Xemtailieu Tải về Dạy học môn toán theo định hướng giáo dục stem cho học sinh lớp 11 nước cộng hòa dân chủ nhân dân lào
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM Douangalom PHOUNAKHOUM DẠY HỌC MÔN TOÁN THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH LỚP 11 NƢỚC CỘNG HÒA DÂN CHỦ NHÂN DÂN LÀO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM Douangalom PHOUNAKHOUM DẠY HỌC MÔN TOÁN THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH LỚP 11 NƢỚC CỘNG HÒA DÂN CHỦ NHÂN DÂN LÀO Ngành: Lý luận và Phƣơng pháp dạy học bộ môn Toán Mã số: 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Trịnh Thị Phƣơng Thảo THÁI NGUYÊN - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu: “Dạy học môn toán theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh lớp 11 nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào” dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Trịnh Thị Phương Thảo là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi, các kết quả nghiên cứu được trong luận văn này là trung thực và chưa được công bố ở bất cứ công trình nào khác. Thái Nguyên, ngày 18 tháng 11 năm 2020 Tác giả luận văn Douangalom PHOUNAKHOUM i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình và người thân. Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới những người đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trịnh Thị Phương Thảo, đã tân tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn lý luận và phương pháp dạy học Toán, khoa Toán- Trường Đại học sư phạm Thái Nguyên, đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Mặc dù tôi đã có rất nhiều cố gắng, song khả năng có hạn nên bản luận văn không tránh khỏi những kiếm khuyết. Tôi rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và các bạn đọc để luận văn được hoàn chỉnh hơn. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban Giám hiệu, các thầy cô giáo và các học sinh của trường THPT Hữu nghị thủ đô Viêng Chăn - thành phố Hồ Chí Minh, trường THPH Nong Đuống, trường THPH Chăn Sa Vang, trường THPH Thông Pông và trường Hữu nghị Lào - Việt, thủ đô Viêng Chăn, nước CHDCND Lào đã tạo mọi điều kiến thuận lợi trong suốt thời gian dài học tập và nghiên cứu luận văn. Thái Nguyên, tháng 11 năm 2020 Tác giả luận văn Douangalom PHOUNAKHOUM ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii MỤC LỤC............................................................................................................iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT............................................................................... v DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................... vii DANH MỤC BIỂU ĐỒ ......................................................................................viii MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 1. Lí do chọn đề tài .............................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 2 3. Khách thể nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu............ 2 4. Giả thuyết khoa học ......................................................................................... 2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................... 3 6. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 3 7. Cấu trúc luận văn ............................................................................................. 3 Chƣơng 1: CƠ SỞ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ........................................................ 4 1.1. Tổng quan về giáo dục STEM ...................................................................... 4 1.1.1. Quan niệm về giáo dục STEM .................................................................. 4 1.1.2. Tổng quan các nghiên cứu về giáo dục STEM ......................................... 9 1.2. Dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM................................ 16 1.2.1. Quy trình STEM ...................................................................................... 16 1.2.2. Vận dụng quy trình STEM trong dạy học Toán ...................................... 17 1.2.3. Quá trình tổ chức học tập theo định hướng giáo dục STEM trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông.......................................... 20 1.3. Thực trạng tổ chức học tập theo định hướng giáo dục STEM trong dạy học môn Toán ở trường trung học phổ thông tại Lào ............................. 22 1.3.1. Mục đích điều tra ..................................................................................... 23 iii 1.3.2. Phương pháp và đối tượng điều tra ......................................................... 23 1.4. Kết luận chương 1....................................................................................... 30 Chƣơng 2: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM TRONG MÔN TOÁN LỚP 11 CỦA NƢỚC CHDCND LÀO ............................................................................. 31 2.1. Phân tích nội dung kiến thức chương trình môn Toán lớp 11 của nước CHCDND Lào ......................................................................................... 31 2.1.1. Tổng quan của chương trình môn Toán lớp 11 ....................................... 31 2.1.2. Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức, kĩ năng ..................................... 35 2.2. Xây dựng tiến trình dạy học chủ đề “Lượng giác” Toán học lớp 11 theo định hướng GD STEM .................................................................... 36 2.3. Một số kế hoạch dạy học nội dung Toán 11 theo định hướng GD STEM .............................................................................................. 37 2.3.1. Thiết kế kế hoạch dạy học chủ đề “Thuyền cứu lũ lụt” .......................... 37 2.3.2. Thiết kế kế hoạch dạy học chủ đề “Chế tạo dàn treo trồng nấm” ........... 43 2.4. Kết luận chương 2....................................................................................... 51 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ........................................................... 52 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ................................................................. 52 3.2. Thời gian, đối tượng, địa bàn thực nghiệm ................................................ 52 3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm ................................................................. 52 3.4. Tổ chức thực nghiệm .................................................................................. 52 3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm .................................................................... 53 3.5.1. Nhận xét chung ........................................................................................ 53 3.5.2. Kết quả lấy ý kiến Học sinh sau tiết dạy ................................................. 54 3.5.3. Kết quả lấy ý kiến giáo viên .................................................................... 55 3.6. Kết luận chương 3....................................................................................... 58 KẾT LUẬN ........................................................................................................ 59 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................ 60 PHỤ LỤC ............................................................................................................... iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Nghĩa tiếng Việt Từ viết tắt CHDCND Lào Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào GD Giáo dục GD&ĐT Giáo dục và đào tạo GD&TT Giáo dục và thể thao GDPT Giáo dục phổ thông GV Giáo viên HHKG Hình học không gian HS Học sinh KĐD Khối đa diện KHCN Khoa học công nghệ PPDH Phương pháp dạy học SGK Sách giáo khoa THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông Viện NKGD Viện Nghiên cứu Khoa học Giáo dục v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Danh sách các trường có GV đóng góp ý kiến về thực trạng ....... 23 Bảng 1.2. Danh sách các trường có HS đóng góp ý kiến về thực trạng ........ 24 Bảng 1.3. Tự đánh giá của HS về mức độ hiểu nội dung “Lượng giác, Nguyên hàm-Tích phân, Hình học không gian và Khối đa diện”...... 27 Bảng 2.1. Nội dung các bài học trong SGK toán lớp 11 của nước CHDCND Lào ............................................................................... 31 Bảng 2.2. Một số nội dung Toán lớp 11 có thể tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM .......................................................... 37 Bảng 2.3. Kiến thức trong lĩnh vực STEM chủ đề “Thuyền cứu lũ lụt” ....... 38 Bảng 3.1. Kết quả điều tra mức độ đồng tình của HS ................................... 54 Bảng 3.2. Kết quả xin ý kiến của GV về chủ đề đã xây dựng ....................... 56 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Chu trình STEM .............................................................................. 16 Hình 1.2. Vòng lặp thiết kế trong GD STEM ................................................. 17 Hình 1.3. Quy trình thiết kế chủ đề STEM ..................................................... 18 Hình 1.4. Sơ đồ quy trình giáo dục STEM...................................................... 18 Hình 1.5. Sơ đồ quy trình HS thực hiện nhiệm vụ STEM .............................. 20 Hình 1.6. Sơ đồ quy trình HS thực hiện nhiệm vụ STEM .............................. 22 Hình 2.1: Sơ đồ nội dung chính chủ đề “Chế tạo giàn treo trồng nấm” ......... 44 vii DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1.1. Số GV đã tìm hiểu và tập huấn về GD STEM .......................... 25 Biểu đồ 1.2. Tần suất áp dụng thực hành/ứng dụng kĩ thuật của GV trong dạy học Toán.................................................................... 25 Biểu đồ 1.3. Tần suất áp dụng GD STEM trong dạy học của GV ................ 26 Biểu đồ 1.4. Quan điểm của GV về những khó khăn khi dạy học STEM .... 26 Biểu đồ 1.5. Biểu đồ về bài toán thực tế trong sách giáo khoa của HS......... 28 Biểu đồ 1.6. Tần suất áp dụng thực hành thí nghiệm của GV trong dạy học Toán .................................................................................... 28 Biểu đồ 1.7. Biểu đồ về hứng thú tham gia hoạt động STEM của HS .......... 29 Biểu đồ 1.8. Biểu đồ về hứng thú của HS khi được sử dụng bài toán để giải quyết vấn đề trong thực tế .................................................. 29 viii MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào (CHDCND Lào) đang trong thời kỳ đổi mới. Do đó, ngành giáo dục cũng phải có những bước đi đổi mới về mọi mặt, nhằm đào tạo con người lao động có đủ kiến thức, năng lực sáng tạo, trí tuệ phẩm chất đạo đức tốt, đáp ứng được yêu cầu nhân lực của đất nước. Dự thảo của Bộ Giáo dục và Thể thao ( ộ GDTT) về tầm nhìn giáo dục đến năm 2030, chiến lược giáo dục đến 2025 đã định hướng chung đảm bảo phát triển năng lực của học sinh, biết vận dụng kiến thức vào cuộc sống thực ti n, biết sử dụng kĩ thuật, công nghệ thông tin và có thể giao tiếp bằng ngoại ngữ 1 . Luật Giáo dục nước CHDCND Lào đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đổi mới giáo dục: Phương pháp giáo dục của các trường học toàn đất nước phải phát huy những kỹ năng cần thiết cho HS đó là kỹ năng giải quyết vấn đề, giao tiếp, làm việc nhóm, năng lực sáng tao, kỹ năng trình bày báo cáo…; Phù hợp với đặc điểm của từng môn học, lớp học, học sinh, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực ti n và tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui hứng thú học cho HS [2]. Thực trạng giáo dục tại nước CHDCND Lào cho thấy, việc giảng dạy kiến thức nói chung và kiến thức toán nói riêng được tiến hành trong hoàn cảnh mà học sinh ít có điều kiện để nghiên cứu, quan sát, thực nghiệm, sáng tạo và vận dụng kiến thức trong giải quyết vấn đề thực ti n, đặc biệt đối với HS trung học cơ sở (THCS) và HS trung học phổ thông (THPT). Trong luận văn này, tác giả đã tìm hiểm nghiên cứu và vận dụng phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM (GD STEM), hiện nay đang còn tương đối mới ở Lào. GD STEM là một phương thức giáo dục tích hợp các môn khoa tự nhiên thông qua hoạt động thực hành và ứng dụng. Trong quá trình học tập, học sinh sẽ vừa học được kiến thức khoa học, vừa được vận dụng kiến thức đó vào thực ti n. GD STEM sẽ phá đi khoảng cách giữa kiến thức 1 hàn lâm và thực ti n, tạo ra những con người có năng lực làm việc tốt, có tính sáng tạo cao, với những công việc đòi hỏi trí óc của thế kỷ 21. Điều này phù hợp với cách tiếp cận tích hợp trong chương trình GDPT ở Lào, sự nghiệp đổi mới, tiếp cận với sự phát triển của giáo dục thế giới hướng tới sự phát triển năng lực của học sinh, cũng được triển khai mạnh mẽ ở CHDCND Lào. Vì vậy, tư tưởng này của GD STEM cần được khai thác và đưa vào mạnh mẽ trong chương trình GDPT nước CHDCND Lào. Chương trình giáo dục phổ thông môn Toán 11 ở nước CHDCND Lào gồm có 10 chương và 38 bài, trong đó có nhiều nội dung có nhiều cơ hội cho triển khai dạy học theo định hướng giáo dục STEM như lượng giác, nguyên hàm, tích phân và hình học không gian... Chính vì những lí do trên, tác giả đã lựa chọn nghiên cứu “Dạy học môn toán theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh lớp 11 nước cộng hòa dân chủ nhân dân Lào”. 2. Mục đích nghiên cứu Thiết kế và tổ chức dạy học môn Toán chủ đề theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh lớp 11 của nước CHDCND L O. 3. Khách thể nghiên cứu và đối tƣợng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu 3.1. Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học môn Toán ở lớp 11 theo định hướng giáo dục STEM. 3.2. Đối tƣợng nghiên cứu: Việc thiết kế và đề xuất phương án tổ chức một số kế hoạch dạy học theo định hướng GD STEM. 4. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế và tổ chức được một số chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong môn Toán lớp 11 của nước CHDCND Lào một cách phù hợp thì sẽ làm phong phú thêm môi trường học tập, phát huy được tính tích cực, chủ động của HS, từ đó góp phần nâng cao chất lượng học tập môn Toán. 2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận về GD STEM. - Điều tra, khảo sát thực trạng dạy học môn Toán theo định hướng STEM cho học sinh lớp 11. - Thiết kế, biên tập một số chuyên đề dạy học môn Toán lớp 11 theo định hướng GD STEM. - Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm nghiệm tính hiệu quả của các phương pháp sư phạm do luận văn đề xuất. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận - Tìm hiểu nghiên cứu tài liệu về các vấn đề liên quan đến luận văn. 6.2 Phương pháp điều tra và khảo sát thực tiễn - Tìm hiểu thực ti n của học sinh lớp 11 nhằm phát hiện vấn đề nghiên cứu. - Trao đổi với giáo vên có nhiều kinh nghiệm trong dạy học về khả năng học tập của học sinh lớp 11 theo định hướng giáo dục STEM. 6.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Nghiên cứu trường hợp: Theo dõi, phân tích và đánh giá về khả năng học tập theo định hướng giáo dục STEM của một số học sinh tham gia thực nghiệm sư phạm. - Thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của các phương pháp sư phạm đã đề xuất. 7. Cấu trúc luận văn Ngoài phần “Mở đầu”, “kết luận” và “Danh mục tài liệu tham khảo”, nội dung chính của luận văn được trình bày trong ba chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực ti n. Chương 2: Thiết kế và tổ chức một số chủ đề dạy học theo định hướng GD STEM trong môn Toán lớp 11 của nước CHDCND Lào. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 3 Chƣơng 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Tổng quan về giáo dục STEM 1.1.1. Quan niệm về giáo dục STEM a) STEM Theo [12], từ khóa STEM được sử dụng lần đầu tiên từ những năm 2000 bởi Quỹ Khoa học Quốc gia (National Science Foundation - NSF)’ một cơ quan của chính phủ Hoa Kì với mục đích hỗ trợ nghiên cứu GD và các ngành khoa học kĩ thuật cơ bản ở tất cả các lĩnh vực y tế. Đó là từ viết tắt bởi bốn chữ cái đầu tiên trong tổ hợp các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). S - Science (Khoa học) hiểu đơn giản là những gì liên quan đến viện tìm hiểu và khám phá thế giới tự nhiên. Ở trường học từ cấp tiểu học cho đến trung học phổ thông và đại học, có rất nhiều môn học nghiên cứu về thế giới tự nhiên như: vật lí, hóa học, sinh học, thiên văn học, địa chất... T - Technology (Công nghệ) có rất nhiều phát biểu khác nhau về khái niệm công nghệ, nhưng tựu chung lại đều mong một ý nghĩa chung, đó là “quá trình con người thay đổi thế giới tự nhiên để đáp ứng nhu cầu và mong muốn của mình” - theo công bố của Hội đồng nghiên cứu quốc gia (NRC) và Học viện kĩ thuật quốc gia (ANE). E - Engineering (Kĩ thuật) là những ngành nghề mà ở đó có kiến thức đạt được về khoa học tự nhiên và Toán học được áp dụng để phát triển các quy trình sản xuất tận dụng nguồn nguyên liệu sức mạnh của thiên nhiên nhằm phục vụ lợi ích của nhân loại (Theo Hội đồng Kiểm định kĩ thuật và Công nghệ A ET, năm 2002). Các lĩnh vực của công nghệ, kĩ thuật có mối quan hệ chặt chẽ, bổ trợ cho nhau. M - Mathematics (Toán học) là khoa học về quy luật và mối quan hệ (Theo Hiệp hội vì sự tiến bộ của khoa học Mĩ). Toán học cung cấp một thứ 4 ngôn ngữ chính xác cho Công nghệ, Khoa học và Kĩ thuật. Phát triển công nghệ, chẳng hạn như công nghệ máy tính cũng giúp ích rất nhiều cho Toán học, cũng như sự phát triển của toán học thường tạo ra những sáng kiến đổi mới trong công nghệ. STEM được hiểu là sự kết hợp giữa bốn ngành Khoa học, công nghệ, Kĩ thuật và Toán học thành một môn học mới, ở đó người học có cơ hội để tiếp cận với thế giới trên nhiều khía cạnh hơn là chỉ được học từng phần kiến thức riêng rẽ và thực hành về nó [14]. STEM là một chương trình giảng dạy đưa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kỹ năng liên quan đến (các lĩnh vực) Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học - theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày. b) Giáo dục STEM Về định nghĩa GD STEM cũng có nhiều quan điểm khác nhau ở các quốc gia và lĩnh vực: - Quan điểm thứ nhất có thể kể đến là việc coi giáo dục STEM phương pháp tiếp cận liên môn, liên ngành trong quá trình học mà ở đó việc học các khái niệm thuật ngữ khoa học được kết hợp với những bài học thực tế. Theo quan điểm này có thể kể đến Tsupros N, R. Kohler và J. Hallinen (2009). Theo cách thức này HS được khuyến khích áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào trong các bối cảnh cụ thể giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu. Từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM. Cũng theo quan điểm này nhà trường cần thiết phải tiến hành các liên kết với cộng đồng và doanh nghiệp để cùng tạo ra môi trường thực ti n giúp HS có điều kiện áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và Toán vào thực ti n, nhờ đó phát triển những hiểu biết về STEM và giúp tăng năng lực cạnh trang trong nền kinh tế mới. 5 - Quan điểm thứ hai coi GD STEM là một cách tiếp cận việc giảng dạy và học tập, ở đó HS phát hiện và lĩnh hội các khái niệm, phát triển các năng lực, tìm hiểu các khuynh hướng của khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học, những nội dung có thể được chuyển giao áp dụng từ môi trường học tập sang bối cảnh thực tế. Theo quan điểm này có Gonzalez và Kuenzi (2012). Cả hai quan điểm trên về bản chất có thể được hiểu giáo dục STEM giúp trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Các kiến thức và kĩ năng này được lồng ghép, tích hợp và bổ trợ cho nhau giúp HS phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hàng ngày. 10 . Đồng thời GD STEM sẽ thu hẹp khoảng cách giữa hàn lâm và thực ti n, tạo ra những con người có năng lực làm việc trong môi trường có tính sáng tạo cao và sử dụng trí óc có tính chất công việc ít lặp lại trong thế kỉ XXI [14] Trong định hướng GD STEM, HS là trung tâm, GV là người đóng vai trò tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động học của HS, HS chủ động, tích cực chiếm lĩnh kiến thức và thực hành vận dụng kiến thức vào giải quyết những vấn đề thực ti n trong cuộc sống. Vì vậy, GD STEM chú trong phát triển kĩ năng, hình thành năng lực và phẩm chất của HS đáp ứng yêu cầu mới trong sự phát triển của cuộc cách mạng 4.0 đang di n ra [16]. Trong luận văn này, tác giả sử dụng khái niệm GD STEM theo quan điểm thứ nhất, tức là GD STEM là phương pháp giảng dạy tích hợp các kiến thức về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học qua quá trình Kỹ thuật, nhằm giúp HS áp dụng các kiến thức lí thuyết vào bối cảnh cụ thể, có khả năng giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày, làm cho HS nhận biết và hiểu được tầm quan trọng của các kiến thức Khoa học, Công nghệ vì đó là kiến thức và kĩ năng cần thiết trong cuộc sống thực tế, góp phần xây dựng quê hương và đất nước. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, HS được đặt trước một tình huống có vấn đề thực ti n cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học. 6 Để giải quyết vấn đề đó, HS phải tìm tòi nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề (Sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công nghệ), phải biết cách mở rộng kiến thức, biết cách sửa chữa, chế biết lại chúng cho phù hợp với tình huống có vấn đề mà người học đang phải giải quyết [15]. c) Mục tiêu của giáo dục STEM Hiện nay GD STEM đã được triển khai ở nhiều nước trên thế giới. Vì bối cảnh của các nước khác nhau nên mục tiêu cho GD STEM ở các quốc gia cũng khác nhau. Tuy nhiên, các mục tiêu GD STEM của các quốc gia khác nhau mà điểm chung là chúng tác động đến người học. GD STEM như là một giải pháp trong cải cách GD của các quốc gia, hướng tới phát triển con người để đáp ứng mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội, phát triển của quốc gia trong thời đại toàn cầu hóa đầy cạnh tranh. Trong luận văn này, tác giả trình bày mục tiêu GD STEM theo nghĩa chung nhất. Mục tiêu GD STEM bao gồm 3 phần chính như sau: (1) Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học về STEM cho HS: Là phát triển những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, kĩ thuật và Toán học. Hơn nữa, phải biết vận dụng phối hợp cá kiến thức, kĩ năng để giải quyết các vấn đề thực ti n. (2) Phát triển năng lực cốt lõi cho HS: GD STEM là trang bị cho HS những kĩ năng phù hợp để áp dụng yêu cầu thách thức trong thế kỉ XXI. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, HS sẽ được phát riêng tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công. (3) Định hướng nghề nghiệp cho HS: GD STEM sẽ tạo cho HS những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS, góp phần đạo tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cho xã hội, đặc biệt là đối với các nhành nghề thuộc lĩnh vực STEM [10], [18]. 7 Những đặc điểm cốt lõi của GD STEM bao gồm: - Phương pháp tiếp cận tích hợp các nội dung: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. - Nhấn mạnh phương pháp học qua thực hành, kết hợp học lí thuyết với việc vận dụng những lí thuyết trong các tình huống thực ti n phức hợp. - Giúp người học có được những kĩ năng và năng lực cần thiết để cạnh tranh và phát triển. d) Các hình thức triển khai giáo dục STEM Các hình thức có thể triển khai giáo dục STEM như sau: - Dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. - Hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, HS được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kĩ thuật trong thực ti n đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới GD STEM. Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của các bên liên quan như trường phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trường đại học, doanh nghiệp Trải nghiệm STEM còn có thể được thực hiện thông qua sự hợp tác giữa trường phổ thông với cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp. Theo cách này, sẽ kết hợp được thực ti n phổ thông với ưu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp. 8 Các trường phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, HS được học tập nâng cao trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh STEM. Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của HS, di n ra định kì, trong cả năm học. Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học. Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để HS thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực STEM. - Hoạt động nghiên cứu khoa học Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kĩ thuật với nhiều chủ đề khác nhau thuộc các lĩnh vực robot, năng lượng tái tạo, môi trường, biến đổi khí hậu, nông nghiệp công nghệ cao... Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho những HS có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kĩ thuật giải quyết các vấn đề thực ti n. Tổ chức tốt hoạt động sáng tạo khoa học kĩ thuật là tiền đề triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học được tổ chức thường xuyên [21]. 1.1.2. Tổng quan các nghiên cứu về giáo dục STEM a) Một số nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới Trong một thập kỉ trở lại đây nghiên cứu về GD STEM đã và đang được rất nhiều nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu và xu hướng nghiên cứu về lĩnh vực này sẽ còn tiếp tục được phát triển. Theo Josh Brown - Trường đại học Illinois giai đoạn 2007 - 2010 tại Mĩ có khoảng 60 bài báo khoa học liên quan trực tiếp đến GD STEM được xuất bản từ 8 tạp chí nổi tiếng trong lĩnh vực giáo 9 dục của Mĩ, điều này cho thấy cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu về GD STEM [23]. Với mục đích nghiên cứu về xu hướng GD STEM, Yuan - Chung Yu và cộng sự đã tập hợp và phân tích các tài liệu về GD STEM trong cơ sở dữ liệu ISI giai đoạn từ 1992 - 2013 cho thấy từ năm 2008 cho tới nay xu hướng nghiên cứu về GD 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. Cũng trong giai đoạn này Mĩ là quốc gia có nhiều nghiên cứu về GD STEM nhất với 200 công trình (52%), tiếp theo đó là Anh với 36 công trình (9,35%); Hà Lan, mỗi quốc gia có 16 nghiên cứu (4,16%); các quốc gia Tây Ban Nha, Ixaren, Thổ nhĩ Kì, Canada, Đức, Đài Loan tổng cộng có 67 công trình; các quốc gia còn lại trên thế giới có 50 công trình. Nghiên cứu cũng chỉ ra 5 lĩnh vực liên quan đến GD STEM bao gồm: Giáo dục học, Tâm lí học, Kĩ thuật, Dịch vụ khoa học chăm sóc sức khỏe và khoa học máy tính [24]. Bên cạnh đó, hiện nay trên thế giới có một số khuynh hướng nghiên cứu về GD STEM như: lịch sử, quá trình phát triển, tầm quan trọng của GD STEM tiêu biểu là tác giả Morrison, amanda, Roberts, David W.White, William E. Dugger, Ryan Brown... những nghiên cứu theo hướng này tập trung tìm hiểu về bản chất của STEM, vai trò của STEM trong lịch sử phát triển khoa học công nghệ của loài người, những nhận thức về GD STEM. Tích hợp GD STEM là một hướng nghiên cứu khá cơ bản về GD STEM được rất nhiều nhà khoa học, tổ chức giáo dục quan tâm. Tiêu biểu là công trình của Honey và công sự 26 . Đây là kết quả nghiên cứu trong một thơi gian dài của nhóm các chuyên gia thuộc nhiều lĩnh vực của Ủy ban tích hợp GD STEM (Mỹ) dưới sự ủng hộ của Viện Kĩ thuật Quốc gia và Ban khoa học giáo dục của Hội đồng nghiên cứu quốc gia Mỹ. Nghiên cứu này là một kinh nghiệm quý báu về tích hợp GD STEM trong chương trình GDPT hệ 12 năm của Mỹ. Cụ thể: nghiên cứu những kinh nghiệm tích hợp GD STEM, những nghiên cứu liên quan đến việc thiết kế tích hợp những trải nghiệm STEM, ngữ cảnh cho việc triển khai tích hợp STEM. 10 Tải về bản full