Tổ chức dạy học chủ đề stem “chế tạo mô hình máy phát điện gió” nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Phạm Lê Giang Dũng

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM
“CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ”
NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2020


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Phạm Lê Giang Dũng

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM
“CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY PHÁT ĐIỆN GIÓ”
NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH
Chuyên ngành: Lí luận và phƣơng pháp dạy học bộ mơn vật lí
Mã số: 8140111
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN ANH THUẤN

Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2020

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa có ai cơng bố
trong một cơng trình nào khác.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2020
TÁC GIẢ

Phạm Lê Giang Dũng


LỜI CẢM ƠN
Lời cảm ơn chân thành xin gởi đến TS. Nguyễn Anh Thuấn đã tận tình
hướng dẫn và giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này.
Xin cảm ơn q Ban giám hiệu, Phịng Sau đại học và thầy cơ giảng
dạy lớp cao học Lí luận và phương pháp dạy học Vật lí khóa 29 của Trường
Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã cung cấp những kiến thức và kỹ
năng cần thiết để tơi tự tin hồn thành luận văn tốt nghiệp.
Đồng thời cũng xin cảm ơn sâu sắc đến Ban giám hiệu trường THPT
Cần Giuộc và trường THPT Nguyễn Đình Chiểu (Long An) đã tạo mọi điều
kiện tốt nhất để tơi hồn thành cơng việc thực nghiệm sư phạm và thu thập dữ
liệu điều tra.
Cuối cùng tơi xin gởi lời tri ân đến gia đình và bạn bè, những người
luôn quan tâm, động viên tôi trong suốt chặng đường đã đi qua.


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan

Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục hình vẽ
MỞ ĐẦU

....................................................................................................... 1

Chƣơng 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC STEM
THEO HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI
QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH ......................................... 6
1.1. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí ......................... 6
1.1.1. Năng lực .......................................................................................... 6
1.1.2. Năng lực giải quyết vấn đề .............................................................. 8
1.1.3. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề ................................................ 8
1.2. Giáo dục STEM trong dạy học Vật lí ....................................................... 13
1.2.1. Khái niệm về dạy học STEM ........................................................ 13
1.2.2. Quy trình xây dựng chủ đề/bài học STEM ................................... 16
1.2.3. Tiến trình dạy học chủ đề/ bài học STEM .................................... 20
1.3. Thực trạng về tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở
một số trường THPT trên địa bàn huyện Cần Giuộc .............................. 29
1.3.1. Mục đích điều tra ........................................................................... 29
1.3.2. Phương pháp điều tra ..................................................................... 29
1.3.3. Đối tượng điều tra.......................................................................... 29
1.3.4. Kết quả điều tra ............................................................................. 29
Kết luận chương 1............................................................................................ 39


Chƣơng 2. SOẠN THẢO NỘI DUNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM

“CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY PHÁT ĐIỆN GIĨ” ................ 40
2.1. Mô tả chủ đề ............................................................................................. 40
2.2. Xây dựng chủ đề STEM “Chế tạo mơ hình máy phát điện gió” nhằm
phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh ................................. 40
2.2.1. Mô tả chủ đề .................................................................................. 40
2.2.2. Mục tiêu dạy học của chủ đề ......................................................... 41
2.2.3. Vị trí chủ đề trong chương trình học ............................................. 42
2.2.4. Phân tích từng yếu tố S, T, E, M trong chủ đề .............................. 42
2.2.5. Tiến trình dạy học .......................................................................... 43
2.2.6. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh ........................ 55
Kết luận chương 2............................................................................................ 58
Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM..................................................... 59
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm .................................... 59
3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .................................................... 59
3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ................................................... 59
3.2. Đối tượng và thời gian của thực nghiệm sư phạm ................................... 60
3.2.1. Đối tượng của thực nghiệm sư phạm ............................................ 60
3.2.2. Thời gian và địa điểm thực nghiệm sư phạm ................................ 60
3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ......................................................... 60
3.4. Phân tích diễn biến và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ............... 60
3.4.1. Phân tích diễn biến thực nghiệm sư phạm tại trường THPT
Cần Giuộc .................................................................................... 60
3.4.2. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh ........................ 71
Kết luận chương 3............................................................................................ 79
KẾT LUẬN..................................................................................................... 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................. 83
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT

Chữ viết tắt

1

GV

2

GDPT

3

HS

4

MPĐ

5

MPĐG

6

NL

7

NLGQVĐ

Nội dung
Giáo viên
Giáo dục phổ thơng
Học sinh
Máy phát điện
Máy phát điện gió
Năng lực
Năng lực giải quyết vấn đề
Science (khoa học), Technology (công

8

STEM

nghệ), Engineering (kĩ thuật) và Math (tốn
học)

9

THPT

Trung học phổ thơng

10

TNSP

Thực nghiệm sư phạm

11

VĐ

Vấn đề


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề.................................................. 9
Bảng 2.1. Vị trí chủ đề trong chương trình học............................................... 42
Bảng 2.2. Tiêu chí đối với sản phẩm mơ hình máy phát điện gió ................... 46
Bảng 2.3. Kế hoạch hoạt động học tập ............................................................ 46
Bảng 2.4. Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh khi
thực hiện chủ đề STEM “Chế tạo mơ hình máy phát điện gió”.... 56
Bảng 3.3. Phiếu quan sát năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Phan
Phúc Nguyễn Khoa........................................................................ 74
Bảng 3.4. Phiếu quan sát năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Đặng
Phan Gia Đức ................................................................................ 75
Bảng 3.5. Phiếu quan sát năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Nguyễn
Phát Huy ........................................................................................ 76
Bảng 3.6. Phiếu quan sát năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Trần
Tuấn Bi .......................................................................................... 77


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mơ hình bốn thành phần NL trên phù hợp với bốn trụ cột
giáo dục theo UNESCO .................................................................. 7
Hình 1.2. Chu trình STEM (theo ) ................... 14
Hình 1.3. Tiến trình bài học/ chủ đề STEM .................................................. 22

Hình 1.4. Biểu đồ thống kê các hình thức tiếp cận mơ hình giáo dục
STEM của GV ............................................................................... 30
Hình 1.5. Biểu đồ thống kê câu trả lời của GV về việc mơ hình giáo dục
STEM chú trọng vào việc HS chế tạo ra được mơ hình, sản
phẩm .............................................................................................. 30
Hình 1.6. Biểu đồ thống kê đánh giá của GV về đối tượng HS phù hợp
với mơ hình giáo dục STEM ......................................................... 31
Hình 1.7. Biểu đồ thống kê mức độ thường xuyên GV cho HS vận dụng
kiến thức liên môn để giải quyết các VĐ thực tiễn ....................... 32
Hình 1.8. Biểu đồ đánh giá mức độ quan tâm của GV đến việc phát
triển các NL chung của HS ........................................................... 33
Hình 1.9. Biểu đồ đánh giá mức độ quan tâm của GV đến việc dạy học
theo hướng tiếp cận NL của HS và thực hiện đánh giá các NL
của HS trong quá trình dạy học ..................................................... 33
Hình 1.10. Biểu đồ đánh gia mức độ quan tâm của GV đến việc kết nối
kiến thức từ các mơn học khác trong q trình dạy học bộ
mơn của mình ................................................................................ 34
Hình 1.11. Biểu đồ đánh giá của GV về hiện trạng cơ sở vật chất phục vụ
cho việc giảng dạy ......................................................................... 35
Hình 1.12. Biểu đồ thống kê sự tiếp cận của HS về STEM ............................ 36


Hình 1.13. Biểu đồ thống kê mức độ thường xuyên HS được tham gia
vào các hoạt động dạy học của GV nhằm giúp HS biết vận
dụng kiến thức để GQVĐ.............................................................. 37
Hình 1.14. Biểu đồ thống kê phương pháp học tập mơn Vật lí của HS .......... 38
Hình 2.1. Thí nghiệm Faraday ......................................................................... 49
Hình 2.2. Cấu tạo máy phát điện xoay chiều đơn giản.................................... 50
Hình 3.1. Giáo viên giới thiệu về dạy học STEM cho học sinh ...................... 61
Hình 3.2. Giáo viên cho học sinh xem hình ảnh về MPĐ đơn giản ................ 62

Hình 3.3. Học sinh làm thí nghiệm khám phá kiến thức ................................. 63
Hình 3.4. Học sinh nhóm 01 chuẩn bị nội dung trình bày bản thiết kế........... 66
Hình 3.5. Học sinh nhóm 02 chuẩn bị nội dung trình bày bản thiết kế........... 66
Hình 3.6. Học sinh nhóm 01 trình bày phương án thiết kế ............................. 67
Hình 3.7. Học sinh nhóm 02 trình bày phương án thiết kế ............................. 68
Hình 3.8. Học sinh nhóm 01 trình bày sản phẩm ............................................ 70
Hình 3.9. Học sinh nhóm 02 trình bày sản phẩm ............................................ 71


1

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Chương trình GDPT hiện hành được xây dựng theo định hướng nội
dung, tập trung vào việc truyền thụ kiến thức, chưa chú trọng giúp HS vận
dụng kiến thức học được vào thực tiễn. Các văn kiện của Đảng và Nhà nước
về đổi mới chương trình, sách giáo khoa GDPT như Nghị quyết 29 của Trung
ương Đảng; Nghị quyết 88 và Quyết định 404 của Quốc hội đều xác định mục
tiêu đổi mới Chương trình GDPT là góp phần chuyển nền giáo dục nặng về
truyền thụ kiến thức sang nền giáo dục phát triển toàn diện phẩm chất và NL
của người học. Ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số
16/CT–TTg về việc tăng cường NL 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, mà một trong các giải pháp đó là: “Thay đổi
mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm
tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế cơng nghệ sản xuất
mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, cơng nghệ, kĩ
thuật và tốn học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình GDPT”. Chỉ
thị cũng giao nhiệm vụ cho Bộ GDĐT “thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa
học, công nghệ, kĩ thuật và tốn học (STEM) trong chương trình GDPT; tổ

chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017 – 2018…”.
Với việc ban hành Chỉ thị trên, Việt Nam chính thức ban hành chính sách
thúc đẩy giáo dục STEM trong chương trình GDPT.
Trong đề tài này, tơi đề cập đến việc nghiên cứu và vận dụng quan điểm
giáo dục STEM, hiện đang còn tương đối mới ở Việt Nam. Đây là phương
thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn và thông qua thực hành,
ứng dụng, trải nghiệm sáng tạo. STEM là viết tắt của các từ Science (khoa
học), Technology (công nghệ), Engineering (kĩ thuật) và Math (toán học).


2
Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến
thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ
thuật và toán học. Các kiến thức và kỹ năng này (gọi là kỹ năng STEM) phải
được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp HS không chỉ hiểu biết về
ngun lí mà cịn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm
trong cuộc sống hằng ngày.
Với HS phổ thông, việc theo học các mơn học STEM cịn có ảnh hưởng
tích cực tới khả năng lựa chọn nghề nghiệp tương lai. Khi được học nhiều
dạng kiến thức trong một thể tích hợp, HS sẽ chủ động thích thú với việc học
tập thay vì thái độ e ngại hoặc tránh né một lĩnh vực nào đó, từ đó sẽ khuyến
khích các em có định hướng tốt hơn khi chọn chuyên ngành cho các bậc học
cao hơn và sự chắc chắn cho cả sự nghiệp về sau. Những HS học theo cách
tiếp cận giáo dục STEM đều có những ưu thế nổi bật như: kiến thức khoa học,
kĩ thuật, cơng nghệ và tốn học chắc chắn; khả năng sáng tạo, tư duy logic;
hiệu suất học tập và làm việc vượt trội; và có cơ hội phát triển các kỹ năng
mềm toàn diện hơn trong khi không hề gây cảm giác nặng nề, quá tải đối với
HS.
Giáo dục STEM sẽ phá đi khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra
những con người có NL làm việc “tức thì” trong mơi trường làm việc có tính

sáng tạo cao với những cơng việc địi hỏi trí óc của thế kỷ 21. Điều này phù
hợp với cách tiếp cận tích hợp trong Chương trình GDPT mới. Vì thế, tư
tưởng này của giáo dục STEM cần được khai thác và đưa vào mạnh mẽ trong
Chương trình GDPT mới.
Qua q trình nghiên cứu và giảng dạy, tơi nhận thấy các kiến thức Vật lí
11 có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và kĩ thuật. GV có thể tổ chức cho
các nhóm HS nghiên cứu cấu tạo, cơng dụng, nguyên tắc hoạt động, tự thiết
kế và vận hành mơ hình ở nhà tạo cơ hội rèn luyện kĩ năng, thao tác vận hành,
biết ứng dụng kiến thức vào trong đời sống và kĩ thuật, điều này làm cho việc


3
hiểu kiến thức của HS trở nên sâu sắc và bền vững.
Chính vì những lí do trên, với mong muốn góp phần vào việc đổi mới
nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học mơn Vật lí ở trường THPT, tôi xác
định đề tài nghiên cứu: Tổ chức dạy học chủ đề STEM “Chế tạo mơ hình
MPĐG” nhằm phát triển NLGQVĐ của HS.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu lí luận về việc mơ hình giáo dục STEM và về NLGQVĐ;
Tìm hiểu hiện trạng dạy học chủ đề STEM; Xây dựng nội dung và kế hoạch
dạy học chủ đề “Chế tạo mơ hình MPĐG” đáp ứng các u cầu của dạy học
STEM; Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá nội dung dạy học STEM đã
thiết kế theo nhằm phát triển NLGQVĐ của HS.
3. Giả thu ết hoa học
Nếu xây dựng được nội dung và kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Chế
tạo mơ hình máy phát điện gió” đáp ứng các yêu cầu của dạy học STEM theo
dạy học giải quyết VĐ và triển khai dạy học chủ đề này ở trường THPT thì sẽ
phát triển được NLGQVĐ của HS.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
4.1. Nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu lí luận về việc mơ hình giáo dục STEM.
- Nghiên cứu lí luận về NLGQVĐ.
4.2. Nghiên cứu thực tiễn
- Tìm hiểu hiện trạng dạy học chủ đề STEM ở hai trường THPT trên địa
bàn huyện Cần Giuộc, tỉnh Long An, biết được những khó khăn và sai lầm chỉ
ra được nguyên nhân phổ biến, từ đó đề xuất giải pháp khắc phục.
4.3. Xâ dựng ế hoạch dạ học chủ đề STEM “Chế tạo mơ hình
má phát điện gió”.
4.4. Soạn thảo nội dung dạ học chủ đề STEM chế tạo mơ hình máy
phát điện mini sử dụng năng lƣợng gió nhằm phát triển đƣợc NLGQVĐ


4
của HS.
4.5. Thực nghiệm sƣ phạm nhằm đánh giá nội dung dạ học STEM
đã thiết ế theo nhằm phát triển NLGQVĐ của HS
- Đánh giá tính logic và khả thi của nội dung dạy học đã soạn thảo.
- Đánh giá sự phát triển NLGQVĐ của HS sau quá trình dạy học STEM
đã xây dựng.
- Bổ sung, sửa chữa các phương án đã thiết kế.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
5.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lí luận
- Sử dụng các phương pháp nghiên cứu lý luận (phương pháp phân tích,
tổng hợp, khái quát hóa) để nghiên cứu và là cơ sở lý luận của đề tài.
- Nghiên cứu lý luận về các phương pháp dạy học phát triển năng lực.
- Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến dạy học phát triển năng lực của
người học và giáo dục STEM nhằm xây dựng cơ sở lý luận của đề tài.
- Nghiên cứu về công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề.
- Nghiên cứu về các phương pháp, quy trình dạy khoa học và thiết kế kĩ
thuật phù hợp với đối tượng áp dụng.

5.1. Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn
- Quan sát hoạt động dạy và học của giáo viên và học sinh.
- Ghi hình và phân tích phim.
5.3. Phƣơng pháp điều tra thăm dò
- Tiến hành điều tra bằng phiếu hỏi và phỏng vấn về hoạt động dạy và
học STEM, dạy học phát triển năng lực người học trong trường trung học.
- Bảng tiêu chí để đánh giá định tính thơng qua quan sát.
5.4. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm
- Tiến hành thực nghiệm sư phạm về chủ đề STEM “Các mạnh điện điều


5
khiển” đã được xây dựng để ghi nhận kết quả và đánh giá.
5.5. Phƣơng pháp thống ê toán học
- Sử dụng phần mềm trong xử lý thống kê để phân tích kết quả thực
nghiệm sư phạm và kiểm định giả thuyết thống kê.
6. Đóng góp của luận văn
- Nghiên cứu lí luận về việc mơ hình giáo dục STEM và NLGQVĐ.
- Xây dựng nội dung dạy học chủ đề STEM “Chế tạo mơ hình MPĐG”.
- Soạn thảo tiến trình dạy học chủ đề STEM “Chế tạo mơ hình MPĐG”
gồm 5 hoạt động.
- Soạn thảo tiêu chí đánh giá NLGQVĐ của HS trong dạy học chủ đề
“Chế tạo mơ hình MPĐG”.
- Đánh giá sự phát triển NLGQVĐ của HS trong học tập chủ đề “Chế tạo
mơ hình MPĐG”.
7. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mục lục, mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội
dung của luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học STEM theo hướng phát
triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

Chương 2: Soạn thảo nội dung dạy học chủ đề STEM “Chế tạo mô hình
máy phát điện gió”
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm


6

Chƣơng 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC STEM
THEO HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH
1.1. Phát triển năng lực giải qu ết vấn đề trong dạ học vật lí
1.1.1. Năng lực
a) Khái niệm năng lực
NL là một khái niệm tích hợp ở ch nó bao hàm cả những nội dung,
những hoạt động cần thực hiện và những tình huống trong đó diễn ra các hoạt
động (Vụ GDPT, 2019).
NL = Nội dung + Kĩ năng + Tình huống
Dựa trên ba thành tố cấu tạo nên NL là nội dung, kỹ năng và tình huống,
Xavier Roegiers đã phối hợp lại ý tưởng của ba định nghĩa trên và đưa ra khái
niệm NL như sau: NL là sự tích hợp các kĩ năng tác động một cách tự nhiên
lên các nội dung trong một loại tình huống cho trước để giải quyết các VĐ do
những tình huống này đặt ra.
b) Cấu trúc năng lực
Để hình thành và phát triển NL cần xác định các thành phần và cấu trúc
của chúng. Có nhiều loại NL khác nhau. Việc mô tả cấu trúc và các thành
phần NL cũng khác nhau. Cấu trúc chung của NL hành động được mô tả là sự
kết hợp của 4 NL thành phần: NL chuyên môn, NL phương pháp, NL xã hội,
NL cá thể (Lương Duyên Bình, 2007).

7

Hình 1.1. Mơ hình bốn thành phần NL trên phù hợp với bốn trụ cột giáo
dục theo UNESCO

Từ cấu trúc của khái niệm NL cho thấy giáo dục định hướng phát triển
NL không chỉ nhằm mục tiêu phát triển NL chuyên môn bao gồm tri thức, kỹ
năng chuyên môn mà còn phát triển NL phương pháp, NL xã hội và NL cá
thể. Những NL này không tách rời nhau mà có mối quan hệ chặt chẽ. NL
hành động được hình thành trên cơ sở có sự kết hợp các NL này.
c) Phát triển năng lực cho học sinh trung học phổ thơng.
Trong chương trình GDPT tổng thể đã được Ban Chỉ đạo đổi mới
chương trình sách giáo khoa GDPT thơng qua ngày 27/7 đã đề xuất, đối với
HS phổ thông Việt Nam cần phát triển một số phẩm chất, NL như sau (Bộ
giáo dục và đào tạo, 2018).
- NL chung là NL cơ bản, thiết yếu giúp cá nhân có thể sống, làm việc và
tham gia hiệu quả trong nhiều hoạt động vào các bối cảnh khác nhau của đời


8
sống xã hội. Các NL này được hình thành và phát triển dựa trên bản năng di
truyền của con người, quá trình giáo dục và trải nghiệm trong cuộc sống, đáp
ứng yêu cầu của nhiều loại hình hoạt động khác nhau.
+ Các NL chung của HS THPT đó là: NL tự chủ và tự học; NL giao tiếp
và hợp tác; NLGQVĐ và sáng tạo;
+ Những NL chun mơn được hình thành, phát triển chủ yếu thông qua
một số môn học, hoạt động giáo dục nhất định: NL ngôn ngữ; NL tính tốn;
NL tìm hiểu tự nhiên và xã hội; NL công nghệ; NL tin học; NL thẩm mỹ; NL
thể chất.

- NL chun mơn trong mơn Vật lí
+ Do đặc thù mơn học “Vật lí là một mơn khoa học vừa lí thuyết vừa
TN” nên nó cũng có những NL đặc thù sau: NL tự chủ và tự học; NL giao
tiếp và hợp tác; NLGQVĐ và sáng tạo; NL ngôn ngữ; NL tính tốn; NL tìm
hiểu tự nhiên và xã hội; NL công nghệ; NL tin học.
1.1.2. Năng lực giải qu ết vấn đề
NL GQVĐ là khả năng của một cá nhân hiểu và giải quyết tình huống
VĐ khi mà giải pháp giải quyết chưa rõ ràng. Nó bao gồm sự sẵn sàng tham
gia vào giải quyết tình huống VĐ đó - thể hiện tiềm năng là cơng dân tích cực
và xây dựng (Định nghĩa trong đánh giá PISA, 2012). Giải quyết VĐ: Hoạt
động trí tuệ được coi là trình độ phức tạp và cao nhất về nhận thức, vì cần huy
động tất cả các NL trí tuệ của cá nhân. Để GQVĐ, chủ thể phải huy động trí
nhớ, tri giác, lí luận, khái niệm hóa, ngơn ngữ, đồng thời sử dụng cả cảm xúc,
động cơ, niềm tin ở NL bản thân và khả năng kiểm sốt được tình thế (Theo
Nguyễn Cảnh Toàn - 2012 (Xã hội học tập - học tập suốt đời))
1.1.3. Cấu trúc năng lực giải qu ết vấn đề
NL giải quyết của HS được thể hiện thông qua học tập và hoạt động
trong khi quá trình giải quyết VĐ. Cấu trúc của NL GQVĐ gồm bốn thành tố.


9
M i thành tố bao gồm các hành vi cá nhân khi HS làm việc độc lâp hoặc khi
làm việc nhóm trong q trình giải quyết VĐ (Đ Hương Trà, 2019).
Bảng 1.1. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề

NL

Chỉ số

thành tố

hành vi

1.

Tìm 1.1. Phân tích

hiểu VĐ

được

Các mức độ biểu hiện của hành vi
Mức 1

Mức 2

Mức 3

Khơng phân

Phân tích được

Tự phân tích

tình tích được tình tình

huống VĐ

huống hợp

lí

tình

nhưng cịn ít sai huống

huống

sót, có trao đổi
với bạn bè, GV
1.2. Phát hiện
VĐ

Khơng

phát

hiện được VĐ

Phát hiện được

Tự phát hiện

VĐ, nhưng cịn đúng VĐ
ít sai sót, có
trao đổi với bạn
bè, GV

1.3. Phát biểu
VĐ

Khơng

phát

biểu được VĐ

Phát biểu được

Tự phát biểu

VĐ nhưng cịn đúng

VĐ,

ít sai sót, có diễn đạt VĐ
trao đổi với bạn hồn

tồn

bè, GV

ngơn

bằng

ngữ khoa học


10

2.
xuất

Đề 2.1. Thu thập

Không

xác

Xác định được

Xác

định

và thông tin, xử định được và và biết cách tìm được và biết

lựa chọn lí (kết nối, lựa khơng biết tìm hiểu các thơng cách tìm hiểu
giải pháp chọn,
GQVĐ

sắp hiểu các thơng tin có liên quan các thông tin

xếp, …) các tin liên quan đến VĐ bằng có liên quan
thơng tin liên đến VĐ

SGK, internet. đến VĐ bằng

quan đến VĐ

Các nguồn tìm SGK, internet,
kiếm thơng tin tài liệu tham
cịn thiếu sự đa khảo, trao đổi
dạng

với

bạn

bè

hoặc liên lạc
với

những

người

có

chun mơn
2.2. Đề xuất
giải
GQVĐ

Khơng

đề

Đề xuất được

pháp xuất được giải một
pháp GQVĐ

số

Tự đề xuất

giải được một số

pháp, có trao giải pháp hợp
đổi với bạn bè, lí và có tính
tính

khả

chưa cao

thi khả thi cao


11
2.3.

Đánh

Không

lựa

Lựa

chọn

Tự so sánh

giá, lựa chọn chọn được giải được giải pháp được

ưu,

giải pháp tối pháp

sau khi trao đổi nhược

điểm

ưu

với bạn bè, vẫn của từng giải
cịn dựa vào số pháp,

lựa

đơng, chưa có chọn

được

tính khả thi cao

giải pháp tối

ưu

3.

Lập 3.1. Lập kế

kế hoạch hoạch
và

Khơng

lập

Thảo

luận

Tự lập ra kế

thực được kế hoạch nhóm, đưa ra kế hoạch
GQVĐ

thực hiện

thực

hoạch thực hiện hiện giải pháp

hiện giải

giải pháp một một cách hợp

pháp

cách hợp lí

3.2.
cơng
vụ

Phân

Khơng nhận

Nhận

nhiệm

lí
Trao đổi để

nhiệm nhiệm vụ hoặc vụ theo phân phân

chia

(trường khơng có đóng cơng của nhóm nhiệm vụ phù

hợp làm việc góp cụ thể cho và phù hợp với hợp với từng
theo nhóm)

cơng

việc khả năng

cá nhân trong

chung

của

nhóm,

nhóm

nhận

nhiệm vụ khi
phù hợp với
khả năng


12

3.3.

Thực

Không

thực

Thực hiện và

Thực hiện và

hiện kế hoạch hiện được kế hồn thành kế hồn thành kế
hoạch

hoạch

nhưng hoạch

cịn ít sai sót

cách

một
thành

cơng
3.4.

Điều

Khơng

điều

Điều

chỉnh

hành chỉnh

hành được hành động chỉnh

được

động

trong động

trong trong quá trình hành

động

chỉnh

Tự

điều

quá trình thực q trình thực thực hiện giải hợp lí để giải
giải hiện giải pháp pháp nhưng lại quyết

hiện

khi gặp khó tiếp tục gặp khó khó

pháp

khăn

được
khăn

khăn mới, hồn đang gặp phải
thành nhờ trao
đổi

kinh

nghiệm với bạn
bè
4. Đánh 4.1. Đánh giá
giá

Không đánh

Đánh giá được

trình giá được quá quá

quá quá

trình được quá trình

trình

GQVĐ

GQVĐ

đầu đến kết của cá nhân/ nhân/ nhóm sau nhân/nhóm

và

(từ trình

Tự đánh giá

phát thúc)

GQVĐ GQVĐ của cá GQVĐ của cá

nhóm

hiện VĐ
mới

khi trao đổi với
bạn bè

4.2.

Hồn

thiện

Khơng hồn

Hồn

q thiện q trình q

thiện

Tự

hồn

trình thiện quá trình

trình GQVĐ GQVĐ

GQVĐ

theo GQVĐ

(từ đầu đến

nhận xét chung

kết thúc)

của nhóm


13
4.3. Đưa ra

Không đưa ra

Đưa ra được

khả năng áp được khả năng khả

năng

Tự đưa ra

áp được

khả

dụng kết quả áp dụng kết dụng kết quả năng áp dụng
thu
trong

được quả thu được thu được trong kết quả thu
việc trong

việc việc

GQVĐ được

GQVĐ tương GQVĐ tương tương tự theo việc
tự

tự

trong
GQVĐ

nhận xét chung tương tự
của nhóm

1.2. Giáo dục STEM trong dạ học Vật lí
1.2.1. Khái niệm về dạ học STEM
a) Khái niệm STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (khoa học), Technology
(công nghệ), Engineering (kĩ thuật) và Math (toán học), thường được sử dụng
khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và
Tốn học của m i quốc gia. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật
và Tốn học được mơ tả bởi chu trình STEM, trong đó Science là quy trình
sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức
khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các VĐ; Tốn là cơng cụ
được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác
(Vụ GDPT, 2019).


problems

Scientists: answer

questions

(Nhà khoa học: Trả lời

Engineers: Solve

14

Hình 1.2. Chu trình STEM (theo )

“Science” trong chu trình STEM được mơ tả bởi một mũi tên từ
“Technology” sang “Knowledge” thể hiện quy trình sáng tạo khoa học. Đứng
trước thực tiễn với “Cơng nghệ” hiện tại, các nhà khoa học, với NL tư duy
phản biện, luôn đặt ra những câu hỏi/VĐ cần tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện
cơng nghệ, đó là các câu hỏi/VĐ khoa học. Trả lời các câu hỏi khoa học hoặc
giải quyết các VĐ khoa học sẽ phát minh ra các “Kiến thức” khoa học. Ngược
lại, “Engineering” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ
“Knowledge” sang “Technology” thể hiện quy trình kĩ thuật. Các kĩ sư sử
dụng “Kiến thức” khoa học để thiết kế, sáng tạo ra cơng nghệ mới. Như vậy,
trong chu trình STEM, “Science” được hiểu không chỉ là “Kiến thức” thuộc
các môn khoa học (như Vật lí, Hóa học, Sinh học) mà bao hàm “Quy trình
khoa học” để phát minh ra kiến thức khoa học mới. Tương tự như vậy,
“Engineering” trong chu trình STEM không chỉ là “Kiến thức” thuộc lĩnh vực
“Kĩ thuật” mà bao hàm “Quy trình kĩ thuật” để sáng tạo ra “Cơng nghệ” mới.
Hai quy trình nói trên tiếp nói nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa
học – kĩ thuật theo mơ hình “xốy ốc” mà cứ sau m i chu trình thì lượng kiến


15
thức khoa học tăng lên và cùng với nó là cơng nghệ phát triển ở trình độ cao
hơn.
Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt HS trước những VĐ
thực tiễn (“cơng nghệ” hiện tại) cần giải quyết, địi hỏi HS phải tìm tịi, chiếm
lĩnh kiến thức khoa học và vận dụng kiến thức để thiết kế và thực hiện giải
pháp giải quyết VĐ (“công nghệ” mới). Như vậy m i bài học STEM sẽ đề

cập và giao cho HS giải quyết một VĐ tương đối trọn vẹn, đòi hỏi HS phải
huy động kiến thức đã có và tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức mới để sử dụng.
Q trình đó địi hỏi HS phải thực hiện theo “Quy trình khoa học” (để chiếm
lĩnh kiến thức mới) và “Quy trình kĩ thuật” để sử dụng kiến thức đó vào việc
thiết kế và thực hiện giải pháp (“công nghệ” mới) để giải quyết VĐ. Đây
chính là sự tiếp cận liên mơn trong giáo dục STEM, dù cho kiến thức mới mà
HS cần phải học để sử dụng trong một bài học STEM cụ thể có thể chỉ thuộc
một mơn học.
Trong luận văn này, giáo dục STEM được sử dụng theo mô tả trong
Chương trình GDPT năm 2018 như sau: Giáo dục STEM là mơ hình giáo dục
dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức khoa học,
công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số VĐ thực tiễn trong bối
cảnh cụ thể.
b) Một số hình thức giáo dục STEM trong Chương trình GDPT năm
2018
(i) Dạy học theo chủ đề liên môn; (ii) Hoạt động nghiên cứu khoa học
của HS; (iii) Hoạt động câu lạc bộ khoa học - công nghệ; (iv) Hoạt động tham
quan, thực hành, giao lưu với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề
nghiệp và doanh nghiệp. Các hoạt động dạy và học có thể được thực hiện ở
phịng học bộ môn, vườn trường, không gian sáng chế (makerspaces),… hoặc
ở các cơ sở giáo dục, đơn vị kinh tế – xã hội ngồi khn viên trường học.