ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ HUYỀN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM PHẦN HYDROCARBON, KHOA HỌC TỰ NHIÊN
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
NGUYỄN THỊ HUYỀN
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM PHẦN HYDROCARBON, KHOA HỌC TỰ NHIÊN 9
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM HÓA HỌC
HÀ NỘI – 2023
Trang 2ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC
NGUYỄN THỊ HUYỀN
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM PHẦN HYDROCARBON, KHOA HỌC TỰ NHIÊN 9
LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM HÓA HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC
BỘ HÓA HỌC Mã số: 8140212.01
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Thị Như Mai
HÀ NỘI – 2023
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành nhất đến
PGS.TS Trần Thị Như Mai đã trực tiếp hướng dẫn, tư vấn và giúp đỡ tôi
trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành của mình tới Ban lãnh đạo, các Phòng, Khoa, các Thầy Cô giảng viên trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện và giảng dạy, cung cấp kiến thức chuyên sâu, tư vấn và giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp và các em học sinh đã hỗ trợ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và làm luận văn.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng thời gian và trình độ chuyên môn có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được những góp ý chân thành từ các Thầy Cô và đồng nghiệp để luận văn này hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 12 năm 2022
Tác giả
Nguyễn Thị Huyền
Trang 4DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN
Trang 51.1.2 Tại Việt Nam 8
1.2 Khái niệm và cơ sở lý luận của giáo dục STEM 10
1.2.1 Khái niệm STEM 10
1.2.2 Phân loại STEM 11
1.2.3 Giáo dục STEM 12
1.2.4 Vai trò của giáo dục STEM 14
1.2.5 Hình thức tổ chức của giáo dục STEM 16
1.3 Tổng quan về năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 18
1.3.1 Năng lực 18
1.3.2 Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 21
1.4 Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng STEM 29
1.5 Thực trạng giáo dục STEM và phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo tại một số trường trung học cơ sở trên địa bàn huyện Ba Vì - Hà Nội 31
1.5.1 Mục đích điều tra 31
1.5.2 Đối tượng điều tra 31
1.5.3 Kết quả điều tra 31
Tiểu kết chương 1 42
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC CHỦ ĐỀ VÀ KẾ HOẠCH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TRONG PHẦN HYDROCARBON THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH 43
2.1 Mục tiêu chương trình và cấu trúc nội dung phần hydrocarbon, Khoa học tự nhiên 9 43
2.1.1 Mục tiêu và yêu cầu cần đạt chương trình Khoa học tự nhiên 9 43
2.1.2 Cấu trúc nội dung phần hydrocarbon, Khoa học tự nhiên 9 44
Trang 62.2 Xây dựng các chủ đề STEM phần hydrocacbon, Khoa học tự nhiên 9 46
2.2.1 Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM 46
2.2.2 Nguyến tắc xây dựng chủ đề STEM 48
2.2.3 Quy trình xây dựng chủ đề dạy học STEM 48
2.2.4 Quy trình dạy học chủ đề STEM 49
2.3 Thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo thông qua giáo dục STEM 54
2.3.1 Cơ sở thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực 54
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KHUYẾN NGHỊ 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO 95
PHỤ LỤC 1
Trang 8phạm………84 Bảng 3.3: Phân loại kết quả học tập của học sinh qua điểm bài kiểm tra…… 84
Bảng 3.4: Tần suất phân bố và tần suất tích luỹ điểm bài kiểm tra của các lớp
Trang 9DANH MỤC HÌNH
lực……… 20 Hình 1.2: Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo……… 24 Hình 1.3: Mức độ tiếp xúc với khái niệm STEM của Thầy/Cô……….30
Hình 1.4: Mức độ quan trọng của giáo dục STEM ở Việt Nam………31
Hình 1.5: Mức độ quan tâm của GV với giáo dục STEM……….31
Hình 1.6: Mức độ quan tâm các năng lực thông qua bài dạy của GV…………32
Hình 1.7: Mức độ quan trọng của việc phát triển NL GQVĐ và ST cho học sinh……33
Hình 1.8: Mức độ hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn…… 34
Hình 1.9: Khó khăn GV gặp phải khi sử dụng PPDH nhằm phát triển NL GQVĐ cho HS……….34 Hình 1.10: Những kĩ năng GV rèn luyện cho HS khi dạy môn KHTN………35
Hình 1.11: Mức độ tiếp xúc với khái niệm giáo dục STEM của HS…………36
Hình 1.12: Mức độ quan tâm về STEM của học sinh……… 36
Trang 10Hình 1.13: Mức độ HS được GV hướng dẫn vận dụng kiến thức vào thực tiễn……37
Hình 1.14: Thái độ của HS khi phát hiện các vấn đề học tập……….38
Hình 1.15: Mức độ các kỹ năng của HS được rèn luyện……… 38
Hình 3.1: Biểu đồ phân loại điểm bài kiểm tra các lớp thực nghiệm………….82
Hình 3.2: Biểu đồ đường tích luỹ điểm của các lớp thực nghiệm……… 84
Hình 3.3: Biểu đồ sự tiến bộ của NL GQVĐ và ST trước và sau khi tác động 86
Trang 11MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài
Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 với trung tâm là sự phát triển mạnh mẽ của trí tuệ nhân tạo, internet, robot, công nghệ nano,… đã mở ra những cơ hội và thách thức mới cho nền giáo dục nước ta. Với sự thay đổi nhanh chóng của công nghệ, đòi hỏi giáo dục phải đem lại cho người học cả tư duy những kiến thức kỹ năng mới, khả năng sáng tạo, thích ứng với thách thức và những yêu cầu mới mà các phương pháp giáo dục truyền thống không thể đáp ứng.
Chúng ta đang tích cực thực hiện đổi mới căn bản toàn diện giáo dục đào tạo theo tinh thần của Nghị quyết 29-BCHTW, đổi mới phương pháp dạy, hình thức tổ chức dạy học để chuyển từ chủ yếu quan tâm đến việc cung cấp kiến thức sang việc quan tâm hình thành, phát triển các năng lực, phẩm chất người học, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh, tăng cường kĩ năng thực hành… Bên cạnh đó, chương trình giáo dục phổ thông tổng thể của Bộ Giáo dục và Đào tạo 07/2017 xem năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo là một trong những năng lực cốt lõi mà nền giáo dục cần phải hình thành phát triển cho học sinh.
Trong chương trình giáo dục phổ thông thông tổng thể 2018, giáo dục về KHTN có ý nghĩa quan trọng, vì vậy dạy học các môn KHTN cũng rất được quan tâm. Hội nhập với xu hướng chung phát triển chung của thế giới, giáo dục các môn KHTN (vật lí, hoá học, sinh học) ở nước ta được tích hợp thành một môn học là KHTN ở cấp THCS và sẽ phân hoá sâu thành các môn riêng ở cấp THPT trong chương trình mới.
Trong các mô hình giáo dục mới hiện nay, giáo dục STEM (Science –
Trang 12Khoa học, Technology – Công nghệ, Engineering – Kỹ thuật và Math – Toán học) là cách tiếp cận hiện đại giúp người học có kiến thức tích hợp, liên ngành, có kỹ năng làm việc, có khả năng tư duy và giải quyết vấn đề thông qua việc học gắn liền với thực hành, đẩy mạnh đổi mới, sáng tạo từ trải nghiệm thực tế.
Mô hình giáo dục STEM đã xuất hiện ở nước ta trong vài năm trở lại đây, với nhiệm vụ là cung cấp các kiến thức và kỹ năng cần thiết cho HS trong thế kỉ 21. Đây là mô hình giáo dục cần được phát triển rộng trong tương lai gần của cả thế giới trong đó có cả Việt Nam ta.
Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi quyết định chọn đề tài: “Phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh theo định hướng STEM phần hydrocarbon, Khoa học tự nhiên 9” với mong muốn giúp học
sinh không chỉ lĩnh hội tốt kiến thức mà còn tích cực, chủ động, say mê tự tìm kiếm và chọn lọc kiến thức, vận dụng kiến thức học được vào đời sống thực tế, phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, nâng cao chất lượng dạy và học ở trường phổ thông nói chung và Khoa học tự nhiên nói riêng.
2. Mục đích nghiên cứu
Thiết kế chủ đề STEM phần Hydrocarbon, Khoa học tự nhiên 9 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng, hiệu quả dạy học trong giai đoạn nền giáo dục đang chuyển mình phát triển mạnh mẽ.
3. Nhiệm vụ của đề tài
- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh thông qua dạy học STEM và việc ứng dụng STEM trong dạy học KHTN, cụ thể ở chương trình lớp 9.
Trang 13- Xác định được nguyên tắc và quy trình dạy học theo định hướng STEM.
- Thiết kế một số chủ đề STEM để dạy học phần Hydrocarbon, KHTN 9.
- Thiết kế bộ công cụ đánh giá NL GQVĐ và ST của HS.
- Tiến hành thực nghiệm sự phạm nhằm kiểm nghiệm, đánh giá mức độ hiệu quả của đề tài nghiên cứu.
4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Xây dựng chủ đề STEM và tổ chức dạy học STEM trong chương trình KHTN 9.
- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học phần hydrocarbon, KHTN 9 theo định hướng STEM.
5. Câu hỏi nghiên cứu
Xây dựng và tổ chức thực hiện dạy học theo định hướng giáo dục STEM phần Hydrocarbon, KHTN 9 như thế nào để phát triển được năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho HS?
6. Giả thuyết nghiên cứu
Nếu vận dụng dạy học Hoá học theo định hướng STEM một cách phù hợp thì phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo; nâng cao kết quả học tập cho học sinh.
Trang 148. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý luận: Đọc tài liệu, khái quát, nghiên cứu các bài báo, báo cáo khoa học liên quan đến STEM và giáo dục STEM, dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong hoá học, năng lực giải quyết vấn đề và tổng hợp kiến thức làm cơ sở cho việc thực hiện đề tài.
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn + Thiết kế các chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM được cụ thể hoá ở chương hydrocarbon Khoa học tự nhiên 9.
+ Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh.
+ Phương pháp TNSP: Tiến hành thực nghiệm có đối chứng ở trường để đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học và các giải pháp sư phạm đã đề ra.
+ Trao đổi với GV và HS các vấn đề nghiên cứu.
- Phương pháp thống kê: Ứng dụng toán học thống kê để xử lý số liệu và trình bày kết quả thực nghiệm sư phạm, phân tích và rút ra kết luận của đề tài.
9. Những đóng góp mới của đề tài
- Thiết kế và tổ chức các hoạt động giáo dục theo định hướng giáo dục STEM một số chủ đề trong phần hydrocarbon, KHTN 9.
- Sử dụng mô hình STEM trong dạy học KHTN 9 nhằm phát triển NL GQVĐ và ST, nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn KHTN.
10. Cấu trúc bài nghiên cứu
Đề tài gồm các phần mở đầu, nội dung, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục. Trong đó nội dung của đề tài được chia thành 3 chương là:
Chương 1: Cơ sở lý luận và thực trạng về phát triển năng lực giải quyết
Trang 15vấn đề và sáng tạo trong dạy học theo định hướng STEM
Chương 2: Thiết kế các chủ đề và kế hoạch dạy học chủ đề STEM phần hydrocarbon theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
Trang 16CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TRẠNG VỀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO TRONG DẠY
HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM 1.1. Lịch sử giáo dục STEM
1.1.1. Trên thế giới
Thuật ngữ STEM lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ vào năm 2001. Từ đó đến nay, giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu.
Theo Bộ Giáo dục Hoa Kỳ (2007): “Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, công nghệ, kỹ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học”.
Nhóm tác giả Nhóm tác giả Tsupros, Kohler, và Hallinen (2009) cho rằng: “Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới”.
Các nước phát triển như Mỹ, Anh, Australia, Canada,…luôn tạo điều kiện thuận lợi nhất về chính sách nhằm thúc đẩy giáo dục STEM tại quốc gia mình. Chẳng hạn, các chương trình tài trợ, tuyển dụng tài năng khoa học người nước ngoài, các chương trình gắn kết hoạt động STEM trong trường học, dạy nghề và giáo dục đại học với ngành công nghiệp, kinh doanh và các ngành nghề khác trong xã hội. Những chương trình này thường được chính phủ tạo điều kiện hoặc thông báo bởi các viện,
Trang 17trung tâm hoặc các cơ quan khác nằm trong chương trình nghị sự quốc gia về STEM. Tại Australia có các chương trình cấp quốc gia về giáo dục STEM như chương trình iSTEM (2009) với mục tiêu làm giàu tri thức cho HS trung học ở Sydney. Bên cạnh những thuận lợi về chính sách, các nước dù có nền tảng về chính trị, kinh tế - xã hội cũng như truyền thống giáo dục, nhưng để thành công trong giáo dục STEM đều có những điểm tương đồng nhất định (Tổng kết Dự án nghiên cứu giáo dục STEM của gần 20 nước năm 2013). Đầu tiên là sự coi trọng dành cho GV giảng dạy STEM, điển hình như Phần Lan, mọi giáo viên đều phải có bằng thạc sĩ trở lên, hay những giáo viên giỏi nhất sẽ được điều động tới dạy ở các vùng khó khăn của đất nước. Tại Trung Quốc, việc tăng lương hay thăng tiến của GV không đơn thuần theo thâm niên công tác mà phụ thuộc vào năng lực thực sự của GV, được đánh giá qua các tiêu chuẩn và các chương trình phát triển chuyên môn liên tục. Ở các nước phát triển mạnh về giáo dục, STEM cho thấy có sự cải cách chương trình và phương pháp giảng dạy, trong đó có tập trung vào việc làm cho khoa học và toán học trở nên hấp dẫn và thiết thực hơn thông qua học tập dựa trên vấn đề, yêu cầu và nhấn mạnh vào sự sáng tạo, tư duy phê phán. Một số quốc gia, điển hình như Hoa Kì đã xây dựng xong Chuẩn khoa học thế hệ mới NGSS và khung chương trình STEM ( áp dụng tại một số bang), với mục tiêu hướng dẫn GV cách phát triển chương trình dạy học chất lượng cao theo định hướng STEM. Chuẩn khoa học thế hệ mới NGSS được xem như nền tảng quan trọng và thuận lợi để đưa giáo dục STEM vào nhà trường phổ thông đối với hình thức giáo dục chính khóa. Một hình thức giáo dục STEM khác khá phổ biến ở các nước phát triển (Mỹ, Anh, Australia,…) là các chương trình
Trang 18ngoại khóa độc lập, do các trường đại học hoặc các đơn vị bên ngoài phối hợp tổ chức cùng trường phổ thông. Các chương trình này thường không thu phí (nếu có thì cũng rất thấp). Trên thực tế, HS rất hào hứng tham gia vào các buổi học ngoại khóa này, các chủ đề trong khóa học cũng thể hiện rõ tư tưởng của giáo dục STEM, phần nào do ít bị giới hạn về mặt thời gian và nội dung so với chương trình chính khóa. Ngoài ra còn có một số hình thức triển khai khác như: Hội chợ khoa học các cấp, các câu lạc bộ khoa học, các dự án học tập STEM…cũng góp phần đưa giáo dục STEM vào nhà trường phổ thông. Như vậy có thể thấy rằng, trên thế giới các nước đặc biệt là các nước phát triển rất chú trọng phát triển giáo dục STEM, luôn tạo những điều kiện tốt nhất để đưa giáo dục STEM vào trường học.
1.1.2. Tại Việt Nam
Khác với các nước phát triển trên thế giới như Mỹ, 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 Robot dành cho học sinh 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. Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự lan toả với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau.
Tại Việt Nam có nhiều công trình nghiên cứu về cơ sở lý luận giáo dục STEM, mối liên hệ giữa dạy học theo định hướng STEM và phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo như:
- Nguyễn Mậu Đức (2017) “Ứng dụng mô hình STEM vào chương trình giáo dục phổ thông mới” Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên[10].
Trang 19- Nguyễn Mậu Đức – Dương Thị Ánh Tuyết (2018) “Dạy học chủ đề axit – bazơ chương trình hoá học lớp 11 theo định hướng giáo dục STEM”
Tạp chí Giáo dục, số đặc biết tháng 8, tr 225-230 [12].
- Nhóm tác giả Nguyễn Mậu Đức – Đinh Thị Ngoan (2019) “Thiết kế chủ đề “pin chanh” (chương trình hoá học vô cơ lớp 12) theo định hướng giáo dục STEM” [11]. Nhóm tác giả trình bày về quy trình để thiết kế chủ đề và thiết kế chủ đề “pin chanh” theo định hướng giáo dục STEM.
- Nhóm tác giả Vũ Phương Liên, Lê Thái Hưng, Nguyễn Phương Vy “Giáo dục STEM trong trường phổ thông nhằm phát triển năng lực hợp tác giải quyết vấn đề cho học sinh: lý luận và đề xuất mô hình triển khai trong dạy học”[16]. Nhóm tác giả đã trình bày về khái niệm giáo dục STEM, phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua mô hình giáo dục STEM.
- Tác giả Lê Thanh Hà (2021) “Xây dựng khung năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học sinh học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM”[14]. Tác giả đã chỉ ra mối liên hệ giữa dạy học theo định hướng giáo dục STEM với việc phát triển NL GQVĐ và ST cho HS.
- Nhóm tác giả Chu Văn Tiềm, Đào Thị Việt Anh (2021) “ Thực trạng phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh thông qua vận dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học Hoá học ở trường trung học phổ thông” [21]. Nghiên cứu đã chỉ ra sự cần thiết phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh; cần vận dụng phối hợp, linh hoạt nhiều phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá để tổ chức dạy học các chủ đề/bài học STEM trong môn Hoá học nhằm phát triển NL GQVĐ và ST cho học sinh. Ngoài ra, nghiên cứu cũng làm rõ những thuận lợi, khó khăn của GV và
Trang 20đề xuất một số biện pháp phát triển năng lực này cho HS khi tổ chức dạy học các chủ đề/bài học STEM trong môn hoá học ở trường THPT.
Bên cạnh đó, còn rất nhiều các công trình nghiên cứu liên quan đến việc xây dựng các chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực cho học sinh. Với mong muốn đóng góp thêm các chủ đề/bài học theo định hướng STEM nên tôi chọn đề tài này với hy vọng sẽ xây dựng được thêm các chủ đề/bài học theo định hướng STEM ở phần hydrocarbon, Khoa học tự nhiên 9 và đưa vào giảng dạy nhằm góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho HS.
1.2. Khái niệm và cơ sở lý luận của giáo dục STEM
1.2.1. Khái niệm STEM
STEM là thuận ngữ xuất phát từ phương pháp giảng dạy và học tập tích hợp nội dung và kỹ năng đã học về khoa học (Science), kỹ thuật (Technology), kỹ thuật (Engineering) và toán học (Mathematics). Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và toán học được mô tả bởi chu trình STEM, trong đó Science là kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với người khác.
Một số khái niệm liên quan + STEM mở: bao gồm nhiều hơn 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học) như Nghệ thuật, Nhân văn, Robot,….
+ STEM đóng: bao gồm 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học).
+ STEM khuyết: bao gồm ít hơn 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học).
Trang 21+ STEAM: là hướng tiếp cận giáo dục sử dụng mô hình STEM kết hợp với nghệ thuật, nhân văn (Art).
+ STEM và sáng tạo KHKT: STEM là cơ sở giúp học sinh phát triển thành các dự án sáng tạo KHKT.
1.2.2. Phân loại STEM
(1) Dựa trên các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề, STEM được chia thành 2 loại:
- STEM đầy đủ: là loại hình STEM yêu cầu người học cần vận dụng kến thức của cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề.
- STEM khuyết: là loại hình STEM yêu cầu người học không cần vận dụng kiến thức của cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề.
(2) Dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề, STEM được chia thành 2 loại:
- STEM cơ bản: là loại hình STEM được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trong chương trình giáo dục phổ thông. Các sản phẩm STEM này thường đơn giản, chủ đề giáo dục STEM bám sát nội dụng sách giáo khoa và thường xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thông.
- STEM mở rộng: là loại hình STEM có những kiến thức nằm ngoài chương trình và sách giáo khoa. Những kiến thức đó người học phải tự tìm hiểu và nghiên cứu. Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao hơn.
(3) Dựa vào mục đích dạy học, STEM được chia thành 2 loại: - STEM dạy kiến thức mới: là STEM được xây dựng trên cơ sở kết nối
Trang 22kiến thức của nhiều môn học khác nhau mà học sinh chưa được học (hoặc được học một phần). HS sẽ vừa giải quyết được vấn đề và vừa lĩnh hội được kiến thức mới.
- STEM vận dụng: là STEM được xây dựng trên cơ sở những kiến thức đã được học, STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho học sinh năng lực vận dụng lý thuyết vào thực tế, kiến thức lý thuyết được củng cố và khắc sâu.
1.2.3. Giáo dục STEM
Hiện nay, giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu. Do đó, khái niệm về giáo dục STEM cũng được định nghĩa dựa trên các cách hiểu khác nhau. Có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện
nay là:
+ Giáo dục STEM được hiểu là chú trọng các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học”. Đây là nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM.
+ Giáo dục STEM là tích hợp (liên môn) của các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Tác giả Tsupros định nghĩa “Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc học sinh được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới”.
Trang 23+ Giáo dục STEM là tích hợp (liên môn) từ 2 môn học về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Theo quan niệm này, tác giả Sanders định nghĩa “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” .
Bên cạnh đó, giáo dục STEM cũng được quan niệm như là chương trình đào tạo dựa trên ý tưởng giảng dạy cho học sinh bốn lĩnh vực cụ thể: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong một liên ngành và phương pháp tiếp cận ứng dụng.
Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, 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 lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất) của học sinh; không chỉ giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên mà còn 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 lí, hiểu và đánh giá công nghệ của học sinh. Nó cung cấp cho học sinh những cơ hội để hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp cho học sinh những kĩ năng để có thể phân tích được sự ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày của học sinh và của cộng đồng…
+ Engineering (Kĩ thuật): Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở
học sinh về cách thức phát triển công nghệ thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật. Kĩ thuật cung cấp cho học sinh những cơ hội để tích hợp kiến thức
Trang 24của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên tường minh trong cuộc sống của họ. Kĩ thuật cũng cung cấp cho học sinh những kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất.
+ Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển ở học sinh
khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách 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.
So sánh với chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam hiện hành, có thể thấy môn Khoa học tương ứng với các môn Khoa học tự nhiên ở Việt Nam như: Vật lí, Hóa học, Sinh học. Môn Công nghệ và môn Kĩ thuật trên thế giới tương ứng với môn Công nghệ và môn Tin học ở Việt Nam. Vì vậy, vận dụng vào bối cảnh giáo dục Việt Nam nội dung giáo dục STEM sẽ bao hàm nội dung của các môn học là Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học và Toán.
Những nghiên cứu về các khái niệm STEM và giáo dục STEM cho thấy mặc dù có nhiều quan điểm khác nhau, tuy nhiên có một xu hướng hội tụ tới khái niệm giáo dục STEM như một cách tiếp cận đa chiều, nhiều bình diện nhằm mục tiêu phát triển năng lực người học. Chúng ta có thể nhận thấy rằng STEM quan trọng nhất là khả năng giải quyết được các vấn đề trong thực tiễn. Do đó, trong bài luận này vận dụng vào bối cảnh giáo dục STEM ở Việt Nam hiện nay, hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh.
1.2.4. Vai trò của giáo dục STEM
Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa,
Trang 25phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là:
- Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên
cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ giáo viên, chương trình, cơ sở vật chất.
- Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong
giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh.- Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai
các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học.
- Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục
STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các sơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù tại địa phương.
- Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường phổ
thông, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công
Trang 26nghiệp lần thứ tư.
1.2.5. Hình thức tổ chức của giáo dục STEM 1.2.4.1. Dạy học các môn thuộc lĩnh vực STEM
- Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường.
Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo hướng tiếp cận liên môn.
- Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. Các kiến thức có thể mang tính chất tái hiện nhưng phải giải quyết vấn đề thực tiễn trong cuộc sống.
- Các chủ đề STEM và được dạy học theo các cách khác nhau: + Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất: Đây là mô hình ở dạng đơn giản nhất, tuỳ theo quy mô của chủ đề mà có thể được thiết kế để dạy trong một tiết hoặc nhiều tiết trong đó GV sẽ phân chia thời gian để HS tham gia các hoạt động: đặt hoặc xác định vấn đề; lên ý tưởng thiết kế các giải pháp giải quyết vấn đề; thu thập thông tin, bằng chứng và cuối cùng là tổng kết, rút ra các kiến thức.
+ Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học: Chủ đề STEM dạng này bao trùm nhiều hơn một môn học. Về bản chất, các môn học sử dụng chung một vấn đề, một bối cảnh. Các GV dạy mỗi môn học khác nhau sẽ dạy chủ đề STEM như cách dạy chủ đề STEM trong một môn học duy nhất nhưng theo góc độ riêng của môn mình.
Các chủ đề STEM này đòi hỏi sự phối hợp nhịp nhàng giữa các GV phụ trách các môn học, bất kì một sự thay đổi nào về kiến thức, về thời gian… cũng làm
Trang 27hưởng đến mô hình.
1.2.4.2. Hoạt động trải nghiệm STEM
Trong các hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các thí nghiệm, 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.
Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của các bên liên quan như trường phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trường đại học, doanh nghiệp. 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 phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh được học tập nâng cao trình độ triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM. Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của học sinh diễn ra định kỳ, trong cả năm học.
Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học. Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghệp thuộc các lĩnh vực STEM.
1.2.4.3 . Hoạt động nghiên cứu khoa học
Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với nhiều chủ đề
Trang 28khác nhau thuộc các lĩnh vực robot, năng lượng tái tạo, môi trường, biến đổi khí hậu, nông nghiệp công nghệ cao,…
Hoạt động này không mạng tính đại trà mà dành cho những học sinh 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.
Hàng năm, các cuộc thi sáng tạo khoa học kĩ thuật đều được tổ chức và đây là bước đầu cho các em HS tiếp cận với nghiên cứu khoa học.
1.3. Tổng quan về năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
1.3.1. Năng lực 1.3.1.1. Khái niệm
Khái niệm về “Năng lực” được hiểu theo nhiều cách khác nhau tuỳ
thuộc vào hướng tiếp cận và bối cảnh cụ thể.
Theo từ điển Tiếng Việt : “Năng lực là phẩm chất tâm lý và sinh lý tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao”.
Theo tổ chức OECD (2002): “Năng lực là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể”.
Theo Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường (2005): “Năng lực là một thuộc tính tâm lý phức tạp, là điểm hội tụ của nhiều yếu tố tri thức, kỹ năng, kỹ xảo, kinh nghiệm, sự sẵn sàng hành động và trách nhiệm đạo đức”.
Theo “Chương trình giáo dục phổ thông - Chương trình tổng thể” của
Bộ Giáo dục và Đào tạo (2018): “Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, thực hiện thành công một loại hoạt
Trang 29động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể” [1].
Do đứng từ các góc độ tiếp cận khác nhau nên có nhiều quan niệm về năng lực khác nhau. Tuy nhiên các tác giả đều nhấn mạnh đến mức độ hiệu quả trong việc thực hiện hành động, nhiệm vụ dựa trên kiến thức, kĩ năng và thái độ của mỗi cá nhân.
Do đó, trong đề tài này chúng tôi hiểu ngắn gọn “Năng lực là khả năng con người vận dụng các kiến thức, kỹ năng và thái độ…để giải quyết các vấn đề xung quanh (trong học tập, trong công việc và cuộc sống…)
1.3.1.2. Cấu trúc của năng lực
Để phân biệt năng lực với những khái niệm khác cùng phạm trù, các tài liệu trong nước và nước ngoài đều thống nhất quan niệm năng lực cá nhân được bộc lộ ở hoạt động (công việc, hành động) nhằm đáp ứng những yêu cầu cụ thể trong bối cảnh (điều kiện) cụ thể. Đây là đặc trưng phân biệt năng lực với tiềm năng - khả năng ẩn giấu bên trong, chưa bộc lộ ra, chưa phải là hiện thực (Hoàng Hòa Bình, 2015).
Như vậy, cấu trúc của năng lực hành động bao gồm: - NL chuyên môn: là khả năng thực hiện nhiệm vụ về chuyên môn và đánh giá kết quả một cách độc lập, có phương pháp và đảm bảo tính chính xác về mặt chuyên môn (gồm có khả năng tư duy logic, phân tích, tổng hợp và trừu tượng; khả năng nhận biết các mối quan hệ thống nhất trong quá trình thực hiện).
- NL phương pháp: là khả năng thực hiện những hành động một cách có kế hoạch, định hướng mục đích để giải quyết các nhiệm vụ và vấn đề đặt ra. Trung tâm của NL phương pháp là phương pháp nhận thức, xử lý, đánh giá, truyền thụ và giới thiệu.
Trang 30- NL xã hội: là khả năng để đạt được mục đích trong các tình huống xã hội cũng như trong những nhiệm vụ khác nhau cùng với sự phối hợp chặt chẽ với các thành viên khác. Trong tâm của NL này là ý thức được trách nhiệm của bản thân cũng như những người khác, tự chịu trách nhiệm, tự tổ chức và có khả năng thực hiện các hành động xã hội, cộng tác, giải quyết xung đột.
Hình 1.1: Cấu trúc của năng lực
Ta nhận thấy rằng cấu trúc của NL hành động khá phù hợp với bốn trụ cột trong giáo dục mà UNESCO đã xác định, từ đó cho thấy định hướng giáo dục là phát triển NL không chỉ nhắm tới mục tiêu phát triển NL chuyên môn mà còn phát triển cả các NL khác như NL phương pháp, NL xã hội và NL cá thể. Các NL này không tách rời nhau mà có mối liên hệ chặt chẽ, kết hợp với nhau tạo thành NL hành động.
1.3.1.3. Năng lực khoa học tự nhiên
NL KHTN là một NL đặc thù, được hình thành và phát triển cho HS
Trang 31thông qua dạy học môn KHTN. Môn KHTN góp phần hình thành, phát triển cho HS các phẩm chất và NL chính, đồng thời hình thành và phát triển thế giới quan khoa học cho các em, xây dựng tình yêu thiên nhiên, sự tự tin, trung thực, khách quan, có thái độ ứng xử phù hợp với yêu cầu phát triển của xã hôi [1], [2].
Theo chương trình giáo dục phổ thông, chương trình môn KHTN gồm ba thành phần:
- Nhận thức kiến thức KHTN: Trình bày, giải thích được những kiến
thức cốt lõi về thành phần cấu trúc, sự đa dạng, tính hệ thống, quy luật vận động, tương tác và biến đổi của thế giới tự nhiên.
- Tìm hiểu tự nhiên: thực hiện được một số kĩ năng cơ bản để tìm hiểu,
giải thích sự vật hiện tượng trong tự nhiên và thực tiễn, chứng minh được các vấn đề trong thực tiễn bằng các dẫn chứng khoa học.
- Vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học: vận dụng kiến thức, kĩ năng về
KHTN để giải thích các hiện tượng thường gặp trong tự nhiên và đời sống, những vấn đề về bảo vệ môi trường và phát triển bền vững; ứng xử thích hợp và giải quyết những vấn đề đơn giản liên quan đến bản thân, gia đình, cộng đồng.
1.3.2. Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 1.3.2.1. Khái niệm
- Giải quyết vấn đề là khả năng suy nghĩ và hành động trong các tình huống cụ thể mà không có sẵn quy trình, giải pháp như thông thường, người GQVĐ có thể xác định được mục tiêu hành động nhưng không phải lập tức biết cách làm thế nào để đạt được nó. Người GQVĐ sử dụng kiến thức, kỹ năng, thái độ của mình để suy luận, lập ra kế hoạch để GQVĐ với những giải
Trang 32pháp. Trong đó quá trình GQVĐ là một quá trình tư duy phức tạp đòi hỏi con người phải có sự hiểu biết để đưa ra được lập luận, đánh giá tìm ra một hoặc nhiều giải pháp khắc phục thách thức, khó khăn gặp phải; ở quá trình này chủ thể thường phải trải qua hai gia đoạn cơ bản là khám phá vấn đề và vận dụng khả năng của chính mình để đưa ra, thực hiện các giải pháp GQVĐ.
- Năng lực giải quyết vấn đề: là khả năng cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, hành động, thái độ, động cơ và cảm xúc để giải quyết các tình huống có vấn đề mà nó không có sẵn quy trình, thủ tục hay giải pháp thông thường; phát hiện được tình huống có vấn đề, biết phân tích, đề xuất các biện pháp để GQVĐ đó và lựa chọn giải pháp thích hợp nhất để GQVĐ một cách tối ưu, đồng thời đánh giá giải pháp; suy ngẫm về cách thức và tiến trình GQVĐ để điều chỉnh, vận dụng trong những tình huống khác.
- Sáng tạo: là một thuộc tính tâm lý đặc biệt xuất hiện khi con người đứng trước tình huống hay hoàn cảnh có vấn đề, khi đó bằng tư duy độc tập, người ta gạt bỏ được các giải pháp truyền thống để đưa ra giải pháp mới thích hợp để GQVĐ được đặt ra. Hay có thể hiểu, sáng tạo là một quá trình hoạt động của con người để tạo nên những giá trị mới về tinh thần và vật chất cho xã hội nhằm thoả mãn các nhu cầu của cuộc sống này.
Dựa trên những khái niệm đã nêu ở trên, theo chúng tôi NL GQVĐ và ST có thể hiểu là khả năng cá nhân sử dụng để giải quyết tình huống gặp phải một cách thành thạo với những nét độc đáo riêng phù hợp với thực tế mà không phải theo một quy trình, khuôn mẫu có sẵn hay các giải pháp thông thường.
1.3.2.2. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
Theo Bộ Giáo dục và Đào tạo (2018), cấu trúc của NL GQVĐ và ST gồm:
Trang 33- Nhận ra ý tưởng mới: xác định và làm rõ các thông tin, ý tưởng mới và phức tạp từ các nguồn thông tin khác nhau; phân tích các nguồn thông tin độc lập nhau để tìm được khuynh hướng và độ tin cậy của ý tưởng mới.
- Phát hiện và làm rõ vấn đề: phát hiện và nêu ra được các tình huống có vấn đề gặp phải trong học tập hay trong cuộc sống; phân tích được các tình huống này.
- Hình thành và triển khai ý tưởng mới: đưa ra được các ý tưởng mới trong học tập và cuộc sống mà không đi theo lối mòn trước; tạo ra được những yếu tố mới dựa vào các ý tưởng khác nhau từ đó hình thành và kết nối các ý tưởng; nghiên cứu để thay đổi giải pháp sao cho phù hợp với sự thay đổi của bối cảnh, có đánh giá rủi do và có dự phòng.
- Đề xuất, lựa chọn giải pháp: đưa ra các giải pháp va phân tích chúng để lựa chọn được giải pháp phù hợp nhất dùng cho GQVĐ.
- Thực hiện và đánh giá giải pháp GQVĐ: suy nghĩ về cách thức và tiến trình GQVĐ từ đó có điều chỉnh và vận dụng trong bối cảnh khác nhau.
- Tư duy độc lập: nêu ra nhiều câu hỏi có giá trị, không dễ dàng chấp nhận thông tin một chiều, không thành kiến thi xem xét và đánh giá vấn đề, quan tâm đến các lập luận và minh chứng thuyết phục, sẵn sàng xem xét đánh giá lại vấn đề nếu cần thiết.
Trên cơ sở tài liệu tham khảo trên, chúng tôi tổng hợp và đề xuất cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của HS gồm 6 năng lực thành phần và 10 biểu hiện/ hành vi.
Trang 34Hình 1.2: Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
1.3.2.3. Các phương pháp đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
Đánh giá NL chung và NL GQVĐ và ST có thể thông qua một số công cụ cụ thể như sau:
- Quan sát
Đánh giá qua quan sát là sử dụng quan sát để đánh giá khả năng nhận thức, các thao tác, kỹ năng thực hành và các hành vi, động cơ. Việc đánh giá này có thể thực hiện trực tiếp trong quá trình học tập hay gián tiếp thông qua các sản phẩm của quá trình học tập của HS.
Ưu điểm: cung cấp cho người nghiên cứu các dữ liệu liên quan trực tiếp
đến đối tượng và người nghiên cứu có thể hiểu được bối cảnh vấn đề.
Hạn chế: các ghi chép, đánh giá này chỉ mang tính chủ quan của người
quan sát.
Trang 35- Hồ sơ học tập
Hồ sơ học tập là tài liệu minh chứng trong đó bao gồm những sở thích,
điểm mạnh, điểm yếu, kết quả học tập do HS tự ghi chép. HS dùng nó để so sánh, đối chiếu với những mục tiêu đã đặt ra từ đó đưa ra kết luận về kết quả của bản thân tiến bộ hay không để có những biện pháp khắc phục trong thời gian tiếp theo.
Ưu điểm: HS chủ động theo dõi, tự đánh giá thường xuyên để điều
chỉnh. GV có thể hỗ trợ kịp thời và điều chỉnh phương pháp dạy phù hợp.
- Tự đánh giá
Tự đánh giá trong học tập là HS tự liên hệ phần nhiệm vụ đã thực hiện với các mục tiêu của quá trình học đã đề ra. HS học cách đánh giá các nỗ lực và tiến bộ của bản thân, xem xét lại quá trình và phát hiện ra những điểm cần thay đổi để hoàn thiện bản thân hơn.
Lợi ích: HS sẽ xem lại phần việc mình đã thực hiện bằng các tiêu chí
đánh giá và đưa ra mức độ hoàn thành của mình đã đáp ứng được yêu cầu chưa; GV sẽ học được cách nhìn từ quan điểm của HS để từ đó loại bỏ những định kiến của mình.
- Đánh giá đồng đẳng
Đánh giá đồng đẳng là một quá trình trong đó các nhóm HS cùng lớp hoặc cùng độ tuổi sẽ đánh giá mức độ hoàn thành công việc của nhau. Một HS sẽ theo dõi bạn học của mình trong suốt quá trình học tập và sẽ hiểu biết thêm các kiến thức cụ thể về công việc của mình mà GV giao.
Lợi ích: HS được tham gia nhiều hơn vào quá trình học tập và đánh giá,
cung cấp thêm thông tin về kết quả học tập của HS sau khi đánh giá và phản ánh NL của HS tự đánh giá về tính trung thực, linh hoạt, sáng tạo.
Trang 36- Bài kiểm tra
Đây là một hình thức đánh giá NL của HS bằng cách GV cho đề kiểm tra trong một khoảng thời gian cụ thể để HS hoàn thành, sau đó chấm và cho điểm đánh giá
1.3.2.4 Phương pháp và hình thức tổ chức dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
a Phương pháp dạy học theo nhóm
Khái niệm
Dạy học chia nhóm được hiểu là cách dạy học, trong đó các học sinh được chia thành các nhóm nhỏ Các nhóm sẽ cùng nhau nghiên cứu, giải quyết các vấn đề mà giáo viên đặt ra Từ đó giúp học sinh tiếp thu được lượng kiến thức nhất định nào đó Nhằm giúp học sinh phát triển kĩ năng giao tiếp Phát triển năng lực nhận thức, tư duy của học sinh Phát triển nhân cách học sinh
Quy trình thực hiện
Bước 1: Thiết kế hoạt động làm việc theo nhóm
- GV cần lựa chọn nội dung giao nhiệm vụ hoạt động nhóm phù hợp với
bài học dựa trên các tiêu chí sau:
Mức độ câu hỏi phù hợp với trình độ nhận thức của HS
Nội dung phải bám sát mục tiêu bài học, càng gợi sự tranh luận và
mang tính thời sự càng tốt
Có thể chứa một phần hay toàn bộ kiến thức trọng tâm của bài học
- GV thiết kế các nhiệm vụ nhóm dựa trên nội dung đã lựa chọn Các nhiệm vụ được thể hiện qua PHT; trong đó, GV có thể đặt câu hỏi hoặc đề ra nhiệm vụ mà HS cần phải thực hiện
Trang 37- Thiết kế phương án kiểm tra đánh giá Thiết kế phiếu đánh giá cho GV, phiếu tự đánh giá cho HS để đánh giá mức độ hoàn thành công việc được giao của cá nhân và của nhóm
Bước 2: Lựa chọn hình thức tổ chức và thời gian làm việc nhóm, chuẩn bị cơ sở vật chất cần thiết cho hoạt động nhóm
- Lựa chọn hình thức tổ chức, thời gian hoạt động nhóm Nếu GV chỉ tổ chức một nhiệm vụ trong toàn bài thì nên tổ chức hoạt động theo hình thức tất cả các nhóm thực hiện nhiệm vụ đó cùng lúc Nếu GV thiết kế nhiều nhiệm vụ thì có thể giao mỗi nhóm thực hiện mỗi nhiệm vụ khác nhau
- Thời gian hoạt động nhóm phụ thuộc vào nhiệm vụ của HS được nhận GV có thể quy định thời gian hoạt động trên PHT để HS chia các hoạt động phù hợp
- Với mỗi hoạt động, GV cần đưa ra danh mục các trang thiết bị, dụng cụ cần thiết GV có thể tự chuẩn bị hoặc huy động sự chuẩn bị từ HS
Bước 3: Chia nhóm
Có thể cho HS tự chọn nhóm hoặc chia một cách ngẫu nhiên, thuận tiện theo điều kiện lớp học Số lượng HS mỗi nhóm nên từ 4 - 8 HS GV có thể phân công hoặc yêu cầu các nhóm cử nhóm trưởng, thư kí
Bước 4: Làm việc nhóm
GV tổ chức cho HS làm việc nhóm Nhóm trưởng điều khiển các hoạt động của nhóm Các thành viên trong nhóm thảo luận, trao đổi, thống nhất ý kiến Thư kí ghi ý kiến chung của nhóm Nhóm cử đại diện trình bày kết quả làm việc của nhóm mình Trong quá trình làm việc nhóm, GV cần quan tâm xem các nhóm đã xác định rõ vấn đề cần thảo luận chưa (nếu chưa có thể gợi ý để nhóm xác định chính xác vấn đề), GV quan sát để biết HS nào tích cực hoạt động, HS nào chưa nghiêm túc
Trang 38Sau thời gian hoạt động, các nhóm trình bày kết quả thảo luận của nhóm mình bằng các hình thức như: Một nhóm báo cáo, các nhóm khác nhận xét, bổ sung; Từng nhóm thuyết trình nội dung của nhóm mình; Trưng bày kết quả lên bảng….Trường hợp lớp có số lượng HS đông, GV nên lựa chọn các phương án giúp tiết kiệm thời gian mà nội dung không bị trùng lặp Thí dụ: một nhóm báo cáo, các nhóm khác nghe, quan sát và nhận xét, bổ sung hay trưng bày kết quả lên bảng
Bước 6: Đánh giá, tổng kết kết quả, nội dung
GV cùng HS tổng hợp nội dung kiến thức trọng tâm dựa trên kết quả hoạt động của các nhóm GV cần kết nối được ý kiến của các nhóm, bổ sung, làm rõ vẫn để cần giải quyết, đưa ra lời kêu gọi hành động từ những kết quả thu được
b Dạy học dự án
Khái niệm Dạy học theo dự án là một hình thức tổ chức dạy học, trong đó người học thực hiện một nhiệm vụ học tập mang tính phức hợp, có sự kết hợp giữa lí thuyết và thực hành, tạo ra các sản phẩm có thể giới thiệu Nhiệm vụ học tập này được người học thực hiện với tính độc lập và tự lực cao trong toàn bộ quá trình học tập, bắt đầu từ việc xác định mục đích, lên kế hoạch chi tiết, cho đến khi thực hiện dự án, cuối cùng là kiểm tra, điều chỉnh và đánh giá quá trình cũng như kết quả thực hiện Kết quả của dự án thu được là những sản phẩm của HS có thể trình bày, giới thiệu hoặc chuyển giao được
Quy trình dạy học theo dự án *Bước 1: Lập kế hoạch - GV và HS cùng đề xuất ý tưởng, xác định chủ đề và mục đích của dự án, xuất phát từ thực tiễn xã hội và đời sống, đồng thời cần chú ý đến hứng thú người học cũng như ý nghĩa xã hội của đề tài
Trang 39- HS tiến hành xây dựng kế hoạch thực hiện dự án dưới sự điều khiển, hướng dẫn của GV Trong khi hình thành kế hoạch của dự án, HS cần phải xác định được những nhiệm vụ nhỏ cần làm, thời gian dự kiến để hoàn thành, cách thức tiến hành cũng như nhiệm vụ của từng thành viên trong nhóm
*Bước 2: Thực hiện dự án - Các thành viên tiến hành thực hiện các công việc theo đúng kế hoạch đã đề ra cho nhóm và mỗi cá nhân
- Sản phẩm của dự án có thể trình bày dưới nhiều hình thức: bài thu hoạch, bài báo cáo, bài báo, bài trình chiếu,… và được công bố, giới thiệu cho các nhóm HS khác trong lớp, thậm chí trong trường hoặc ngoài xã hội Sản phẩm có thể là vật chất, sản phẩm được tạo ra qua hành động thực hành hoặc hành động phi vật chất
* Bước 3: Tổng hợp báo cáo kết quả - Sản phẩm cuối cùng có thể được trình bày ở những dạng khác nhau Các nhóm phân công thành viên tham gia trình bày báo cáo và giới thiệu sản phẩm của nhóm
- Sau khi hoàn thành dự án, GV và HS tiến hành đánh giá quá trình thực hiện, kết quả của dự án cũng như kinh nghiệm có được sau khi thực hiện các nhiệm vụ đề ra Lấy đó làm bài học và kinh nghiệm cho những dự án tiếp theo Kết quả dự án có thể được đánh giá bằng cách GV đánh giá HS, HS đánh giá HS hoặc đánh giá từ bên ngoài
1.4. Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng STEM
Theo công văn 3089/BGĐT-GDTrH [4] đã chỉ đạo dạy học các môn Khoa học theo bài học STEM là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu
Trang 40trong nhà trường trung học. GV thiết kế các bài học STEM để triển khai trong quá trình dạy học theo hướng tiếp cận tích hợp nội môn hoặc liên môn, bám sát nội dung chương trình và đảm bảo thời lượng quy định trong chương trình giáo dục phổ thông. Bài học STEM bao gồm 8 bước: xác định vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất các giải pháp, lựa chọn giải pháp, chế tạo mô hình, thử nghiệm và đánh giá, chia sẻ và thảo luận, điều chỉnh và thiết kế kỹ thuật như sau:
+ Hoạt động 1: Xác định vấn đề hoặc yêu cầu chế tạo một sản phẩm gắn với nội dung bài học với các tiêu chí cụ thể.
+ Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền (bao gồm kiến thức trong bài học cần sử dụng để giải quyết vấn đề hoặc chế tạo sản phẩm theo yêu cầu) và đề xuất các giải pháp thiết kế đáp ứng các tiêu chí đã nêu.
+ Hoạt động 3: Trình bày và theo luận phương án thiết kế, sử dụng kiến thức nền để giải thích, chứng minh và lựa chọn, hoàn thiện phương án tốt nhất (trong trường hợp có nhiều phương án).
+ Hoạt động 4: Chế tạo sản phẩm theo phương án thiết kế đã được lựa chọn; thử nghiệm và đánh giá trong quá trình chế tạo.
+ Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm đã chế tạo; điều chỉnh, hoàn thiện thiết kế ban đầu.
Với các bước và tổ chức hoạt động như vậy, bài học STEM định hướng hình thành và phát triển NL GQVĐ và ST cho HS thông qua việc giải quyết một nhiệm vụ học tập gắn với bối cảnh thực tiễn, sử dụng các kiến thức thuộc một hoặc nhiều môn học.
Trong bộ tiêu chuẩn NGSS (2013) của Mỹ sử dụng thuật ngữ “thực hành” (practices) thay vì “kỹ năng” (skills) để nhấn mạnh rằng, tham gia vào