DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM. LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI LÊ XUÂN QUANG DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Hà Nội - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI LÊ XUÂN QUANG DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Chuyên ngành: LL PPDH môn Kĩ thuật Công nghiệp Mã số: 62 14 01 11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Lê Huy Hồng TS Vũ Đình Chuẩn Hà Nội - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình tơi thực Các số liệu kết nghiên cứu luận án trung thực, khách quan, nghiêm túc chưa tác giả khác công bố cơng trình Tác giả luận án Lê Xn Quang LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Sau đại học, thầy giáo, cô giáo khoa Sư phạm kĩ thuật, trường Đại học Sư phạm Hà Nội tận tình giảng dạy, truyền thụ kiến thức, tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập nghiên cứu Trường Với lòng biết ơn chân thành sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Lê Huy Hoàng TS.Vũ Đình Chuẩn tận tình hướng dẫn ln động viên, giúp đỡ em trình nghiên cứu Sự hiểu biết sâu sắc khoa học kinh nghiệm thầy tiền đề để em đạt kết Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo, cô giáo bạn đồng nghiệp làm việc môn Phương pháp dạy học, Khoa Sư phạm kĩ thuật, trường Đại học Sư phạm Hà Nội tận tình bảo chia sẻ kinh nghiệm, kiến thức giúp đỡ em trình học tập nghiên cứu Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới chuyên gia, thầy cô giáo em học sinh, sinh viên tham gia, hợp tác tạo điều kiện, giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới cha mẹ, gia đình, người thân, bạn bè ln quan tâm, ủng hộ, động viên, khích lệ, giúp đỡ để tơi hồn thành luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Nghiên cứu sinh Lê Xuân Quang i DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt CNTT Công nghệ thông tin CS Cộng ĐC Đối chứng ĐLC Độ lệch chuẩn GV Giáo viên HS Học sinh NXB Nhà xuất PPDH Phương pháp dạy học STEM Science, Technology, Engineering Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Mathematics Tốn học TB Trung bình THCS Trung học sở THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm UNESCO United Nations Educational Tổ chức Giáo dục, Khoa học Scientific and Cultural Organization Văn hóa Liên hiệp quốc ii MỤC LỤC Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục từ viết tắt Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu 3 Nhiệm vụ nghiên cứu Khách thể, đối tượng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài Bố cục luận án Chương - CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1.1 Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM 1.1.1 Giáo dục STEM giới 1.1.2 Giáo dục STEM Việt Nam 13 1.2 Một số khái niệm 16 1.2.1 STEM 16 1.2.2 Giáo dục STEM 17 1.3 Một số vấn đề giáo dục STEM 19 1.3.1 Mục tiêu giáo dục STEM 19 1.3.2 Mối liên hệ tương tác lĩnh vực giáo dục STEM 21 1.3.3 Quy trình giáo dục STEM 23 1.3.4 Các đường giáo dục STEM cho học sinh 27 iii 1.3.5 Phân loại STEM 31 1.4 Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 33 1.4.1 Cơ sở khoa học dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 33 1.4.2 Bản chất dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 40 1.4.3 Đặc điểm dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 41 1.4.4 Quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 42 1.4.5 Phương pháp hình thức tổ chức dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 49 1.4.6 Cơ sở vật chất giáo dục STEM 54 1.5 Thực trạng dạy học mơn Cơng nghệ phổ thơng góc độ định hướng giáo dục STEM 55 1.5.1 Từ góc độ chương trình 55 1.5.2 Từ điều tra thực tiễn 56 Kết luận chương 63 Chương - DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 65 2.1 Phân tích mơn Cơng nghệ góc độ giáo dục STEM [4] 65 2.1.1 Mục tiêu môn Công nghệ 65 2.1.2 Cấu trúc nội dung môn Công nghệ 67 2.1.3 Đặc điểm môn Công nghệ 68 2.2 Mối quan hệ mục tiêu, chương trình, nội dung mơn Cơng nghệ với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM 70 2.3 Các mức độ dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 72 2.4 Vận dụng quy trình giáo dục STEM dạy học môn Công nghệ 73 iv 2.4.1 Xây dựng chủ đề 73 2.4.2 Xây dựng nội dung học tập môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 79 2.4.3 Thiết kế nhiệm vụ 83 2.4.4 Tổ chức thực 84 2.4.5 Đánh giá 86 2.5 Một số ví dụ minh hoạ 97 2.5.1 Chủ đề STEM cho dạy lồng ghép phận 97 2.5.2 Chủ đề STEM cho dạy lồng ghép toàn 101 2.5.3 Chủ đề STEM cho dạy phối hợp nhiều học 111 Kết luận chương 118 CHƯƠNG KIỂM NGHIỆM ĐÁNH GIÁ 119 3.1 Thực nghiệm sư phạm 119 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 119 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 119 3.1.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 120 3.1.4 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 120 3.1.5 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 122 3.1.6 Kết thực nghiệm sư phạm 125 3.2 Phương pháp chuyên gia 134 3.2.1 Mục đích 134 3.2.2 Đối tượng xin ý kiến chuyên gia 134 3.2.3 Nội dung phương pháp tiến hành 135 3.2.4 Đánh giá kết 137 Kết luận chương 144 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 145 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 147 TÀI LIỆU THAM KHẢO 148 PHỤ LỤC v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Xác định chủ đề STEM từ ngữ cảnh sống 46 Bảng 1.2 Kết mức độ quan tâm GV tới lực chung thông qua giảng 57 Bảng 1.3 Mức độ GV sử dụng phương pháp kĩ thuật dạy học tích cực 58 Bảng 1.4 Kết hướng dẫn HS vận dụng kiến thức để giải vấn đề thực tiễn 59 Bảng 1.5 Kết mức độ GV ý định hướng hứng thú HS 59 Bảng 1.6 Kết mức độ GV tổ chức cho HS hợp tác làm sản phẩm trình dạy học 60 Bảng 1.7 Kết mức độ GV kết nối kiến thức từ môn Khoa học tự nhiên q trình dạy học mơn Cơng nghệ 60 Bảng 1.8 Kết khảo sát mức độ GV sử dụng sở vật chất dạy học môn Công nghệ 61 Bảng 1.9 Kết khảo sát phịng học mơn Cơng nghệ 62 Bảng 1.10 Kết mức độ nhận thức GV STEM 62 Bảng 1.11 Mối quan tâm STEM GV môn Công nghệ 63 Bảng 2.1 Một số nội dung chương trình mơn Cơng nghệ lựa chọn để xây dựng chủ đề STEM 74 Bảng 2.2 Ứng dụng kiến thức môn Công nghệ thực tiễn 76 Bảng 2.3 Nội dung cho chủ đề giáo dục STEM 82 Bảng 2.4 Bảng Rubric đánh giá sản phẩm HS 89 Bảng 2.5 Cấu trúc tiêu chí lực giải vấn đề 90 Bảng 2.6 Các mức lực giải vấn đề 91 Bảng 2.7 Bảng kiểm quan sát lực giải vấn đề 92 Bảng 2.8 Cấu trúc tiêu chí lực sáng tạo 92 Bảng 2.9 Bảng mô tả tiêu chí mức độ đánh giá lực sáng tạo 93 vi Bảng 2.10 Bảng kiểm quan sát lực sáng tạo 94 Bảng 2.11 Cấu trúc tiêu chí lực hợp tác 94 Bảng 2.12 Các tiêu chí mức độ đánh giá lực hợp tác 95 Bảng 2.13 Bảng kiểm quan sát lực hợp tác 96 Bảng 3.1 Các trường lớp TNSP 121 Bảng 3.2 Bảng tổng hợp tham số đặc trưng lớp TN trước sau tác động sư phạm 126 Bảng 3.3 Bảng tổng hợp tham số đặc trưng lớp TN lớp ĐC 128 Bảng 3.4 Bảng tổng hợp tham số đánh giá lực giải vấn đề 129 Bảng 3.5 Bảng tổng hợp tham số đánh giá lực sáng tạo 131 Bảng 3.6 Bảng tổng hợp tham số đánh giá lực hợp tác 132 Bảng 3.7 Kết điều tra mức độ đồng tình HS 133 Bảng 3.8 Ý kiến chuyên gia sở khoa học dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 137 Bảng 3.9 Ý kiến chuyên gia đặc điểm giáo dục STEM 138 Bảng 3.10 Ý kiến chuyên gia tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM 140 Bảng 3.11 Ý kiến chuyên gia nguyên tắc dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 140 Bảng 3.12 Ý kiến chuyên gia tính khả thi đề xuất 142 Bảng 3.13 Ý kiến chuyên gia chủ đề xây dựng 143 vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Mối liên quan Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học 22 Hình 1.2 Mơ hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM 24 Hình 1.3 Tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học26 Hình 1.4 Vịng lặp thiết kế giáo dục STEM [84] 27 Hình 1.5 Chủ đề STEM dạy mơn học 29 Hình 1.6 Chủ đề STEM dạy nhiều môn học 29 Hình 1.7 Chủ đề STEM nhiều môn phối hợp 30 Hình 1.8 Quy trình dạy học mơn Cơng nghệ theo định hướng giáo dục STEM 42 Hình 1.9 Quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM 43 Hình 1.10 Mơ hình ba chiều xem xét chủ đề giáo dục STEM 45 Hình 1.11 Sơ đồ bước thực dạy học theo dự án 52 Hình 1.12 Biểu đồ mức độ sử dụng phương pháp kĩ thuật dạy học 59 Hình 1.13 Kết mức độ kết nối kiến thức từ mơn Tốn học, Vật lí, Hóa học, Sinh học Tin học q trình dạy học mơn Cơng nghệ 61 Hình 2.1 Nội dung môn Công nghệ 68 Hình 2.2 Các giai đoạn tổ chức thực nội dung học tập 85 Hình 3.1 Đồ thị đường lũy tích kiểm tra lớp TN trước sau tác động sư phạm 126 Hình 3.2 Đồ thị đường lũy tích kiểm tra lớp TN (sau tác động sư phạm) lớp ĐC 127 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Một kinh tế thịnh vượng kỉ 21 dựa tảng Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học [64] Điều đặt cho ngành giáo dục nhiệm vụ cần chuẩn bị cho học sinh (HS) kĩ kiến thức theo chuẩn toàn cầu để đáp ứng với nhu cầu hội nhập ngày cao Giáo dục STEM bắt nguồn từ nước Mỹ cách gần hai thập kỉ, coi cải cách giáo dục mang tính đột phá Mỹ với mục tiêu xác lập vững vị quốc gia đứng đầu giới kinh tế, khoa học công nghệ với nguồn lao động chất lượng thuộc lĩnh vực STEM Bên cạnh tiếp tục làm gia tăng tầm ảnh hưởng Mỹ với giới thông qua phát minh, sáng chế Cho đến có nhiều quốc gia theo đuổi chương trình giáo dục STEM họ nhận thấy hướng mang tính tất yếu bối cảnh cạnh tranh kinh tế quốc gia giới STEM viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Cơng nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Tốn học) Giáo dục STEM quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành nhằm trang bị cho HS kiến thức kĩ cần thiết liên quan đến lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học Các kiến thức kĩ phải giảng dạy tích hợp giúp người học áp dụng kiến thức bối cảnh cụ thể Theo số liệu Cục thống kê lao động Mỹ năm 2012 cho thấy việc làm thuộc lĩnh vực STEM dự báo mở rộng phát triển nhanh so với việc làm thuộc lĩnh vực phi STEM giai đoạn 2010 - 2020 [82] Trong đó, số lượng lao động Mỹ giai đoạn 2012 - 2022 cần thêm 15,6 triệu người (tăng 10,8%), đặc biệt tỉ lệ tăng trưởng việc làm lĩnh vực STEM chiếm tỉ lệ cao [74] Tương tự Úc, ước tính 75% nghề phát triển nhanh địi hỏi kĩ kiến thức STEM Như vậy, nguồn nhân lực thuộc lĩnh vực STEM trở nên cần thiết quốc gia khác đặc biệt bối cảnh tồn cầu hóa Ở Việt Nam, định hướng phát triển đất nước sớm trở thành nước công nghiệp theo hướng đại, đặc biệt trọng tới phát triển kinh tế tri thức Trong chiến lược phát triển công nghiệp Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035 trọng đào tạo nguồn nhân lực cơng nghiệp có kĩ năng, có lực sáng tạo; ưu tiên phát triển chuyển giao cơng nghệ ngành Trong đó, Chính phủ xác định nhóm ngành cơng nghiệp lựa chọn ưu tiên phát triển gồm: công nghiệp chế biến chế tạo, điện tử viễn thông, lượng lượng tái tạo [29] Để xây dựng nguồn nhân lực đó, giáo dục cần phải chuẩn bị lực lượng thành thạo lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Vì vậy, q trình hội nhập quốc tế sâu rộng, hội tiếp cận với xu mới, mơ hình giáo dục học hỏi kinh nghiệm nước có giáo dục tiên tiến cần thiết nhằm thay đổi giáo dục phổ thông Việt Nam Giáo dục STEM xuất Việt Nam vài năm trở lại đây, bước truyền thơng mang tính thử nghiệm, chưa thực trở thành hoạt động giáo dục thức trường phổ thông Tuy nhiên, giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp kiến thức kĩ cần thiết cho HS kỉ 21 mô hình giáo dục diện rộng tương lai gần giới Do vậy, giáo dục STEM cần quan tâm nhận thức toàn xã hội Hiện Việt Nam, STEM giáo dục STEM nói riêng chưa nghiên cứu sâu Các viết, tài liệu giáo dục STEM Việt Nam mang tính chất thơng tin bình luận Hiện chưa có cơng trình bàn sở lí luận giáo dục STEM vận dụng vào dạy học mơn Bên cạnh đó, mơn Cơng nghệ có nhiều điểm tương đồng với giáo dục STEM môn khoa học ứng dụng kiến thức tảng môn khoa học Tốn học, Vật lí, Hóa học… Bản thân môn Công nghệ thành tố STEM Nội hàm mơn Cơng nghệ có yếu tố tích hợp, việc nghiên cứu giáo dục STEM nói chung dạy học mơn Cơng nghệ theo định hướng giáo dục STEM nói riêng hồn tồn có sở phù hợp với định hướng đổi giáo dục Việt Nam sau 2015 theo hướng phát triển lực người học nhằm đáp ứng đòi hỏi xã hội đại Với lí tác giả chọn đề tài:“Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM” Mục đích nghiên cứu Xây dựng sở lí luận giáo dục STEM sở lí luận, sở thực tiễn dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Thiết kế quy trình dạy học mơn Cơng nghệ theo định hướng giáo dục STEM vận dụng vào dạy học môn Công nghệ phổ thông Việt Nam Nhiệm vụ nghiên cứu (1) Xây dựng sở lí luận thực tiễn dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM (2) Xây dựng quy trình dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM Đề xuất phương pháp luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM dạy học môn Công nghệ Trên sở thực nghiệm (TN) với mơn Cơng nghệ (3) Thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm kiểm nghiệm đánh giá giả thuyết nêu Khách thể, đối tượng phạm vi nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Giáo dục STEM, Môn Công nghệ phổ thông - Đối tượng nghiên cứu: Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM 4 - Phạm vi nghiên cứu: Q trình dạy học mơn Công nghệ lớp Trung học sở (THCS) Việt Nam Phạm vi khảo sát trường THCS Tân Phú Quốc Oai - Hà Nội trường THCS-THPT Nguyễn Tất Thành - Hà Nội Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế quy trình dạy học mơn Cơng nghệ theo định hướng giáo dục STEM vận dụng vào xây dựng chủ đề, nội dung, cách thức tổ chức hoạt động dạy học, kiểm tra đánh giá mơn Cơng nghệ tác động tích cực đến kết học tập, hứng thú góp phần hình thành, phát triển lực cốt lõi (năng lực giải vấn đề, lực sáng tạo, lực hợp tác…) cho HS dạy học môn Công nghệ theo định hướng đổi toàn diện giáo dục Việt Nam Phương pháp nghiên cứu - Nhóm phương pháp nghiên cứu lí luận (phương pháp phân tích, tổng hợp, khái qt hóa) Được sử dụng để tập hợp, phân tích tài liệu nghiên cứu giới Việt Nam vấn đề thuộc phạm vi nghiên cứu đề tài, nhằm mục đích lựa chọn khái niệm tư tưởng sở lí luận đề tài Nghiên cứu chủ chương sách Nhà nước, ngành Giáo dục có liên quan tới nội dung nghiên cứu Từ đề xuất khung lí luận cho dạy học mơn Cơng nghệ theo định hướng giáo dục STEM - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn (phương pháp điều tra, phương pháp quan sát sư phạm, phương pháp TNSP, phương pháp Delphi) Được sử dụng để điều tra thực trạng dạy học mơn Cơng nghệ góc độ giáo dục STEM, hiểu biết giáo viên (GV) giáo dục STEM Xây dựng sử dụng bảng kiểm quan sát lực HS trình trải nghiệm học tập môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Xác định nhiệm vụ xây dựng nội dung, tiến hành hoạt động TNSP Tư tưởng phương pháp Delphi sử dụng trình xin ý kiến chuyên gia để xác định đồng thuận chuyên gia với nội dung nghiên cứu giúp tạo ý tưởng cho nghiên cứu 5 - Nhóm phương pháp hỗ trợ (phương pháp thống kê Toán học…) Luận án sử dụng phần mềm SPSS 16.0 để xử lí, phân tích số liệu thu mẫu điều tra TN Đóng góp đề tài 7.1 Về lí luận Hồn thiện sở lí luận giáo dục STEM phương diện sau: - Đề xuất khái niệm, quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM - Đề xuất phương pháp luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM dạy học môn Công nghệ - Xây dựng tiêu chí chủ đề giáo dục STEM, cấu trúc nhiệm vụ STEM 7.2 Về thực tiễn - Đánh giá thực trạng dạy học mơn Cơng nghệ phổ thơng góc độ giáo dục STEM - Xây dựng 03 chủ đề minh họa dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM - Góp phần đổi giáo dục Cơng nghệ phổ thông theo định hướng phát triển lực phù hợp với tư tưởng tích hợp bậc THCS sau năm 2015 định hướng giáo dục Công nghệ sau năm 2015 Bố cục luận án Ngoài phần mở đầu kết luận, luận án gồm chương: Chương Cơ sở lí luận thực tiễn dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Chương Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Chương Kiểm nghiệm đánh giá Chương - CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1.1 Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM 1.1.1 Giáo dục STEM giới 1.1.1.1 Nghiên cứu giáo dục STEM giới Trong thập kỷ trở lại nghiên cứu giáo dục STEM đã, nhiều nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu xu hướng nghiên cứu lĩnh vực tiếp tục phát triển Theo thống kê Josh Brown – Trường đại học Illinois giai đoạn 2007 - 2010 Mỹ có 60 báo khoa học liên quan trực tiếp đến giáo dục STEM xuất từ tạp chí tiếng lĩnh vực giáo dục Mỹ, điều cho thấy sở khoa học cho việc nghiên cứu giáo dục STEM [43] Với mục đích nghiên cứu xu hướng giáo dục STEM, Yuan-Chung Yu cộng (cs) tập hợp phân tích tài liệu giáo dục STEM sở liệu ISI giai đoạn từ 1992 - 2013 cho thấy từ năm 2008 xu hướng nghiên cứu giáo dục STEM phát triển mạnh, cụ thể năm 2008 có khoảng 15 báo đến năm 2013 số lượng tăng lên gần 100 báo Cũng giai đoạn Mỹ quốc gia có nhiều nghiên cứu giáo dục STEM với 200 cơng trình (52%), Anh với 36 cơng trình (9,35%); Hà Lan, Úc mỡi quốc gia có 16 nghiên cứu (4,16%); quốc gia Tây Ban Nha, Ixaren, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada, Đức, Đài Loan tổng cộng có 67 cơng trình; quốc gia cịn lại giới có 50 cơng trình Nghiên cứu lĩnh vực liên quan đến giáo dục STEM bao gồm: Giáo dục học, Tâm lí học, Kĩ thuật, Dịch vụ khoa học chăm sóc sức khỏe Khoa học máy tính [86] Bên cạnh đó, giới có số khuynh hướng nghiên cứu giáo dục STEM như: lịch sử, trình phát triển, tầm quan trọng giáo dục STEM tiêu biểu tác giả Morrison, Amanda Roberts, David W White, William E Dugger, Ryan Brown… Những nghiên cứu theo hướng tập trung tìm hiểu chất STEM, vai trò STEM lịch sử phát triển khoa học cơng nghệ lồi người, nhận thức giáo dục STEM [44], [62], [67], [75] Chương trình giáo dục kỷ XX chủ yếu tập trung vào Khoa học Tốn học mà quan tâm tới Kĩ thuật Công nghệ Thực tế cho thấy giáo dục khơng có Cơng nghệ Kĩ thuật HS trang bị kĩ lí thuyết, khái niệm, ngun lí, cơng thức, định luật mà không trang bị kiến thức để áp dụng vào thực tiễn Vì vậy, vai trị việc kết hợp Công nghệ Kĩ thuật STEM hướng nghiên cứu nhiều tác giả quan tâm tiêu biểu Ronald Rockland, DiFrancesca [54], [76] Đặc biệt luận án nghiên cứu James Allen Boe phương pháp tổng quan tài liệu thực nghiệm Delphi xác định vấn đề giáo dục STEM Nghiên cứu đưa khuyến nghị để giải có hiệu Cơng nghệ Kĩ thuật STEM Những chiến lược khuyến kích để đáp ứng nhu cầu GV môn Công nghệ tương lai Làm để giáo dục công nghệ thể vai trị mang tính “dẫn dắt” giáo dục STEM [42] Tích hợp giáo dục STEM hướng nghiên cứu giáo dục STEM nhiều nhà khoa học, tổ chức giáo dục quan tâm Tiêu biểu cơng trình Honey cs [60] Đây kết nghiên cứu thời gian dài nhóm chuyên gia thuộc nhiều lĩnh vực Ủy ban tích hợp giáo dục STEM (Mỹ) ủng hộ Viện Kĩ thuật Quốc gia Ban khoa học giáo dục Hội đồng nghiên cứu quốc gia Mỹ Nghiên cứu kinh nghiệm quý báu tích hợp giáo dục STEM chương trình giáo dục phổ thơng hệ 12 năm Mỹ Cụ thể: nghiên cứu mô tả khung lí thuyết tích hợp giáo dục STEM, tổng quan nghiên cứu kinh nghiệm tích hợp giáo dục STEM, nghiên cứu liên quan đến việc thiết kế tích hợp trải nghiệm STEM, ngữ cảnh cho việc triển khai tích hợp STEM 8 Ngồi có nhiều nghiên cứu mơ hình cải tiến mơ hình giáo dục STEM, nghề nghiệp liên quan đến giáo dục STEM, chương trình trải nghiệm STEM, phát triển đội ngũ GV, phương pháp giảng dạy STEM [48], [49], [58], [71], [72], [73], [85]… Gần đây, có số nghiên cứu đề cập đến yếu tố Nghệ thuật (Art) giáo dục STEM đề xuất dạy học liên ngành STEAM [52], [63], [78] Từ mở hướng nghiên cứu biến thể giáo dục STEM Bên cạnh nghiên cứu giáo dục STEM, nhiều trường Đại học Mỹ có chương trình đào tạo thạc sĩ dạy học tích hợp giáo dục STEM Các chương trình hướng tới việc đào tạo hệ nhà lãnh đạo, nhà giáo dục STEM kỷ 21 với hiểu biết sâu rộng tính chất liên ngành STEM cách tiếp cận cho việc giảng dạy học tập nội dung STEM Các khóa học thiết kế để truyền cảm hứng cho GV niềm đam mê lĩnh vực STEM khả để giảng dạy nội dung STEM cách hấp dẫn 1.1.1.2 Kinh nghiệm triển khai giáo dục STEM giới Nhiều quốc gia giới, bao gồm Mỹ Liên minh châu Âu chuyển đổi hệ thống giáo dục để cạnh tranh thời kỳ đổi [56] Giáo dục STEM vấn đề cốt lõi hai chiến lược đổi dựa nghiên cứu Mỹ Liên minh Châu Âu Chiến lược đổi cung cấp tầm nhìn cho hoạch định sách động lực cho sáng kiến STEM mang tính cộng đồng cá nhân để nâng cao hấp dẫn STEM giảng dạy STEM Mục tiêu trực tiếp sáng kiến STEM tăng số lượng chất lượng GV dạy STEM để đào tạo kĩ khả sáng tạo sinh viên, HS nhằm đảm bảo thành công kỉ 21 Ở nhiều quốc gia, cải cách giáo dục tập trung vào việc tăng khả năng, hứng thú, đam mê khoa học HS STEM giảng dạy STEM 9 a Tại Mỹ Giáo dục STEM vấn đề Mỹ, gần dành quan tâm lớn quốc gia thông qua luật liên bang Mối quan tâm đến từ nghiên cứu cho thấy giảm sút lực HS Mỹ HS quốc gia khác môn Toán học Khoa học [61] Ngay từ năm 1990, phủ Mỹ xây dựng mục tiêu giáo dục số cần thiết phát triển HS thơng thạo Tốn học Khoa học Phát triển lực cạnh tranh toàn cầu kết sáng kiến cạnh tranh nước Mỹ đề xuất tổng thống George.W.Bush năm 2006 [53] Sáng kiến mong đợi sách nhằm thúc đẩy phát triển thành tựu đạt HS thuộc lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học [41] Hiệp hội Thống đốc quốc gia Mỹ xuất tác phẩm “Những vấn đề xây dựng Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học” với khuyến cáo cho hệ thống giáo dục 12 năm bảo đảm cho tất HS tốt nghiệp có lực STEM mức cao Có ba khuyến cáo quan trọng cho nhà hoạch định sách phát triển công cụ nhằm xây dựng vấn đề liên quan đến STEM cách toàn diện gồm: yêu cầu xây dựng cách nghiêm túc chương trình giáo dục STEM hệ đào tạo 12 năm; cải thiện việc dạy học STEM phạm vi toàn quốc; hỡ trợ mơ hình tập trung vào phù hợp để chắn tất HS có kĩ STEM sau tốt nghiệp Báo cáo đưa gợi ý cải cách cần thiết với trường công lập hướng đến cạnh tranh toàn cầu cách hiệu hệ thống chương trình rời rạc không liên quan tới phương pháp truyền thống HS khơng cịn quan tâm tới chủ đề mà không liên quan với đời sống [80] Dưới thời tổng thống Barack Obama, Chính phủ Mỹ khuyến khích trường phổ thông xây dựng lớp học STEM, hợp tác với trường Đại học, doanh nghiệp giúp phát triển giáo dục STEM nhà trường Tại