghệ với nhau để tạo ra sản phẩm, nhằm đáp ứng một mục đích nào đó
của con người. Q trình kỹ tḥt u cầu sự tìm tịi, thử nghiệm, khám phá
cho đến khi đạt được kết quả và mục đích ban đầu.
Maths (Tốn học): Xun suốt quá trình nghiên cứu khoa học để tìm ra
kiến thức, quy luật tự nhiên và quá trình kỹ thuật gắn liền với cơng nghệ, tốn
học là ngơn ngữ và công cụ truyền tải, thể hiển các mối quan hệ trong tự nhiên
thơng qua các biểu thức và tḥt tốn. Toán học giúp chúng ta đo lường, so
sánh, dự đoán, lập cơng thức, số hóa các mối quan hệ vật chất, không gian, thời
gian, để tạo ra các sản phẩm công nghệ.
1.2.2. Mục tiêu giáo dục STEM
Mục tiêu giáo dục STEM bao gồm: Phát triển năng lực đặc thù về
STEM; phát triển năng lực cốt lõi; định hướng nghề nghiệp.
- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học về STEM cho HS: Là
phát triển những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công
nghệ, Kỹ thuật, Toán học. Hơn nữa, phải biết vận dụng phối hợp các kiến thức,
kỹ năng để giải quyết các vấn đề thực tiễn.
- Phát triển năng lực cốt lõi cho HS: Bên cạnh những hiểu biết về lĩnh
vục Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ tḥt, Tốn học, giáo dục STEM trang bị cho
HS những kỹ năng phù hợp để đáp ứng yêu cầu thách thức trong nền kinh tế

của thế kỉ 21.
Ví dụ: Tư duy phản biện, phê phán; kỹ năng thuyết trình; năng lực sáng
tạo; năng lực giao tiếp, hợp tác; …và đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề.

15