phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh thông qua mô hình giáo dục steam trong dạy học chủ đề đa dạng thế giới sống khoa học tự nhiên 6 trung học cơ sở

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC PHẠM THỊ HOÀNG YẾN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN CHO HỌC SINH THÔNG QUA MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEAM TRONG DẠY HỌC CHỦ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHẠM THỊ HOÀNG YẾN

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN CHO HỌC SINH

THÔNG QUA MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEAM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ ĐA DẠNG THẾ GIỚI SỐNG,

KHOA HỌC TỰ NHIÊN 6, TRUNG HỌC CƠ SỞ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC

HÀ NỘI – 2023

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHẠM THỊ HOÀNG YẾN

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN CHO HỌC SINH

THÔNG QUA MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEAM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ ĐA DẠNG THẾ GIỚI SỐNG,

KHOA HỌC TỰ NHIÊN 6, TRUNG HỌC CƠ SỞ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

BỘ MÔN SINH HỌC Mã số: 8140213.01

Người hướng dẫn khoa học: TS Lại Phương Liên

HÀ NỘI – 2023

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy, Cô trong Khoa Sư Phạm – Trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài

Tác giả xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất tới TS Lại Phương Liên – GV Khoa Sư phạm - Trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Tác giả xin cảm ơn các Thầy, Cô trường THCS Ngôi Sao Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ trong quá trình thực nghiệm sư phạm

Qua đây, tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, những người đã luôn cổ vũ động viên trong những năm học vừa qua

Trong quá trình thực hiện và trình bày khóa luận không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, vì vậy tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các Thầy, Cô để được hoàn thiện hơn luận văn tốt nghiệp

Tác giả xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 3 năm 2023

Tác giả

Phạm Thị Hoàng Yến

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

4 Câu hỏi nghiên cứu 4

5 Giả thuyết khoa học 4

6 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 4

7 Phạm vi nghiên cứu 4

8 Phương pháp nghiên cứu 4

9 Những đóng góp mới của đề tài 5

10 Cấu trúc luận văn 6

CHƯƠNG 1.CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 7

1.1 Cơ sở lí luận 7

1.1.1 Lịch sử nghiên cứu 7

1.1.2 Năng lực và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 12

1.1.3 Một số khái niệm cơ bản về giáo dục STEAM 18

1.2 Cơ sở thực tiễn của đề tài 28

1.2.1 Đặc điểm của đối tượng điều tra nghiên cứu 28

1.2.2 Thực trạng dạy học STEAM và phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 29

1.2.3 Mối quan hệ giữa mô hình giáo dục STEAM trong phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh THCS 37

Tiểu kết chương 1 39

CHƯƠNG 2.PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN CHO HỌC SINH THÔNG QUA MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEAMTRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ ĐA DẠNG THẾ GIỚI SỐNG,KHOA HỌC TỰ NHIÊN 6, TRUNG HỌC CƠ SỞ 40

2.1 Phân tích chương trình dạy học chủ đề “Đa dạng thế giới sống”, KHTN 6 vận dụng mô hình giáo dục STEAM 40

2.1.1 Vị trí môn khoa học tự nhiên trong chương trình THCS 40

2.1.2 Phân tích chương trình dạy học chủ đề “Đa dạng thế giới sống”, KHTN 6 41

2.2 Quy trình thiết kế và tổ chức một số nội dung dạy học chủ đề “Đa dạng thế giới sống”, KHTN 6 vận dụng mô hình giáo dục STEAM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 50

2.2.1 Quy trình thiết kế và tổ chức một số nội dung dạy học chủ đề “Đa dạng thế giới sống” vận dụng mô hình giáo dục STEAM 50

2.2.2 Xây dựng chủ đề STEAM cho dạy học chủ đề “Đa dạng thế giới sống”, KHTN 6 55

2.2.3 Cấu trúc năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 58

2.2.4 Tiêu chí đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 60

2.3 Thiết kế một số hoạt động dạy học trải nghiệm chủ đề “Đa dạng thế giới sống”, KHTN 6 vận dụng mô hình giáo dục STEAM nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 65

Tiểu kết chương 2 81

CHƯƠNG 3.THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 82

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 82

3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 82

3.3 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 83

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Cấu trúc năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 17

Bảng 1.2 Cấu trúc năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 18

Bảng 1.3 Phân bố tuổi nghề của GV tham gia khảo sát 29

Bảng 1.4 Câu hỏi khảo sát GV trước thực nghiệm 30

Bảng 1.5 Những khó khăn khi dạy học STEAM 32

Bảng 1.6 Kết quả khảo sát GV về một số biểu hiện của HS về năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học khi dạy KHTN theo phương pháp truyền thống 34

Bảng 1.7 Kết quả khảo sát HS trước thực nghiệm 35

Bảng 2.1 Mạch nội dung phần Vật sống 42

Bảng 2.2 Mục tiêu cần đạt của các nội dung kiến thức 43

Bảng 2.3 Hệ thống bài học chủ đề Đa dạng thế giới sống, KHTN6 bộ sách KNTT 49

Bảng 2.4 Đề xuất nội dung dạy học chủ đề “Đa dạng thế giới sống” vận dụng mô hình giáo dục STEAM 56

Bảng 2.5 Biểu hiện các kĩ năng thành phần của năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 59

Bảng 2.6 Tiêu chí đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 60

Bảng 3.1 Bảng thống kê mức độ năng lực được đánh giá qua dạy học chủ đề STEAM 84

Bảng 3.2 Bảng thống kê điểm lớp ĐC và lớp TN 85

Bảng 3.3 Bảng so sánh giá trị mức độ ảnh hưởng theo tiêu chí Cohen 86

Bảng 3.4 Kết quả đánh giá mức độ kĩ năng thành phần 91

Bảng 3.5 Kết quả bài kiểm tra đánh giá 94

Bảng 3.6 Bảng thống kê phần trăm học sinh đạt điểm Xi trở xuống 94

Bảng 3.7 Bảng phân loại kết quả học tập 95

Bảng 3.8 Các tham số đặc trưng 96

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Kết quả khảo sát GV trước thực nghiệm 30 Hình 1.2 Kết quả mức độ ít quan trọng của các yếu tố STEAM 31 Hình 1.3 Kết quả điều tra thực trạng giảng dạy mô hình giáo dục STEAM 32 Hình 1.4 Kết quả khảo sát sự cần thiết của tổ chức hoạt động giáo dục STEAM

trong dạy học THCS 33 Hình 2.1 Quy trình thiết kế bài học theo mô hình giáo dục STEAM 52 Hình 2.2 Các hoạt động trong bài dạy STEAM 54 Hình 3.1 Biểu đồ các kĩ năng thành phần năng lựcvận dụng kiến thức vào thực

tiễn 92 Hình 3.2 Kết quả bài kiểm tra 95 Hình 3.3 Biểu đồ phân loại kết quả học tập của lớp TN và lớp ĐC 96

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

1.1 Xuất phát từ tính cấp thiết của việc đổi mới giáo dục trong giai đoạn hiện nay

Để phù hợp với yêu cầu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục, việc đổi mới nội dung, phương pháp, kiểm tra đánh giá… là rất cần thiết Trong đó, điều quan trọng hơn là đổi mới phương pháp dạy học, dạy học phát triển năng lực nhằm đào tạo những con người năng động, sáng tạo, tư duy khoa học, trở thành nguồn nhân lực chất lượng cao đáp ứng nhu cầu của xã hội [5]

Nghị quyết Hội nghị lần thứ tám Ban Chấp hành Trung ương khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo kêu gọi đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy học; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; tổ chức đa dạng các hình thức dạy học [1] Theo Điều 28.2 Luật Giáo dục sửa đổi, bổ sung năm 2005 và 2009, phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh Bộ Giáo dục và Đào tạo yêu cầu giáo viên đổi mới phương pháp dạy học nhằm phát huy tính độc lập học tập, độc lập nghiên cứu và tư duy sáng tạo của người học ở các cấp học, ngành học, trong đó có môn Khoa học tự nhiên ở THCS [18]

Trong thời gian qua, đã có không ít các công trình nghiên cứu về PPDH mới có hiệu quả, theo hướng phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất cho người học Một số phương pháp mới đã được áp dụng, tuy nhiên chất lượng dạy học trong nhà trường nói chung và trường THCS nói riêng vẫn chưa hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu của đổi mới giáo dục

1.2 Xuất phát từ đặc điểm giáo dục STEAM trong dạy học

Ra đời từ những năm 70 của thế kỷ XX, STEM (viết tắt của Khoa học – Science, Công nghệ – Technology, Kỹ thuật – Engineering, và Toán học – Mathematics) đã luôn là một phương pháp giáo dục hàng đầu tại thời điểm lúc bấy giờ Tuy nhiên, với chủ trương của nền giáo dục hiện đại, ngày nay lại đánh giá cao tầm quan trọng của chữ A (Art) trong việc thúc đẩy sự đổi mới và sáng tạo, sự tinh tế, thẩm mỹ cũng như tính nhân văn của những sản phẩm khoa học công nghệ

Thêm một chữ “A” nhưng đó gần như là một bước tiến dài trong STEM/STEAM hay trong kỷ nguyên công nghệ như hiện tại Không đơn thuần là mỹ thuật hay âm nhạc, khái niệm “Art” (Nghệ thuật) được hiểu rộng hơn, gồm có hai ý nghĩa chính Thứ nhất, chữ art cần được hiểu theo nghĩa tính nhân văn, hướng thiện Thứ hai là những sản phẩm khoa học công nghệ cần có sự tinh tế, thẩm mỹ nhất định trong thiết kế Khi khoa học ngày càng phát triển thì đòi hỏi về một sản phẩm cũng ngày càng cao, và do đó, nghệ thuật càng len lỏi và hoà trộn vào mọi thứ, khiến cho những sản phẩm trở nên hoàn thiện hơn, tinh tế hơn

Đây là một phương pháp tiếp cận giáo dục kiểu mới, trong đó Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật, và Toán học cùng được sử dụng để giảng dạy và hướng dẫn cho học sinh Qua đó học sinh không những được giảm tải chương trình mà còn được học kiến thức khoa học, học được cách vận dụng kiến thức vào thực tiễn [22]

Mục tiêu đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra, đánh giá: Phương pháp Giáo dục STEAM đề cao đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học; học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học Về phương pháp đánh giá, không chỉ có những bài thi quyết định kết quả học tập của một cá nhân, giáo dục STEAM đánh giá sự tiến bộ của nhóm theo một quá trình

Song trong bối cảnh giáo dục Việt Nam hiện nay nói chung và đặc thù của bộ môn Khoa học tự nhiên nói riêng, phương pháp dạy học STEAM dường như chưa được vận dụng một cách thỏa đáng, một số thầy cô còn chưa quan tâm hoặc có cái nhìn chưa thấu đáo, vẫn còn những khoảng trống cần khai phá về phương pháp này

1.3 Xuất phát từ thực trạng dạy và học Khoa học tự nhiên 6

Môn Khoa học tự nhiên là môn học bắt buộc ở cấp THCS, được xây dựng và phát triển trên nền tảng các khoa học Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học Trái Đất, có đối tượng nghiên cứu là các sự vật, hiện tượng, quá trình, thuộc tính cơ bản về sự tồn tại và vận động của thế giới tự nhiên Bên cạnh đó, KHTN góp phần thúc đẩy giáo dục STEM, đáp ứng yêu cầu cung cấp nguồn nhân lực cho công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước [7]

Về mạch nội dung, Vật sống là chủ đề trọng tâm về môn Sinh học, chiếm 38% thời lượng môn KHTN 6; chủ đề Vật sống gồm 02 nội dung chính: Tế bào – đơn vị cơ sở của sự sống và Đa dạng thế giới sống Trong đó, “Đa dạng thế giới sống” chiếm 71% thời lượng của chủ đề Khi học chủ đề “Đa dạng thế giới sống” học sinh không chỉ đơn thuần học về khoa học để nghiên cứu xem sinh vật sống gồm những nhóm sinh vật nào hay đặc điểm của chúng ra sao mà còn được học những ý tưởng phát hiện ra kính hiển vi, kính lúp để quan sát đa dạng sinh vật (kiến thức Công nghệ), học về cách nuôi vi khuẩn (kiến thức Kỹ thuật), học cách tính kích thước cơ thể sinh vật qua chỉ số phóng đại của kính hiển vi (kiến thức Toán học), học cách vẽ cấu tạo các bộ phận quan sát được (kiến thức Nghệ thuật), thông qua đó giúp học sinh chủ động tiếp nhận kiến thức, phát huy tính chủ động, tích cực, sáng tạo, năng lực bản thân; vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để giải quyết vấn đề trong học tập, đời sống [4]

Với những tất cả lý do trên, chúng tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Phát triển

năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh thông qua mô hình giáo dục STEAM trong dạy học chủ đề Đa dạng thế giới sống, Khoa học tự nhiên 6, Trung học cơ sở”

2 Mục đích nghiên cứu

Vận dụng mô hình giáo dục STEAM vào dạy học chủ đề Đa dạng thế giới sống, Khoa học tự nhiên 6 nhằm giúp học sinh có khả năng vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết các vấn đề thực tiễn trong cuộc sống, đồng thời tạo hứng thú, say mê học tập môn học, góp phần phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS và nâng cao chất lượng dạy học

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về mô hình giáo dục STEAM trên thế giới và ở Việt Nam

- Thiết kế phiếu điều tra, bảng hỏi để xác định thực trạng về việc dạy và học theo mô hình giáo dục STEAM cho học sinh ở các trường THCS

- Thiết kế phương án dạy học theo mô hình giáo dục STEAM dạy học chủ đề Đa dạng thế giới sống, Khoa học tự nhiên, THCS

- Nghiên cứu xây dựng cấu trúc năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

- Xây dựng các công cụ đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS lớp 6

- Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài

4 Câu hỏi nghiên cứu

Quy trình tổ chức và dạy học chủ đề Đa dạng thế giới sống theo mô hình giáo dục STEAM như thế nào để có thể phát triển được năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS và nâng cao được chất lượng dạy học?

5 Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng mô hình giáo dục STEAM vào dạy học chủ đề Đa dạng thế giới sống, Khoa học tự nhiên 6 thì không chỉ tác động tích cực đến kết quả học tập, tạo hứng thú học tập cho học sinh mà còn góp phần giúp học sinh phát triển năng lực vận

dụng kiến thức vào thực tiễn, đồng thời nâng cao được chất lượng dạy học 6 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

6.1 Đối tượng nghiên cứu

Tổ chức dạy học chủ đề Đa dạng thế giới sống – Khoa học tự nhiên 6 theo mô hình giáo dục STEAM

6.2 Khách thể nghiên cứu

Quá trình dạy học chủ đề Đa dạng thế giới sống - Khoa học tự nhiên 6, THCS

7 Phạm vi nghiên cứu

7.1 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu việc ứng dụng mô hình giáo dục STEAM trong dạy học chủ đề Đa dạng thế giới sống, Khoa học tự nhiên 6

7.2 Thời gian nghiên cứu

Thời gian nghiên cứu từ tháng 2 năm 2022 đến tháng 12 năm 2022

7.3 Không gian nghiên cứu

Nghiên cứu này được thực nghiệm sư phạm tại Trường Liên cấp TH & THCS Ngôi Sao Hà Nội, quận Thanh Xuân, thành phố Hà Nội

8 Phương pháp nghiên cứu

8.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

- Nghiên cứu tài liệu về chủ trương chính sách của Đảng và nhà nước về đổi mới giáo dục và đổi mới PPDH của Bộ GD - ĐT

- Nghiên cứu các tài liệu về lý luận dạy học làm cơ sở lý luận cho đề tài: tài liệu về PPDH, các luận văn, luận án có cùng hướng nghiên cứu, tâm lý học sư phạm

- Nghiên cứu về năng lực, năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn - Nghiên cứu cơ sở lý luận của mô hình giáo dục STEAM

- Nghiên cứu và phân tích cấu trúc nội dung chương trình sách giáo khoa Khoa học tự nhiên 6, THCS

8.2 Phương pháp điều tra, khảo sát

- Sử dụng phiếu điều tra, bảng hỏi, dự giờ, phỏng vấn, tham khảo giáo án, sổ điểm của GV

- Khảo sát điều tra về thực trạng dạy học và hiểu biết về mô hình giáo dục STEAM trên đối tượng GV và HS

8.3 Phương pháp tham vấn chuyên gia

Tham khảo ý kiến các chuyên gia, các giảng viên và GV có nhiều kinh nghiệm: chuyên gia, cán bộ quản lý, GV, HS về mô hình giáo dục STEAM, thuận lợi và khó khăn khi vận dụng mô hình giáo dục STEAM trong giảng dạy Khoa học tự nhiên 6

8.4 Phương pháp thực nghiệm

Tổ chức giảng dạy thực nghiệm, phát phiếu điều tra, so sánh, đối chiếu kết quả trước và sau quá trình TN ở từng lớp và giữa các lớp nhằm kiểm tra tính đúng đắn và hiệu quả của đề tài

- Lớp TN: là lớp được tiến hành giảng dạy theo mô hình giáo dục STEAM - Lớp ĐC: là lớp được tiến hành giảng dạy theo phương pháp truyền thống

9 Những đóng góp mới của đề tài

- Góp phần hệ thống hóa cơ sở lí luận của việc dạy học theo mô hình giáo dục STEAM trong dạy học chủ đề Đa dạng thế giới sống

- Đề xuất quy trình thiết kế phương án dạy học theo mô hình giáo dục STEAM trong dạy học chủ đề Đa dạng thế giới sống - THCS

- Thiết kế được các công cụ nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS trong dạy học theo mô hình giáo dục STEAM

- Thiết kế các tiêu chí đánh giá năng lực cho HS trong dạy học theo mô hình giáo dục STEAM

10 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn được trình bày trong 3 chương

Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc dạy học theo mô hình giáo dục

STEAM

Chương 2 Phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh

thông qua mô hình giáo dục STEAM trong dạy học chủ đề Đa dạng thế giới sống, Khoa học tự nhiên 6, Trung học cơ sở

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Cơ sở lí luận

1.1.1 Lịch sử nghiên cứu

1.1.1.1 Lịch sử nghiên cứu trên thế giới

Phương pháp giáo dục STEM bắt đầu xuất hiện từ những năm 90 của thế kỉ XX tại Mỹ và phổ biến hơn vào khoảng đầu những năm 2000, sau đó tiếp tục lan rộng đến các nước phát triển trên thế giới, đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Úc, Phần Lan, Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc…

Năm 1990, Quỹ Khoa học Quốc gia (National Science Foundation - NSF) bắt đầu sử dụng từ viết tắt SMET thay vì Khoa học, Toán học, Kỹ thuật và Công nghệ (Mark Sanders - The Technology Teacher 2009) Tuy nhiên, các nhân viên nghiên cứu của NFS phát hiện ra rằng SMET được phát âm rất giống với từ "smut" (một từ có ý nghĩa không tích cực), từ đó từ STEM ra đời để thay thế cho SMET STEM là chương trình giảng dạy Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Do vậy, STEM tập trung vào giáo dục những ngành này [43]

Hiện nay, thuật ngữ STEM được sử dụng trong hai bối cảnh khác nhau: giáo dục và chuyên nghiệp Trong bối cảnh giáo dục, đề cập đến STEM có nghĩa là nhấn mạnh sự quan tâm của giáo dục đối với các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học; trong ngữ cảnh chuyên nghiệp, STEM được hiểu là một nghề nghiệp trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học

Phương pháp giáo dục STEAM chú trọng vào việc cung cấp cho thế hệ trẻ tương lai những kỹ năng, tư duy cốt lõi, kiến thức đa ngành để giải quyết các vấn đề thực tế của doanh nghiệp và xã hội một cách hiệu quả Với mục đích thiết thực như vậy, giáo dục STEAM hiện đang được rất nhiều quốc gia lớn trên Thế giới triển khai giảng dạy cho các thế hệ tương lai Những thế hệ này được kỳ vọng sẽ có đủ năng lực để đưa ra các giải pháp sáng tạo và đổi mới tích cực trong mọi lĩnh vực, ngành nghề, đóng góp cho sự phát triển thịnh vượng của quốc gia

Xu hướng nghiên cứu về lĩnh vực STEM sẽ còn tiếp tục được phát triển Có rất nhiều nhà giáo dục đã và đang nghiên cứu về giáo dục STEM, theo thống kê của Yuan-Chung Yu và các cộng sự: Xu hướng nghiên cứu về giáo dục STEM từ năm 1992 đến năm 2013 cho thấy xu hướng này đã rất mạnh mẽ kể từ năm 2008, có khoảng 15 bài báo/năm trong năm 2008 và con số này đã đến gần 100 bài báo/năm vào năm 2013 Cũng trong thời kỳ này, Hoa Kỳ là quốc gia có nhiều nghiên cứu nhiều nhất về lĩnh vực này Trong giáo dục STEM có 200 công trình (51,95%), xếp ở vị trí tiếp theo là Vương quốc Anh với con số là 36 nghiên cứu (9,35%) Hà Lan và Úc mỗi nước có 16 nghiên cứu (4,16%); Tây Ban Nha, Israel, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada lần lượt xếp sau với các con số 15, 14, 13, 12 nghiên cứu; Đức có 7 nghiên cứu và Đài Loan có 6 nghiên cứu; các nước còn lại trên thế giới có 50 nghiên cứu (chiếm 12,96%) Nghiên cứu cũng xác định năm lĩnh vực liên quan đến giáo dục STEM, bao gồm: giáo dục, tâm lý học, kỹ thuật, dịch vụ khoa học chăm sóc sức khỏe và khoa học máy tính Các nghiên cứu khác đã khám phá bản chất của STEM, vai trò của STEM trong lịch sử khoa học và công nghệ nhân loại, nhận thức về giáo dục STEM, chính sách về giáo dục STEM [46]

Theo nghiên cứu của Paranee Chomphuphra năm 2019, tác giả sử dụng một đánh giá có hệ thống để phân tích giáo dục STEM về giáo dục khoa học được xuất bản trong cơ sở dữ liệu SCOPUS và hai tạp chí, bao gồm Tạp chí Giáo dục Giáo viên STEM, và Tạp chí Quốc tế về Giáo dục STEM là những tạp chí có nhiều bài báo được xuất bản nhất Ba chủ đề thịnh hành được công bố trong các bài báo STEM là đổi mới, tính chuyên nghiệp và nghề nghiệp trong học tập STEM Nghiên cứu này cũng chỉ ra ba quốc gia hàng đầu xuất bản các bài báo STEM là Hoa Kỳ (46), Úc (2) và Canada (2) trong khoảng thời gian từ năm 2007 đến năm 2017 [29]

Mặc dù giáo dục STEM được xem là một bước đi quyết liệt của đổi mới giáo dục phổ thông tại Mỹ hiện nay, nhưng nó không chỉ dừng lại ở lĩnh vực khoa học tự nhiên Trong những năm gần đây, các nhà giáo dục đề xuất rằng để cho ra một sản phẩm công nghệ có thể thương mại được, chúng ta không chỉ có tích hợp các kiến thức STEM mà phải cần có tư duy thiết kế, yếu tố nghệ thuật hay thẩm mỹ cần

được tính đến trong quá trình sáng tạo sản phẩm và giải quyết vấn đề, nghĩa là STEM sẽ trở thành STEM + Art = STEAM Trường dạy nghề thiết kế Rhode Island được xem là trường đi đầu tại Mỹ xây dựng chương trình giáo dục theo cách tiếp cận STEAM [13]

Khái niệm giáo dục STEAM: STEM+ Art = STEAM STEAM là phương pháp ứng dụng giáo dục tương tác đa chiều vào giảng dạy, là sự kết hợp giữa STEM (Khoa học – Science, Công nghệ – Technology, Kỹ thuật – Engineering, và Toán học – Mathematics) và Nghệ thuật (Art) được áp dụng trong trường học Khái niệm giáo dục STEAM là ý tưởng sáng tạo ban đầu của Trường Thiết Kế Rhode Island (Mỹ), sau đó được sử dụng bởi nhiều nhà giáo dục học và dần dần lan rộng ra cả Hoa Kỳ STEAM là bước chuyển đổi ngoạn mục trong nền cách mạng giáo dục khi chuyển đổi từ mô hình học tập cũ thụ động, chỉ tập trung vào lý thuyết sang phương pháp học tập chủ động, đề cao thực hành và tính thực tiễn [35]

Giáo dục STEAM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật và Toán học) nổi lên như một phương pháp sư phạm mới trong cuộc thảo luận về Chính sách Nghệ thuật-Quốc gia của người Mỹ vào năm 2007, nhằm đáp ứng nhu cầu tăng cường sự quan tâm và kỹ năng của sinh viên trong Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (STEM) (Allina, 2013; Daugherty, 2013; Quigley, Herro, & Jamil, 2017) Giáo dục STEAM kết hợp nghệ thuật với các môn học STEM nhằm mục đích cải thiện sự tham gia, sáng tạo, đổi mới của học sinh,… [28] [40]

Nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra rằng giáo dục nghệ thuật có thể nâng cao khả năng sáng tạo, tư duy phản biện, đổi mới, hợp tác và kỹ năng giao tiếp giữa các cá nhân của học sinh [32]

1.1.1.2 Lịch sử nghiên cứu ở 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 Ví dụ cuộc thi Robotics của công ty DTT Eduspec được tổ chức từ những năm 2012 (STEM, 2012) tới nay, cùng với đó là những hội thảo chính thức do công ty DTT Eduspec tổ chức với định hướng giáo dục STEM tập trung vào các môn học mới như robot, khoa học dữ liệu 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 [47]

Hệ thống các công ty giáo dục tư nhân Việt Nam đã rất nhanh nhạy đưa giáo dục STEM, mà chủ yếu là các hoạt động Robot vào giảng dạy tại các trường phổ thông tại một số thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng bằng hình thức xã hội hoá Tuy nhiên, khu vực nông thôn hiện nay chưa thể tiếp cận với các hoạt động liên quan đến robot vì chi phí mua robot của nước ngoài rất đắt đỏ, vậy nên tại các vùng nông thôn hiện nay đã có một số giải pháp khác đươc đưa ra do Liên minh các công ty giáo dục STEM tại Hà Nội đưa ra như Học viện Sáng tạo S3, Kidscode STEM [47]

Nhận thức rõ vai trò của giáo dục STEM như một giải pháp quan trọng và hiệu quả để thực hiện một cách căn bản và toàn diện cuộc cách mạng giáo dục ở Việt Nam Phương pháp giáo dục STEM đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo đưa vào văn bản hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục trung học và từ đó tiếp tục chỉ đạo triển khai STEM trên phạm vi cả nước Đồng thời thí điểm giáo dục STEM trong một số trường được chọn Trước và trong thời gian thí điểm giáo dục STEM trong trường phổ thông, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức hàng loạt hội thảo, tập huấn cho đội ngũ cán bộ quản lý và giáo viên chủ chốt về giáo dục STEM, như: Hội thảo quốc tế “Giáo dục STEM trong các chương trình giáo dục phổ thông quốc gia chọn lọc” và ứng dụng và điều kiện ở Việt Nam", Năm học 2016 - 2017, giáo dục STEM thí điểm đào tạo giáo viên xương sống, đào tạo theo mô hình quản lý giáo dục STEM cấp trung học của Anh cho cán bộ quản lí, giáo viên cốt cán tại các trường tham gia thí điểm; Hội thảo "Kinh nghiệm quốc tế về giáo dục STEM và những vấn đề đặt ra với Việt Nam", [48]

Năm 2011, với sự phối hợp của Hội đồng Anh, Bộ GD&ĐT đã tiến hành mô hình thí điểm “Phòng lab tích hợp STEM bằng tiếng Anh” - một trong những nội dung của giáo dục STEM tại 14 trường ở Hà Nội, TPHCM, Đà Nẵng Nhiều trường đã bắt đầu có câu lạc bộ STEM và hoạt động khá tích cực, thu hút được sự quan tâm của đông đảo học sinh như trường Hà Nội - Amsterdam, Tạ Quang Bửu, Olympia, (Hà Nội), Trần Đại Nghĩa, Bùi Thị Xuân, Nguyễn Gia Thiều (TPHCM) Từ ứng dụng của giáo dục STEM, 2 môn học mới là công nghệ thông tin và robotics đã được triển khai ở Hà Nội và TPHCM Trong đó, với chương trình robotics, học sinh được trang bị kiến thức về khoa học tự nhiên, nguyên lý cơ bản của các loại hình robot trong thực tế [14]

Trong công văn hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục trung học năm học

2014-2015 và 2015-2016, Bộ Giáo dục và đào tạo đã Quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp khoa học - công nghệ - kỹ thuật - toán (Science - Technology - Engineering - Mathematic: STEM) trong việc thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan [3] [4]

Để chủ động nắm bắt cơ hội, đưa ra các giải pháp thiết thực, phát huy lợi thế, hạn chế thấp nhất tác động tiêu cực của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư đối với Việt Nam, Chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tướng chính phủ ngày 04/5/2017 với nội dung như sau: "Cần tập trung thúc đẩy đào tạo về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, Ngoại Ngữ, Tin Học trong giáo dục phổ thông" Thủ tướng Chính phủ yêu cầu Bộ Giáo dục và Đào tạo chú trọng giáo dục và giáo dục STEM Mục đích là để thế hệ trẻ đi theo một hướng mới và phát triển như thế giới [24]

Hiện nay, giáo dục STEAM đang được áp dụng ở tất cả các cấp học của Việt Nam Đối với bậc mẫu giáo và tiểu học, giáo viên khuyến khích trẻ tự do thử các ý tưởng khác nhau và không để cảm giác “sợ sai” hạn chế khả năng của trẻ Giáo viên luôn là người lắng nghe đa chiều, mang đến cho học sinh nền tảng kiến thức thực tế ngay từ nhỏ Ở cấp trung học, STEAM yêu cầu và cung cấp cho học sinh các kỹ năng đánh giá nghề nghiệp, sở thích, cơ hội và sự phát triển trong bối cảnh lịch sử, hiện tại và tương lai từ địa phương đến toàn cầu

TS Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), TS Phùng Việt Hải, TS Nguyễn Quang Linh, TS Hoàng Phước Muội, Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông (2018) đã trình bày một số cơ sở lý luận về giáo dục STEM và tiến trình tổ chức các chủ đề giáo dục STEM theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo và định hướng nghề nghiệp cho HS Bên cạnh đó, sách cung cấp 15 chủ đề STEM định hướng phát triển năng lực sáng tạo và 05 ngành nghề STEM định hướng nghề nghiệp - được xây dựng theo các dự án học tập Phần lớn các chủ đề trong sách đã được thực hiện ở các trường trung học và đã được đánh giá về tính khả thi Phần lớn một số chủ đề được thực hiện dưới hình thức ngoại khóa, bên cạnh đó là một số chủ đề được lồng ghép trong giờ học chính khóa của môn Vật lí [19]

TS Nguyễn Thị Quyên, Xây Dựng Và Sử Dụng Các Chủ Đề Tích Hợp Giáo Dục Môi Trường Và Biến Đổi Khí Hậu Trong Dạy Học Sinh Học Các Cấp Độ Tổ Chức Sống Trên Cơ Thể Ở Trường Phổ Thông đã trình bày về xu hướng tích hợp trong dạy học các môn học là tất yếu cần phải được quán triệt, triển khai trong phát triển chương trình, biên soạn SGK, tổ chức dạy học Đây cũng là xu hướng giáo dục năng lực - STEAM- một năng lực đáp ứng cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 [21]

Nhìn chung, giáo dục STEAM ở Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ Tuy nhiên, các đề tài này đều trong giai đoạn mới bắt đầu và chưa có kết quả được công bố ở tầm quốc tế Chính vì những lí do đó, việc mở rộng các hoạt động giáo dục STEAM trong nhà trường còn rất nhiều khó khăn

1.1.2 Năng lực và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

1.1.2.1 Năng lực là gì?

Trong Tự Điển Webster's New 20TH Century (1965): “Năng lực là khả năng đáp ứng thích hợp và đầy đủ các yêu cầu của một lĩnh vực hoạt động” Cùng quan điểm với các ý kiến trên là F.E Weinert khi tác giả cho rằng: “Năng lực là những kĩ năng, kĩ xảo học được hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng về động cơ xã hội và khả năng vận dụng các cách giải

quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt”[45]

Ở Việt Nam, các vấn đề “năng lực” cũng đã được đề cập Theo Từ điển Tiếng Việt: “Năng lực là khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hoạt động nào đó Phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con người khả năng hoàn thành một loạt hoạt động nào đó với chất lượng cao”[20]

Trong các chương trình dạy học của các nước tự học thuộc khối OECD hiện nay, người ta cũng sử dụng mô hình đơn giản hơn, phân chia năng lực thành hai nhóm chính, đó là các năng lực chung và các năng lực chuyên biệt [38]

Tác giả Đinh Quang Báo (2015) đã đưa ra khái niệm về NL như sau: “NL là một thuộc tính tích hợp nhân cách, tổ hợp các đặc tính tâm lí của cá nhân, phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động xác định, đảm bảo cho hoạt động đó có kết quả tốt đẹp” [2]

Theo chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể của Bộ Giáo dục và Đào tạo (ban hành 12/2018): “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, kĩ năng và các nhóm thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, ” [5]

Từ những định nghĩa trên, chúng ta có thể rút ra những đặc điểm chính của năng lực là:

- Năng lực là sự kết hợp giữa tố chất sẵn có hoặc học được trong quá trình học tập, rèn luyện của người học;

- Năng lực giúp người học huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, để giải quyết các vấn đề có trách nhiệm và hiệu quả;

- Năng lực có thể được hình thành, phát triển thông qua hoạt động và thể hiện ở sự thành công trong các hoạt động thực tiễn

Định nghĩa mô tả về năng lực theo chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể của Bộ Giáo dục và Đào tạo đầy đủ các đặc điểm chính Do vậy, chúng tôi lựa chọn định nghĩa mô tả về năng lực dựa trên chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể (2018) để làm cơ sở lý luận cho đề tài nghiên cứu

1.1.2.2 Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Thực tiễn đề ra những vấn đề mà lí luận phải giải đáp Chỉ có lí luận nào gắn liền với thực tiễn, phục vụ thực tiễn và được thực tiễn khảo nghiệm mới bắt rễ trong đời sống [10] Vận dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn là mục tiêu hướng tới của quá trình dạy học

Chương trình giáo dục phổ thông môn Sinh học (2018) xác định: “Năng lực vận dụng được kiến thức, kĩ năng đã học nghĩa là HS có khả năng giải thích, đánh giá sự vật, hiện tượng thường gặp trong tự nhiên và trong đời sống; có thái độ và hành vi ứng xử thích hợp” Cụ thể như sau [7]:

+ Giải thích, đánh giá được những hiện tượng thường gặp trong tự nhiên và trong đời sống, tác động của chúng đến phát triển tự nhiên, đời sống con người; giải thích, đánh giá, phản biện, vận dụng được một số mô hình công nghệ ở mức độ phù hợp

+ Đề xuất, thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ sức khoẻ bản thân, gia đình và cộng đồng; bảo vệ thiên nhiên, môi trường, thích ứng với biến đổi khí hậu, đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững

+ Có hành vi, thái độ tích cực trước những vấn đề như: an toàn thực phẩm, ô nhiễm môi trường; phòng, chống dịch bệnh; biến đổi khí hậu

Theo tác giả Nguyễn Công Khanh, Đào Thị Oanh: “Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn là khả năng của bản thân người học tự giải quyết những vấn đề đặt ra một cách nhanh chóng và hiệu quả bằng cách áp dụng kiến thức đã lĩnh hội vào những tình huống, những hoạt động thực tiễn để tìm hiểu thế giới xung quanh và có khả năng biến đổi nó Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn thể hiện phẩm chất, nhân cách của con người trong quá trình hoạt động để thoả mãn nhu cầu chiếm lĩnh tri thức” [17]

Như vậy, vận dụng kiến thức vào thực tiễn là đem những tri thức đã học áp dụng vào những hoạt động của con người để tạo điều kiện cho sự tồn tại và phát triển

của xã hội Đây là mức độ nhận thức cao nhất của con người

b) Vai trò của việc hình thành và phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong dạy học KHTN

Môn Khoa học tự nhiên đóng vai trò quan trọng trong việc giáo dục học sinh phẩm chất tự tin, trung thực, khách quan, tình yêu thiên nhiên, hiểu, tôn trọng và biết vận dụng các quy luật của thế giới tự nhiên để từ đó biết ứng xử với thế giới tự nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững; đồng thời hình thành và phát triển được các năng lực tự chủ và tự học, giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo

Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn là một thành tố trong năng lực tìm hiểu tự nhiên Do đó, rèn luyện năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn là mục tiêu cần đạt của dạy học ở trường phổ thông, góp phần hình thành NL đặc thù trong mục tiêu của trình giáo dục phổ thông HS không chỉ giải quyết các VĐTT liên quan đến kiến thức trong nội dung bài học mà có thể tiếp cận với các vấn đề đa dạng phong phú của cuộc sống, tiếp cận với quá trình sản xuất vật chất và quá trình nghiên cứu khoa học [7]

Chúng ta có thể nhận ra biểu hiện của năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học như sau: [7] Vận dụng được kiến thức, kĩ năng về khoa học tự nhiên để giải thích những hiện tượng thường gặp trong tự nhiên và trong 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

Về định hướng phương pháp giáo dục môn khoa học tự nhiên, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức khoa học tự nhiên để phát hiện và giải quyết các vấn đề trong thực tiễn; khuyến khích và tạo điều kiện cho học sinh được trải nghiệm, sáng tạo trên cơ sở tổ chức cho học sinh tham gia các hoạt động học tập, tìm tòi, khám phá, vận dụng kiến thức, kĩ năng Do vậy, việc phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong dạy học khoa học tự nhiên có vai trò rất quan trọng đối với HS, đặc biệt là HS THCS

Người học có kỹ năng thực hành năng lực vận dụng có thể tự mình nắm bắt và củng cố kiến thức và linh hoạt thích nghi với điều kiện học tập và sinh sống Điều này làm cho kiến thức mà người học thu được có ý nghĩa, khiến người học hứng thú hơn với môn học và khóa học, chủ động hơn thông qua quá trình giải quyết vấn đề Để đạt được mục tiêu này, người thầy phải thiết kế hoạt động học tập cho người học, hoạt động học tập phải gắn với mục tiêu giáo dục, phát huy sự gắn kết giữa tri thức, tri thức lý thuyết với thực tiễn nhà trường và thực tiễn cuộc sống Hoạt động học không chỉ là mục tiêu của quá trình dạy học mà còn là hình thức tổ chức và phương pháp của quá trình dạy học Vì vậy, có thể nói việc dạy học được thực hiện theo hướng đưa việc rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn Đối với học sinh, sẽ thay đổi cách dạy của thầy và cách học của trò, phát triển theo hướng “học đi đôi với hành”, “lý thuyết gắn thực tiễn”, “nhà trường gắn với gia đình và xã hội” [25]

c) Cấu trúc của năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Theo tác giả Nguyễn Thị Thu Hằng, Phan Thị Thanh Hội (2018) [15] cấu trúc năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn gồm 4 thành tố:

1) Phát hiện được vấn đề thực tiễn; 2) Huy động được kiến thức liên quan đến vấn đề thực tiễn và đề xuất được giả thuyết;

3) Tìm tòi khám phá kiến thức liên quan đến thực tiễn; 4) Thực hiện giải quyết vấn đề thực tiễn và đề xuất vấn đề mới

Mỗi thành tố bao gồm các biểu hiện hành vi cụ thể như bảng 1.1:

Bảng 1.1 Cấu trúc năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn [15]

1 Phát hiện được vấn đề thực tiễn

- HS nhận diện được vấn đề thực tiễn, nhận ra được những mâu thuẫn phát sinh từ vấn đề, có thể đặt được câu hỏi có vấn đề

2 Huy động được kiến thức liên quan đến vấn đề thực tiễn và đề xuất được giải pháp

- HS phân tích làm rõ nội dung của vấn đề - Huy động được các kiến thức liên quan và thiết lập các mối quan hệ giữa kiến thức đã học hoặc kiến thức cần tìm hiểu với vấn đề thực tiễn - Đề xuất được giải pháp

3 Tìm tòi khám phá kiến thức liên quan đến thực tiễn

- HS thu thập, lựa chọn và sắp xếp những nội dung kiến thức liên quan đến vấn đề thực tiễn - HS điều tra, khảo sát, làm thí nghiệm, quan sát…để nghiên cứu sâu vấn đề

4 Thực hiện giải quyết vấn đề thực tiễn và đề xuất vấn đề mới

- HS giải quyết vấn đề thực tiễn dựa trên kiến thức đã học, khám phá

- Đề xuất các ý tưởng mới về vấn đề đó hoặc các vấn đề thực tiễn liên quan

Theo nhóm tác giả Lê Thanh Huy, Lê Thị Thao (2018) [16] để đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cần xác định rõ các thành tố của năng lực Tác giả xây dựng cấu trúc năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn gồm 5 thành tố:

1) Nhận biết được vấn đề thực tiễn; 2) Xác định được các kiến thức liên quan vấn đề thực tiễn; 3) Tìm tòi, khám phá kiến thức liên quan vấn đề thực tiễn (nếu có); 4) Giải thích, phân tích, đánh giá vấn đề thực tiễn;

5) Đề xuất biện pháp, thực hiện giải quyết vấn đề thực tiễn và đề xuất vấn đề mới Mỗi thành tố bao gồm các biểu hiện hành vi cụ thể như sau (bảng 1.2) :

Bảng 1.2 Cấu trúc năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn [16]

Thành tố của năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn Biểu hiện

1 Nhận biết được vấn đề thực tiễn

- Nhận diện một cách chính xác các vấn đề thực tiễn; phân tích rõ ràng, chính xác bản chất của vấn đề

- Chỉ ra được mâu thuẫn trong vấn đề 2 Xác định được các kiến thức

liên quan vấn đề thực tiễn

- Xác định được các kiến thức liên quan vấn đề thực tiễn

- Liệt kê được các kiến thức và phân tích, thiết lập được mối quan hệ giữa các kiến thức liên quan 3 Tìm tòi, khám phá kiến thức

liên quan vấn đề thực tiễn

- Biết cách chủ động thu thập, tìm kiếm, lựa chọn và sắp xếp những nội dung kiến thức liên quan đến vấn đề thực tiễn

4 Giải thích, phân tích, đánh giá vấn đề thực tiễn

- Giải thích chính xác, rõ ràng cơ sở khoa học của các sự vật hiện tượng và các ứng dụng khoa học trong tự nhiên và trong cuộc sống, sản xuất 5 Đề xuất biện pháp thực hiện

giải quyết vấn đề thực tiễn và đề xuất vấn đề mới

- Đề xuất được các biện pháp hợp lí, thực hiện giải quyết vấn đề thực tiễn hiệu quả và đề xuất được vấn đề mới

Như vậy, để vận dụng kiến thức vào thực tiễn, người học cần nhận biết được VĐTT Sau khi nhận diện, người học phải hệ thống hoá được các kiến thức cơ bản dựa trên những kiến thức đã học Từ đó, khi gặp VĐTT, người học sẽ phân tích, tổng hợp những sự kiện, vấn đề và nghiên cứu xem cần sử dụng những kiến thức đã học nào Sau khi đã xử lí được các nguồn thông tin, người học tiến hành xử lí các vấn đề thực tiễn và rút ra những kết luận, đề xuất thêm những vấn đề mới

1.1.3 Một số khái niệm cơ bản về giáo dục STEAM

1.1.3.1 Thuật ngữ STEAM

STEAM không phải là 1 từ vựng trong ngành giáo dục mà là một từ viết tắt

STEAM là viết tắt của Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Art (Nghệ thuật) và Math (Toán học)

Science (Khoa học): Là quá trình nghiên cứu, tìm hiểu, quan sát, đúc kết và

tìm ra kiến thức, quy luật của cuộc sống Quá trình này thường được bắt đầu từ sự quan sát mọi thứ xung quanh, đặt ra những câu hỏi về các mối quan hệ giữa các sự vật và hiện tượng, rút ra quy luật về các mối quan hệ, rồi tiến hành kiểm chứng lại quy luật để hình thành nên kiến thức về vấn đề đã quan sát trong thực tế

Technology (Công nghệ): Là những công cụ, sản phẩm do con người ta ra để

phục vụ cho những mục đích khác nhau giúp cuộc sống của mình dễ dàng hơn thông qua sự nắm bắt các quy luật của khoa học Công cụ không nhất thiết phải là vật phẩm, chúng có thể là một phương pháp, một quy trình nào đó với các bước để thực hiện dễ dàng hơn một mục đích nào đó

Engineering (Kỹ thuật): Là quy trình chế tác, thiết kế, sắp xếp những công

nghệ với nhau để tạo ra sản phẩm, nhằm đáp ứng một mục đích nào đó của con người Quá trình kỹ thuật yêu cầu sự tìm tòi, thử nghiệm, khám phá cho đến khi đạt được

kết quả và mục đích ban đầu

Maths (Toán học): Xuyên suốt quá trình nghiên cứu khoa học để tìm ra kiến

thức, quy luật tự nhiên và quá trình kỹ thuật gắn liền với công nghệ, toán học là ngôn ngữ và công cụ truyền tải, thể hiện các mối quan hệ trong tự nhiên thông qua các biểu thức và thuật toán Toán học giúp chúng ta đo lường, so sánh, dự đoán, lập công thức, số hóa các mối quan hệ vật chất, không gian, thời gian, để tạo ra các sản phẩm công nghệ

Art (Nghệ thuật): là thuật ngữ đại diện cho nghệ thuật tự do, nghệ thuật ngôn

ngữ, nghiên cứu xã hội, nghệ thuật thể chất, mỹ thuật và âm nhạc Giáo dục STEAM là áp dụng tư duy sáng tạo cho các dự án STEM, kích thích trí tưởng tượng và sáng tạo của trẻ thông qua nghệ thuật Nó cũng khám phá nơi nghệ thuật tự nhiên

phù hợp với các môn học STEM Học các môn nghệ thuật góp phần vào việc phát

triển các kỹ năng cần thiết như công tác, giao tiếp, giải quyết vấn đề và suy nghĩ phê

phán Nó cũng tăng cường tính linh hoạt của học sinh, khả năng thích ứng, năng suất, trách nhiệm và đổi mới Tất cả những kỹ năng này là cần thiết cho một sự nghiệp

thành công trong bất kỳ lĩnh vực học tập nào Thay vì như giáo dục STEM truyền

thống thì giáo dục STEAM là một bước cải cách, một bước chuyển mình mới đưa giáo dục tiến bộ và phát triển hơn

1.1.3.2 Mô hình giáo dục STEAM trong trường THCS

Từ năm 2014, Bộ GD&ĐT đã có văn bản triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục THCS Trường học có thể dạy STEM thông qua việc dạy các môn khoa học theo bài học STEM, tổ chức hoạt động trải nghiệm và nghiên cứu khoa học, kỹ thuật [3], [4]

Khi áp dụng mô hình giáo dục STEAM trong giảng dạy, giáo viên phải thiết kế các bài học STEAM để triển khai trong quá trình dạy học các môn học theo hướng tiếp cận tích hợp nội môn hoặc tích hợp liên môn Không gian tổ chức mô hình giáo dục STEAM có thể áp dụng các hình thức câu lạc bộ hoặc các hoạt động thực tế: giới thiệu thư viện học liệu số, thí nghiệm ảo, mô phỏng, phần mềm học tập để học sinh tìm hiểu, khám phá Để phát triển toàn diện năng lực cho HS, các hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá để giải quyết các vấn đề thực tiễn

Giáo dục STEM đã được áp dụng tại nhiều trường THCS trên cả nước, bao gồm cả trường công lập và dân lập như THCS Thụy Phương, THCS Tạ Quang Bửu (Hà Nội), THCS Chu Văn An, THCS Trần Phú (Hải Phòng), THCS Nguyễn Đăng Đạo (Bắc Ninh), THCS Lê Quý Đôn (TP Hồ Chí Minh), THCS Giao Thanh (Nam Định), THCS Lý Thường Kiệt (Đà Nẵng), v.v…[16]

Kế hoạch dạy học với mô hình giáo dục STEAM ở cấp THCS thường được soạn theo chủ đề, gắn với các vấn đề thực tiễn, kiến thức về khoa học, công nghệ, toán học, nghệ thuật được vận dụng trong một chủ đề chung cụ thể, khơi dậy sự hứng thú ở học sinh Giáo án STEAM đa dạng phương pháp giảng dạy: thuyết trình powerpoint, sơ đồ, biểu đồ, thí nghiệm, tổ chức trò chơi, thảo luận nhóm…giúp học sinh tiếp thu kiến thức và phát triển các năng lực khoa học

Yếu tố quan trọng để tạo nên thành công cho giáo dục STEAM và thực hành, thực nghiệm Tại các trường học cần tổ chức buổi trải nghiệm thực tế, các ngày hội STEM/STEAM để học sinh được thực hành áp dụng các kiến thức đã học vào đời sống, khuyến khích người học phát huy khả năng sáng tạo

1.1.3.3 Định hướng giáo dục STEAM trong chương trình giáo dục phổ thông mới

Theo chương trình giáo dục phổ thông (2018) do Bộ Giáo dục ban hành, giáo dục STEM vừa mang nghĩa thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật, và toán học vừa thể hiện phương pháp tiếp cận liên môn, phát triển năng lực và phẩm chất người học Để phát triển thành phần năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học, giáo viên cần kết hợp giáo dục STEM trong dạy học nhằm phát triển cho học sinh khả năng tích hợp các kiến thức, kĩ năng của các lĩnh vực khoa học tự nhiên, công nghệ, kĩ thuật, toán vào giải quyết một số tình huống thực tiễn [5]

Đối với môn Toán: Trong chương trình giáo dục phổ thông 2018, môn Toán phản ánh thành phần là M (mathematics) trong bốn thành phần của STEM Vì vậy, môn Toán có vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy và thực hiện giáo dục STEM trong giai đoạn thế kỷ 21 Môn Toán vốn luôn có mặt với vai trò công cụ trong các môn thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên như Vật lí, Hoá học, Sinh học, Công nghệ, Tin học, nên khi dạy học cũng như xây dựng các bài dạy STEM ở lĩnh vực khoa học tự nhiên, môn Toán không thể vắng mặt Ngược lại, trong những chủ đề mà tri thức toán học được lấy làm yếu tố chính (steM) thì việc liên kết với môn học khoa học tự nhiên không phải bao giờ cũng khả thi Và đây là khó khăn chính khi xây dựng bài dạy STEM nếu lấy môn Toán làm trọng tâm Do vậy, việc xây dựng các bài dạy STEM (khi Toán là môn chủ đạo) được khuyến khích gắn với việc yêu cầu học sinh làm ra một sản phẩm hữu hình để huy động thành tố Công nghệ (thông qua việc hiểu biết và lựa chọn vật liệu, dụng cụ, quy trình, ), thành tố Kĩ thuật (thông qua thao tác sử dụng công cụ, qua quy trình thiết kế kĩ thuật, ) Và nếu có thể thì mở rộng STEM thành STEAM khi đưa thêm yếu tố Nghệ thuật (Art) vào với Toán học, hiện đang được khuyến khích trên thế giới [8]

Đối với môn Công nghệ: Trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018, môn Công nghệ phản ánh hai thành phần là T (technology) và E (engineering) trong bốn thành phần của STEM Vì vậy, môn Công nghệ có vai trò quan trọng thể hiện tư tưởng giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 Sản phẩm, quá trình công nghệ môn học đề cập luôn mang tính tích hợp, gắn với thực tiễn, liên hệ chặt chẽ với toán học và khoa học Đặc điểm này là cơ sở để tăng cường giáo dục STEM ngay trong dạy học môn Công nghệ dựa vào các hoạt động thiết kế kĩ thuật, hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật Có sự tương đồng về phương pháp, hình thức tổ chức dạy học giữa dạy học công nghệ và giáo dục STEM Đó là chú trọng vào hoạt động, thực hành, trải nghiệm và định hướng sản phẩm Đây cũng là cơ sở để triển khai dạy học nhiều nội dung công nghệ tiếp cận STEM Giáo dục STEM trong môn Công nghệ được thực hiện thông qua dạy học các chủ đề, mạch nội dung, chuyên đề học tập từ tiểu học tới trung học như mô hình điện gió, mô hình điện mặt trời, ngôi nhà thông minh, các bài toán thiết kế kĩ thuật và công nghệ, nghề nghiệp STEM; các dự án nghiên cứu thuộc các lĩnh vực kĩ thuật cơ khí, hệ thống nhúng, robot và máy thông minh Khi triển khai chương trình, giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ sẽ tiếp tục được mở rộng thông qua dạy học các chủ đề liên môn giữa các môn học thuộc lĩnh vực STEM [6]

Đối với môn Tin học: Trong môn Tin học, định hướng giáo dục STEM đang được triển khai như một hướng đi quan trọng trong giáo dục và đào tạo tại nhiều nước trên thế giới Với tư cách là công nghệ nền tảng, hội tụ đủ tất cả bốn yếu tố giáo dục STEM (Khoa học (S), Công nghệ (T), Kĩ thuật (E) và Toán học (M)), môn Tin học có vai trò trung tâm kết nối các môn học khác, đẩy mạnh giáo dục STEM, phát huy sáng tạo của học sinh nhằm tạo ra sản phẩm số có hàm lượng ICT cao Và một cách nào đó, chương trình cũng đã đề cập đến hình thức sản phẩm của bài dạy STEM trong môn Tin học: Về giáo dục STEM, thực hành, trải nghiệm sáng tạo và làm ra sản phẩm số: Một yêu cầu quan trọng của chương trình là phải gắn kết học lí thuyết với thực hành, sáng tạo ra các sản phẩm số của cá nhân, của nhóm Sản phẩm có thể chỉ đơn giản là một văn bản, một hình vẽ hay phức tạp hơn như một phần mềm trò chơi được

thiết kế theo trí tưởng tượng phù hợp với sở thích cá nhân, một phần mềm học tập, một trang web đơn giản của cá nhân, Như vậy, giáo dục STEM trong môn Tin học thích hợp với dạy học các chủ đề E Ứng dụng tin học, F Giải quyết vấn đề với sự trợ giúp của máy tính; đặc biệt là mạch nội dung hay trong chuyên đề học tập Khoa học máy tính [9]

Đối với môn Khoa học tự nhiên: Môn Khoa học tự nhiên ở cấp trung học cơ sở phản ánh thành phần S (science), là thành phần đầu tiên của STEM Vì vậy, môn Khoa học tự nhiên có vai trò quan trọng thể hiện tư tưởng giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 Giáo dục STEM trong môn Khoa học tự nhiên được thực hiện thông qua dạy học các chủ đề về chất và sự biến đổi chất, vật sống, năng lượng và sự biến đổi, trái đất và bầu trời như quy trình lên men, các biến đổi hoá học của các chất trong quy trình bảo quản và chế biến thực phẩm, quy trình thu hồi muối hoặc tinh dầu, các dạng máy cơ đơn giản Khi triển khai chương trình, giáo dục STEM trong dạy học môn Khoa học tự nhiên sẽ tiếp tục được mở rộng thông qua dạy học các chủ đề liên môn giữa các môn học thuộc lĩnh vực STEM [7]

Khoa học tự nhiên luôn đổi mới để đáp ứng yêu cầu của cuộc sống hiện đại Do vậy, giáo dục phổ thông phải liên tục cập nhật những thành tựu khoa học mới, phản ánh được những tiến bộ của các ngành khoa học, công nghệ và kĩ thuật Đặc điểm này đòi hỏi chương trình môn Khoa học tự nhiên phải tinh giản các nội dung có tính mô tả để tổ chức cho học sinh tìm hiểu, nhận thức các kiến thức khoa học có tính nguyên lí, làm cơ sở cho quy trình ứng dụng khoa học vào thực tiễn

Khoa học tự nhiên là môn học có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển toàn diện của học sinh, có vai trò nền tảng trong việc hình thành và phát triển thế giới quan khoa học của học sinh cấp trung học cơ sở Cùng với các môn Toán học, Công nghệ và Tin học, môn Khoa học tự nhiên góp phần thúc đẩy giáo dục STEM – một trong những hướng giáo dục đang được quan tâm phát triển trên thế giới cũng như ở Việt Nam, góp phần đáp ứng yêu cầu cung cấp nguồn nhân lực trẻ cho giai đoạn công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước

1.1.3.4 Quy trình dạy học theo mô hình giáo dục STEAM

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 mô hình dạy học cải tiến cho chương trình học các môn sinh học ở bậc tiểu học Mô hình 5E dựa trên lí thuyết kiến tạo (constructivism) về học tập, theo đó người học 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, người học có thể hòa hợp kiến thức mới với những khái niệm đã biết trước đó Ngoài ra, mô hình còn kế thừa từ sự phát triển của các mô hình 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) [41]

Sau khi được thử nghiệm thí điểm tại một số chương trình dạy sinh học, mô hình 5E này tiếp tục ảnh hưởng sâu rộng đến với nhiều bộ môn khoa học khác, kể cả các môn toán và công nghệ, kỹ thuật Các báo cáo đều cho thấy mô hình 5E đem lại hiệu quả đối với học sinh trong quá trình học các môn STEM Phương pháp 5E giúp mang lại các cơ hội cho học sinh được xây dựng kiến thức mới và diễn đạt suy nghĩ trong suốt quá trình học (Nirmala Chayati và cs, 2020; Sevim Çetin và cs, 2022; Ceylan và Özdilek, 2015) [31] [37] [42]

Mô hình dạy học 5E gồm 5 giai đoạn và có những đặc điểm chính như sau [43]:

Giai đoạn 1: Engagement (Gắn kết)

Trong giai đoạn đầu của chu kỳ học tập, giáo viên làm việc để đạt được sự hiểu biết về kiến thức sẵn có của học sinh và xác định bất kỳ khoảng trống kiến thức nào Điều quan trọng là khuyến khích quan tâm đến các khái niệm sắp tới để học sinh có thể sẵn sàng tìm hiểu Giáo viên có thể làm cho học sinh đặt câu hỏi mở hoặc ghi lại những gì họ đã biết về chủ đề Thông qua các hoạt động đa dạng, giáo viên thu hút sự chú ý và quan tâm của học sinh, tạo không khí trong lớp học, học sinh cảm thấy có sự liên hệ và kết nối với những kiến thức hoặc trải nghiệm trước đó Giai

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

Giai đoạn 2: Khảo sát (Exploration)

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

Giai đoạn 3: Giải thích (Explanation)

Ở giai đoạn này, giáo viên sẽ hướng dẫn học sinh tổng hợp kiến thức mới và đặt câu hỏi nếu họ cần làm rõ thêm Giáo viên tạo điều kiện cho học sinh được trình bày, miêu tả, phân tích các trải nghiệm hoặc quan sát thu nhận được ở bước Khám phá Ở bước này, giáo viên có thể giới thiệu các thuật ngữ mới, khái niệm mới, công thức mới, giúp học sinh kết nối và thấy được sự liên hệ với trải nghiệm trước đó Để giai đoạn này có hiệu quả, giáo viên nên yêu cầu học sinh chia sẻ những gì mà các em đã học được trong giai đoạn Khám phá trước khi giới thiệu thông tin chi tiết một cách trực tiếp hơn

Giai đoạn 4: Áp dụng cụ thể (Elaborate)

Giai đoạn này tập trung vào việc tạo cho học sinh có được không gian áp dụng những gì đã học được Giáo viên giúp học sinh thực hành và vận dụng các kiến thức đã học được ở bước Giải thích, giúp học sinh làm sâu sắc 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 Điều này giúp các kiến thức trở nên sâu sắc hơn Giáo viên có thể yêu cầu học sinh trình bày chi tiết hoặc tiến hành khảo sát bổ sung để củng cố các kỹ năng mới Giai đoạn này cũng nhằm giúp học sinh củng cố kiến thức trước khi được đánh giá thông qua các bài kiểm tra

Giai đoạn 5: Đánh giá (Evaluation)

Mô hình 5E cho phép đánh giá chính thức (dưới dạng các bài kiểm tra) và phi chính thức (dưới dạng những câu hỏi nhanh) Trong giai đoạn này, giáo viên có thể quan sát học sinh thông qua các hoạt động nhóm nhỏ hoặc nhóm lớn để xem sự tương tác trong quá trình học Cũng cần lưu ý là học sinh tiếp cận các vấn đề theo một cách khác dựa trên những gì họ học được 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, giáo viên sẽ linh hoạt sử dụng các kỹ thuật đánh giá đa dạng để nhận biết quá trình nhận thức và khả năng của từng học sinh, từ đó đưa ra các phương hướng điều chỉnh và hỗ trợ học sinh phù hợp, giúp học sinh đạt được các mục tiêu học tập như đã đề ra

Bên cạnh quy trình 5E, tác giả Burke 2014 đã trình bày mô hình 6E trong Chiến lược Học theoDeSIGN™ [27] gồm Engage, Explore, Explain, Engineer, Enrich, Evaluate Trong nghiên cứu của mình, tác giả tin rằng quy trình 5E thiếu một yếu tố để trau dồi hiệu quả khả năng thiết kế của sinh viên Do đó, ông đã đề xuất mô hình giảng dạy 6E với mục đích tăng cường khả năng thiết kế và tìm hiểu công nghệ của sinh viên khả năng và thực hiện giáo dục STEM liên ngành thông qua các hoạt động lớp học lấy người học làm trung tâm Quy trình 6E được tác giả Lin, Kuen-Yi và cs áp dụng để thiết kế dự án trong một buổi thực hành STEM hoạt động và cũng đạt kết quả tích cực từ người học [36]

Những năm gần đây phương pháp 5E được đổi mới liên tục nhưng tinh thần các bước 5E vẫn được giữ nguyên Chẳng hạn như nhiều nhóm nghiên cứu đã đề xuất phương pháp 7E [44], trong đó mở rộng ra hai thêm hai bước đó là Mở rộng (Extend) và Khơi gợi (Elicit)

Đối với một số môn Công nghệ đòi hỏi nhiều thực hành thì phương pháp 5E được cải tiến thành mô hình EPD-5E Trong mô hình này này yếu tố công nghệ (EPD – engineering process design) được đặc biệt quan tâm

EDP - Quy trình thiết kế kỹ thuật – Engineering Design Process: Quy trình này dựa trên việc người học là các kỹ sư – Họ sẽ thiết kế, tạo ra mọi thứ để giải quyết những vấn đề nào đó Khi gặp một vấn đề cần giải quyết, các kỹ sư luôn thực hiện theo một loạt các bước xác định Một số nghiên cứu chỉ ra rằng, khi áp dụng mô hình

EDP có thể thu hút sự chú ý của người học và kích thích sự sáng tạo của người học, đặc biệt đối với những HS có kĩ năng khoa học ở mức trung bình Bên cạnh đó, khi sử dụng mô hình EDP trong dạy học, HS có thái độ tích cực, và sự hiểu biết liên quan đến nghề nghiệp trong khoa học tự nhiên và kỹ thuật EDP đòi hỏi sự hợp tác và giao tiếp tích cực giữa các thành viên để tạo ra các sản phẩm mới và sáng tạo Ngoài ra, EDP đã thúc đẩy việc tích hợp và ứng dụng những thông tin đó để sử dụng khoa học,

toán học và tri thức công nghệ trong quá trình giải quyết vấn đề [26] [33] [34]

Các bước trong quy trình EDP bao gồm: Bước 1: Xác định vấn đề

Điều đầu tiên học sinh cần làm để giải quyết vấn đề là xác định vấn đề, các yêu cầu nào cần đáp ứng, các khó khăn nào cần được xem xét và xác định bằng những câu hỏi để tìm các giải pháp giải quyết vấn đề

Bước 2: Nghiên cứu kiến thức nền Sau khi tìm được vấn đề cần giải quyết, Học sinh cần thực hiện công việc tìm hiểu, nghiên cứu kiến thức nền, Ở 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 học sinh 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 Người học suy nghĩ về những cách để giải quyết vấn đề, 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 để đưa ra các giải pháp khả dĩ, từ đơn giản đến phức tạp; HS có thể liệt kê ý tưởng bằng chữ, bằng sơ đồ, hoặc phác thảo ý tưởng, cách làm

Bước 4: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế HS lựa chọn và phác thảo những việc cần làm trước khi chế tạo HS cần lên được danh sách nhiệm vụ cần làm và phân chia nhiệm vụ rõ ràng, cụ thể trước khi bước vào phần sáng chế/chế tạo

Bước 5: Chế tạo mô hình (nguyên mẫu) HS tạo ra mô hình có thể thử nghiệm những thiết kế đã lựa chọn Bước 6: Thử nghiệm và đánh giá

Sau khi đã hoàn thành, HS sẽ đi thử nghiệm sản phẩm, mô hình để kiểm tra thiết kế của mình có hoạt động được như kỳ vọng không Từ đó cân nhắc các giải pháp thay thế

Bước 7: Chia sẻ và thảo luận Trình bày và thảo luận về sản phẩm đã chế tạo trong nội bộ nhóm, hoặc trước lớp 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

Mô hình giáo dục STEAM đã và đang được thực hiện ở nhiều nước trên thế giới cũng như ở nước ta và ngày càng được lan toả nhiều hơn với các hình thức, cách thức khác nhau Mô hình này cũng được áp dụng ở một số trường THCS trên cả nước với nhiều quy trình khác nhau như 5E, 6E, 7E, EDP Bộ Giáo dục và Đào tạo có văn bản triển khai thúc đẩy dạy học STEM/STEAM để phát triển năng lực cho HS Do vậy, chúng tôi lựa chọn áp dụng mô hình giáo dục STEAM để làm cơ sở lí luận cho đề tài

1.2 Cơ sở thực tiễn của đề tài

1.2.1 Đặc điểm của đối tượng điều tra nghiên cứu

Để tìm hiểu về việc vận dụng mô hình giáo dục STEAM để phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS THCS hiện nay, chúng tôi thực hiện cuộc điều tra, tham khảo ý kiến của HS và GV đang giảng dạy môn Khoa học tự nhiên ở một số trường THCS tại Hà Nội

1.2.1.1 Mục đích tiến hành điều tra

Tìm hiểu thực trạng sử dụng mô hình giáo dục STEAM trong dạy học Khoa học tự nhiên THCS

Điều tra hiểu biết của GV, HS THCS về mô hình giáo dục STEAM

Điều tra những khó khăn của giáo viên khi áp dụng mô hình giáo dục STEAM trong dạy học Khoa học tự nhiên ở THCS

Đánh giá khả năng áp dụng mô hình giáo dục STEAM trong dạy học Khoa học tự nhiên 6 để phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS THCS

1.2.1.2 Đối tượng điều tra

Từ 15/9/2020 đến 15/10/2020, chúng tôi phát phiếu điều tra (Phụ lục 1 và 2) đến 209 HS và 52 GV dạy Khoa học tự nhiên ở một số trường THCS tại Hà Nội

Bảng 1.3 Phân bố tuổi nghề của GV tham gia khảo sát

Số năm kinh nghiệm Số lượng Tỉ lệ phần trăm (%)

1.2.2 Thực trạng dạy học STEAM và phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Qua quá trình điều tra khảo sát GV và học sinh thông qua phiếu điều tra tình hình dạy và học, chúng tôi thu được các kết quả sau:

* Đối với GV: Chúng tôi tiến hành khảo sát GV về mức độ vận dụng kiến thức vào thực tiễn để phát triển năng lực cho HS và tần suất sử dụng các kiến thức liên môn là các yếu tố STEAM bằng các câu hỏi với nội dung trong bảng 1.4 và thu được kết quả trong biểu đồ trong hình 1.1:

Bảng 1.4 Câu hỏi khảo sát GV trước thực nghiệm

Câu hỏi

Nội dung

1 Trong quá trình dạy học, Thầy/Cô cho học sinh vận dụng kiến thức

vào giải quyết các vấn đề thực tiễn 2 Thầy/Cô sử dụng các kiến thức từ các môn Khoa học, Toán học, Công

nghệ - Kĩ thuật, Mỹ thuật trong quá trình dạy học 3 Theo quý Thầy/Cô, mức độ xây dựng và giảng dạy các chủ đề tích hợp

nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong quá trình giảng dạy hiện nay như thế nào?

Hình 1.1 Kết quả khảo sát GV trước thực nghiệm

Dựa trên số liệu điều tra cho thấy, trong quá trình dạy học môn Khoa học tự nhiên, 22/52 GV rất thường xuyên (chiếm 42,3%) và 24/52 GV thường xuyên (chiếm 46,2%) cho HS sử dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề thực tiễn Trong quá trình dạy học, việc sử dụng kiến thức từ các môn Khoa học, Toán học, Công nghệ, Kĩ thuật, Mỹ thuật được GV sử dụng khá thường xuyên, chỉ có 6/52 GV tham gia khảo sát (chiếm 11,54%) thỉnh thoảng sử dụng các kiến thức liên môn trong dạy học Kết quả này chứng tỏ môn Khoa học tự nhiên là môn học quan trọng giúp học sinh phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn và vận dụng được các kiến thức từ các môn Khoa học, Toán học, Công nghệ, Kĩ thuật, Mỹ thuật

010203040

Câu hỏi 1Câu hỏi 2Câu hỏi 322

1024

Tuy nhiên, khi được hỏi về mức độ xây dựng và giảng dạy các chủ đề tích hợp nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong quá trình giảng dạy hiện nay, chỉ có 10/52 GV thực hiện ở mức thường xuyên (chiếm 19,2%), 20/52 GV (chiếm 38,6%) thỉnh thoảng và 22/52 GV hiếm khi (chiếm 36,5%) và chưa bao giờ (chiếm 5,7%) xây dựng và giảng dạy các chủ đề tích hợp nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Như vậy, mặc dù môn Khoa học tự nhiên giúp HS phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn và có thể sử dụng được các kiến thức từ các môn học Khoa học, Toán học, Công nghệ, Kĩ thuật, Mỹ thuật nhưng chưa được chú trọng và quan tâm đối với HS ở THCS

Khi tiến hành điều tra về hiểu biết của GV về giáo dục STEAM, chúng tôi thu được kết quả như sau:

Hình 1.2 Kết quả mức độ ít quan trọng của các yếu tố STEAM

Trong 5 yếu tố cấu thành nên phương pháp giáo dục STEAM, yếu tố ít quan trọng nhất được 40/52 GV lựa chọn là yếu tố nghệ thuật (chiếm 77%) Điều này chứng tỏ mặc dù các thầy cô đã được tập huấn và tìm hiểu về STEM/STEAM, nhưng chưa thực sự nhận thấy rõ tầm quan trọng của yếu tố nghệ thuật (hình 1.2)

Về việc điều tra thực trạng giảng dạy mô hình giáo dục STEAM, do đối tượng khảo sát là các GV giảng dạy là các trường tại Hà Nội nên hầu hết các GV đã được tiếp cận với mô hình giáo dục này Mặc dù việc tìm hiểu về mô hình giáo dục STEAM khá đa dạng về cách thức và các thầy cô có thể tự học, tự tìm hiểu nhưng khi chúng

tôi khảo sát về mức độ sử dụng mô hình giáo dục STEAM trong dạy học, chỉ có 7/52 GV tham gia khảo sát (chiếm 13,5%) thường xuyên áp dụng, các GV khác vận dụng mô hình này còn hạn chế (hình 1.3)

Hình 1.3 Kết quả điều tra thực trạng giảng dạy mô hình giáo dục STEAM

Để lí giải nguyên nhân về việc áp dụng mô hình giáo dục STEAM còn hạn chế, chúng tôi tiếp tục tiến hành điều tra các GV về những khó khăn khi áp dụng mô

hình này và thu được kết quả như bảng 1.5

Bảng 1.5 Những khó khăn khi dạy học STEAM

Nội dung Số người

lựa chọn

Tỉ lệ phần trăm (%)

2 Tính tích cực chủ động của HS còn chưa cao 34 65,4 3 Không có tài liệu hướng dẫn cụ thể về vận

5 Chưa được tập huấn về mô hình giáo dục