dạy học nội dung hàm số bậc hai theo định hướng giáo dục stem

và đặc biệt là những kỳ thi như kỳ thi THPTQG ít đòi hỏi các kỹ năng thực hành nên việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM chưa được đề cao, các hoạt động trên lớp vẫn chủ yếu theo hì

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

HOÀNG MAI PHƯƠNG

DẠY HỌC NỘI DUNG HÀM SỐ BẬC HAI THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM TOÁN HỌC

HÀ NỘI – 2023

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

HOÀNG MAI PHƯƠNG

DẠY HỌC NỘI DUNG HÀM SỐ BẬC HAI THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM TOÁN HỌC

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

BỘ MÔN TOÁN

Mã số: 8140209.01

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Ngọc Tú

HÀ NỘI – 2023

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Sau đại học, các thầy cô giáo trong Khoa Sư Phạm, trường đại học Giáo Dục, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình giảng dạy, truyền thụ kiến thức, tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ tôi trong suốt thời gian tôi học tập và nghiên cứu tại Trường

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Ngọc Tú đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này

Do hạn chế về thời gian, năng lực và điều kiện nên luận văn không tránh khỏi những sai sót Vì vậy, tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy cô và các bạn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, 15 tháng 12 năm 2022

Học viên

Hoàng Mai Phương

DANH MỤC VIẾT TẮT

Giáo dục và Đào tạo GD&ĐT

DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ

Hình 1.1 5 mô hình dạy học STEM 8

Hình 1.2 6 tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM 15

Hình 1.3 Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM 16

Hình 1.4 5 giai đoạn của quy trình dạy học 5E 18

Hình 1.5 Quy trình thiết kế kỹ thuật 8 bước 20

Hình 1.6 5 hoạt động ứng với QTTKKT (Công văn 3089 - BGDĐT) 23

Hình 1.7 Số GV đã từng đọc, xem, nghe nói về giáo dục STEM 26

Hình 1.8 Mức độ thiết kế các hoạt động dạy học 26

Hình 1.9 Nguồn thông tin GV biết về STEM 27

Hình 1.10 Thống kê sự hiểu biết của GV về GD STEM 27

Hình 1.11 Đánh giá của GV về tầm quan trọng, tính hữu ích của GD STEM 28

Hình 1.12 Ưu điểm, lợi thế của giáo dục STEM cho hoạt động học tập của học sinh 28

Hình 1.13 Những yếu tố ảnh hưởng đến việc giáo dục STEM 29

Hình 1.14 Vai trò của môn Toán trong dạy học theo định hướng STEM 29

Hình 1.15 Tầm quan trọng của dạy học Toán theo định hướng STEM 30

Hình 1.16 Những khó khăn khi tổ chức dạy học theo định hướng GD STEM 30

Hình 1.17 Mức độ sử dụng các hoạt động trong giờ học 31

Hình 1.18 Mức độ đáp ứng của các điều kiện phục vụ cho dạy học Toán theo GD STEM ở trường THPT 32

Hình 1.19 Số HS đã được học/đọc về STEM 32

Hình 1.20 Số lượng HS được học các môn học liên quan đến STEM 33

Hình 1.21 Mức độ thường xuyên của việc học chuyên đề tích hợp; thực hành trong quá trình học toán của HS 33

Hình 1.22 Mong muốn theo học STEM của HS 34

Hình 1.23 Mức độ thường xuyên được học về STEM của HS 34

Hình 1.24 Nhận thức của HS về ý nghĩa của giáo dục STEM sau khi học 35

Hình 1.25 Mức độ hứng thú của HS sau khi tham gia các tiết học theo định hướng GD STEM 35

Hình 1.26 Khó khăn của HS sau khi tham gia tiết học theo định hướng GD STEM 36 Hình 1.27 Mức độ thường xuyên của việc học Toán theo định hướng GD STEM của HS 36 Hình 2.1 Quy trình xây dựng bài giảng môn Toán 49

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1-1 Quy trình xây dựng chủ đề STEM của Bộ GD&ĐT 17

Bảng 1.2 Số lượng GV Toán tham gia điều tra thực trạng 25

Bảng 3-1 Bảng điểm bài kiểm tra của các lớp TN và ĐC 98

Bảng 3-2 So sánh các tham số thống kê đặc trưng giữa lớp TN và ĐC 100

5 Giả thiết nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Cấu trúc của luận văn 4

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 5

1.1 Khái quát về giáo dục STEM 5

1.1.1 Khái niệm về giáo dục STEM 5

1.1.2 Đặc điểm của giáo dục STEM 6

1.1.3 Các loại hình STEM 7

1.2 Giáo dục STEM ở Việt Nam và trên thế giới 9

1.2.1 Giáo dục STEM trên thế giới 9

1.2.2 Giáo dục STEM tại Việt Nam 12

1.3 Các hình thức triển khai giáo dục STEM [4] 13

1.4 Cách xây dựng chủ đề giáo dục STEM 14

1.4.1 Tiêu chí chọn chủ đề STEM 14

1.4.2 Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM 16

1.5 Các quy trình triển khai hoạt động STEM 17

1.5.1 Quy trình 5E 17

1.5.2 Quy trình EDP 20

1.5.3 Quy trình tổ chức thực hiện hoạt động giáo dục STEM 23

1.6 Thực trạng dạy học Toán học ở trường THPT theo định hướng giáo dục STEM 24

2.1 Dạy học môn Toán 10 theo định hướng giáo dục STEM 39

2.1.1 Đặc điểm của chương trình Giáo dục phổ thông và chương trình môn Toán (2018) 39

2.1.2 Phân tích mục tiêu và nội dung môn Toán học 10 theo định hướng

2.2.1 Mục tiêu và cấu trúc phần hàm số bậc hai, Toán học 10 54

2.2.2 Mối liên hệ giữa mục tiêu, chương trình, nội dung hàm số bậc hai với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM 55

2.2.3 Một số hoạt động dạy học Hàm số bậc hai theo mô hình giáo dục STEM 56

2.3 Thiết kế một số giáo án/chủ đề dạy học Hàm số bậc hai 56

2.3.1 Chủ đề 1: Thiết kế máy bắn đá 56

2.3.2 Chủ đề 2: Thiết kế cầu parabol 68

2.3.3 Chủ đề 3: Thiết kế bếp năng lượng mặt trời 82

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 96

3.1 Khái quát về thực nghiệm sư phạm 96

3.1.1 Mục đích thực nghiệm 96

3.1.2 Đối tượng thực nghiệm 96

3.1.3 Nội dung thực nghiệm 96

3.1.4 Thời gian thực nghiệm 96

MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài

Đất nước ta đang trong thời kỳ đổi mới, tiến tới trở thành một đất nước công nghiệp hóa – hiện đại hóa Song hành với đó, là sự đổi mới căn bản và toàn diện của ngành giáo dục, nhằm đào tạo ra những con người đủ năng lực, đủ kiến thức và các kỹ năng cần thiết để đáp ứng nhu cầu hội nhập với thế giới Để thực hiện được điều này, nhà nước ta cũng đã có những nghị quyết, những chỉ thị về việc thúc đẩy đổi mới giáo dục một cách căn bản, toàn diện Tinh thần đổi mới này đã được thể hiện rõ trong chương trình Giáo dục phổ thông (CTGDPT) 2018 ban hành ngày 28/01/2018, gồm chương trình tổng thể và chương trình các môn học Đặc biệt, chương trình Giáo dục phổ thông môn Toán đã quan tâm đến vai trò của định hướng giáo dục STEM trong việc thiết kế chương trình Nội dung môn học chú trọng tính ứng dụng thiết thực, gắn kết với đời sống thực tế hay các môn học khác, đặc biệt với các môn học thuộc lĩnh vực giáo dục STEM [1]

Những năm gần đây, Bộ GD&ĐT đã triển khai nhiều hoạt động giáo dục để hướng tới đổi mới chương trình phổ thông, các hoạt động STEM cũng được giáo viên (GV) quan tâm và nghiên cứu hơn Song, các hoạt động giáo dục STEM chưa được tổ chức sâu rộng tới các cấp, các lớp học Do trình độ chuyên môn, hiểu biết về STEM còn hạn chế ở đội ngũ GV, cùng với tư tưởng cũ "Học để thi", "Mất thời gian" và đặc biệt là những kỳ thi như kỳ thi THPTQG ít đòi hỏi các kỹ năng thực hành nên việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM chưa được đề cao, các hoạt động trên lớp vẫn chủ yếu theo hình thức GV là người thuyết trình giảng giải, học sinh (HS) thụ động lắng nghe Ngoài ra, điều kiện cơ sở vật chất còn thiếu thốn nên HS ít có điều kiện để nghiên cứu và quan sát, thực nghiệm Một số GV đã triển khai các hoạt động giáo dục STEM, nhưng mới chỉ là tập trung triển khai ở từng môn học chứ chưa có sự liên kết, tích hợp theo hình thức đa môn, đặc biệt là môn học Toán, nó chỉ được đóng vai trò hỗ trợ các thành tố khác, chứ chưa có vai trò chủ đạo trong các hoạt động STEM

Mặt khác, việc dạy học Toán học ở nhiều trường còn mang tính chất hàn lâm và nặng lý thuyết làm cho HS ngại học, thiếu tư duy sáng tạo [9] Vì vậy, để cho

người học yêu thích bộ môn, không cảm thấy khó tiếp thu và thấy được vai trò của toán học trong thực tiễn thì việc nghiên cứu về giáo dục STEM và dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM, cũng như đưa môn toán trở thành nhân tố quan trọng, quyết định sự thành công của hoạt động STEM là hoàn toàn phù hợp với định hướng đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục ở Việt Nam

Trong chương trình toán 10, có rất nhiều nội dung kiến thức có ứng dụng thực tế và có liên quan tới các môn học khác, rèn luyện được các kỹ năng, các năng lực toán học cho HS

Với những lý do trên, và mong muốn nâng cao chất lượng dạy học, nâng cao

các kỹ năng năng lực của HS, tôi chọn đề tài “Dạy học nội dung hàm số bậc hai theo định hướng giáo dục STEM”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng cơ sở lý luận về giáo dục STEM và cơ sở lý luận, cơ sở thực tiễn về dạy học Hàm số bậc hai, Toán học 10 theo định hướng giáo dục STEM ở nước ta hiện nay

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nhiệm vụ nghiên cứu lý thuyết: + Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực trạng về dạy học môn Toán phổ thông theo định hướng giáo dục STEM

+ Nghiên cứu mục tiêu, nội dung môn Toán theo chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể 2018

+ Nghiên cứu về thực trạng dạy học Hàm số bậc hai, Toán học 10 theo định hướng giáo dục STEM ở các trường phổ thông

Nhiệm vụ nghiên cứu thực tiễn: + Nghiên cứu thực trạng của việc ứng dụng STEM trong dạy học môn Toán ở trường THPT FPT

+ Nghiên cứu, xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong dạy học Hàm số bậc hai, Toán học 10

+ Thực nghiệm sư phạm hoặc khảo sát, điều tra nhằm đánh giá tính khả thi của đề tài

4 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài tập trung vào nghiên cứu: + Nghiên cứu thực trạng quá trình dạy và học nội dung Hàm số bậc hai, Toán học 10 bậc trung học phổ thông ở Việt Nam

+ Thực trạng ứng dụng dạy học STEM trong dạy học nội dung Hàm số bậc hai, Toán học 10 tại trường THPT FPT Hà Nội

+ Thiết kế và tổ chức một số chủ đề dạy học nội dung Hàm số bậc hai, Toán học 10 theo định hướng STEM

5 Giả thiết nghiên cứu

Nếu thiết kế, xây dựng và tổ chức được một số chủ đề dạy học nội dung Hàm số bậc hai, Toán học 10 theo định hướng STEM thì sẽ có tác động tích cực tới kết quả học tập, tạo hứng thú niềm say mê toán học và góp phần hình thành, phát triển năng lực cho HS

6 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: + Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEM + Nghiên cứu nội dung, mục tiêu, kết quả cần đạt của môn Toán trong chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể 2018

+ Từ đó, nghiên cứu dạy học môn Toán theo định hướng GD STEM

+ Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa, khái quát hóa các nguồn tư liệu (sách, tài

liệu, các công trình nghiên cứu - luận án, luận văn, khóa luận, bài báo khoa học,…) để xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài nghiên cứu

Phương pháp điều tra, quan sát thực tiễn:

+ Xây dựng và sử dụng các bảng điều tra khảo sát để tìm hiểu về thực trạng dạy học theo định hướng giáo dục STEM; hiểu biết của GV về giáo dục STEM

+ Xây dựng các bảng khảo sát hiệu quả, đánh giá kết quả học tập và mức độ hứng thú của HS trong quá trình trải nghiệm học tập nội dung Hàm số bậc hai, Toán học 10 theo định hướng giáo dục STEM

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

+ Tiến hành dạy thực nghiệm ở trường THPT FPT nhằm kiểm nghiệm tính hiệu quả và khả thi của một số chủ đề đã thiết kế

Các phương pháp hỗ trợ khác: + Quan sát sư phạm: quan sát các hoạt động của GV và HS trong quá trình dạy và học;

+ Nghiên cứu các sản phẩm hoạt động giáo dục: nghiên cứu sản phẩm của GV và HS (vở HS, kế hoạch dạy học, giáo án của GV) giúp đưa ra những đánh giá về hiệu quả của ứng dụng STEM vào dạy học môn Toán

Phương pháp thống kê toán học:

Phân tích các số liệu điều tra thực trạng và số liệu thực nghiệm sư phạm

7 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn được trình bày theo 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn Chương 2 Dạy học nội dung hàm số bậc hai theo định hướng giáo dục STEM Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Khái quát về giáo dục STEM

1.1.1 Khái niệm về giáo dục STEM

STEM là thuật ngữ chỉ một định hướng dạy học tích hợp hoặc một nhóm các môn học, gồm các chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh của các từ: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật), Maths (Toán học) [17]

Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau, đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp Trong ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh mối quan hệ giữa các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học; STEM tập trung vào việc tích hợp các môn học, gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, ví dụ: Nhóm ngành nghề về CNTT; Y sinh; Kỹ thuật, Điện tử và Truyền thông…[8] Như vậy, tùy từng ngữ cảnh khác nhau mà STEM sẽ được hiểu theo các hướng tiếp cận khác nhau

Tổ chức uy tín trong lĩnh giáo dục khoa học trên thế giới là Hiệp hội các GV dạy khoa học quốc gia Mỹ (National Science Teachers Association – NSTA) đã đề xuất ra khái niệm giáo dục STEM (STEM education) với cách định nghĩa ban đầu như sau “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 HS 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 việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và có thể góp phần vào cạnh tranh trong nền kinh tế mới” [18]

Theo nhiều nhà nghiên cứu, giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là một xu

hướng dạy học tích hợp ít nhất 2 trong 4 lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường [4]

Ở ngữ cảnh giáo dục, STEM được hiểu với nghĩa là giáo dục STEM trong đó:

Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng các kiến

thức Khoa học (Vật lý, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất), giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên và có thể vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày

Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng,

quản lý, hiểu và đánh giá công nghệ của HS Môn công nghệ giúp HS hiểu rõ về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp những kỹ năng để HS có thể phân tích được sự ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày và của cộng đồng

Engineering (Kỹ thuật): Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở HS về

cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kỹ thuật Kỹ thuật được tích hợp kiến thức của nhiều môn học giúp cho HS hiểu rõ vấn đề và có thể vận dụng sáng tạo để thiết kế các đối tượng hay hệ thống

Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển ở HS khả năng phân

tích biện luận và truyền đạt ý tưởng một các hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra

Như vậy, cách định nghĩa về giáo dục STEM nói đến một cách tiếp cận liên ngành, liên môn học trong một chương trình đào tạo, cụ thể có bốn lĩnh vực: Khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Giáo dục STEM giúp học sinh nhận thấy được tầm quan trọng của kiến thức tổng hợp để vận dụng giải quyết các vấn đề trong công việc

1.1.2 Đặc điểm của giáo dục STEM

Theo Nguyễn Thành Hải [6] và nhiều tác giả, trong luận văn này, chúng tôi đưa ra 4 đặc điểm quan trọng khi đề cập tới giáo dục STEM

Thứ nhất, giáo dục STEM không chỉ thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông, mà giáo dục STEM còn nhằm phát triển các năng lực đặc thù như khả năng vận dụng những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học cho HS Thêm vào đó, giáo dục STEM làm phát triển các năng lực chung cho HS, nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỷ 21 Với mục tiêu định hướng nghề nghiệp cho HS, giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức,

kỹ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS

Thứ hai, cách tiếp cận của giáo dục STEM là liên ngành chứ không phải chỉ đa ngành Mặc dù cũng là có nhiều ngành, nhiều lĩnh vực nhưng “liên ngành” thể hiện sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau trong các ngành [12] Vì nếu chúng ta chỉ có đa ngành và rời rạc thì người học khó có thể tự động kết nối được Như vậy với mô hình STEM, ngoài việc dạy đa ngành các GV còn phải biết cách liên kết những ngành này lại với nhau tạo ra một mối quan hệ khăng khít giữa chúng

Thứ ba, những lý thuyết được cung cấp bởi các môn học phải có tính liên hệ với thực tế, lồng ghép với các bài học trong thế giới thực Qua đó, giáo dục STEM cho phép các người học áp dụng lý thuyết vào thực hành và ngược lại từ thực hành có thể hiểu rõ lý thuyết nhiều hơn

Thứ tư, quá trình giáo dục STEM không chỉ hướng đến vấn đề cụ thể của quốc gia, địa phương mà phải đặt trong mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hướng chung của thế giới, kết nối với cộng đồng tại địa phương và toàn cầu Trong kỷ nguyên công nghệ, một thế giới phẳng cho phép mọi người có thể kết nối được với nhau thông qua các thiết bị tiên tiến [15] Do đó, giáo dục STEM phải làm được việc giúp cho người học nắm rõ xu hướng của thế giới, theo kịp những chuyển biến của thế giới

1.1.3 Các loại hình STEM

Hobbs [14] và các cộng sự đã đề cập năm mô hình dạy học STEM (Hình 1.1) dựa trên mức độ tích hợp các môn học và mức độ cộng tác giữa các GV phụ trách từng bộ môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán

Mô hình thứ nhất: GV từng bộ môn dạy mỗi môn học riêng rẽ (S-T-E-M)

tương tự như cách dạy học riêng lẻ từng môn học đã được áp dụng một thời gian dài tại Việt Nam Trong mô hình này, các chủ đề được dạy độc lập, rất ít hoặc thậm chí không có sự tích hợp, liên môn Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng dạy học với mô hình này tồn tại nhiều hạn chế: HS không hiểu mối liên hệ tự nhiên giữa các môn học (S, T, E, M) trong thực tế và không biết cách áp dụng vào những tình huống cần đến sự phối hợp giữa chúng

Mô hình thứ hai: Một GV dạy cả 4 môn học nhưng nhấn mạnh vào một hoặc

hai môn Trong mô hình này, đầu tiên GV sẽ chọn ra tri thức cần dạy từ chương trình của một hoặc hai môn mà mình muốn nhấn mạnh, sau đó dùng nó vào bối cảnh của các môn còn lại trong STEM Như vậy, hoạt động STEM đóng vai trò như một cách để vận dụng, củng cố cho một tri thức xác định (thuộc một hoặc hai môn chọn trước) mà HS đã được học trong chương trình Mô hình thứ hai hiện đang đứng đầu về mức độ phổ biến ở Mỹ với hai dạng thường gặp là SteM hoặc sTEm [13]

Mô hình thứ ba: Tích hợp một môn vào ba môn được GV từng bộ môn dạy

riêng rẽ Một dạng thường thấy của mô hình này là tích hợp Kỹ thuật vào dạy học Khoa học, Công nghệ hoặc Toán, tuy nhiên mối liên hệ giữa Khoa học, Công nghệ và Toán lúc này không được xem xét một cách tường minh

Mô hình thứ tư: Một GV dạy tích hợp cả 4 môn học để giải quyết một vấn

đề thực tế Dạng thứ nhất của mô hình này là GV bộ môn của một trong bốn môn S, T, E, M tổ chức hoạt động STEM Chẳng hạn, khi có một nội dung giao thoa giữa Công nghệ, Kỹ thuật và Toán tồn tại trong chương trình Khoa học, GV Khoa học sẽ tích hợp T, E, M vào S thông qua tình huống xử lý một vấn đề thực tế nào đó Dạng thứ hai của mô hình này là STEM được tách ra thành một môn học riêng biệt có GV bộ môn riêng Hiện nay mô hình này đang được các trường công ở Úc thực hiện khi

Hình 1.1 5 mô hình dạy học STEM

đưa ra môn tự chọn STEM trong đó HS tập trung vào việc thiết kế các giải pháp kỹ thuật số cho những vấn đề thực tế [5]

Mô hình thứ năm: Chia một chương trình STEM vào từng bộ môn riêng rẽ

Trong mô hình này, các GV Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán sẽ họp với nhau để xây dựng một hoạt động STEM trong đó mỗi môn đóng góp một phần vào việc giúp HS tạo ra được sản phẩm STEM Sau đó, HS sẽ được dạy các tri thức, kỹ năng liên quan trong từng môn học và cuối cùng kết hợp chúng lại để tạo nên sản phẩm STEM

1.2 Giáo dục STEM ở Việt Nam và trên thế giới

1.2.1 Giáo dục STEM trên thế giới

Dưới góc nhìn lịch sử, khái niệm về giáo dục STEM thực ra đã tồn tại từ khá lâu trước khi nó được chú ý như ngày nay Biểu hiện đầu tiên là việc thành lập các trường Đại học kỹ thuật tại Châu Âu trong thế kỷ 19 như: Napoleon’s School for Industry (1806-1815), Rensselaer Polytechnic Institute (1824), Vocational Education Act (1917), Land Grant Act (1862), đây có thể được coi là những trường có các ngành nghề STEM đầu tiên trên thế giới được đào tạo ở bậc cao Tuy nhiên, phải cho tới những năm gần đây, giáo dục STEM cho bậc học phổ thông mới dần được chú trọng

Trên toàn thế giới, các nhà lãnh đạo, các nhà khoa học đều nhấn mạnh vai trò của giáo dục STEM Tổng thống Barack Obama đã phát biểu tại Hội chợ Khoa học Nhà Trắng hàng năm lần thứ ba, tháng 4 năm 2013 như sau “Một trong những điều mà tôi tập trung khi làm Tổng thống là làm thế nào chúng ta tạo ra một phương pháp tiếp cận toàn diện cho khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) Chúng ta cần phải ưu tiên đào tạo đội ngũ GV mới trong các lĩnh vực chủ đề này và để đảm bảo rằng tất cả chúng ta là một quốc gia ngày càng dành cho các GV sự tôn trọng cao hơn mà họ xứng đáng” Giáo sư Steven Chu, người đoạt giải Nobel Vật lý, đã phát biểu tại đại học SUSTech, ngày 16 tháng 10 năm 2016: “Giáo dục STEM là một loại hình giáo dục hướng dẫn bạn học cách tự học”, Giáo sư Chu đã chỉ ra lợi thế của giáo dục STEM Tự học là rất quan trọng trong quá trình phát triển cá nhân và học STEM cho phép mọi người tự trang bị cho mình khả năng suy nghĩ hợp lý, rà soát và tìm kiếm xác nhận như học toán học và có kiến thức sâu rộng “Bạn sẽ không bao giờ nói

rằng bạn không thể chỉ vì thiếu kiến thức đầy đủ, đó là điểm quan trọng nhất của giáo dục STEM”

Tại Mỹ, giáo dục STEM được hình thành từ những năm 90 Trong chương trình giáo dục STEM, các môn học về khoa học công nghệ không giảng dạy độc lập mà tích hợp lại với nhau thành một môn học thông qua phương pháp giảng dạy bằng dự án, trải nghiệm, thực hành, Tại nhiều nước châu Âu và châu Mỹ, để phát huy tối đa sự sáng tạo của HS các cấp, các hội chợ khoa học (Science fair) được tổ chức thường xuyên từ cấp trường đến cấp quốc gia Một ví dụ cho sự coi trọng giáo dục STEM là ngày hội khoa học toàn quốc tại Nhà Trắng lần thứ 5, 23/03/2015, tổng thống Mỹ đã dành cả ngày để trao đổi, trò chuyện với các nhà khoa học nhí, các sản phẩm sáng tạo của HS được trưng bày trong văn phòng Nhà Trắng Nghiên cứu các nước có nền khoa học phát triển như Mỹ, Anh, Đức… thấy rằng ngày hội khoa học thu hút được sự quan tâm của đông đảo HS, phụ huynh cho thấy tầm quan trọng của việc nuôi dưỡng đam mê khoa học trong giới trẻ là vô cùng quan trọng đối với sự phát triển bền vững của quốc gia [20]

Ở Trung Quốc, các nghiên cứu liên quan đến giáo dục STEM bắt đầu muộn hơn so với Mỹ Giai đoạn đầu tiên, một vài học giả bắt đầu nghiên cứu về giáo dục STEM từ năm 2008 Sau vài năm tìm hiểu, giáo dục STEM đã xuất hiện ở Trung Quốc vào khoảng năm 2013, mọi người ngày càng quan tâm đến giáo dục STEM Giai đoạn hai, từ năm 2010 đến 2015, các học giả trong nước như Zhongjian Zhao, Huicheng Zhao và Shengquan Yu đã có nhiều nghiên cứu về giáo dục STEM [19] Nội dung nghiên cứu bao gồm diễn giải về giáo dục STEM của nước ngoài (tập trung nghiên cứu nhiều nhất là STEM tại Mỹ) và nghiên cứu lý thuyết về nội địa hóa giáo dục STEM của Trung Quốc Giai đoạn ba là đào sâu thời gian nghiên cứu Từ năm 2015 đến 2021, số lượng các bài nghiên cứu trong năm 2021 và các nhà nghiên cứu tăng đột biến, các đề tài nghiên cứu được đào sâu hơn

Vào tháng 2 năm 2017, Bộ Giáo dục Trung Quốc đã chính thức công bố đưa STEM vào chương trình giảng dạy tiểu học, đây là sự công nhận chính thức đầu tiên của chính phủ về giáo dục STEM Và sau đó vào tháng 5 năm 2018, lễ khởi động và họp báo cho kế hoạch hành động 2029 cho giáo dục STEM của Trung Quốc đã được

tổ chức tại Bắc Kinh, chính thức công bố sách trắng về giáo dục STEM ở Trung Quốc Kế hoạch này nhằm mục đích cho phép càng nhiều HS được hưởng lợi từ giáo dục STEM và trang bị cho tất cả HS tư duy khoa học và khả năng đổi mới Trong đó nổi bật là hợp tác các nhà khoa học - với các doanh nghiệp, thông qua hợp tác này có thể lồng ghép các nguồn lực, huy động thể chế, nhân tài, thiết bị, kinh phí và dự án, thúc đẩy đổi mới khoa học và công nghệ

Canada đứng thứ 12 trong số 16 nước ngang bằng về tỷ lệ sinh viên tốt nghiệp theo học các chương trình STEM, với 21,2%, cao hơn Hoa Kỳ, nhưng thấp hơn các nước như Pháp, Đức và Áo Phần Lan, có hơn 30% sinh viên tốt nghiệp đại học đến từ các ngành khoa học, toán học, khoa học máy tính, và các chương trình kỹ thuật

Tại Pháp, giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học Trong giai đoạn chính của bậc Tiểu học, HS được học về Toán học, Khoa học tự nhiên và Công nghệ HS đã được tham gia các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy sự quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ, bên cạnh đó phát triển tư duy phê phán của HS Ở bậc THCS, HS được học về Toán học, Khoa học (Vật lý, Hóa học, Khoa học Sự sống và Trái đất), Công nghệ HS được tập trung học tập theo định hướng giải quyết vấn đề và nghiên cứu nhằm khuyến khích các em có hiểu biết và những suy nghĩ nghiêm túc về thế giới của mình Hiểu và giải quyết được các vấn đề liên quan đến Toán học Không chỉ vậy, hiện nay, Pháp đang triển khai một chương trình học tập về tích hợp Khoa học và Công nghệ Cung cấp một chương trình bao gồm các nội dung về Vật lý, Hóa học, Khoa học sự sống và trái đất, Công nghệ và các nội dung này được dạy tích hợp chứ không phải là một môn học riêng biệt Trong chương trình THPT của Pháp, giáo dục STEM được phân bổ một lượng lớn thời gian Trong năm đầu tiên, mỗi tuần HS học Toán 4 giờ; học Vật lý, Hóa học, Thực hành thể thao, Vũ trụ 3 giờ Tuy nhiên, chỉ có 1

2 giờ mỗi tuần cho nghiên cứu về Khoa học đời sống và trái đất Môn học này được dạy thông qua ba chủ đề: cơ thể con người và sức khỏe; trái đất và các hành tinh; hành trình tiến hóa của sự sống Ngoài ra, HS được tham gia vào chủ đề khám phá có liên quan đến STEM như Công nghệ sinh học; Y tế và xã hội; Phát minh và đổi mới công nghệ, kỹ thuật…

1.2.2 Giáo dục STEM tại Việt Nam

Khác với các nước phát triển trên thế giới, giáo dục STEM du nhập vào Việt Nam không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ chính sách vĩ mô về nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ các cuộc thi dành cho HS từ cấp tiểu học đến phổ thông trung học do các công ty công nghệ tại Việt Nam triển khai cùng với các tổ chức nước ngoài

Năm 2015, Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Liên minh STEM tổ chức ngày hội STEM lần đầu tiên, tiếp theo đó là nhiều sự kiện tương tự trên toàn quốc nổi bật là Ngày hội STEM quốc gia đã được tổ chức liên tục hàng năm

Vào năm học 2015 - 2016, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã khuyến khích nội dung STEM trong chương trình giáo dục đào tạo

Dự án thí điểm “Áp dụng phương pháp giáo dục STEM của Vương quốc Anh vào bối cảnh Việt Nam 2016- 2017” được triển khai từ tháng 1/2016 Tháng 2/2017, Hội đồng Anh kết hợp với Bộ GD - ĐT tổ chức giai đoạn 4 của dự án - rà soát và đánh giá phương pháp giáo dục theo định hướng STEM (Khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán) tại 15 trường THCS và THPT thuộc Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Nam Định và Quảng Ninh

Theo Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 về Tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư (cách mạng công nghiệp 4.0), để chủ động nắm bắt cơ hội, đưa ra các giải pháp thiết thực tận dụng tối đa các lợi thế, đồng thời giảm thiểu những tác động tiêu cực của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đối với Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ đã chỉ đạo các bộ, ngành, địa phương triển khai đồng bộ nhiều giải pháp Trong đó, Thủ tướng Chính phủ đã yêu cầu 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 STEM bên cạnh ngoại ngữ, tin học trong CTGDPT Thủ tướng Chính phủ cũng đã giao trách nhiệm cho Bộ GD&ĐT thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017-2018

Đến nay, giáo dục STEM đã bắt đầu có sự lan tỏa với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau

1.3 Các hình thức triển khai giáo dục STEM [4]

1.3.1 Dạy học các môn học theo phương pháp giáo dục STEM

Dạy các môn học theo phương pháp giáo dục STEM tức tổ chức các hoạt động trải nghiệm và nghiên cứu khoa học – kỹ thuật, kết nối kiến thức liên môn Toán, Khoa học, Công nghệ, Kỹ Thuật cho HS Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu tại các trường học hiện nay

Với hình thức này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được tổ chức ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn Các chủ đề STEM, bài học STEM, 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 Học sinh được chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu để tiếp nhận, vận dụng kiến thức thông qua thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu thiết kế Qua đó, tiết học STEM sẽ giúp học sinh nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề, tích lũy những trải nghiệm khám phá Ngoài ra, mỗi buổi học sẽ là một dự án thực tế để học sinh có cơ hội thực hành, tự tay chế tạo sản phẩm và đúc rút kinh nghiệm

1.3.2 Tổ chức các hoạt động trải nghiệm trong chương trình giáo dục STEM

Trong hoạt động trải nghiệm STEM, HS được khám phá các ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM

Trải nghiệm STEM có thể được thực hiện thông qua sự hợp tác giữa trường trung học với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp Theo cách này, sẽ kết hợp được thực tiễn phổ thông với ưu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp Các trường trung học có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ STEM 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 vực STEM

1.3.3 Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật

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 kỹ thuật Hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật được thực hiện dưới dạng một đề tài/dự án nghiên cứu bởi một cá nhân hoặc, dưới sự hướng dẫn của GV hoặc nhà khoa học có chuyên môn phù hợp 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, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn Ngoài ra, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất, các nhà trường có thể định kỳ tổ chức ngày hội STEM hoặc cuộc thi khoa học, kỹ thuật để đánh giá, biểu dương nỗ lực của GV và HS trường mình

Các hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật là cơ hội để HS thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM

1.4 Cách xây dựng chủ đề giáo dục STEM

1.4.1 Tiêu chí chọn chủ đề STEM

Theo Nguyễn Thanh Nga [7] và cộng sự, các tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM là: kiến thức thuộc lĩnh vực STEM, giải quyết vấn đề thực tiễn, định hướng thực hành, làm việc nhóm

Tiêu chí 1: Chủ đề STEM hướng tới giải quyết vấn đề trong thực tiễn

Vận dụng kiến thức STEM để giải quyết vấn đề thực tiễn chính là mục tiêu

của dạy học theo quan điểm STEM Do vậy, bài học STEM không phải là để giải quyết các vấn đề mang tính chất trừu tượng và xa rời thực tế mà nó luôn hướng tới giải quyết các vấn đề, các tình huống trong xã hội, kinh tế, môi trường trong cộng

đồng địa phương của họ cũng như trong toàn cầu Tiêu chí 2: Chủ đề STEM phải hướng tới việc HS vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết

Tiêu chí này nhằm đảm bảo đúng tinh thần giáo dục STEM, qua đó mới phát triển năng lực các môn liên quan

Tiêu chí 3: Chủ đề STEM định hướng thực hành

Định hướng hành động là một tiêu chí của quan điểm STEM nhằm hình thành và phát triển năng lực lý thuyết và thực hành của HS Điều này sẽ giúp HS có được

các kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lý thuyết, HS sẽ được hiểu sâu về lý thuyết, nguyên lý thông qua các hoạt động thực tế

Tiêu chí 4: Chủ đề STEM khuyến khích làm việc nhóm giữa các HS

Trên thực tế có những chủ đề STEM vẫn có thể triển khai cá nhân Tuy nhiên, làm việc nhóm là làm việc phù hợp trong việc giải quyết các nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn Làm việc nhóm là một kỹ năng quan trọng của thế kỷ 21, bên cạnh đó khi làm việc nhóm HS sẽ được đặt vào môi trường thúc đẩy các nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tưởng và cùng nhau phát triển giải pháp

Theo [10], có 6 tiêu chí cần quan tâm đến khi xây dựng chủ đề STEM (Hình 1.2)

Hình 1.2 6 tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM

Dựa vào tiêu chí 2 xây dựng chủ đề STEM “Cấu trúc bài học STEM kết hợp tiến trình khoa học và quy trình thiết kế kĩ thuật” kết hợp với thực tế dạy học, chúng tôi lựa chọn tổ chức một hoạt động giáo dục STEM với 5 hoạt động chính là:

Hoạt động 1: Xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo) Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế Hoạt động 3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế

Hoạt động 4: Chế tạo mô hình/ thiết bị Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận, điều chỉnh thiết kế ban đầu

Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn

Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật

Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động

tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm

Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động

nhóm kiến tạo

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

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

1.4.2 Quy trình thiết kế 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 thể hiện như sau [7]:

Vấn đề thực tiễn: là các tình huống xảy ra có vấn đề đối với HS, có tính chất

kỹ thuật Nó có thể là các ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày, con người cần giải quyết một công việc nào đó, thôi thúc HS tìm hiểu và thực hiện để đáp ứng nhu cầu Nó cũng có thể là yêu cầu định hướng nghề nghiệp, đòi hỏi HS giải quyết nhằm trải nghiệm một số nhiệm vụ của nghề nghiệp nào đó trong thực tế

Ý tưởng chủ đề STEM: là bài toán mở được hình thành có tính chất kỹ thuật

nhằm giải quyết vấn đề thực tiễn mà HS gặp phải

Xác định kiến thức trong chủ đề STEM: là các kiến thức có liên quan đến

Vật lý, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học

Xác định mục tiêu chủ đề STEM: là các kiến thức, kỹ năng, thái độ HS sẽ

đạt được sau khi thực hiện chủ đề

Xây dựng bộ câu hỏi định hướng chủ đề STEM: là các câu hỏi được đặt ra

cho HS nhằm gợi ý để giúp HS đề xuất các giải pháp, nhiệm vụ nhằm đạt được mục tiêu của chủ đề Bộ câu hỏi này rất cần thiết đối với chủ đề STEM phát triển năng lực sáng tạo, trong thời gian ngắn thì GV cần định hướng thường xuyên cho HS qua câu hỏi định hướng hoạt động học tập

Theo [4], quy trình xây dựng chủ đề STEM của Bộ Giáo dục và Đào tạo gồm 4 bước (Bảng 1.1)

Vấn đề thực tiễn

Ý tưởng chủ đề

STEM

Xác định kiến thức STEM cần giải quyết

Xác định mục tiêu chủ đề

STEM

Xây dựng bộ câu hỏi định

hướng chủ đề STEM

Hình 1.3 Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM

Bảng 1-1 Quy trình xây dựng chủ đề STEM của Bộ GD&ĐT

Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học

GV dựa vào các kiến thức trong chương trình các môn học, cùng với các hiện tượng để gắn các kiến thức đó với thực tiễn trong tự nhiên, thiết bị công nghệ hay sản phẩm trong thực tế mà sử dụng các kiến thức đó để lựa chọn chủ đề bài học

Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết

Xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho HS thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, HS học được những kiến thức, kỹ năng cần dạy trong chương trình môn học đã lựa chọn và có thế vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết để xây dựng bài học

Bước 3: Xây dựng tiêu chí của sản phẩm/ giải pháp giải quyết vấn đề

Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất ra giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/ thiết kế sản phẩm và là căn cứ để HS có thể điều chỉnh giải pháp/sản phẩm dựa trên kiến thức đã tìm hiểu

Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học

Tiến trình tổ chức dạy học thiết kế theo các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực Mỗi hoạt động được thiết kế phải rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành Các hoạt động có thể tổ chức cả trong và ngoài lớp học

Trong luận văn này, chúng tôi lựa chọn Quy trình xây dựng chủ đề STEM của Bộ Giáo dục và Đào tạo [4] để thực hiện các chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM

1.5 Các quy trình triển khai hoạt động STEM

1.5.1 Quy trình 5E

5E viết tắt của 5 từ bắt đầu bằng chữ E trong tiếng Anh đó là: Engage (Gắn

kết), Explore (Khảo sát), Explain (Giải thích), Elaborate (Củng cố) và Evaluate

(Đánh giá) [11] Vào khoảng năm 1987, Tiến sĩ Rodger W Bybee cùng với các cộng sự của mình làm việc trong tổ chức giáo dục Nghiên Cứu Khung Chương Trình Dạy Sinh Học (BSCS – Biological Sciences Curriculum Study), có trụ sở tại Colorado, Mỹ đã đề xuất một quy trình dạy học cải tiến cho chương trình học các môn sinh học

ở bậc tiểu học Ngoài ra, quy trình còn kế thừa từ sự phát triển của các quy trình giáo dục đã có trước đó, như của Herbart (trước những năm 1900), của Dewey (khoảng những năm 1930), của Heiss và các cộng sự (khoảng những năm 1950)

Đặc điểm của quy trình dạy học 5E: Gồm 5 giai đoạn (Hình 1.4)

Gắn kết (Engagement)

Trong giai đoạn đầu của chu kỳ học tập, GV tìm hiểu nhanh về các kiến thức đã biết của HS liên quan đến chủ đề bài học GV khuyến khích HS quan tâm đến các khái niệm sắp tới để HS sẵn sàng tìm hiểu, thông qua việc gợi ý HS đặt câu hỏi mở hoặc ghi lại những gì họ biết về chủ đề Qua các hoạt động đa dạng, GV thu hút sự chú ý và quan tâm của HS, tạo không khí hào hứng trong lớp học, HS cảm thấy có sự liên hệ và kết nối với những kiến thức hoặc trải nghiệm trước đó

Giai đoạn này cho phép HS gắn kết, liên hệ lại với các trải nghiệm và quan sát thực tế mà các em đã trải qua Trong bước này, các khái niệm mới cũng sẽ được giới thiệu cho các em

Khảo sát (Exploration)

Trong giai đoạn này, HS được chủ động khám phá các khái niệm mới nhờ các trải nghiệm học tập cụ thể GV cung cấp những kiến thức, những trải nghiệm mang tính cơ bản, nền tảng và dựa vào đó các kiến thức mới có thể được bắt đầu HS sẽ trực tiếp khám phá và thao tác trên các vật liệu hoặc học cụ đã được chuẩn bị sẵn; thực hiện các hoạt động như quan sát, làm thí nghiệm, thiết kế, thu số liệu

Giải thích (Explanation)

Hình 1.4 5 giai đoạn của quy trình dạy học 5E

GV hướng dẫn HS tổng hợp kiến thức mới và đặt câu hỏi nếu HS có vấn đề cần làm rõ thêm GV tạo điều kiện cho HS được trình bày, mô tả, phân tích các trải nghiệm, các quan sát thu nhận được ở bước khảo sát GV có thể giới thiệu các thuật ngữ mới, khái niệm mới, công thức mới, giúp HS kết nối và thấy được sự liên hệ với trải nghiệm trước đó

Củng cố (Elaborate)

Giai đoạn này tạo cho HS có được cơ hội áp dụng những gì đã học được GV giúp HS thực hành và vận dụng các kiến thức đã học ở bước trên, giúp HS đào sâu hơn các hiểu biết, khéo léo hơn các kỹ năng và có thể áp dụng được trong những tình huống và hoàn cảnh đa dạng khác nhau Giai đoạn này cũng nhằm giúp HS củng cố kiến thức trước khi đánh giá thông qua các bài kiểm tra

Đánh giá (Evaluation)

Quy trình dạy học 5E cho phép đánh giá chính thức (dưới dạng các bài kiểm tra) và phi chính thức (dưới dạng các câu hỏi nhanh) Trong giai đoạn này GV có thể quan sát HS thông qua các hoạt động nhóm nhỏ hoặc nhóm lớn để xem sự tương tác trong quá trình học

Các yếu tố hữu ích khác của giai đoạn đánh giá bao gồm tự đánh giá, bài tập viết và bài tập trắc nghiệm, hoặc các sản phẩm Ở đây GV sẽ linh hoạt sử dụng các kỹ thuật đánh giá đa dạng để nhận biết quá trình nhận thức và khả năng của từng HS, từ đó đưa ra các phương hướng điều chỉnh và hỗ trợ HS phù hợp, giúp HS đạt được các mục tiêu học tập như đã đề ra

Quy trình 5E dựa trên lý thuyết kiến tạo (constructivism) về học tập, theo đó HS xây dựng kiến thức từ quá trình trải nghiệm Thông qua cách hiểu và phản ánh về các hoạt động đã trải qua, vừa mang tính cá nhân và tính xã hội, HS có thể kết hợp kiến thức mới với những khái niệm đã biết trước đó Như vậy, quy trình 5E đóng một vai trò quan trọng trong quá trình phát triển chương trình và xây dựng tài liệu giáo trình cho các lớp học khoa học như giúp GV chuẩn bị bài giảng trở nên đơn giản, tạo được đa dạng hoạt động cho HS trải nghiệm; giúp GV giảm được thời lượng dạy nhiều lý thuyết, thay vào đó là tạo ra các hoạt động thực hành khám phá Đặc biệt, việc áp dụng quy trình dạy học 5E giúp cho GV tìm được trọng tâm của bài học, dẫn

dắt HS hình thành kiến thức một cách có hệ thống, tạo cơ hội cho việc hình thành và phát triển các năng lực cần thiết cho HS phổ thông

1.5.2 Quy trình EDP [16]

EDP là viết tắt của cụm từ Engineering Design Process có nghĩa là quy trình

thiết kế kỹ thuật Quy trình EDP là quy trình 8 bước (Hình 1.5) dùng để triển khai

dạy học STEM, được phỏng theo quá trình thiết kế sản phẩm của các kỹ sư Cũng giống như các kỹ sư trong thực tế, HS có thể không thực hiện liền mạch đầy đủ 8

bước này mà chuyển đổi qua lại các bước cho đến khi giải pháp thiết kế cuối cùng

được xác định

Bước 1: Xác định vấn đề

Trong kỹ thuật, bước này có nghĩa là làm rõ chính xác vấn đề là gì? HS cần thực sự hiểu mình cần làm gì, cái gì là thách thức, những điều kiện giới hạn nào ảnh

hưởng đến việc hình thành giải pháp cụ thể; các yêu cầu nào cần đáp ứng, các khó

Hình 1.5 Quy trình thiết kế kỹ thuật 8 bước

khăn nào cần được xem xét và xác định chúng bằng những câu hỏi Khi HS đặt có

càng nhiều câu hỏi, càng đưa ra được nhiều đáp án liên quan, HS sẽ càng hiểu vấn đề, và càng có thể hình dung rõ ràng giải pháp của mình

Bước 2: Nghiên cứu kiến thức nền

Trong bước này, HS sẽ tìm hiểu các kiến thức cần thiết để giải quyết các vấn đề, bao gồm kiến thức đã học, kiến thức đang học – những kiến thức mà HS cần áp dụng trong các môn học trong nhà trường, và cả những kiến thức tự tìm hiểu thêm

Bước 3: Đề xuất các giải pháp/bản thiết kế HS bắt đầu suy nghĩ về các cách để giải quyết vấn đề HS sẽ đưa ra những cách

giải quyết, hình dung và thiết kế những giải pháp của mình Ở bước này, HS có thể thực hiện brainstorming, liệt kê ý tưởng bằng chữ, bằng sơ đồ, hoặc phác thảo ý tưởng, cách làm để đưa ra các giải pháp, từ đơn giản đến phức tạp, và đến cả những

giải pháp kỳ lạ Bước 4: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế

Sau khi đã có một loạt các ý tưởng trong tay, HS có thể thử tất cả các giải pháp, ý tưởng, tuy nhiên cần phải cân nhắc những giới hạn ràng buộc như giới hạn trong lớp học, thời gian, vật liệu… Do đó, các nhóm HS sẽ cần phải chọn ra cho mình một ý tưởng, giải pháp hợp lý nhất và lên kế hoạch một cách rõ ràng chi tiết bằng cách phác thảo Sau khi phác thảo kết thúc, HS cần lên được danh sách nhiệm vụ cần làm và phân chia nhiệm vụ rõ ràng, cụ thể trước khi bước vào phần chế tạo

Bước 5: Chế tạo nguyên mẫu

Nguyên mẫu đơn giản là một mô hình được tạo ra để HS có thể thử nghiệm những thiết kế của mình Nguyên mẫu có thể có kích thước như đồ thật, giống hệt đồ thật, hoặc là một phiên bản nhỏ hơn, hoặc chỉ có cơ cấu vận hành giống đồ thật HS chỉ cần một vật mẫu để hiện thực hóa phác thảo để kiểm tra ý tưởng, giải pháp của mình hoạt động như thế nào

Bước 6: Thử nghiệm và đánh giá

Sau khi đã hoàn thành, HS sẽ mang nguyên mẫu đi thử nghiệm để kiểm tra liệu thiết kế của mình có hoạt động được như mình kỳ vọng không? Quá trình thử nghiệm bao gồm việc ghi nhận lại kết quả, những thay đổi khi chúng ta thay đổi lần

lượt từng thông số – lưu ý mỗi lần chỉ được thay đổi một thông số duy nhất Điều quan trọng ở đây là HS được làm thử nghiệm, đo đạc, kiểm tra, ghi chép số liệu, để nhận ra những khác biệt sau mỗi lần thay đổi Bằng cách có thể nhìn thấy những khác biệt đó, HS sẽ bị làm cho tò mò tự hỏi: Liệu chúng ta có thể làm thế nào để cải thiện sản phẩm của mình?

Bước 7: Chia sẻ và thảo luận

Ở bước này, HS trình bày và thảo luận về sản phẩm đã chế tạo trong nội bộ nhóm, hoặc trước lớp Lúc này, HS xem xét tất cả các dữ kiện đã xảy ra và đặt ra những câu hỏi liên quan:

+ Trong sản phẩm, phần nào thực hiện tốt? Đáp ứng yêu cầu, kỳ vọng? Nguyên lý hoạt động của nó là gì?

+ Những phần nào chưa tốt? Làm thế nào để có thể cải thiện nó? HS sẽ tìm những câu trả lời, hoặc HS sẽ ghi nhận các ý kiến đóng góp từ các nhóm khác, thành viên khác, sau đó đánh giá ý kiến và chuyển qua phần tiếp theo

Bước 8: Điều chỉnh thiết kế

Sau khi làm những thử nghiệm với nguyên mẫu và đã nhận được các phản hồi hay học hỏi kinh nghiệm từ các nhóm khác, HS sẽ cải tiến – điều chỉnh thiết kế Đây là bước cuối cùng trong Quy trình thiết kế kỹ thuật – Và cũng là bước quan trọng nhất, vì lúc này có thể toàn bộ quá trình sẽ được lặp lại

+ Xác định vấn đề: Phần nào đã không tốt? Không hoạt động như mong muốn? Cái nào có thể tốt hơn?

+ Đề xuất giải pháp: Một số giải pháp mới để cải thiện sản phẩm là gì? + Lựa chọn giải pháp/Lên kế hoạch: Tạo ra bản phác thảo mới như thế nào? Tận dụng lại bản phác thảo cũ được không?

+ Sáng chế: Tạo ra thay đổi từ mẫu cũ? Hay làm lại hoàn toàn mới? + Thử nghiệm

Đặc điểm nổi bật của giáo dục STEM là nhấn mạnh yếu tố tính kỹ thuật, do vậy, nhiều nhà sư phạm đã vận dụng quy trình EDP để giảng dạy STEM cho HS Lý thuyết về thiết kế kỹ thuật là cơ sở quan trọng cho việc thiết kế cấu trúc bài học STEM

và xây dựng tiến trình giải quyết vấn đề, tìm ra các giải pháp thực hiện các nhiệm vụ trong bài học STEM của HS

1.5.3 Quy trình tổ chức thực hiện hoạt động giáo dục STEM

Trong [4], cấu trúc một bài được chia làm 5 hoạt động chính thể hiện rõ 8 bước của QTTKKT (Hình 1.6)

Hoạt động 1: Xác định vấn đề

Ở hoạt động này, GV đưa ra bối cảnh thực tế, đặt ra vấn đề thách thức và yêu cầu HS tìm cách giải quyết vấn đề hoặc GV đưa ra nhiệm vụ cụ thể để định hướng nghề nghiệp cho HS Từ đó, HS sẽ xác định câu hỏi, vấn đề cần giải quyết, hình thành ý tưởng về chủ đề, đưa ra các tiêu chí cho sản phẩm

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền – Đề xuất giải pháp

Gồm 2 hoạt động nhỏ bên trong:

Nghiên cứu kiến thức nền: Phần này GV có thể tổ chức 1 trong 2 hoạt động,

hoặc cả hai Hoạt động trải nghiệm khám phá: GV tổ chức một số thí nghiệm khám phá liên quan đến chủ đề để sau đó HS có thể đúc kết một giả thuyết Với hoạt động nghiên cứu liên quan kiến thức khoa học: HS đọc tài liệu, xem clip và tìm hiểu những kiến thức có liên quan giải quyết vấn đề

Đề xuất giải pháp: Bước này GV cho HS thảo luận (Sử dụng kỹ thuật Think Pair Share, Khăn Trải bàn, hoặc Brainstorming) để HS cùng nhau đưa ra các giải pháp giải quyết vấn đề

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

Hình 1.6 5 hoạt động ứng với QTTKKT (Công văn 3089 - BGDĐT)

HS trong nhóm trình bày và thảo luận phương án đã thiết kế HS có thể dùng những kiến thức nền để giải thích những đề xuất của mình và đưa ra các tiêu chí để lựa chọn Sau khi lựa chọn được giải pháp, HS phác thảo ý tưởng và lên danh sách các nhiệm vụ, phân công công việc cho các thành viên

Hoạt động 4: Chế tạo nguyên mẫu – Thử nghiệm và đánh giá

HS sẽ chế tạo sản phẩm theo phương án được chọn Sau đó, HS liên tục thử nghiệm, ghi chép và đánh giá số liệu

Hoạt động 5: Chia sẻ và thảo luận – Điều chỉnh thiết kế

HS trình bày về sản phẩm bằng nhiều hình thức khác nhau, thảo luận và ghi nhận các ý kiến đóng góp Dựa trên đó đánh giá và điều chỉnh nguyên mẫu cho hoàn thiện Cuối cùng, GV cho tổng kết buổi học

Như vậy, quy trình này dựa trên quy trình thiết kế kỹ thuật Tiến trình dạy học là sự kết hợp giữa tiến trình của khoa học và chu trình thiết kế kỹ thuật Các hoạt động trong quy trình không phải chỉ thực hiện một cách tuần tự mà giữa các bước luôn có sự song hành, tương trợ cho nhau, ví dụ khi chế tạo sản phẩm có thể thực hiện luôn bước thử nghiệm và đánh giá,…

Trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi lựa chọn quy trình tổ chức thực hiện hoạt động giáo dục STEM của Bộ Giáo dục và Đào tạo [4] bao gồm 5 hoạt động: xác định vấn đề; nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp; lựa chọn giải pháp; chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

1.6 Thực trạng dạy học Toán học ở trường THPT theo định hướng giáo dục STEM

Để nghiên cứu về thực trạng dạy học Toán học ở trường THPT theo định hướng giáo dục STEM, chúng tôi đã tiến hành điều tra khảo sát bằng phiếu hỏi đối với các GV và HS ở một số trường THPT trên địa bàn Hà Nội

- Tìm hiểu về những khó khăn của GV và HS trong quá trình giảng dạy và học tập môn học theo định hướng giáo dục STEM

- Tìm hiểu về nhận thức của GV về vai trò môn Toán trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM

- Tìm hiểu về hứng thú của HS khi học các môn theo định hướng giáo dục STEM

1.6.2 Đối tượng điều tra và phương pháp điều tra

Đối tượng khảo sát là 44 GV dạy môn Toán tại 8 trường (Bảng 1.2) và 200 HS ở trường THPT trên địa bàn thành phố Hà Nội

Bảng 1.2 Số lượng GV Toán tham gia điều tra thực trạng

 Kết quả khảo sát đối với GV

Ở câu hỏi đầu tiên, “Thầy/cô vui lòng cho biết đã từng đọc, xem hay nghe

nói đến giáo dục theo định hướng STEM chưa?”, kết quả khảo sát cho thấy đa

phần GV (chiếm 84 %) đã được đọc, xem hay nghe nói về giáo dục STEM (Hình 1.7) Theo khảo sát, chỉ có 7 thầy cô, chiếm một phần rất nhỏ (16 %) là chưa từng được nghe nói đến dạy học theo định hướng giáo dục STEM Với các thầy cô chưa từng được nghe nói đến dạy học theo định hướng này, chúng tôi đưa ra thêm câu hỏi “Thầy/cô có mong muốn, nhu cầu tìm hiểu về giáo dục STEM không?” thì nhận được

100% câu trả lời là rất mong muốn được tìm hiểu về vấn đề này

Kết quả về việc thiết kế các hoạt động dạy học liên quan đến STEM của GV được thể hiện trong Hình 1.8 và Hình 1.9 Đối lập với kết quả trên, với những thầy cô đã biết về giáo dục STEM, đến 29/37 thầy cô (chiếm 78%) lại chưa từng thiết kế các hoạt động dạy học liên quan tới STEM (Hình 1.8) Trả lời nguyên nhân của câu hỏi này, đó là do thầy cô chưa được tập huấn bài bản về STEM, tỉ lệ thầy cô biết đến STEM thông qua tập huấn STEM là rất ít, chỉ có 7/37 thầy cô (chiếm 19%); còn lại nguồn thông tin của thầy cô chủ yếu biết qua các phương tiện thông tin đại chúng, tự học và tự tìm hiểu, hoặc biết qua đồng nghiệp

Hình 1.8 Mức độ thiết kế các hoạt động dạy học liên quan đến mô hình giáo dục STEM

22%

78%Thầy/cô đã từng thiết kế các hoạt động

dạy học liên quan đến STEM chưa?

Đã từngChưa bao giờ

Chưa bao giờĐã từng nghe nói

Hình 1.7 Số GV đã từng đọc, xem, nghe nói về giáo dục

Hình 1.9 Nguồn thông tin GV biết về STEM

Với câu hỏi “Thầy cô hiểu thế nào về khái niệm giáo dục STEM”, GV lựa chọn các phương án trong các phương án bên dưới:

Phương án 1: Giáo dục STEM là dạy học tích hợp liên môn các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán

Phương án 2: Giáo dục STEM là định hướng giáo dục: bên cạnh định hướng giáo dục toàn diện là thúc đẩy giáo dục bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán với mục tiêu định hướng và chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng tang của các ngành nghề liên quan, nhờ đó nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế

Phương án 3: Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận liên môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán trong dạy học với mục tiêu nâng cao hứng thú học tập, vận dụng kiến thức liên môn giải quyết các vấn đề thực tiễn, kết nối trường học với cộng đồng, hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất người học

Phương án 4: Khác

49%32%

19%

Do đâu thầy/cô biết về STEM?

Tự học và tự tìm hiểuTừ đồng nghiệpĐược tập huấn

30%

27%35%

8%Thầy cô hiểu thế nào về khái niệm

giáo dục STEM?

Phương án 1Phương án 2Phương án 3Phương án 4

Hình 1.10 Thống kê sự hiểu biết của GV về GD STEM

Qua biểu đồ (Hình 1.10), cho thấy GV đã có những hiểu biết nhất định về giáo dục STEM nhưng sự hiểu biết này chưa có sự tìm hiểu bài bản, toàn diện về giáo dục STEM

Hình 1.11 Đánh giá của GV về tầm quan trọng, tính hữu ích của GD STEM

Theo khảo sát (Hình 1.11), đa phần các thầy cô cho rằng giáo dục STEM là rất quan trọng và quan trọng, thầy cô thấy được ưu điểm của giáo dục STEM có tác động tích cực tới HS, chỉ có phần nhỏ các thầy cô cho rằng giáo dục STEM là không quan trọng

Hình 1.12 Ưu điểm, lợi thế của giáo dục STEM cho hoạt động học tập của học sinh

Với câu hỏi này, kết quả khảo sát (Hình 1.12) cho thấy đa phần GV nhận thức được vai trò của giáo dục STEM trong dạy học đối với HS Mô hình giáo dục STEM

Theo Thầy/Cô đổi mới giáo dục theo định hướng

STEM có quan trọng không?Giáo dục STEM làm thay đổi tích cực quá trình khám

phá tri thức của học sinhGiáo dục STEM là cần thiết đối với tất cả học sinh

Thầy/Cô vui lòng cho biết đánh giá của mình về tầm quan trọng,

tính hữu ích của GD STEM?

Rất quan trọngQuan trọngKhông quan trọngRất không quan trọng

0510152025303540

Hiểu bài và tiếp thu

kiến thức dễ dàng

Rèn luyện được kỹ năng thực

hànhPhát triển được năng lực tư duy

Phát triển được năng lực sáng

tạoGiải quyết

vấn đề thực tế

Đảm bảo giáo dục toàn diện

Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM

Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất

cho học sinh

Kết nối trường học

với cộng đồng

Hướng nghiệp, phân luồng

Theo Thầy/Cô giáo dục theo định hướng STEM mang lại ưu điểm, lợi thế gì cho hoạt động học tập của học sinh?

giúp HS giải quyết được các vấn đề thực tế, phát triển các năng lực tư duy sáng tạo cho HS, nó cũng nâng cao tăng cường hứng thú học tập cho HS

Qua số liệu thống kê (Hình 1.13) cho thấy, các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM liên quan tới việc kiến thức kỹ năng của GV trong việc lập kế hoạch, thiết kế và khai thác học liệu trong quá trình giảng dạy Ngoài ra, tính tích cực, chủ động, tự giác của người học cũng là vấn đề rất lớn ảnh hưởng tới kết quả giảng dạy theo định hướng giáo dục STEM

Hình 1.13 Những yếu tố ảnh hưởng đến việc giáo dục STEM

Hình 1.14 Vai trò của môn Toán trong dạy học theo định hướng STEM

Khi được hỏi về “Vai trò của môn Toán trong dạy học định hướng giáo dục STEM”, 25/37 thầy cô đã có cái nhìn nhận đúng đắn về vai trò của môn toán trong dạy học STEM, chỉ có phần ít thầy cô cho rằng môn Toán chỉ là môn phụ, môn học thành phần trong quá trình dạy học STEM (Hình 1.14)

0510152025303540Kiến thức, kĩ năng sư phạm của giáo viên về lập

kế hoạch dạy học, tổ chức DH theo định hướng …Kiến thức, kĩ năng của GV trong việc thiết kế, khai thác học liệu (ghi hình, ghi âm, quay …

Trang thiết bị phục vụ dạy học, hạ tầng internetChỉ đạo, hỗ trợ từ cấp trên (văn bản HD, hạ tầng

CNTT, CSVC, thiết bị, bồi dưỡng…)Năng lực và khả năng đáp ứng về trang thiết bị

CNTT, khoa học kỹ thuật của người họcTính tích cực, chủ động, tự giác của người học Sự quan tâm đầy đủ và toàn diện của nhà trường tới các lĩnh vực: khoa học, công nghệ, kỹ thuật, …Kết nối với cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp, các trung tâm nghiên cứu, các cơ sở …

Trong giáo dục STEM, vai trò của môn Toán là môn học công cụ, cung cấp các tri thức, kĩ năng, rèn luyện cho HS kĩ năng phát hiện và giải quyết vấn đề, rèn luyện tư duy và bồi dưỡng nhân …Trong giáo dục STEM, môn Toán giữ vai trò là một

môn thành phần, nó là môn học công cụ, chủ yếu hỗ trợ trong việc tính toán, đo lường Trong giáo dục STEM, chủ yếu thúc đẩy sự phát triển của các môn học thuộc lĩnh vực khoa học, công nghệ, còn vai trò của Toán học rất mờ nhạt, thậm chí không …

Trong câu hỏi này, thầy cô thấy rằng việc dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM là rất cần thiết và cần thiết (Hình 1.15) Như vậy thấy rằng, thầy cô thấy được tầm quan trọng của dạy học Toán theo định hướng giáo dục STEM Tuy nhiên, khi trả lời “Thầy cô có thường xuyên tổ chức dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM không?”, câu trả lời của các thầy cô lại là không thường xuyên (2/8) và rất không thường xuyên (6/8) Khi được hỏi cụ thể, thầy cô nói rằng việc kiến thức nặng để áp dụng thi cử, thời gian tiết học không có nhiều gây nên vấn đề chạy đua thời gian với việc ôn luyện bài tập cho HS

54%46%

0%

Theo thầy/cô có cần thiết dạy học môn toán theo định

hướng giáo dục STEM?

Rất cần thiếtCần thiếtKhông cần thiết lắmHoàn toàn không

Hình 1.15 Tầm quan trọng của dạy học Toán theo định hướng STEM

Không có thời gian đầu tư thiết kế chủ đềKhó chọn lọc chủ đề phù hợp với nội dung bài dạyKhông có nhiều nguồn tư liệu tham khảoNội dụng kiến thức quá khó với học sinhDạy học theo định hướng STEM không đem lại kết quả …

Trình độ, năng lực giáo viên còn hạn chếTrình độ, năng lực học sinh không đồng đềuThiếu thốn về cơ sở vật chất, không đảm bảo điều kiện …Học sinh không hứng thú với việc học theo định hướng …

Khối lượng công việc nhiều, thiếu thời gianNhà trường không có các chính sách tạo động lựcThiếu hỗ trợ về kĩ thuật từ Nhà trường hoặc các bộ phận …

Theo thầy cô, khi tổ chức dạy học chủ đề theo định hướng giáo dục

STEM có những khó khăn gì?

Hình 1.16 Những khó khăn khi tổ chức dạy học theo định hướng GD STEM

Ngoài ra, để tìm hiểu rõ hơn về những vấn đề gặp phải trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM, chúng tôi đưa ra câu hỏi “Theo thầy cô, khó khăn khi dạy học theo định hướng giáo dục STEM là gì”, thầy cô cho rằng khó khăn lớn nhất (37/37 bình chọn) (Hình 1.16) đó là trình độ, năng lực của HS không đồng đều, tiếp theo đó là khối lượng công việc nhiều dẫn tới thiếu thời gian trong việc chuẩn bị (32/37 bình chọn)

Đặc biệt, thầy cô cho rằng, hiện tại dạy học định hướng STEM không đem lại kết quả trong quá trình thi cử hiện tại của HS (35/37) bình chọn, do nước mình vẫn còn áp lực thi cử, kiến thức hàn lâm, không ứng dụng nhiều, sẽ gây trở ngại lớn cho HS Ngoài ra, các khó khăn thầy cô gặp phải đó là trình độ của GV còn hạn chế do không có sự tìm tòi, không có tập huấn triển khai đồng bộ, nguồn tư liệu tham khảo còn ít…

Hình 1.17 Mức độ sử dụng các hoạt động trong giờ học

Với câu hỏi trên, chúng tôi thấy rằng, đa phần GV không thường xuyên tổ chức dạy học Toán theo định hướng giáo dục STEM, tuy nhiên GV lại thường xuyên đưa các tình huống thực tiễn vào toán học, thường xuyên tổ chức hoạt động nhóm và khơi gợi hứng thú học tập cho HS (Hình 1.17) Như vậy, về bản chất thì GV có chú ý tới việc gắn toán học với thực tiễn và các môn học khác, tuy nhiên cách tổ chức hoạt động và tên gọi không giống nhau

Cuối cùng, khi hỏi về điều kiện phục vụ cho dạy học Toán theo định hướng giáo dục STEM tại các trường, khảo sát cho thấy chưa có sự đồng bộ cũng chưa được thật sự

Trong quá trình dạy học môn Toán học, Thầy/Cô có thường xuyên cho học sinh sử dụng kiến thức vào …Khi dạy học môn Toán học, Thầy/Cô có chú ý đến việc định hướng hứng thú nhằm hình thành những xúc …Thầy/Cô có thường xuyên sử dụng kiến thức từ các môn

Vật lý, Hóa Học, Sinh học, Công nghệ trong quá …Trong quá trình dạy học Toán học, Thầy/Cô có thường

xuyên giao nhiệm vụ hoạt động nhóm, tổ chức cho …

Thầy/Cô vui lòng cho biết mức độ sử dụng của các hoạt động sau

bằng cách đánh dấu vào mức độ tương ứng?

Rất thường xuyênThường xuyênKhông thường xuyênRất không thường xuyênChưa từng