Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại thành phố Hà Nội.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ HỒNG CHUNG HIỆU ỨNG CỦA GIÁO DỤC STEM ĐẾN KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC TẠI THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC Hà Nội - 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ HỒNG CHUNG HIỆU ỨNG CỦA GIÁO DỤC STEM ĐẾN KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC TẠI THÀNH PHỐ HÀ NỘI Ngành: Lý luận Phương pháp dạy học Mã số: 9140110 LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Văn Hạnh Hà Nội - 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu cá nhân thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Văn Hạnh tham gia đóng góp ý kiến số cộng khác nhóm nghiên cứu Nội dung kết nghiên cứu luận án trung thực, chưa tác giả khác công bố Hà Nội, ngày 18 tháng 12 năm 2023 Giáo viên hướng dẫn Nghiên cứu sinh PGS TS Nguyễn Văn Hạnh Lê Hồng Chung i LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Văn Hạnh Người Thầy tận tình hướng dẫn, bảo để tơi hồn thành luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Đào tạo, khoa Khoa học Công nghệ giáo dục Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ suốt thời gian học tập, nghiên cứu Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo, tập thể Sở Giáo dục Đào tạo Hà Nội, tập thể Trường Trung học phổ thông Yên Hịa ln động viên, hỗ trợ để tơi hồn thành nhiệm vụ giao Tôi xin trân trọng cảm ơn chuyên gia dành thời gian đọc góp ý luận án cho tơi Xin gửi lời cảm ơn tới người thân gia đình đồng hành, chia sẻ, cảm thông ủng hộ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Hà Nội, ngày 18 tháng 12 năm 2023 Nghiên cứu sinh Lê Hồng Chung ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài 1.1 Cơ sở pháp lý 1.2 Cơ sở lý luận 1.3 Cơ sở thực tiễn Mục đích nghiên cứu .5 Khách thể đối tượng nghiên cứu .5 3.1 Khách thể nghiên cứu .5 3.2 Đối tượng nghiên cứu .5 3.3 Giới hạn phạm vi nghiên cứu .6 Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu .6 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 6.1 Cách tiếp cận 6.2 Các phương pháp nghiên cứu 7 Những luận điểm cần bảo vệ luận án 8 Đóng góp luận án .8 Cấu trúc luận án .9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG CỦA GIÁO DỤC STEM ĐẾN CÁC KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH PHỔ THÔNG 10 1.1 Giới thiệu vấn đề tổng quan 10 1.2 Khung lý thuyết hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh .11 1.2.1 Tầm quan trọng giáo dục STEM học sinh phổ thông 11 1.2.2 Khái niệm STEM giáo dục STEM 12 1.2.3 Các cách tích hợp giáo dục STEM 18 1.2.4 Các kết học tập học sinh giáo dục STEM 21 1.2.5 Khái niệm hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh .24 1.2.6 Các câu hỏi nghiên cứu tổng quan .24 iii 1.3 Phương pháp tổng hợp liệu hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông .25 1.3.1 Nguồn thông tin chiến lược tìm kiếm 26 1.3.2 Các giai đoạn lựa chọn nghiên cứu .27 1.3.3 Trích xuất tổng hợp liệu 31 1.4 Kết trích xuất tổng hợp liệu hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thơng 32 1.4.1 Trích xuất liệu .32 1.4.2 Tổng hợp câu sinh thái hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông 39 1.5 Hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông 44 1.5.1 Hiệu ứng giáo dục STEM dựa vào đồng đến kết học tập học sinh phổ thông .44 1.5.2 Hiệu ứng STEM dựa vào chủ đề đến kết học tập học sinh phổ thông 46 1.5.3 Hiệu ứng giáo dục STEM dựa vào dự án đến kết học tập học học sinh phổ thông 46 1.5.4 Hiệu ứng giáo dục STEM dựa vào chương trình giảng dạy chéo đến kết học tập học sinh phổ thông 47 1.5.5 Hiệu ứng giáo dục STEM dựa vào lĩnh vực chuyên môn trường đến kết học tập học sinh phổ thông 48 1.5.6 Hiệu ứng giáo dục STEM tập trung vào cộng đồng đến kết học tập học sinh phổ thông 49 1.6 Tình hình cập nhật nghiên cứu hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông Việt Nam 49 1.7 Kết luận chương .56 CHƯƠNG 2: HIỆU ỨNG CỦA DẠY HỌC MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM DỰA VÀO MƠ HÌNH 5E KẾT HỢP VỚI LẬP LUẬN TOULMIN ĐẾN CÁC KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH THCS 58 2.1 Đề xuất ý tưởng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh THCS .58 2.2 Khung khái niệm liên quan 59 2.2.1 Giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E (5E-based STEM education) 59 iv 2.2.2 Giáo dục STEM dựa vào lập luận Toulmin (Toulmin's argumentation-based STEM education) 60 2.2.3 Dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mô hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin .62 2.3 Tiếp cận dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin 63 2.4 Khung lý thuyết hiệu ứng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin đến kết học tập học sinh 65 2.4.1 Hiệu ứng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E đến kết học tập học sinh 65 2.4.2 Tiến trình dạy học mơn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E 66 2.4.3 Hiệu ứng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào lập luận Toulmin đến kết học tập học sinh 69 2.4.4 Tích hợp mơn học STEM vào mơ hình lập luận Toulmin 70 2.4.5 Luận giải cho việc dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mô hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin 72 2.5 Tiến trình thiết kế dạy học mơn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mô hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin cho học sinh THCS 76 2.5.1 Các nguyên tắc dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin 76 2.5.2 Yêu cầu sở vật chất yếu tố ảnh hưởng khác dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin 78 2.5.3 Tiến trình thiết kế dạy học mơn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin 81 2.6 Bối cảnh thực tiễn cho phép thực dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM cho sinh THCS thành phố Hà Nội 86 2.6.1 Từ góc độ sách thúc đẩy giáo dục STEM 86 2.6.2 Từ góc độ chương trình mơn Khoa học tự nhiên .89 2.6.3 Từ đặc điểm học sinh THCS thành phố Hà Nội 90 2.7 Kết luận chương .91 v CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .94 3.1 Mục đích, câu hỏi giả thuyết nghiên cứu thực nghiệm 94 3.1.1 Mục đích thực nghiệm .94 3.1.2 Các câu hỏi giả nghiên cứu thực nghiệm .94 3.2 Thiết kế phương pháp thực nghiệm 96 3.2.1 Lựa chọn phương pháp thực nghiệm 96 3.2.2 Thiết kế học thực nghiệm: học “Tách chất khỏi hỗn hợp” môn Khoa học tự nhiên lớp 97 3.2.3 Học sinh tham gia thực nghiệm .109 3.2.4 Cách tiến hành thủ tục thực nghiệm 111 3.2.5 Công cụ thu thập liệu 113 3.2.6 Kỹ thuật phân tích thống kê .119 3.3 Kết thực nghiệm 120 3.3.1 Trả lời Câu hỏi 1: Thành tích học tập học sinh khác dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5ESTEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 120 3.3.2 Trả lời Câu hỏi 2: Động lực học tập học sinh khác dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5ESTEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 122 3.3.3 Trả lời Câu hỏi 3: Sự quan tâm học tập học sinh khác dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 125 3.3.4 Trả lời Câu hỏi 4: Các kỹ tư bậc cao học sinh khác dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 127 3.4 Thảo luận kết thực nghiệm .130 3.4.1 Thảo luận Câu hỏi 1: Thành tích học tập học sinh khác dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 131 3.4.2 Thảo luận Câu hỏi 2: Động lực học tập học sinh khác dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 131 3.4.3 Thảo luận Câu hỏi 3: Sự quan tâm học tập học sinh khác dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? 133 vi 3.4.4 Thảo luận Câu hỏi 4: Các kỹ tư bậc cao học sinh khác dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM phương pháp giáo khoa thông thường? .134 3.5 Kết luận chương .135 3.5.1 Kết luận thực nghiệm .135 3.5.2 Ý nghĩa thực tiễn cho dạy học môn Khoa học tự nhiên 136 3.5.3 Hạn chế nghiên cứu thực nghiệm khuyến nghị nghiên cứu 136 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 138 Kết luận 138 Khuyến nghị 139 2.1 Đối với Sở Giáo dục Đào tạo 139 2.2 Đối với trường trung học sở 140 3.3 Đối với giáo viên môn Khoa học tự nhiên .140 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 141 TÀI LIỆU KHẢM KHẢO 142 Phụ lục 1: Phiên tiếng Anh tóm tắt “trích xuất liệu câu sinh thái” Bảng 1.3 Phụ lục 2: Giáo án lớp đối chứng .7 Phụ lục 3: Thang đo thành tích học tập 17 Phụ lục 4: Thang đo động lực học tập .19 Phụ lục 5: Thang đo quan tâm học tập .20 Phụ lục 6: Thang đo kỹ tư bậc cao 21 Phụ lục 7: Bài kiểm tra trước thực nghiệm .23 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ Hình 1.1 Quá trình lựa chọn tài liệu .26 Hình 1.2 Phân loại nghiên cứu theo cách tiếp tích hợp STEM 39 Hình 2.1 Mơ tả tiến trình học STEM dựa vào mơ hình 5E 67 Hình 2.2 Mơ hình lập luận Toulmin giáo dục STEM [62] 70 Hình 2.3 Sự kết hợp mơ hình giảng dạy 5E lập luận Toulmin học STEM 74 Hình 2.4 Phịng học STEM nội dung hóa học Trường THCS Lê Ngọc Hân, quận Hai Bà Trưng, thành phố Hà Nội 79 Hình 2.5 Tiến trình thiết kế dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM .82 Hình 3.1: Một số hình ảnh thực nghiệm 113 viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các từ khóa chiến lược tìm kiếm thơng tin 27 Bảng 1.2 Phiếu đánh giá chất lượng nghiên cứu Margot Kettler (2019) ([59], tr 6/16) 29 Bảng 1.3 Ma trận trích xuất liệu câu sinh thái 32 Bảng 1.4 Tổng hợp câu sinh thái 40 Bảng 1.5 Các tài liệu tiếng Việt hiệu ứng STEM đến kết học tập học sinh phổ thông 52 Bảng 3.1 Mục tiêu tóm tắt nội dung học “Tách chất khỏi hỗn hợp” môn Khoa học tự nhiên lớp 97 Bảng 3.2 Biên soạn nội dung học STEM cho học “Tách chất khỏi hỗn hợp” môn Khoa học tự nhiên lớp 101 Bảng 3.3 Giáo án cho học STEM “Tách hỗn hợp muối cát: Em làm điều khơng?” .108 Bảng 3.4: Các kết ANOVA cho điểm số trước thực nghiệm .110 Bảng 3.5 Độ tin cậy thang đo động lực học tập 115 Bảng 3.6 Độ tin cậy thang đo quan tâm học tập .116 Bảng 3.7 Độ tin cậy thang đo kỹ tư bậc cao 118 Bảng 3.8: Các kết ANOVA cho thành tích học tập 120 Bảng 3.9: Các kết ANOVA Post-Hoc cho thành tích học tập 121 Bảng 3.10: Các kết ANOVA cho động lực học tập 122 Bảng 3.11: Các kết ANOVA Post-Hoc cho động lực học tập 123 Bảng 3.12: Các kết ANOVA cho quan tâm học tập 125 Bảng 3.13: Các kết ANOVA Post-Hoc cho quan tâm học tập 126 Bảng 3.14: Các kết ANOVA cho kỹ tư bậc cao .128 Bảng 3.15: Các kết ANOVA Post-Hoc cho kỹ tư bậc cao 129 ix DANH MỤC VIẾT TẮT STEM: Science, Technology, Engineering Mathematics SPSS: Phần mềm phân tích thống kê THCS: Trung học sở THPT: Trung học phổ thông 5E-STEM: 5E-based STEM A-5E-STEM: Argumentation-Supported 5E-STEM x MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Một kinh tế phát triển thịnh vượng kỉ 21 dựa tảng Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật Toán (dẫn theo [1]) Giáo dục STEM (STEM - thuật ngữ viết tắt Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) Mathematics (Toán học)) đời với mục tiêu cải thiện cách học sinh hiểu biết ứng dụng khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn việc tích hợp liên ngành kết nối lớp học với giới xung quanh Do đó, giáo dục STEM mang đến lợi ích giúp trẻ trang bị tảng vững cho thành công thời đại thông tin, lĩnh vực học tập sau phổ thông môi trường làm việc STEM tương lai Mặc dù tư tưởng giáo dục STEM xuất từ sớm [2], sáng kiến giáo dục STEM tuyên bố thức Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF) năm 2001 với mục tiêu xác lập vững vị Hoa Kỳ - quốc gia đứng đầu giới kinh tế, khoa học công nghệ việc cải thiện nguồn nhân lực [1] Trong môi trường cạnh tranh toàn cầu ngày tăng cao, hệ trẻ cần chuẩn bị đầy đủ tảng kiến thức kỹ cần thiết để giúp họ thành công để trở thành lực lượng lao động chất lượng cao tương lai Giáo dục STEM phát kiến mang tính đột phá lĩnh vực giáo dục kỷ 21 để hoàn thành mục tiêu Ngày nay, giáo dục STEM trở thành chiến lược quan trọng giải sách giáo dục thiết kế Chương trình Giáo dục phổ thông nhiều quốc gia giới 1.1 Cơ sở pháp lý Tại Việt Nam, Nghị Quyết số 29-NQ/TW, ngày 14/11/2013, Hội nghị Trung ương khóa XI “Đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo, đáp ứng u cầu cơng nghiệp hóa, đại hóa kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa hội nhập quốc tế” đặt yêu cầu giáo dục phổ thơng nâng cao chất lượng giáo dục tồn diện, lực kỹ thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, phát triển khả sáng tạo giúp người học có khả giải vấn đề sống [3] Với tinh thần học thơng qua thực “làm” khả tích hợp lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học việc giải vấn đề thực tế, giáo dục STEM trở thành chủ trương lớn ngành giáo dục nhằm góp phần thực hóa quan điểm đạo Nghị 29 Thay dạy bốn lĩnh vực riêng biệt rời rạc, giáo dục STEM tích hợp chúng vào mơ hình học tập gắn kết với dựa ứng dụng giới thực Sự phân biệt STEM với giáo dục truyền thống chỗ tạo mơi trường học tập tích hợp cho học sinh thấy phương pháp khoa học toán học áp dụng vào sống hàng ngày Từ đó, giáo dục STEM giúp học sinh phát triển kiến thức bốn lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn theo cách tiếp cận liên ngành ứng dụng Tháng năm 2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CTTTg nêu rõ giải pháp: “Thay đổi mạnh mẽ sách, nội dung, phương pháp giáo dục dạy nghề nhằm tạo nguồn nhân lực có khả tiếp cận xu công nghệ sản xuất mới, cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học (STEM) chương trình giáo dục phổ thơng” Trong Chương trình Giáo dục phổ thơng 2018, thuật ngữ “STEM” lặp lại năm lần để nhấn mạnh việc thực giáo dục STEM thơng qua mơn Tốn học, Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Tin học Do vậy, giáo dục STEM sở quan trọng quan tâm xây dựng sách thiết kế chương trình giáo dục giáo dục phổ thơng 1.2 Cơ sở lý luận Giáo dục STEM ngày công nhận toàn cầu tảng cho phát triển suất quốc gia, khả cạnh tranh kinh tế thịnh vượng xã hội [4], [5] Kiến thức kỹ STEM chìa khóa để nâng cao chất lượng lực lượng lao động STEM [5] Vì vậy, phát triển lực mơn học STEM mục tiêu trọng tâm hệ thống giáo dục quốc gia nhận thức tầm quan trọng lực STEM nghề nghiệp tương lai học sinh kỷ 21 [5] [6] Ở trường phổ thông, nỗ lực cải thiện việc dạy học STEM tập trung vào dạy học mơn theo định hướng giáo dục STEM tích hợp, thay tiếp cận theo chủ đề riêng biệt [7] Việc dạy học mơn (trong có môn Khoa học tự nhiên) theo định hướng giáo dục STEM mang đến cho học sinh hội để hiểu giới tích hợp, thay học mẩu kiến thức rời rạc thực hành [8] Mặc dù giáo dục STEM thiết lập tốt thơng qua văn sách quốc gia quốc tế, bất đồng mơ hình triển khai tích hợp STEM kết học tập học sinh phổ thông tiếp tục vấn đề [4] [7] Trong nghiên cứu, thiếu báo cáo bao quát mối quan hệ thuyết phục cách tích hợp giáo dục STEM kết học tập liên quan học sinh phổ thông [6] [9] [10] Trên thực tế, giáo viên gặp khó khăn việc triển khai cách tích hợp giáo dục STEM họ thiếu hướng dẫn cách tiếp cận STEM hiệu với kết học tập cụ thể học sinh [6] [7] [8] [11] [12] [13] Giáo viên chống ngợp trước hoạt động STEM áp dụng vào thực tế từ mơ hình sư phạm học STEM dựa vào dự án, hội trại STEM, câu lạc STEM, hoạt động STEM dựa vào mơ hình 5E, hoạt động STEM theo mơ hình thiết kế kỹ thuật, thi STEM, chương trình hợp tác trường đại học, v.v [14] tác động đến kết học tập Ví dụ, tích hợp kỹ thuật vào lớp học khoa học trường THCS giúp học sinh học tốt khoa học kỹ thuật, chúng khơng có tác động đáng kể đến quan tâm học sinh khoa học kỹ thuật [15] Những thách thức nghiên cứu thực hành giải nghiên cứu tổng quan có hệ thống nhằm cung cấp hiểu biết sâu rộng chuyên sâu phương pháp giáo dục STEM kết học tập liên quan học sinh phổ thơng Ngồi ra, phân tích nghiên cứu có giới cho thấy giáo dục STEM áp dụng phổ biến đổi dạy học môn Khoa học tự nhiên Việc dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM chủ yếu thực qua mơ hình sư phạm mơ hình giảng dạy 5E, mơ hình thiết kế kỹ thuật, mơ hình lập luận Toulmin Các báo cáo có cho thấy dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM có tác động tích cực đến cải thiện kết học tập học sinh, bao gồm thành tích học tập, động lực học tập, quan tâm STEM kỹ tư bậc cao Tuy nhiên nay, chưa có nghiên cứu kiểm tra tác động dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM đến nhiều loại kết học tập học sinh nghiên cứu Mặc khác, học giả tìm kiếm thêm ý tưởng mẻ cho dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM nhằm cải thiện kết học tập học sinh Do đó, cần đề xuất thêm ý tưởng mẻ cho dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM nhằm cải thiện kết học tập học sinh 1.3 Cơ sở thực tiễn Tại Việt Nam, nỗ lực nhằm hỗ trợ trường trung học triển khai thực có hiệu giáo dục STEM, Bộ Giáo dục Đào tạo ban hành Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/8/2020 hướng dẫn việc triển khai thực giáo dục STEM giáo dục trung học Theo đó, tùy thuộc vào đặc thù môn học điều kiện sở vật chất, trường trung học áp dụng linh hoạt hình thức tổ chức giáo dục STEM gồm (1) dạy học môn khoa học theo định hướng giáo dục STEM; (2) tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM (3) tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật [16] Trong hình thức này, dạy học môn khoa học theo định hướng giáo dục STEM hình thức dễ triển khai nhất, gắn liền với trình dạy học mơn, thực thường xuyên nhằm cải thiện kết học tập học sinh mơn, có mơn khoa học Do đó, trọng tâm luận án tập trung vào dạy học môn khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh THCS Từ vấn đề nêu cho thấy, việc nghiên cứu vấn đề “Hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh trung học thành phố Hà Nội” bối cảnh đổi giáo dục cần thiết, phù hợp với xu hướng tiến giáo dục giới Kết nghiên cứu đề tài đóng góp khung lý thuyết hiệu ứng cách tích hợp giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông, đồng thời cung cấp thêm ý tưởng mẻ dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM Mục đích nghiên cứu Luận án có hai mục đích chính: - Khám phá hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thơng thơng qua tổng quan tài liệu có hệ thống - Khám phá hiệu ứng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin đến kết học tập học sinh trung học Khách thể đối tượng nghiên cứu 3.1 Khách thể nghiên cứu Các tài liệu khoa học báo cáo hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông Q trình dạy học mơn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin cho học sinh THCS thành phố Hà Nội 3.2 Đối tượng nghiên cứu Đề tài xác định hai đối tượng nghiên cứu gồm: (1) Hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông, bao gồm thành tích học tập, động lực học tập, quan tâm học tập kỹ tư bậc cao (2) Hiệu ứng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin đến kết học tập học sinh THCS 3.3 Giới hạn phạm vi nghiên cứu - Tìm kiếm tài liệu có hệ thống sở liệu Scopus, ERIC Google Scholar - Dạy học mơn Khoa học tự nhiên (nội dung Hóa học) theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mô hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin cho học sinh THCS thành phố Hà Nội - Thực nghiệm sư phạm Trường THCS Lê Ngọc Hân, quận Hai Bà Trưng, thành phố Hà Nội Giả thuyết khoa học Luận án đề xuất hai giả thuyết: - Các cách tích hợp khác giáo dục STEM đưa đến kết học tập khác học sinh phổ thông - Dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin có hiệu ứng tích cực kết học tập học sinh THCS bao gồm thành tích học tập, động lực học tập, quan tâm STEM kỹ tư bậc cao Nhiệm vụ nghiên cứu - Nhiệm vụ số 1: Tổng quan hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông - Nhiệm vụ số 2: Xây dựng khung lý thuyết hiệu ứng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin đến kết học tập học sinh THCS thành phố Hà Nội - Nhiệm vụ số 3: Thực nghiệm dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin cho học sinh THCS thành phố Hà Nội Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 6.1 Cách tiếp cận Nghiên cứu sử dụng cách tiếp cận nghiên cứu lý thuyết, tổng quan tài liệu có hệ thống (Systematic Literature Review) sử dụng nhằm cung cấp hiểu biết tồn diện có bề rộng chiều sâu hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thơng Đồng thời, cho phép phát ý tưởng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM học sinh THCS Cụ thể hơn, luận án đề xuất ý tưởng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin cho học sinh THCS thành phố Hà Nội Sau đó, thiết kế thực nghiệm sử dụng để kiểm tra hiệu ứng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin đến kết học tập học sinh THCS thành phố Hà Nội 6.2 Các phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng ba phương pháp nghiên cứu có chiều sâu nhằm giải thích cho hai giả thuyết nghiên cứu tương ứng - Phương pháp tổng quan tài liệu có hệ thống sử dụng nhằm kiểm tra hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thơng Từ đó, đề xuất ý tưởng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh THCS thành phố Hà Nội cách kết hợp mô hình STEM dựa vào 5E mơ hình lập luận Toulmin, nhằm phát triển kết học tập học sinh THCS, bao gồm thành tích học tập, động lực học tập, quan tâm học tập kỹ tư bậc cao - Phương pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động sư phạm sử dụng để phân tích văn chủ trương, sách Nhà nước, Bộ Giáo dục Đào tạo, Sở Giáo dục Đào tạo thành phố Hà Nội triển khai giáo dục STEM trường phổ thông Đồng thời, nghiên cứu Chương trình Giáo dục phổ thơng 2018 Chương trình Khoa học tự nhiên 2018 để đánh giá phù hợp ý tưởng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin cho học sinh THCS - Phương pháp bán thực nghiệm sử dụng để kiểm tra hiệu ứng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin đến kết học tập học sinh THCS thành phố Hà Nội Ngồi ra, kỹ thuật thống kê tốn học sử dụng để xử lí định lượng cho liệu thu thập từ kết thực nghiệm Tất liệu thu thập xử lí phần mềm SPSS v25 với độ tin cậy 95% Những luận điểm cần bảo vệ luận án Trước tiến hành nghiên cứu, luận án đưa hai luận điểm phát biểu dựa vào hai đối tượng/giả thuyết nghiên cứu tuyên bố phía Cụ thể sau: (1) Có nhiều cách tích hợp giáo dục STEM áp dụng cho học sinh phổ thơng Mỗi cách tích hợp có khác biệt chất hoạt động STEM thiết kế cho học sinh tham gia Do đó, có khả cách tích hợp khác giáo dục STEM đưa đến kết học tập khác học sinh (2) Theo Brocke cộng sự, kiến thức mới/ý tưởng khoa học thường tạo thông qua diễn giải kết hợp kiến thức/khái niệm có [17] Do đó, dựa vào kết phân tích tổng quan, tìm mơ hình sư phạm áp dụng phổ biến dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM Từ đó, đề xuất ý tưởng dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM việc kết hợp số mơ hình sư phạm nhằm phát triển kết học tập học sinh, bao gồm thành tích học tập, động lực học tập, quan tâm STEM kỹ tư bậc cao Cụ thể, luận án kết hợp mơ hình STEM dựa vào 5E mơ hình lập luận Toulmin dạy học mơn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển kết học tập học sinh THCS Đóng góp luận án Sau hồn thành, luận án có hai đóng góp quan trọng tương ứng với hai đối tượng giả thuyết nghiên cứu: - Đã khái quát hiệu ứng giáo dục STEM đến kết học tập học sinh phổ thông thông qua tổng quan tài liệu có hệ thống sử dụng “tam giác sinh thái” Một phát tổng thể cho thấy cách tích hợp giáo dục STEM có hiệu ứng khác đến kết học tập học sinh phổ thông