Tổ chức dạy học chủ đề “thiết bị chống trộm” theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh lớp 7

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA VẬT LÝ

ĐỖ HOÀNG PHÚC
TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “THIẾT BỊ CHỐNG TRỘM”
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
CHO HỌC SINH LỚP 7

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đà Nẵng, 2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA VẬT LÝ

ĐỖ HOÀNG PHÚC

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “THIẾT BỊ CHỐNG TRỘM”
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
CHO HỌC SINH LỚP 7

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Sư phạm Vật Lý
Khoá học: 2015 - 2020
Người hướng dẫn: TS. PHÙNG VIỆT HẢI

Đà Nẵng, 2020

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, xin cảm ơn Thầy đã hướng dẫn tơi là TS. Phùng Việt Hải đã nhiệt
tình đơn đốc và hướng dẫn tơi trong q trình học tập, cũng như trong việc hồn thành
luận văn.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo, cô giáo trong Khoa Vật Lý
– Trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng tạo điều kiện giúp tơi trong q trình học tập và
nghiên cứu.
Mặc dù đã cố gắng để hoàn thành bài khóa luận này nhưng khơng thể tránh khỏi
những thiếu sót. Tơi rất mong nhận được sự thơng cảm và góp ý của q thầy cơ và
bạn bè.
Tơi xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, tháng 06 năm 2020.
Sinh viên thực hiện

Đỗ Hoàng Phúc

I


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. I
MỤC LỤC ...................................................................................................................... II
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT ..................................................... IV
DANH MỤC BẢNG BIỂU, DANH MỤC HÌNH ......................................................... V
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1.

Lý do chọn đề tài................................................................................................ 1

2.

Tổng quan vấn đề nghiên cứu ............................................................................2
2.1.

Tình hình nghiên cứu trên thế giới .............................................................. 2

2.2.

Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................ 3

3.

Mục tiêu nghiên cứu ..........................................................................................4

4.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .....................................................................4

5.

Nhiệm vụ nghiên cứu .........................................................................................4

6.

Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................5

7.

6.1.

Phương pháp nghiên cứu lý luận.................................................................5

6.2.

Phương pháp chuyên gia .............................................................................5

6.3.

Phương pháp thống kê toán học ..................................................................5

Bố cục đề tài khóa luận ......................................................................................5

NỘI DUNG......................................................................................................................6
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC
STEM............................................................................................................................... 6
1.1. Giáo dục STEM ....................................................................................................6
1.2. Mục tiêu của giáo dục STEM...............................................................................7
1.3. Các kỹ năng STEM .............................................................................................. 8
1.3.1. Các kỹ năng cơ sở của STEM:......................................................................8
1.3.2. Các kỹ năng bổ trợ của STEM:.....................................................................8
1.4. Tiêu chí xây dựng chủ đề/bài học STEM: ...........................................................9
1.5. Quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM: .....................................................11
1.6. Tiến trình dạy học chủ đề/bài học STEM ..........................................................13
1.7. Dạy học STEM để phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học
sinh ............................................................................................................................ 16
1.7.1. Khái niệm năng lực .....................................................................................16
1.7.2. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo .....................................16
II

1.7.3. Yêu cầu cần đạt về năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo ........................17
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ ..................18
“THIẾT BỊ CHỐNG TRỘM” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM.................18
CHO HỌC SINH LỚP 7 ............................................................................................... 18
2.1. Mô tả chủ đề: ......................................................................................................18
2.2. Mục tiêu: ............................................................................................................19
2.2.1. Kiến thức:....................................................................................................19
2.2.2. Kĩ năng: .......................................................................................................19
2.2.3. Định hướng phát triển năng lực: .................................................................19
2.2.4. Phân tích kiến thức liên quan theo định hướng giáo dục STEM ................19
2.3. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học trong chủ đề............................................20
2.3.1. Bài 1. GIỚI THIỆU CHỦ ĐỀ “THIẾT BỊ CHỐNG TRỘM” VÀ XÁC
ĐỊNH YÊU CẦU CỦA SẢN PHẨM CHỦ ĐỀ ...................................................21
2.4.2. Bài 2. GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO VÀ LẬP TRÌNH MẠCH SỬ DỤNG
CẢM BIẾN ...........................................................................................................31
2.4.3. Bài 3. VẬN HÀNH THIẾT BỊ CHỐNG TRỘM .......................................44
2.4.4. Bài 4. THIẾT BỊ CHỐNG TRỘM CỦA TÔI ............................................45
2.4. Cách thức đánh giá trong chủ đề: .......................................................................48
CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ...............................................52
3.1. Mục đích khảo sát .............................................................................................. 52
3.2. Phương pháp khảo sát ........................................................................................52
3.3. Phạm vi, đối tượng và thời gian khảo sát ...........................................................55
3.4. Kết quả khảo sát và đánh giá..............................................................................55
3.4.1. Kết quả khảo sát: .........................................................................................56
3.4.2. Phân tích kết quả khảo sát...........................................................................57
3.4.3. Một số ý kiến của chuyên gia .....................................................................58
KẾT LUẬN ...................................................................................................................60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 61

1.Tài liệu tiếng Việt...................................................................................................61
2. Tài liệu nước ngoài................................................................................................ 61
3. Các trang web ........................................................................................................62
PHỤ LỤC ........................................................................................................................1
1. Phụ lục 1. Kết quả đánh giá từ các chuyên gia .......................................................1
2. Phụ lục 2. Tài liệu tham khảo chủ đề dành cho học sinh ........................................2
III


DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT

STT

Chữ viết tắt

Giải nghĩa

1

BTVN

Bài tập về nhà

2

CG

Chuyên gia

3

ĐHSP

Đại học Sư phạm

4

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

5

GV

Giáo viên

6

HS

Học sinh

7

IoT

Internet kết nối vạn vật

8

NXB

Nhà xuất bản

9

TC

Tiêu chí

10

THCS

Trung học cơ sở

11

THPT

Trung học phổ thơng

IV


DANH MỤC BẢNG BIỂU, DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Chu trình STEM (theo ) .....................................6

Hình 1.2. Tiến trình dạy học STEM theo quy trình kỹ thuật ........................................13
Hình 2.1. Phiếu học tập tuần 1. .....................................................................................25
Hình 2.2. Gợi ý bố cục Poster .......................................................................................28
Hình 2.3. Phiếu đánh giá kỹ năng làm việc nhóm .........................................................29
Hình 2.4. Q trình thực hiện một chương trình cơ bản (arduino.vn). .........................32
Hình 2.5. Board test .......................................................................................................33
Hình 2.6. Một số loại dây cắm board test (arduino.vn) .................................................33
Hình 2.7. Sơ đồ lắp ráp linh kiện nhiệm vụ 2.1............................................................. 34
Hình 2.8. Sơ đồ mạch nháy led .....................................................................................35
Hình 2.9. Chương trình mẫu điều khiển nháy một đèn led ...........................................35
Hình 2.10. Sơ đồ mạch điện nhiệm vụ 2.1 ....................................................................36
Hình 2.11. Chương trình mẫu điều khiển led và còi nhiệm vụ 2.2 ............................... 37
Hình 2.12. Sơ đồ lắp ráp mạch sử dụng cảm biến và cịi ..............................................38
Hình 2.13. Chương trình mẫu mạch sử dụng cảm biến và cịi. .....................................41
Hình 2.14. Lưu đồ và chương trình mẫu BTVN tuần 2. ...............................................42
Hình 2.15. Sơ đồ nối mạch mẫu BTVN 2. ....................................................................43
Hình 2.16. Mạch thiết bị chống trộm thực tế. ............................................................... 44
Hình 2.17. Một số ứng dụng thực tế của Arduino (). .........................46
Hình 2.18. Phiếu đánh giá kế hoạch dạy học chủ đề STEM. ........................................55
Hình 2.19. Biểu đồ thể hiện kết quả khảo sát chủ đề. ...................................................57
Hình 2.20. Ý kiến của TS. Lê Thanh Huy. ....................................................................58
Hình 2.21. Ý kiến của ThS. Nguyễn Thanh Diễm. .......................................................59
Hình 2.22. Ý kiến của ThS. Chung Quang Tùng. .........................................................59
Hình 2.23. Ý kiến của ThS. Nguyễn Thị Ngọc Thủy. ...................................................59

DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1. Cơ chế hoạt động của mạch sử dụng cảm biến chuyển động. .....................38
Sơ đồ 2.2. Lưu đồ lập trình mẫu mạch cảm biến và cịi. ...............................................40

V

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Mục tiêu kiến thức STEM ...............................................................................7
Bảng 1.2. Yêu cần cần đạt về năng lực GQVĐ và sáng tạo đối với cấp THCS............17
Bảng 2.1. Phân tích kiến thức chủ đề liên quan theo định hướng giáo dục STEM.......19
Bảng 2.2. Khái quát tiến trình dạy học chủ đề “Thiết bị chống trộm” ..........................20
Bảng 2.3. Bảng triển khai nhiệm vụ nhóm ....................................................................28
Bảng 2.4. Kí hiệu linh kiện nhiệm vụ 2.1 ......................................................................34
Bảng 2.5. Lưu đồ thuật toán và phân tích chương trình nháy led. ................................ 36
Bảng 2.6. Một số toán tử so sánh trong câu điều kiện...................................................39
Bảng 2.7. Phân tích chương trình nhiệm vụ 2.4. ...........................................................40
Bảng 2.8. Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm chủ đề. ......................................................48
Bảng 2.9. Rubric đánh giá năng lực GQVĐ và sáng tạo trong chủ đề..........................50
Bảng 2.10. Danh sách các chuyên gia khảo sát chủ đề. ................................................55
Bảng 2.11. Tổng hợp kết quả đánh giá của các chuyên gia. .........................................56

VI


MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Việt Nam đang trong q trình cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa, ngày càng phát triển
để vươn mình hội nhập quốc tế. Xu hướng phát triển của xã hội hiện đại phụ thuộc
ngày càng nhiều vào sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật. Đặc biệt, cuộc cách mạng công
nghiệp 4.0 với xu hướng phát triển dựa trên sự tích hợp giữa các lĩnh vực khoa học và
công nghệ cao, hướng tới phát triển trí tuệ nhân tạo, ngày càng tác động mạnh mẽ đến
mọi mặt của đời sống xã hội.
Để bắt kịp nhịp phát triển của thế giới, đào tạo được nguồn nhân lực cho đất nước

trong thời đại mới thì trước tiên phải có được những sự thay đổi theo hướng tích cực,
đổi mới, sáng tạo trong nền giáo dục nước nhà. Vì vậy, phương pháp dạy học phải thay
đổi theo hướng hiện đại, phát huy tính tích cực, tự chủ, sáng tạo của học sinh, lấy học
sinh làm trung tâm của quá trình dạy học.
Quan điểm giáo dục STEM là một giải pháp làm tăng hiệu quả dạy học, phát triển
năng lực của học sinh. Thông qua giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh chủ động
lĩnh hội các kiến thức và kỹ năng trong các lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật
và Tốn học, đồng thời nâng cao được các năng lực cốt lõi, năng lực đặc thù đáp ứng
định hướng nghề nghiệp trong tương lai. Mô hình giáo dục STEM đã khơng cịn là một
mơ hình giáo dục xa lạ đối với các trường phổ thông tại Việt Nam. Chỉ thị 16/CT-TTg
(04/5/2017) của Thủ tướng Chính phủ về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách
mạng công nghiệp lần thứ 4 đã chỉ rõ nhiệm vụ của Bộ Giáo Dục là “Thúc đẩy triển
khai giáo dục về khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn học (STEM) trong chương
trình giáo dục phổ thơng; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thơng ngay từ năm
học 2017 – 2018”. Việc triển khai giáo dục STEM trong cả nước đặt ra yêu cầu về các
chủ đề STEM thiết thực và mang tính giáo dục phù hợp với định hướng của chương
trình giáo dục mới. [1]
Trong thời đại kỷ nguyên công nghệ 4.0, giáo dục chú trọng đến sự phát triển phẩm
chất lẫn năng lực học tập nhằm phát triển kiến thức, kỹ năng cùng đức, trí, thể mỹ,
trong đó tập trung phần thực hành, học sinh biết vận dụng kiến thức và kỹ năng đã
được rèn luyện để giải quyết vấn đề trong cuộc sống. Nội dung bài giảng được mở
rộng, có tính phát triển trong quá trình thực hiện, phù hợp với tiến bộ khoa học cơng
nghệ và địi hỏi của thực tế. Học sinh được tiếp cận với tư duy lập trình để sáng tạo
những sản phẩm thông minh phục vụ trong đời sống con người như nhà thông minh,
vườn tưới cây thông minh, hệ thống điện tự đóng ngắt, người máy được sử dụng trong
1


ngành y tế, xe tự hành.v.v. Học sinh được rèn luyện học tập tự chủ, sáng tạo, hợp tác,
giải quyết vấn đề thực tế, thể hiện khả năng bản thân trong các lĩnh vực ngôn ngữ,

khoa học, công nghệ, tin học.
Lĩnh vực điện học ở cấp Trung học cơ sở là một lĩnh vực quan trọng và góp phần
hình thành ở học sinh những hiểu biết cơ bản về dòng điện, nguồn điện, tác dụng của
dòng điện, chất dẫn điện, chất cách điện, sơ đồ mạch điện, v.v. Những kiến thức cơ
bản này là nguyên lý bên trong một số thiết bị có tính ứng dụng cao trong cuộc sống
như thiết bị lọc bụi tĩnh điện, thiết bị phun sơn tĩnh điện hay trong lĩnh vực IoTs về
kiểu nhà ở thông minh.v.v.
Với những lý do trên, tôi lựa chọn thực hiện đề tài: Tổ chức dạy học chủ đề “Thiết
bị chống trộm” theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh lớp 7 nhằm giúp học
sinh có thể vận dụng kiến thức vào thực tế và đồng thời trải nghiệm, sáng tạo những
vấn đề lý thuyết để tạo ra sản phẩm liên quan đến chủ đề.
2. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
2.1.
Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Cuối thập niên 50 của thế kỷ XX, giáo dục STEM xuất hiện như một tất yếu trong
nền khoa học Mỹ đang phát triển như vũ bão[2]. Kể từ đó, giáo dục STEM trở thành
đề tài nhận được nhiều sự quan tâm của các trường đại học và cơ sở giáo dục trên thế
giới. Riêng tại Mỹ, chính phủ đã có những biện pháp nhằm nâng cao chất lượng và
khuyến khích hoạt động dạy – học STEM, ví dụ: Quỹ Khuyến khích Giáo viên (The
Teacher Incentive Fund), Chương trình Hợp tác về Tốn và Khoa học (The Math and
Science Partnerships program), .v.v. [3]
Tại Anh, Giáo dục STEM đã được pháp triển thành một chương trình quốc gia với
mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Chướng trình
hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM gồm 4 nội dung: Một là, tuyển
dụng giáo viên giảng dạy STEM. Theo đó, dạy tích hợp khơng phải là một giáo viên
dạy nhiều môn học một lúc mà các giáo viên các môn học khác nhau phải hợp tác,
cùng xây dựng bài giảng để học sinh có thể vận dụng kiến thức và kỹ năng của nhiều
môn để giải quyết một vấn đề. Hai là, bồi dưỡng nâng cao trình độ giáo viên. Ba là, cải
tiến và làm phong phú chương trình học cả trong và ngồi lớp học. Bốn là, phát triển
cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học [4].

Những năm gần dây, nhiều nhà kĩ sư, khoa học cũng đã thể hiện sự quan tâm của
mình đối với giáo dục STEM cho thanh thiếu niên. Cụ thể, năm 2013, Delores M.
Etter – kĩ sư, nhà khoa học và giáo sư ngành kĩ thuật ứng dụng đã cùng một số cộng
tác viên thiết lập website nhằm cung cấp nguồn tài liệu tham
2


khảo, phục vụ việc giảng dạy các môn học liên quan đến STEM [3]. Có thể thấy, việc
nghiên cứu giáo dục STEM trong kích thích tư duy và phát triển năng lực sáng tạo của
học sinh đã và đang dần được chú trọng trên thế giới.
2.2.

Tình hình nghiên cứu trong nước

Theo Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng
công nghiệp lần thứ tư, giáo dục Việt Nam hiện nay cần phải: “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 công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào
thúc đẩy đào tạo về khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn học (STEM), ngoại ngữ, tin
học trong chương trình giáo dục phổ thông”. Thông qua việc ban hành chỉ thị trên,
giáo dục STEM chính thức trở thành phương pháp được chú trọng trong đổi mới giáo
dục và đào tạo hiện nay.
Giáo dục STEM là quan điểm dạy học định hướng phát triển năng lực học sinh
thuộc các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học. Các kiến thức này được tổ
chức dạy học tích hợp theo chủ đề nhằm giúp học sinh vận dụng kiến thức để giải
quyết vấn đề thực tiễn, mang lại hiệu quả và có giá trị [5]. Trong giáo dục tích hợp
STEM, nội dung và phương pháp dạy học có sự liên kết giữa lý thuyết và thực hành,
giữa tư duy và hành động. Mục tiêu giáo dục STEM không phải biến học sinh thành
các nhà khoa học, kỹ sư mà chuẩn bị cho các em trở thành cơng dân tồn cầu thế hệ
mới. Những nghiên cứu trong nước thời gian gần đây đã chứng tỏ tính hiệu quả của

quan điểm giáo dục này:
+ Lê Xuân Quang (2017), Dạy học môn công nghệ theo định hướng giáo dục
STEM, Luận văn Tiến sĩ, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Hà Nội. Nghiên cứu chỉ ra
rằng dạy học theo định hướng giáo dục STEM giúp tăng hứng thú và tích cực ở nhóm
học sinh thực nghiệm hơn so với nhóm đối chứng.
+ Đặng Danh Hướng (2017), Định hướng giải pháp ứng dụng STEM trong
chương trình phổ thơng mới ở Việt Nam. Nghiên cứu đặt ra yêu cầu về các chủ đề
STEM thiết thực, mang tính giáo dục phù hợp với định hướng chương trình giáo dục
mới.
+ Hồng Phước Muội, Nguyễn Thanh Nga (2017), Tổ chức dạy học một số kiến
thức chương động lực học chất điểm vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM, Hội
thảo khoa học giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thơng mới, TP. Hồ Chí
Minh. Nghiên cứu chỉ ra tiến trình trên khơng những đáp ứng u cầu thời gian giảng
dạy trong một tiết học với thời lượng 45 phút, tạo được sự hứng thú và tích cực của
học sinh mà cịn tạo cơ hội để hình thành và phát triển các năng lực: làm việc nhóm,
3


thực hành, giao tiếp, sáng tạo, tính tốn cơ bản, tư duy kỹ thuật. Quan trọng hơn hết,
tiến trình trên vẫn đảm bảo học sinh đạt được mục tiêu cơ bản về kiến thức Vật lý.
+ Lê Thanh Trúc (2018), Tổ chức dạy học một số kiến thức chương Cơ sở của
nhiệt động lực học – Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM, Khóa luận tốt nghiệp,
Trường Đại học Sư phạm Thành Phố Hồ Chí Minh, TP. Hồ Chí Minh. Nghiên cứu chỉ
ra rằng học sinh đã phát huy được tính tích cực và năng lực sáng tạo của mình trong
quá trình học tập khi học tập chương Cơ sở của nhiệt động lực học – Vật lý 10 trung
học phổ thơng.
Nhận thấy vai trị 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. Bộ Giáo dục và Đào
tạo đã nhấn mạnh việc vận dụng dạy học giải quyết vấn đề, các phương pháp thực
hành, dạy học theo dự án trong các mơn học; tích cực ứng dụng cơng nghệ thông tin

phù hợp với nội dung bài học. Quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp giáo dục STEM
trong việc thực hiện chương trình giáo dục phổ thơng ở những môn học liên quan [4].
3. Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng và tổ chức dạy học chủ đề “Thiết bị chống trộm” theo định hướng giáo
dục STEM cho học sinh THCS cụ thể là học sinh lớp 7.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
− Lí luận về giáo dục STEM và những điều cơ bản ở trường THCS.
− Nội dung kiến thức thuộc chương 3, Điện học, Vật Lý 7.
− Hoạt động dạy học chủ đề “Thiết bị chống trộm” theo định hướng giáo dục
STEM.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
−

Nghiên cứu cơ sở lý luận và tổng quan về giáo dục STEM.

−

Thiết kế chủ đề dạy học “Thiết bị chống trộm” theo định hướng giáo dục STEM

+ Phân tích nội dung kiến thức chương 3 Điện học sách giáo khoa Vật Lý 7 theo
định hướng giáo dục STEM.
+ Lựa chọn và sắp xếp các nội dung kiến thức hợp lý, đảm bảo tính khoa học của
chủ đề theo định hướng giáo dục STEM.
+ Xây dựng các tiến trình dạy học phù hợp với từng phần nội dung kiến thức
của chủ đề.
+ Hướng dẫn học sinh thực hiện sản phẩm chủ đề.
+ Xây dựng hệ thống phiếu học tập và công cụ hỗ trợ cho học sinh thực hiện chủ đề.
4

+ Xây dựng hệ thống kiểm tra đánh giá chủ đề nhằm đánh giá kết quả học tập và
năng lực sáng tạo của học sinh.
−

Tổ chức thực nghiệm sư phạm cho học sinh lớp 7 ở trường THCS trên địa bàn

thành phố Đà Nẵng.
6. Phương pháp nghiên cứu
6.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận
− Nghiên cứu cơ sở lý luận về hoạt động dạy – học.
− Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng STEM nhằm phát triển
năng lực sáng tạo của học sinh.
− Nghiên cứu tài liệu giáo khoa Vật lý cùng với lĩnh vực lập trình có liên quan đến
chủ đề, từ đó xây dựng hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM.
− Nghiên cứu các tài liệu về ứng dụng công nghệ thông tin trong nhằm phát huy
hiệu quả tối đa của quá trình dạy học.
6.2. Phương pháp chuyên gia
Kết quả chủ đề được đánh giá thơng qua nhóm chun gia đến từ các trường đại
học, các trường phổ thông trong cả nước.
6.3.

Phương pháp thống kê tốn học

Thơng qua các phiếu học tập tại lớp và nhiệm vụ về nhà, thống kê và rút ra nhận
xét mặt nắm vững kiến thức và thái độ của học sinh về việc áp dụng giáo dục STEM
vào dạy học.
7. Bố cục đề tài khóa luận
Ngoài các phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và mục lục thì nội
dung của bài nghiên cứu khoa học được chia làm 3 chương, trong đó:
− Chương 1 – Cơ sở lý luận dạy học theo định hướng giáo dục STEM.

− Chương 2 – Thiết kế tiến trình tổ chức dạy học chủ đề “Thiết bị chống trộm”
theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh lớp 7.
− Chương 3 – Khảo sát và đánh giá kết quả.

5


NỘI DUNG

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC
STEM.
1.1. Giáo dục STEM
STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ),
Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học). Sự phát triển về Khoa học, Cơng
nghệ, Kỹ 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 vấn đề; Tốn là cơng cụ được sử
dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác [4].

Hình 1.1. Chu trình STEM (theo )
Có nhiều khái niệm về giáo dục STEM. Theo Hiệp hội các giáo viên dạy khoa học
quốc gia Mỹ (Nation Science Teachers Association – NSTA), “Giáo dục STEM là một
cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang
tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, ở đó các học sinh
áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào trong các bối
cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm vệc và các tổ chức tồn
cầu, để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và cùng với đó có thể cạnh
trang trong nền kinh tế mới”.
Trong tài liệu này, giáo dục STEM được sử dụng theo mô tả trong Chương trình
giáo dục phổ thơng năm 2018 như sau: Giáo dục STEM là mơ hình giáo dục dựa trên

cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, cơng nghệ, kỹ
thuật và tốn học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể [4].
6


Mục tiêu các kiến thức STEM được tóm tắt trong bảng sau:
Khoa học

Cơng nghệ

Kỹ thuật

Tốn học

(Science)

(Technology)

(Engineering)

(Mathematics)

Cung cấp các kiến Phát triển khả năng Phát triển sự hiểu biết Phát triển khả
thức

khoa

học sử dụng, quản lý, về cách công nghệ năng phân tích,

thuộc các lĩnh vực hiểu và đánh giá đang phát triển thơng biện

luận

và

Vật lý, Hóa học, cơng nghệ trong qua quá trình thiết kế truyền đạt, hiện
Sinh

học,

Khoa cuộc

học trái đất.

nay.

sống

hiện kỹ thuật.

thực

hóa

ý

Cung cấp cho HS kỹ tưởng thơng qua

Giúp HS hiểu về Giúp HS nhận thức năng vận dụng sáng tạo tính tốn, giải
thế giới tự nhiên, được sự phát triển cơ sở Khoa học và thích, các giải

vận dụng để giải cũng như tầm quan Toán học trong q pháp giải quyết
quyết các vấn đề trọng
khoa

học

thực tiễn.

của

cơng trình thiết kế đối tượng, vấn đề toán học

trong nghệ đối với cuộc hệ thống hay xây dựng trong các tình
sống.

quy trình sản xuất.

huống đặt ra.

Bảng 1.1. Mục tiêu kiến thức STEM
1.2. Mục tiêu của giáo dục STEM
− Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho học sinh
Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ,
Kỹ thuật và Tốn học. Trong đó học sinh biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán
học để giải quyết các vấn đề thực tiễn, biết sử dụng, quản lý và truy cập Cơng nghệ,
biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm.
− Phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh
Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho học sinh những cơ hội cũng như thách thức
trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ XXI. Bên cạnh những hiểu biết về các
lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật, Tốn học, học sinh sẽ được phát triển tư duy

phản biện, khả năng hợp tác để thành công.
− Định hướng nghề nghiệp cho học sinh
Giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh có những kiến thức, kỹ năng mang tính nền
tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai
của học sinh. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng 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 nước [4].
7


1.3. Các kỹ năng STEM
1.3.1. Các kỹ năng cơ sở của STEM:
Giáo dục STEM không phải là để học sinh trở thành những nhà toán học, nhà khoa
học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà là xây dựng cho học sinh có kỹ năng có thể
được sử dụng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay –
đó chính là kỹ năng STEM. Kỹ năng STEM được hiểu là sự tích hợp, lồng ghép hài
hịa từ bốn nhóm kỹ năng là: kỹ năng khoa học, kỹ năng công nghệ, kỹ năng kỹ thuật
và kỹ năng toán học.
+ Kỹ năng khoa học: Là khả năng liên kết các khái niệm, nguyên lý, định luật và
các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học để thực hành và sử dụng kiến thức này để
giải quyết các vấn đề trong thực tế.
+ Kỹ năng công nghệ: Là khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết và truy cập được
công nghệ. Công nghệ là từ những vật dụng hằng ngày đơn giản nhất như mạng
internet, mạng lưới điện quốc gia, vệ tinh,… Tất cả những thay đổi của thế giới tự
nhiên mà phục vụ nhu cầu của con người thì được coi là cơng nghệ.
+ Kỹ năng kỹ thuật: Là khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn diễn ra trong cuộc
sống bằng cách thiết kế các đối tượng, hệ thống và xây dựng các quy trình sản xuất
để tạo ra đối tượng. Hiểu một cách đơn giản, học sinh được trang bị kỹ năng kỹ
thuật là có khả năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó. Học
sinh phải có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào cân

bằng các yếu tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có
được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình. Ngồi ra, học sinh
cịn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề
liên quan đến kỹ thuật.
+ Kỹ năng tốn học: Là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trị của tốn học
trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. Học sinh có kỹ năng tốn học sẽ có khả
năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, áp dụng các khái niệm và kỹ năng
toán học vào cuộc sống hằng ngày.
1.3.2. Các kỹ năng bổ trợ của STEM:
Ngoài những kỹ năng về khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn học, giáo dục
STEM còn cung cấp những kỹ năng cần thiết giúp học sinh phát triển tốt như: kỹ năng
giải quyết vấn đề, tư duy phản biện, kỹ năng cộng tác và giao tiếp,…
+ Kỹ năng giải quyết vấn đề: Là kỹ năng rất cần trong cuộc sống thực tế, đặc biệt
là đối với cuộc sống mà số lượng các cơng việc có tính chất sáng tạo và khơng lặp
8


đi lặp lại tăng mạnh, đòi hỏi người lao động phải chủ động trang bị năng lực giải
quyết vấn đề.
+ Tư duy phản biện: Được hiểu là một quá trình tư duy và phân tích thơng tin
theo một hướng khác của một vấn đề để từ đó làm sáng tỏ và khẳng định lại vấn đề.
Đây thực sự là một cách tiếp cận tốt trong giáo dục mà vốn từ xưa tới nay, học sinh
tiếp nhận thông tin, kiến thức từ giáo viên một cách thụ động. Tư duy phản biện sẽ
giúp học sinh hiểu vấn đề sâu hơn, hình thành lối suy nghĩ logic và kỹ năng xử lí
thơng tin tốt hơn.
+ Kỹ năng cộng tác và giao tiếp: cũng là các kĩ năng vô cùng quan trọng để phát
triển trong thế kỉ XXI bởi các công việc ngày càng đòi hỏi sự chia sẻ, giao tiếp và
các kỹ năng này sẽ khiến vấn đề được giải quyết một cách nhanh chóng, trơi chảy
và mang lại hiệu quả cao.
Chương trình giáo dục của thế kỷ XX chủ yếu tập trung vào Khoa học (S) và Toán

học (M) mà xem nhẹ vai trị của Cơng nghệ (T) và Kỹ thuật (E). Khơng chỉ cần Tốn
học và Khoa học, trong thế kỷ XXI chúng ta cịn cần Cơng nghệ và Kỹ thuật cũng như
các kỹ năng cần thiết như: kỹ năng tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, làm việc theo
nhóm, và cộng tác. Các kỹ năng về kĩ thuật cho phép học sinh có thể tiếp cận những
phương pháp, nền tảng để thiết kế và xây dựng các thiết bị từ đơn giản đến phức tạp
mà xã hội cần hoặc đã và đang sử dụng. Học sinh được cung cấp các kiến thức về cơng
nghệ sẽ có khả năng sử dụng cơng nghệ thành thạo, đem lại tính hiệu quả cao hơn,
nhanh hơn, chính xác trong cơng việc. Nếu nền giáo dục khơng có cơng nghệ và kĩ
thuật thì học sinh chỉ được trang bị lý thuyết, khái niệm, nguyên lý, công thức, định
luật mà không được trang bị kiến thức để áp dụng vào thực tiễn. Vì vậy, việc kết hợp
các kỹ năng STEM ngày càng trở nên quan trọng trong thế kỷ XXI.
1.4. Tiêu chí xây dựng chủ đề/bài học STEM:
− Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề trong thực tiễn
Trong các bài học STEM, học sinh được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh
tế, môi trường và u cầu tìm các giải pháp.
− Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kỹ thuật
Quy trình thiết kế kĩ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa học sinh từ việc xác
định một vấn đề – hoặc một yêu cầu thiết kế – đến sáng tạo và phát triển một giải
pháp. Theo quy trình này, học sinh thực hiện các hoạt động: (1) Xác định vấn đề – (2)
Nghiên cứu kiến thức nền – (3) Đề xuất các giải pháp – (4) Lựa chọn giải pháp – (5)
Thiết kế mơ hình (ngun mẫu) – (6) Thử nghiệm và đánh giá – (7) Chia sẻ và thảo
luận – (8) Điều chỉnh thiết kế. Trong thực tiễn dạy học, quy trình 8 bước này được thể
9


hiện qua 5 hoạt động chính: 1-Xác định vấn đề(yêu cầu thiết kế, chế tạo) → 2-Nghiên
cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế → 3-Trình bày và thảo luận
phương án thiết kế → 4-Chế tạo mơ hình/thiết bị…theo phương án thiết kế (đã góp ý);
thử nghiệm và đánh giá → 5-Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo; điều
chỉnh thiết kế ban đầu. Trong quy trình kỹ thuật, các nhóm học sinh thử nghiệm các ý

tưởng dựa nghiên cứu của mình, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm,
chấp nhận và học từ sai lầm, và thử lại. Sự tập trung của học sinh là phát triển các giải
pháp để giải quyết vấn đề đặt ra, nhờ đó học được và vận dụng được kiến thức mới
trong chương trình giáo dục.
− Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tịi
và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm.
Q trình tìm tịi khám phá được thể hiện trong tất cả các hoạt động của chủ đề
STEM, tuy nhiên trong hoạt động 2 và 4 quá trình này cần được khai thác triệt để.
Trong hoạt động 2 học sinh sẽ thực hiên quan sát, tìm tịi, khám phá để xây dựng, kiểm
chứng các quy luật. Qua đó, học được kiến thức nền đồng thời rèn luyện các kỹ năng
tiến trình như: Quan sát, đưa ra dự đốn, tiến hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu,
phân tích số liệu… Trong hoạt động 4, q trình tìm tịi khám phá được thể hiện giúp
học sinh kiểm chứng các giải pháp khác nhau để tối ưu hóa sản phẩm.
Trong các bài học STEM, hoạt động học của học sinh được thực hiện theo hướng
mở có "khn khổ" về các điều kiện mà học sinh được sử dụng (chẳng hạn các vật liệu
khả dụng). Hoạt động học của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các
quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính học sinh. Học sinh thực hiện các
hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình
nếu cần. Học sinh tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động tìm tịi,
khám phá của bản thân.
− Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lơi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm
kiến tạo
Giúp học sinh làm việc trong một nhóm kiến tạo là một việc khó khăn, đòi hỏi tất cả
giáo viên STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng phương thức dạy học theo
nhóm, sử dụng cùng một ngơn ngữ, tiến trình và u cầu về sản phẩm học tập mà học
sinh phải hoàn thành. Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học
STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác cho học sinh.
− Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán
mà học sinh đã và đang học
10

Trong các bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách có mục đích
nội dung từ các chương trình khoa học, cơng nghệ và tốn. Lập kế hoạch để hợp tác
với các giáo viên tốn, cơng nghệ và khoa học khác để hiểu rõ nội hàm của việc làm
thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài học đã cho. Từ đó, học
sinh dần thấy rằng khoa học, cơng nghệ và tốn khơng phải là các mơn học độc lập,
mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vần đề. Điều đó có liên quan đến việc
học tốn, cơng nghệ và khoa học của học sinh.
− Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất
bại như là một phần cần thiết trong học tập
Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có thể có nhiều giả thuyết khoa học; một vấn đề cần
giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương án tối ưu. Trong các
giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng. Ngược lại, các phương án giải quyết
vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu khi giải quyết vấn đề. Tiêu chí này
cho thấy vai trị quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học
STEM [4].
1.5. Quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM:
Dựa trên mục tiêu giáo dục STEM và các tiêu chí của một chủ đề STEM, quy trình
thiết kế chủ đề giáo dục STEM được thực hiện như sau:
Buớc 1: Lựa chọn chủ đề bài học
Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình mơn học và các hiện tượng, quá
trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị cơng nghệ có sử
dụng của kiến thức trong thực tiễn…để lựa chọn chủ đề của bài học. Những ứng dụng
đó có thể là: Sữa chưa/ dưa muối – Vi sinh vật – Quy trình làm sữa chua/ muối dưa;
Thuốc trừ sâu – Phản ứng hóa học – Quy trình xử lý dư lượng thuốc trừ sâu; Hóa chất
– Phản ứng hóa học – Quy trình xử lý chất thải; Rau an tồn – Hóa sinh – Quy trình
trồng rau an tồn; Cầu vồng – Radar – Máy quang phổ lăng kính; Kính tiềm vọng,
kính mắt; Ống nhịm, kính thiên văn; Sự chìm nổi – Lực đẩy Ác-si-mét – Thuyền/ bè;
Hiện tượng cảm ứng điện từ - Định luật Cảm ứng điện từ và Định luật Lenxơ – Máy

phát điện/ động cơ điện; Vật liệu cơ khí; Các phương pháp gia cơng cơ khí; Các cơ cấu
truyền và biến đổi chuyển động; Các mối ghép cơ khí; Mạch điện điều khiển cho ngôi
nhà thông minh…
Buớc 2: Xác định vấn đề cần giải quyết
Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học
sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến
thức, kỹ năng cần dạy trong chương trình mơn học đã được chọn (đối với STEM kiến
11


tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết (đối với STEM vận dụng) để xây
dựng bài học.
Theo những ví dụ trên, nhiệm vụ giao cho học sinh thực hiện trong các bài học có
thể là: Thiết kế, chế tạo một ống nhòm đơn giản khi học về hiện tượng phản xạ và
khúc xạ ánh sáng; Chế tạo bè nổi/ thuyền khi học về Định luật Ác-si-mét; Chế tạo máy
phát điện/ động cơ điện khi học về cảm ứng điện từ; Thiết kế mạch logic khi học về
dòng điện không đổi; Thiết kế robot leo dốc, cầu thang bắc qua hai trụ; hệ thống tưới
nước tự động, mạch điện cảnh báo và điều khiển cho ngôi nhà thông minh; Xây dựng
quy trình làm sữa chua/ muối dưa; Xậy dựng quy trình xử lý dư lượng thuốc trừ sâu
trong rau/ quả; Xây dựng quy trình xử lý hóa chất ơ nhiễm trong nước thải; Quy trình
trồng rau an tồn… Trong quá trình này, việc thử nghiệm chế tạo trước các nguyên
mẫu có thể hỗ trợ rất tốt trong quá trình xây dựng chủ đề.
Qua quá trình xây dựng, giáo viên có thể hình dung các khó khăn học sinh có thể
gặp phải, các cơ hội vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề cũng như xác định được
đúng đắn các tiêu chí của sản phẩm trong bước 3.
Buớc 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề
Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết/ sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ
tiêu chí của các gải pháp/ sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề
xuất giả thuyết khoa học/ giải pháp giải quyết vấn đề/ thiết kế sản phẩm. Đối với các ví
dụ nêu trên, tiêu chí có thể là: Chế tạo máy quang phổ sử dụng lăng kính, thấu kính hội

tụ; tạo được các tia ánh sáng màu từ nguồn sáng trắng; Chế tạo ống nhịm/kính thiên
văn từ thấu kinh hội tụ, phân kỳ; quan sát được vật ở xa với độ bội giác trong khoảng
nào đó; Quy trình sản xuất sữa chưa/ muối dưa với tiêu chí cụ thể của sản phẩm (độ
ngọt, độ chua, dinh dưỡng…); Quy trình xử lý dư lượng thuốc trừ sâu với tiêu chí cụ
thể (loại thuốc trừ sâu, độ “sạch” sau xử lý); Quy trình trồng rau sạch với tiêu chí cụ
thể (“sạch” cái gì so với rau trồng thơng thường)…
Các tiêu chí cũng phải huớng tới việc định huớng quá trình học tập và vận dụng
kiến thức nền của học sinh chứ không nên chỉ tập trung đánh giá sản phẩm vật chất.
Buớc 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học.
Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kỹ
thuật dạy học tích cực với 5 loại hoạt động đã nêu ở trên. Mỗi hoạt động được thiết kế
rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành. Các
hoạt động đó có thể được tổ chức cả trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng
đồng). Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học của
học sinh bên ngoài lớp học.

12


1.6. Tiến trình dạy học chủ đề/bài học STEM

Hình 1.2. Tiến trình dạy học STEM theo quy trình kỹ thuật
Tiến trình bài học STEM theo quy trình kỹ thuật là sự kết hợp giữa tiến trình khoa
học và chu trình thiết kế kĩ thuật. Mặc dù vậy, các "bước" trong quy trình khơng được
thực hiện một cách tuyến tính (hết bước nọ mới sang bước kia) mà có những bước
được thực hiện song hành, tương hỗ lẫn nhau. Cụ thể là việc "Nghiên cứu kiến thức
nền có thể được" được thực hiện đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mơ hình"
cũng có thể được thực hiện đồng thời với "Thử nghiệm và đánh giá", trong đó bước
này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia.
Hoạt động 1: Xác định vấn đề

Trong hoạt động này, giáo viên giao nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề cho học
sinh. Theo đó, học sinh phải hồn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí
địi hỏi phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để hình thành ý tưởng, đề xuất giải
pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Trong hoạt động này, giáo
viên cũng thống nhất với học sinh về các tiêu chí của sản phẩm, là cơ sở để định
hướng hoạt động của các em trong bài học cũng như là công cụ đánh giá mức độ lĩnh
hội vấn đề, hồn thành cơng việc.
- Mục tiêu: Phát hiện nhu cầu/ vấn đề; xác định tiêu chí sản phẩm.
13


- Nội dung: Tìm hiểu về hiện tượng/ sản phẩm, công nghê; đánh giá về hiện tượng,
sản phẩm, công nghệ, ...
- Dự kiến sản phẩm hoạt động: Các mức độ hồn thành nội dung (Bài ghi chép
thơng tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghê; đánh giá, đặt câu hỏi về hiện tượng, sản
phẩm, công nghê, phiếu kết quả hoạt động nhóm)
- Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (nội dung, phuơng tiện,
cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); Học sinh thực hiện nhiệm vụ (qua
thực tế, tài liệu, video; cá nhân hoặc nhóm); Báo cáo, thảo luận (thời gian, địa diểm,
cách thức); Phát hiện/phát biểu vấn đề (giáo viên hỗ trợ).
- Đánh giá: Trên cơ sở các sản phẩm của cá nhân và nhóm học sinh, GV đánh giá,
nhận xét, giúp HS nêu được các câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục giải quyết, xác định được
các tiêu chí cho giải pháp (sản phẩm khoa học hoặc sản phẩm kĩ thuật) cần thực hiện
để giải quyết vấn đề đặt ra. Từ đó định hướng cho hoạt động tiếp theo của HS.
Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp
Trong hoạt động này, HS hoạt động tích cực, tự lực dưới sự định hướng và hỗ trợ
của GV. Trên cơ sở các kiến thức sẵn có và lĩnh hội từ hoạt động 1, HS tự tìm tịi,
chiếm lĩnh kiến thức để đề xuất và thiết kế sản phẩm để giải quyết vấn đề.
- Mục tiêu: Trang bị kiến thức, kỹ năng, theo yêu cầu cần đạt của chương trình giáo
dục phổ thông.

- Nội dung: Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận,
hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/thiết kế.
- Dự kiến sản phẩm hoạt động: Các mức độ hoàn thành nội dung (Xác định và ghi
được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/thiết kế).
- Cách thức tổ chức hoạt động: GVgiao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu đọc/nghe
/nhìn/làm để xác định và ghi được thơng tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới); HS
nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo, thảo
luận; GV điều hành, “chốt” kiến thức mới + hỗ trợ HS đề xuất giải pháp/thiết kế mẫu
thử nghiệm.
- Đánh giá: Căn cứ vào sản phẩm học tập của học sinh và các nhóm học sinh, giáo
viên tổ chức cho học sinh báo cáo, thảo luận; đồng thời nhận xét, đánh giá, "chốt" kiến
thức, kĩ năng để học sinh ghi nhận và sử dụng.
Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp
Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản
thiết kế của mình, có kèm theo thuyết minh. Đó là sự cụ thể hóa của giải pháp giải
quyết vấn đề. Dưới sự trao đổi, góp ý của các học sinh khác và định hướng của giáo
viên, học sinh tiếp tục hoàn thiện (hoặc thay đổi nếu cần thiết) bản thiết kế trước khi
tiến hành chế tạo và vận hành để đảm bảo tính khả thi.
14


- Mục tiêu: Đề xuất và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề; hoàn thành sản phẩm
theo nhiệm vụ đặt ra.
- Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế để lựa chọn và hoàn
thiện. Đối với các chủ đề STEM yêu cầu học sinh hoàn thành một sản phẩm kĩ thuật,
hoạt động học sinh gồm: đề xuất các giải pháp - chọn giải pháp khả thi - thiết kế mẫu
thử nghiệm - thử nghiệm và đánh giá - hồn thiện mẫu thiết kế (cơng bố sản phẩm).
- Dự kiến sản phẩm hoạt động: Giải pháp/bản thiết kế được lựa chọn/hoàn thiện.
- Cách thức tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu HS trình bày,
báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế); HS báo cáo, thảo luận; GV điều hành,

nhận xét, đánh giá + hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm.
- Đánh giá: Theo từng bước trong quy trình hoạt động, GV cần tổ chức cho
HS/nhóm HS trao đổi, thảo luận để lựa chọn hướng đi phù hợp. Sản phẩm cuối cùng
được HS/nhóm HS trình bày để GV đánh giá, nhận xét, góp ý hồn thiện.
Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá
Trong hoạt động này, HS tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã thống nhất với
GV (hoạt động 3). Trong quá trình chế tạo, HS cần tiến hành thử nghiệm và đánh giá
hiệu quả, từ đó đưa ra những điều chỉnh phù hợp. Trong hoạt động này, HS có thể phải
điều chỉnh mẫu thiết kế ban đầu để đảm bảo tính khả thi.
- Mục đích: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế.
- Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; chế tạo mẫu theo thiết kế; thử
nghiệm và điều chỉnh.
- Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Dụng cụ/thiết bị/mơ hình/đồ vật… đã
chế tạo và thử nghiệm, đánh giá.
- Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (lựa chọn dụng cụ/thiết bị
thí nghiệm để chế tạp, lắp ráp…); Học sinh thực hành chế tạo, lắp ráp và thử nghiệm;
Giáo viên hỗ trợ học sinh trong quá trình thực hiện.
Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh
Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hồn
thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hồn thiện.
- Mục đích: Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu.
- Nội dung: Trình bày và thảo luận.
- Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Dụng cụ/thiết bị/mơ hình/đồ vật... đã
chế tạo được và Bài trình bày báo cáo.
- Cách thức tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (mô tả rõ yêu cầu và sản phẩm
trình bày); HS báo cáo, thảo luận (bài báo cáo, trình chiếu, video, dụng cụ/thiết bị/mơ
hình/đồ vật đã chế tạo…) theo các hình thức phù hợp (trưng bày, triển lãm, sân khấu
hóa); Giáo viên đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện [4].
15

1.7. Dạy học STEM để phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của
học sinh
1.7.1. Khái niệm năng lực
Theo từ điển tiếng Việt: “Năng lực là phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con người
khả năng hồn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao”[6].
Trong chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể, tháng 12 năm 2018 đã định nghĩa
“Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và q
trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng
và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,... thực hiện thành cơng
một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ
thể”[7].
Theo tác giả Đỗ Hương Trà: “Năng lực là khả năng huy động tổng hợp các kiến
thức, kĩ năng và các thuộc tính tâm lí cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, … để
thực hiện thành công một loại công việc trong một bối cảnh nhất định” [8].
Theo tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế Thế giới (OECD): “Năng lực được hiểu
là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành công nhiệm vụ
trong một bối cảnh cụ thể”[9].
Dù có nhiều quan điểm khác nhau, nhưng điểm chung của các nhà nghiên cứu đều
xem năng lực là khả năng tổng hợp tất cả những kỹ năng, kiến thức, thái độ để giải
quyết các vấn đề nảy sinh trong cuộc sống. Để hình thành năng lực thì học sinh cịn
phải phối hợp, vận dụng những thành tố đó vào trải nghiệm, giải quyết thành cơng
những vấn đề trong học tập và thực tiễn.
1.7.2. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
Đỗ Hương Trà định nghĩa năng lực giải quyết vấn đề là “sự huy động tổng hợp kiến
thức, kĩ năng, thái độ, xúc cảm, động cơ của học sinh đó để giải quyết các tình huống
thực tiễn trong bối cảnh cụ thể mà các giải pháp khơng có sẵn trong thực tế.” [10].
Theo tác giả Nguyễn Thanh Nga và cộng sự: “Sáng tạo của học sinh được hiểu là
một quá trình hoạt động của học sinh trong việc phát hiện ra vấn đề và tìm ra cách
thức để giải quyết được vấn đề đó đạt hiệu quả. Kết quả của nó là một sản phẩm tinh

thần hay vật chất có tính mới, có ý nghĩa xã hội, có giá trị”[11].
Trong phạm vi nghiên cứu, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh
được hiểu là khả năng phát hiện vấn đề, vận dụng các kiến thức, kĩ năng của mình để
16


giải quyết các tình huống thực tiễn. Các ý tưởng mà học sinh đề ra có thể chưa có
trong thực tiễn hoặc học sinh chưa biết hoặc được học sinh phát triển, cải tiến dựa trên
cái đã có từ trước. Q trình giải quyết vấn đề và sáng tạo ln đi chung với nhau,
trong quá trình giải quyết vấn đề, học sinh phải sáng tạo để tìm ra biện pháp tối ưu,
hiệu quả và phù hợp với hoàn cảnh nhất.
1.7.3. Yêu cầu cần đạt về năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể đã nêu lên các yêu cần cần đạt về năng
lực giải quyết vấn đề và sáng tạo đối với cấp THCS được trình bày ở bảng sau: [5]
Năng lực

Cấp trung học cơ sở

thành phần
Nhận ra ý
tưởng mới

Biết xác định và làm rõ thông tin, ý tưởng mới; biết phân tích, tóm

Phát hiện và
làm rõ vấn đề

Phân tích được tình huống trong học tập; phát hiện và nêu được tình
huống có vấn đề trong học tập.

Hình thành và

Phát hiện yếu tố mới, tích cực trong những ý kiến của người khác;
hình thành ý tưởng dựa trên các nguồn thơng tin đã cho; đề xuất giải

triển khai ý
tưởng mới
Đề xuất, lựa
chọn giải pháp

tắt những thông tin liên quan từ nhiều nguồn khác nhau.

pháp cải tiến hay thay thế các giải pháp khơng cịn phù hợp; so sánh
và bình luận được về các giải pháp đề xuất.
Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến vấn đề;
đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề.
– Lập được kế hoạch hoạt động với mục tiêu, nội dung, hình thức
hoạt động phù hợp.

Thiết kế và tổ
chức hoạt động

– Phân công nhiệm vụ phù hợp cho các thành viên tham gia hoạt động.
– Đánh giá được sự phù hợp hay không phù hợp của kế hoạch, giải
pháp và việc thực hiện kế hoạch, giải pháp.

Tư duy độc lập

Biết đặt các câu hỏi khác nhau về một sự vật, hiện tượng, vấn đề; chú ý
lắng nghe và tiếp nhận thông tin, ý tưởng với sự cân nhắc, chọn lọc; quan

tâm tới các chứng cứ khi nhìn nhận, đánh giá sự vật, hiện tượng; biết đánh
giá vấn đề, tình huống dưới những góc nhìn khác nhau.

Bảng 1.2. Yêu cần cần đạt về năng lực GQVĐ và sáng tạo đối với cấp THCS
17