Luận văn thạc sĩ Giáo dục học: Thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học cho học sinh lớp 4

Nhìn ở khía cạnh STEM thì "Bản chất của GD STEM là thông qua việc tích hợp liên môn nhằm cung cấp cho người học năng lực ứng dụng tổng hợp các kiến thức và kỹ năng có liên quan trong nhữ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO UBND THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG

PHẠM THỊ QUỲNH HƯƠNG

THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM

TRONG DẠY HỌC CHO HỌC SINH LỚP 4

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

HẢI PHÒNG - 2023

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO UBND THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG

PHẠM THỊ QUỲNH HƯƠNG

THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM

TRONG DẠY HỌC CHO HỌC SINH LỚP 4

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn “Thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học cho học sinh lớp 4” là công trình nghiên cứu hoàn toàn độc

lập của chính tôi, được tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Phạm Quang Tiệp Những kết quả thu được trong đề tài là tuyệt đối chính xác và đã qua kiểm chứng đầy đủ, chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào

Tác giả luận văn

Phạm Thị Quỳnh Hương

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thu ̛̣c hie ̛̣̣̂n lua ̛̣̣̂n văn tha ̛̣c sĩ "Thiệ́t kệ́ chủ đệ̀ giáo du ̛̣c STEM trong dạ̛y ho ̛̣c cho ho ̛̣c sinh lo ́p 4", tội muộ́n gu ̉i lo ̀i cảm o n chận thành nhậ́t đệ́n các thậ̀y, cộ giáo trong khoa Giáo du ̛̣c Tiệ̉u ho ̛̣c tru o ̀ng Đa ̛̣i ho ̛̣c Hải Phò ng Đa ̛̣̆c bie ̛̣̣̂t là các thậ̀y, cộ giáo tru ̛̣c tiệ́p giảng da ̛̣y đã ta ̛̣o điệ̀u kie ̛̣̣̂n thua ̛̣̣̂n lợi và đóng góp ý kiến quý báu để tôi hoàn thiện luận văn này

Tội cũng xin bày tỏ lòng biệ́t o n sậu sắc đệ́n TS Pha ̛̣m Quang Tie ̛̣̣̂p – người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu khoa học để hoàn thành luận văn

Ngoài ra tôi muốn gửi lời tri ân đến Trường Tiểu học Minh Tân, huyện Thủy Nguyên, Hải Phòng đã nhiệt tình cung cấp số liệu và giúp đỡ cho việc nghiên cứu của tôi

Dù đã nộ̃ lu ̛̣c hệ́t su ́c đệ̉ hoàn thành lua ̛̣̣̂n văn theo tiệ́n đo ̛̣̣̂ đệ̀ ra, tội thu ̀a nhậ̛̣n còn nhiệ̀u ha ̛̣n chệ́ vệ̀ nha ̛̣̣̂n thu ́c và tho ̀i gian nghiện cu ́u Vì va ̛̣̣̂y, tội rậ́t mong nhậ̛̣n đu o ̛̣c su ̛̣ góp ý của các quý thậ̀y cộ giáo và các ba ̛̣n đệ̉ lua ̛̣̣̂n văn của tội đu o ̛̣c hoàn thie ̛̣̣̂n ho n

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hải Phòng, ngày 20 tháng 6 năm 2023

Học viên

Phạm Thị Quỳnh Hương

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH LỚP 4 5

1.1 Tổng quan một số nghiên cứu về giáo dục STEM 5

1.1.1 Một số nghiên cứu trên thế giới 5

1.1.2 Một số nghiên cứu ở Việt Nam 9

1.2 Một số khái niệm 11

1.2.1 Khái niệm STEM 11

1.2.2 Giáo dục STEM 12

1.2.3 Chủ đề giáo dục STEM 14

1.2.4 Thiết kế chủ đề giáo dục STEM 15

1.3 Lí luận về giáo dục STEM 17

1.3.1 Bản chất của giáo dục STEM 17

1.3.2 Cơ sở khoa học của giáo dục STEM 17

1.3.3 Đặc điểm của giáo dục STEM 22

1.3.4 Nguyên tắc giáo dục STEM 23

1.4 Giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 trong Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 26

1.4.1 Mục tiêu giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 26

1.4.2 Nội dung giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 27

1.4.3 Cách thức giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 29

1.4.4 Phương tiện giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 29

1.4.5 Đánh giá trong giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 31

1.5 Thực trạng giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 33

1.5.1 Khái quát về khảo sát thực trạng 33

1.5.2 Kết quả khảo sát thực trạng giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 33

Tiểu kết chương 1 40

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH LỚP 4 41

2.1 Nguyên tắc đề xuất quy trình 41

2.1.1 Đảm bảo đặc trưng của tiến trình học tập theo chủ đề STEM 41

2.1.2 Đảm bảo nội dung bám sát theo CT GDPT 2018 41

2.1.3 Đảm bảo phù hợp với năng lực học tập của học sinh lớp 4 41

2.1.4 Đảm bảo phù hợp với yêu cầu thực tiễn dạy học tại các trường Tiểu học hiện nay 41

2.2 Điều kiện thực hiện quy trình 42

2.3 Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 42

2.3.1 Vấn đề thực tiễn 43

2.3.2 Tìm kiếm ý tưởng về chủ đề giáo dục STEM 43

2.3.3 Xác định các kiến thức STEM cần giải quyết 43

2.3.4 Xác định mục tiêu của chủ đề STEM 43

2.3.5 Xây dựng bộ câu hỏi định hướng chủ đề STEM 44

2.4 Thiết kế các hoạt động trong chủ đề STEM 44

2.5 Thiết kế phương tiện học tập của học sinh trong chủ đề STEM 47

2.6 Thiết kế minh họa một số chủ đề giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 49

2.6.1 Chủ đề: Thiết bị máy lọc nước đơn giản 49

2.6.2 Chủ đề: Điện thoại siêu đơn giản 58

2.6.3 Chủ đề: Chiếc dù bay 67

2.7 Biện pháp tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 74

2.7.1 Quy trình tổ chức dự án giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 74

2.7.2 Kĩ thuật tổ chức cho học sinh lớp 4 học tập các chủ đề giáo dục STEM 76

2.7.3 Xây dựng môi trường công nghệ đa tương tác hướng tới giáo dục STEM cho học sinh 82

Tiểu kết chương 2 85

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 86

3.1 Khái quát quá trình thực nghiệm 86

3.1.1 Mục đích, quy mô, địa bàn thực nghiệm 86

3.1.2 Đối tượng và thời gian thực nghiệm 86

3.1.3 Nội dung thực nghiệm 86

3.1.4 Thuận lợi và khó khăn trong quá trình thực nghiệm 87

3.1.5 Tiêu chí đánh giá và thang đo 87

3.1.6 Tiến trình thực nghiệm 88

3.2 Kết quả thực nghiệm 90

3.2.1 Phân tích diễn biến thực nghiệm sư phạm 90

3.2.2 Đánh giá kết quả thực nghiệm 93

Tiểu kết chương 3 95

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 96

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 PHỤ LỤC

3.1 So sánh mức độ năng lực STEM của HS trước TN 90

3.2 Kết quả kiểm định khác biệt trung bình trước thực

3.3 So sánh mức độ năng lực STEM của HS sau TN 91 3.4 Kết quả kiểm định khác biệt trung bình sau thực

2.2 Ý tưởng chủ đề Thiết bị máy lọc nước đơn giản 49 2.3 Ý tưởng chủ đề Điện thoại siêu đơn giản 59

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Chúng ta đang sống trong thời đại cách mạng công nghiệp 4.0 với sự thay đổi từng ngày của xã hội, mọi thứ hầu hết đều được số hóa, nhu cầu trao đổi công việc, nhân lực ngày càng cao Muốn có được thế hệ công dân thích ứng với những thay đổi của xã hội hiện đại đòi hỏi chương trình giáo dục phải được thiết kế ngày một hoàn chỉnh hơn nữa để trang bị cho HS các kiến thức, phẩm chất và kĩ năng thiết yếu nhằm phục vụ yêu cầu công nghiệp hóa - hiện đại hóa của nước nhà theo hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập thế giới Đáp ứng xu thế đó, ngành giáo dục của nước ta hiện nay đang tích cực triển khai đổi mới một cách đồng bộ, mạnh mẽ, toàn diện cả về mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện dạy học cũng như việc tiếp cận và vận dụng các mô hình giáo dục tiên tiến trên thế giới trong đó có STEM Nhìn ở khía cạnh STEM thì "Bản chất của GD STEM là thông qua việc tích hợp liên môn nhằm cung cấp cho người học năng lực ứng dụng tổng hợp các kiến thức và kỹ năng có liên quan trong những lĩnh vực khoa học tự nhiên, công nghệ, kỹ thuật và toán để xử lý những vấn đề theo yêu cầu của thực tiễn" [11] Giáo dục STEM xuất phát từ Mỹ và được áp dụng thành công ở nhiều nền giáo dục tiên tiến trên thế giới Và đến thời điểm này giáo dục STEM đã làm rõ được bản chất, đưa ra được những quy trình

để tổ chức các hoạt động giáo dục STEM cho học sinh ở các cấp học khác nhau, trong đó bao gồm cả tiểu học

Ở Việt Nam, bắt đầu từ chương trình giáo dục phổ thông 2018 đã đề cập rất nhiều đến STEM Trong từng chương trình của các môn học như: Khoa học, Toán, Kĩ thuật, Công nghệ đều đề cập đến việc tích cực đẩy mạnh giáo dục STEM cho học sinh Những năm qua, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ban hành nhiều Chỉ thị, Công văn về việc thúc đẩy giáo dục STEM, thể hiện

sự quan tâm đối với giáo dục STEM và tầm quan trọng của giáo dục STEM Giáo dục STEM có nhiều lợi ích tích cực Điểm nổi bật của STEM là giáo dục theo hướng tích hợp liên môn và dạy học gắn liền với thực tiễn, học đi đôi với

thực hành Việc áp dụng giáo dục STEM vào giảng dạy trong các nhà trường đem tới nhiều lợi ích, ý nghĩa, phù hợp với chủ trương đổi mới cơ bản và toàn diện giáo dục phổ thông

Tuy nhiên, việc triển khai GD STEM vẫn còn một số khó khăn và hạn chế - hạn chế về nhận thức của cán bộ quản lí, GV, HS và cộng đồng Giáo dục theo định hướng STEM là vấn đề còn mới mẻ đối với nhiều trường học,

GV và HS Một số trường hợp chưa nhận thức được đầy đủ mục đích, ý nghĩa của GD STEM Trong thực tiễn, nhà trường và giáo viên đang rất lúng túng trong việc triển khai GD STEM cho học sinh tiểu học; khó khăn khi đưa ra các bài học, các chủ đề STEM Vì vậy việc nghiên cứu về GD STEM là có cơ

sở và phù hợp với đổi mới căn bản, toàn diện của giáo dục Việt Nam

Từ những lí do trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu “Thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học cho học sinh lớp 4” nhằm tháo gỡ khó khăn của

GV Tiểu học trong việc triển khai theo chương trình giáo dục phổ thông 2018 giai đoạn hiện nay

2 Mục đích nghiên cứu

Trên cơ sở lý luận và thực tiễn về giáo dục STEM cho học sinh tiểu học, đề tài nghiên cứu đề xuất quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 nhằm hình thành và phát triển được ở học sinh một số kiến thức, kĩ năng STEM và một số năng lực quan trọng khác được quy định trong chương trình Giáo dục phổ thông 2018

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM cho học sinh lớp 4

3.2 Phạm vi nghiên cứu

* Giới hạn về nội dung nghiên cứu:

Nội dung các chủ đề giáo dục STEM thiết kế trong đề tài bám sát Chương trình Giáo dục phổ thông 2018

* Giới hạn về địa bàn nghiên cứu:

Khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại trường Tiểu học Minh Tân – Thủy Nguyên – Hải Phòng

4 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế và tổ chức tốt các chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ góp phần phát triển các năng lực được quy định trong chương trình GDPT 2018 cho học sinh lớp 4

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Xây dựng cơ sở lý luận của vấn đề thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học cho học sinh lớp 4

- Khảo sát thực trạng thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học cho học sinh lớp 4

- Đề xuất quy trình thiết kế và biện pháp tổ chức chủ đề GD STEM trong dạy học cho học sinh lớp 4

- Thực nghiệm sư phạm

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Các phương pháp nghiên cứu lí luận

- Tìm hiểu và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài

- Dạy học theo định hướng STEM chú trọng đến các năng lực học sinh đạt được thông qua các chủ đề STEM

6.2 Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp khảo sát, điều tra, quan sát và phỏng vấn nhằm tìm hiểu

rõ về hiện trạng, khảo sát đánh giá mức độ quan tâm và nhận thức của GV về

GD STEM Xây dựng và áp dụng bộ tiêu chuẩn đánh giá năng lực của HS trong quá trình học tập theo định hướng giáo dục STEM

- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm để đánh giá thực trạng đổi mới PPDH, thực trạng dạy học phát triển năng lực cho HS của GV Tiểu học

- Phương pháp nghiên cứu hồ sơ, tài liệu giáo dục của trường Tiểu học

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra tính khả thi của quy trình thiết kế và cách thức tổ chức dạy học đề xuất trong đề tài

6.3 Các phương pháp nghiên cứu khác

- Phương pháp lấy ý kiến chuyên gia có kinh nghiệm trong lĩnh vực STEM về thuận lợi, khó khăn khi vận dụng mô hình này trong giảng dạy các

môn học lớp 4; về cách thức tổ chức dạy học theo các chủ đề STEM; về đánh giá hiệu quả của giáo dục STEM

- Xử lý số liệu và đánh giá bằng thống kê toán học

7 Kết cấu của luận văn:

Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, đề tài nghiên cứu được cấu trúc thành 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn của thiết kế chủ đề giáo dục STEM cho học sinh lớp 4

Chương 2 Quy trình thiết kế chủ đề theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh lớp 4

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA THIẾT KẾ

CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH LỚP 4

1.1 Tổng quan một số nghiên cứu về giáo dục STEM

1.1.1 Giáo dục STEM trên thế giới

Giáo dục STEM là nội dung trọng tâm của chiến lược đổi mới theo các nghiên cứu của những nước có hệ thống giáo dục phát triển trên toàn cầu, gồm có Hoa Kỳ cùng Liên minh châu Âu Chiến lược đổi mới là một tầm nhìn chung về các hoạch định chính sách và là chất xúc tác thúc đẩy những sáng kiến STEM có tính chất tập thể hay cá nhân nhằm nâng cao sự thu hút của STEM và giáo dục STEM Mục tiêu hướng đến của GD STEM là gia tăng số lượng và chất lượng GV giảng dạy STEM nhằm góp phần phát triển những kĩ năng cũng như sự sáng tạo cho HS, sinh viên để đảm bảo thành công trong thế kỉ 21 Các nghiên cứu về phương thức vận hành giáo dục STEM nhằm làm sáng tỏ mục tiêu, khái niệm về phương pháp và hệ thống cơ sở vật chất của giáo dục STEM

Nhiều nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng của GD STEM đã đem lại những lợi ích thiết thực đối với từng cá nhân và đất nước trong sự phát triển bền vững của nền kinh tế toàn cầu Khởi nguồn từ Hoa Kỳ, GD STEM được triển khai và áp dụng ở khắp các nước trên thế giới suốt nhiều năm qua Mục tiêu mà GD STEM đang hướng đến là cung cấp phương pháp giảng dạy tích hợp nhằm thúc đẩy tư duy sáng tạo trong tương lai Quá trình giảng dạy phải lôi cuốn được HS tham gia giải quyết những vấn đề của thực tiễn thông qua vận dụng những kiến thức tổng hợp của từng môn học Bằng cách đặt người học trong các chủ đề học tập có giá trị, liên hệ chặt chẽ với môi trường sống của con người và có tính ứng dụng, GD STEM tạo động lực và hứng thú cho người học Trong giai đoạn mới khởi đầu của GD STEM, những chủ đề và tình huống học tập được đưa ra bao gồm nhiều lĩnh vực đa dạng và thường có liên hệ trực tiếp với nhau Việc tích hợp hai hay nhiều lĩnh vực STEM để tạo thành những chủ đề phục vụ cho việc dạy học ngày nay càng được quan tâm nhiều hơn

Ở một số quốc gia đã xây dựng chương trình khung quốc gia hay tiểu bang (tùy đặc trưng phân cấp quản lí chương trình) định hướng cho hoạt động

GD STEM ở các nhà trường Tuy nhiên, có một số quốc gia không xây dựng Chương trình khung quốc gia, nhưng GD STEM thể hiện trong chương trình các môn học Ngược lại, ở một số nước, các nhà trường hoàn toàn chủ động trong tổ chức triển khai các hoạt động GD STEM

đây đã nhận được sự chú ý đặc biệt của nước này bởi luật pháp liên bang Có

ba khuyến nghị dành cho các nhà hoạch định giáo dục về các biện pháp để giải quyết những vấn đề liên quan đến STEM một cách tổng thể bao gồm [21]: Cần thực hiện một cách nghiêm chỉnh chính sách GD STEM theo hệ thống giảng dạy 12 năm; tăng cường chất lượng dạy và học tập STEM trên quy mô toàn cầu và áp dụng những phương pháp mới dựa vào sự thích hợp nhằm đảm bảo rằng toàn bộ các HS sẽ có được kỹ năng STEM cần thiết khi tốt nghiệp Một trong những chính sách phổ biến nhất tại Hoa Kỳ hướng về STEM là nâng cao nhu cầu về Toán và Khoa học cho HS tốt nghiệp Cách tiếp cận này là chìa khóa để giúp GV dễ dàng tác động tới toàn bộ HS

Hoa Kỳ không xây dựng chương trình STEM quốc gia Tuy nhiên, tại một số bang, ví dụ ở New York, liên minh STEM toàn cầu (GSA - gồm hơn

250 tổ chức, trong đó có các Viện nghiên cứu giáo dục, cơ quan Chính phủ, lãnh đạo ngành công nghiệp, các tổ chức phi chính phủ khắp thế giới) đã triển khai xây dựng Chương trình khung STEM Với mục tiêu là phát hiện được các tài năng trong những lĩnh vực liên quan tới STEM và chuẩn bị nhân lực cho cải cách STEM trong tương lai Chương trình khung STEM của bang New York không tiếp cận theo cách xây dựng thành các mạch nội dung, chủ

đề học tập mà xây dựng theo Chuẩn năng lực thuộc 3 lĩnh vực lớn: năng lực

cốt lõi, thiết kế giảng dạy, thực hiện Mục tiêu của chương trình này không

phải hướng dẫn cụ thể GV cách tổ chức thực hiện bài học trên lớp, mà chủ yếu nhằm định hướng cho họ cách phát triển chương trình dạy học chất lượng cao theo định hướng STEM

Cải cách giảng dạy khoa học ở Mỹ (NGSS, 2013) tìm cách tích hợp kỹ thuật - công nghệ với các lĩnh vực STEM khác.Việc xác định rõ các nội hàm của tri thức từng lĩnh vực cũng như tri thức STEM là vấn đề nghiên cứu thời

sự Việc xác định các thành tố thiết yếu của tri thức STEM là việc cần làm đầu tiên trong mô hình vận hành GD STEM ở trường phổ thông

- Ở Israel: Israel không có chương trình quốc gia cho GD STEM, thay

vào đó, STEM được thể hiện trong chương trình các môn học Tuy nhiên, ở các cấp học khác nhau sẽ có chính sách chỉ đạo khác nhau để thực hiện công việc này Cụ thể:

+ Từ mẫu giáo đến trung học cơ sở, STEM là một lĩnh vực đa ngành dựa trên nền giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận còn được gọi là STS (Khoa học - Công nghệ - Xã hội) Mỗi nội dung được nghiên cứu từ 3 các khía cạnh:

cơ sở khoa học, kiến thức và điều tra; Công nghệ (khai thác kiến thức khoa học để thiết kế thiết bị và sản phẩm); Khía cạnh xã hội, môi trường và giá trị (đặt mục tiêu và nhu cầu)

+ Cấp trung học phổ thông: Khi vào trung học phổ thông, HS phải chọn một trong hai nhánh học tập, nghiên cứu STEM, gồm: Hướng tập trung vào nghiên cứu các Khoa học cơ bản (Hóa học, Vật lí, Sinh học hoặc khoa học Công nghệ) cùng với các nghiên cứu công nghệ; hướng theo các nhánh khoa học (gồm Vật lý, Hóa học, Sinh học hoặc Khoa học và Công nghệ)

Bên cạnh đó, còn có một số chương trình bổ sung khác như: Trong năm

2010, Bộ Giáo dục Israel đã xây dựng kế hoạch chiến lược nhằm tăng cường nghiên cứu khoa học và công nghệ cho HS “HS công nghệ và khoa học xuất sắc” là một dự án quan trọng trong kế hoạch này, đặt ra mục tiêu có được bằng tốt nghiệp trung học phổ thông Khoa học và Công nghệ chất lượng cao với các tiêu chí (mức cao nhất trong một trường trung học Israel), gồm: 5 điểm trong Toán học; 5 điểm trong một ngành khoa học (Sinh học, Vật lí hoặc Hóa học); 5 điểm trong một khoa học hoặc công nghệ bổ sung

Ngoài việc tạo điều kiện để có cơ sở kiến thức vững chắc, chương trình

này còn xác định và nuôi dưỡng các HS xuất sắc với khả năng học tập cao Đồng thời, cũng đưa ra cách tiếp cận mới, xác định thành công của HS (bằng tốt nghiệp) bằng các tiêu chuẩn về số lượng và chất lượng cao Một báo cáo phân tích về kết quả dự án này cho thấy, số lượng HS hoàn thành Khoa học và Công nghệ có chất lượng cao (bằng tốt nghiệp) tăng từ 6% lên 14% trong vòng 3-5 năm và đạt 20% trong vòng 6-9 năm

TOV (Kĩ thuật viên và Tú tài) là một môn học từ lớp 9 đến lớp 12 cung cấp cho HS cơ hội, điều kiện để đạt được cả bằng kĩ thuật viên và bằng tốt nghiệp HS theo một khóa học 2 năm có thể lấy bằng Kĩ sư thực hành và có khả năng tiếp tục theo học ở trình độ cao hơn

- Ở Pháp: Giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học Trong thời

kỳ đầu của cấp Tiểu học khi HS được học môn Toán - Khoa học tự nhiên và Công nghệ, các em đã được tổ chức những buổi học tập trải nghiệm nhằm kích thích mối quan tâm của các em đối với Khoa học tự nhiên và Công nghệ, bên cạnh việc phát triển tư duy phản biện của HS

- Ở Anh: GD STEM đã được phát triển như một chương trình giáo

dục với mục tiêu đào tạo ra đội ngũ cán bộ nghiên cứu khoa học trình độ cao [27] Chương trình hành động của Anh nhằm đẩy mạnh giáo dục STEM gồm

4 hoạt động chủ yếu: Một là, tuyển chọn GV dạy STEM Theo Anh, dạy tích hợp không phải là một GV dạy nhiều môn học một lúc mà mỗi GV dạy môn học khác đều có thể cộng tác để hỗ trợ thiết kế bài tập giảng dạy giúp HS biết vận dụng kiến thức và kỹ năng của từng môn học để giải quyết một vấn đề Hai là, đào tạo nâng cao trình độ chuyên môn của GV Ba là, đổi mới và làm

đa dạng hóa chương trình học kể cả trong và ngoài lớp học Bốn là, phát triển

cơ sở vật chất phục vụ tốt việc dạy – học

Theo Josh Brown - Tru o ̀ng đa ̛̣i ho ̛̣c Illinois [10] trong giai đoạ̛n

2007-2010 tạ̛i Hoa Kỳ, đã có 60 bài báo khoa ho ̛̣c liện quan tru ̛̣c tiệ́p đệ́n GD STEM

đu o ̛̣c cộng bộ́ tu ̀ 8 ta ̛̣p chí nộ̉i tiệ́ng vệ̀ khoa ho ̛̣c giáo du ̛̣c Đây là co so ̉

khoa học cho việc nghiên cứu mô hình GD STEM

Yuan-Chung Yu và các nhà khoa ho ̛̣c đã thu tha ̛̣̣̂p, phận tích nhu ̃ng sộ́ lie ̛̣̣̂u

tu ̀ co so ̉ du ̃ lie ̛̣̣̂u ISI trong giai đoa ̛̣n tu ̀ 1992-2013 đệ̉ khảo sát xu thệ́ của việc nghiện cu ́u mộ hình GD STEM [22] Kệ́t quả cho thậ́y rằng xuậ́t hie ̛̣̣̂n khá nhiệ̀u

bài báo liện quan đệ́n GD STEM tu ̀ năm 2008, vo ́i khoảng 100 bài/ năm vào năm 2013 Quộ́c gia có sộ́ lu o ̛̣ng nghiện cu ́u nhiệ̀u nhậ́t trong lĩnh vu ̛̣c giáo dực

là Hoa Kỳ vo ́i 200 cộng trình (chiệ́m 52%), tiệ́p theo đệ́n là Anh vo ́i 36 cộng trình (9,35%) Hà Lan và Australia mộ̃i quộ́c gia có 16 nghiện cu ́u (4,16%); các quộ́c gia Tậy Ban Nha, Israel, Thộ̉ Nhĩ Kỳ, Canada, Đu ́c và Đài Loan đệ̀u

có tu o ng độ́i ít các nghiên cứu vo ́i sộ́ lie ̛̣̣̂u tu ̀ 6-7 % của tổng số công trình

Mợ̣̂t sộ́ nghiện cu ́u khác đã minh chu ́ng cho nguộ̀n gộ́c của STEM và đóng góp của STEM trong li ̛̣ch su ̉ phát triệ̉n khoa ho ̛̣c kỹ thua ̛̣̣̂t của nhận loạ̛i Các quan nie ̛̣̣̂m xoay quanh GD STEM và chính sách xã ho ̛̣̣̂i liện quan

cũng đu o ̛̣c đu a ra đệ̉ thúc đậ̉y vie ̛̣̣̂c phát triệ̉n các mộ hình giáo dục STEM Việ̛̣t Nam - mo ̛̣̣̂t trong nhu ̃ng quộ́c gia mo ́i tham gia vào xu hu o ́ng này - cậ̀n tiệ́p tực tăng cu o ̀ng hoa ̛̣t đo ̛̣̣̂ng nghiện cu ́u đệ̉ phát triệ̉n mộ hình giáo du ̛̣c STEM phù ho ̛̣p vo ́i điệ̀u kie ̛̣̣̂n đa ̛̣̆c thù của đậ́t nu o ́c

1.1.2 Giáo dục STEM ở Việt Nam

GD STEM đã hội nhập vào Việt Nam khoảng giữa năm 2010 Tại Hà Nội, hội thảo “GD STEM trong chương trình phổ thông mới” tổ chức ngày 25/07/2017

đã thu hút sự quan tâm của nhiều chuyên gia, các nhà quản lí giáo dục và GV các trường phổ thông Sau đó, ngày 18/11/2018, tại Hà Nội đã diễn ra Hội thảo Quốc

tế “STEM - Nền tảng vững chắc cho HS trong kỉ nguyên số” Đây cũng là Hội thảo Quốc tế về STEM dành cho lứa tuổi HS lần đầu tiên được tổ chức tại Việt Nam Đồng thời, định hướng giáo dục STEM được Bộ Giáo dục và Đào tạo khẳng định và được thúc đẩy thực hiện trong CT GDPT 2018 [4] Ở nước ta, trong CT GDPT theo công văn số 3089 của Bộ Giáo dục và Đào tạo (2020) thì

GD STEM đã được phát triển mạnh mẽ và chính thức triển khai trong cả nước.[1] Theo đó, các nhà giáo dục đã định hướng lộ trình, xác định mục tiêu cho GD STEM Các nghiên cứu của Nguyễn Thanh Hải (2019), Nguyễn Văn Biên cùng

đồng sự (2019) đã nhấn mạnh về định nghĩa năng lực STEM giống như một mục tiêu để phát triển của GD STEM Do vậy, nhằm đạt được mục tiêu phát triển năng lực STEM, Việt Nam cần thiết lập bộ năng lực STEM tương ứng với cấp độ triển khai chương trình STEM

Trải qua hơn một thập kỉ, GD STEM đã nhận được sự quan tâm của Chính phủ, các Bộ, ngành và các trường Bợ̣̂ Giáo Du ̛̣c và Đào Ta ̛̣o đã tộ̉ chu ́c các cuo ̛̣̣̂c thi [23] [24] "Va ̛̣̣̂n du ̛̣ng kiệ́n thu ́c liện mộn vào giải quyệ́t nhu ̃ng vậ́n đệ̀ thu ̛̣c tiệ̃n", "Da ̛̣y ho ̛̣c theo chuyện đệ̀ tích ho ̛̣p" và "Khoa ho ̛̣c kĩ thuậ̛̣t" cho HS phộ̉ thộng Về bản chất thì đây là một dạng của GD STEM Các cuộc thi này là minh chứng cho mục tiêu của Bộ giáo dục và Đào tạo trong việc phát triển năng lực cho HS để hoàn thiện các kỹ năng sống và làm việc trong thế kỉ 21 Nhận ra ý nghĩa của GD STEM chính là một công cụ cần thiết có ý nghĩa đối với việc cải cách cơ bản và toàn diện hệ thống giáo dục Việt Nam, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã chú trọng việc vận dụng dạy học giải quyết vấn đề và sử dụng phương pháp tích hợp, dạy học theo chủ đề trong từng môn học và tăng cường sử dụng công nghệ thông tin gắn với nội dung môn học

Chu o ng trình STEM đã đu o ̛̣c triệ̉n khai ta ̛̣i Hà No ̛̣̣̂i, Đà Nẵng và TP Hộ̀ Chí Minh theo chuậ̉n quộ́c tệ́ và phù ho ̛̣p vo ́i mu ̛̣c tiệu của Bo ̛̣̣̂ Giáo Du ̛̣c và Đào Ta ̛̣o Năm 2016, Bo ̛̣̣̂ cũng đã kệ́t ho ̛̣p vo ́i Ho ̛̣̣̂i độ̀ng Anh đệ̉ triệ̉n khai chu o ng trình STEM cho 14 tru o ̀ng THCS và THPT thuo ̛̣̣̂c các tỉnh nhu : Hải Phòng, Quảng Ninh, Nam Định,…[24]

Việ̛̣c áp du ̛̣ng giáo du ̛̣c STEM là mo ̛̣̣̂t cộng cu ̛̣ cậ̀n thiệ́t có ý nghĩa độ́i

vo ́i vie ̛̣̣̂c cải cách toàn die ̛̣̣̂n he ̛̣̣̂ thộ́ng giáo du ̛̣c Vie ̛̣̣̂t Nam Bo ̛̣̣̂ Giáo Du ̛̣c và Đào Ta ̛̣o đã quán trie ̛̣̣̂t tu tu o ̉ng giáo du ̛̣c tích ho ̛̣p STEM đệ̉ độ̉i mới CT GDPT độ́i vo ́i tu ̀ng mộn ho ̛̣c cu ̛̣ thệ̉ bằng vie ̛̣̣̂c va ̛̣̣̂n du ̛̣ng phu o ng pháp tích ho ̛̣p, su ̉

dựng cộng nghe ̛̣̣̂ thộng tin gắn vo ́i no ̛̣̣̂i dung mộn ho ̛̣c và tăng cu o ̀ng việc áp

dựng giải quyệ́t các vậ́n đệ̀ thu ̛̣c tiệ̃n trong cuo ̛̣̣̂c sộ́ng

Độ́i vo ́i các tru o ̀ng Tiệ̉u ho ̛̣c, chủ đệ̀ GD STEM là mo ̛̣̣̂t phần rậ́t quan trợng trong vie ̛̣̣̂c kệ́t nộ́i kiệ́n thu ́c lý thuyệ́t vo ́i thu ̛̣c tiệ̃n thộng qua vie ̛̣̣̂c su ̉

dựng các kiệ́n thu ́c khoa ho ̛̣c đệ̉ giải quyệ́t nhu ̃ng vậ́n đệ̀ trong cuo ̛̣̣̂c sộ́ng hàng

ngày Trong khi giảng da ̛̣y chủ đệ̀ này, GV cậ̀n tộ̉ chu ́c cho HS làm vie ̛̣̣̂c theo nhó m đệ̉ giúp các em tu o ng tác và thảo lua ̛̣̣̂n vo ́i nhau Từ đó, các em được sử dụng kiến thức của mình để áp dụng vào thực tiễn và thi đua tạo ra sản phẩm chất lượng cao trong quá trình học tập

1.2 Một số khái niệm

1.2.1 Khái niệm STEM

Theo Từ điển Tiếng Việt thì “STEM là thuật ngữ viết tắt của các cụm

từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học), nó được sử dụng nhằm đề cập đến những tiến bộ trong Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán của mỗi quốc gia” Thuật

ngữ khoa học này lần đầu được giới thiệu trong quỹ khoa học Hoa Kỳ vào năm 2001 [18] Nó được sử dụng để chọn nội dung giáo dục trong các nhà trường và nhằm giải thích những chính sách giáo dục phổ thông STEM có ảnh hưởng đến các vấn đề như an ninh quốc gia và chất lượng nguồn nhân lực Từ viết tắt trên đã được sử dụng rộng rãi ngay tại buổi hội thảo quốc

tế về giảng dạy khoa học được tổ chức bởi Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ

thay thế cho từ viết tắt cũ (SMET)

Theo các tác giả: Nguyễn Văn Biên cùng đồng sự (2019) và Nguyễn

Thanh Hải (2019) giải thích như sau: ‘‘Thuật ngữ STEM là viết tắt bằng tiếng

Anh của bốn từ: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering

Khoa học (S) là một phạm trù khoa học vừa là kiến thức đối với môi trường tự nhiên và cũng là một quy trình đạt đến những kiến thức này thông qua thực hiện những thí nghiệm có tính chất khoa học, với sự quan sát, ghi chép những sự vật hoặc hiện tượng; giải thích chúng để đi đến cùng một nhận thức được kiểm định qua những thực nghiệm

Công nghệ (T): Là tập hợp những phương tiện, trang thiết bị, các quy trình đã được xác lập và áp dụng những phương tiện hoặc trang thiết bị này nhằm tạo ra sản phẩm

Kĩ thuật (E): là quy trình thiết kế ra những sản phẩm (vật hoặc hiện tượng) mà trước đây chưa hề có trong tự nhiên

Toán học (M): là kiến thức về số lượng, cấu trúc và các khái niệm được phát triển theo những nguyên lý căn bản của sự đo lường, tính toán và miêu

tả hình thái của các vật thể Nó cũng bao gồm tất cả các khái niệm về suy luận logic và tính định lượng Yếu tố toán học cũng có mặt và tham gia ở hầu hết những giai đoạn phát triển của khoa học – công nghệ và thậm chí là kĩ thuật

Như vậy, hầu hết các nhà nghiên cứu với cùng một cách định nghĩa thuật ngữ STEM đều đồng ý rằng: Thuật ngữ STEM là sự tích hợp của các lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Có thể hiểu đây là một chuỗi các hoạt động kết hợp và đan xen những lĩnh vực trên nhằm sáng tạo ra một lĩnh vực tổng hợp mới để xử lí những vấn đề có liên quan

1.2.2 Giáo dục STEM

Giáo du ̛̣c STEM là quá trình giúp ho ̛̣c sinh tiệ́p ca ̛̣̣̂n vo ́i các vấn đệ̀ thực tệ́ cậ̀n phải giải quyệ́t và yệu cậ̀u ho ̛̣ tìm hiệ̉u, nắm bắt kiến thu ́c khoa ho ̛̣c, áp dụng nó để xây dựng và thực hiện các biện pháp giải quyết vấn đề Mỗi chủ

đề STEM sẽ giao cho HS một vấn đề tổng quát, đòi hỏi sử dụng kiến thức đã

có để tìm hiểu và thu nhận kiến thức mới trong quá trình giải quyết Quá trình

này yêu cầu học sinh tuân theo “Quy trình khoa học” (để thu nhận kiến thức mới) và “Quy trình kỹ thuật” (để áp dụng kiến thức vào xây dựng và thực hiện biện pháp) [15] Các công nghệ mới được sử dụng để giải quyết vấn đề

Đây cũng là một cách tiếp cận liên môn trong giảng dạy STEM, mặc dù kiến thức mới có thể HS sẽ phải tiếp nhận hoặc áp dụng như một chủ đề/bài học STEM thực tiễn

Khái niệm giáo dục STEM được sử dụng theo định nghĩa tại CT GDPT

năm 2018 như sau: Giáo dục STEM là phương pháp giáo dục dựa trên sự

tương tác đa lĩnh vực, nhằm cho phép học sinh vận dụng những kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán để giải quyết một số vấn đề thực tiễn tiễn hoặc một tình huống nhất định.[2]

Khi đề cập đến GD STEM là muốn nói đến một khái niệm bao trùm về phương diện chương trình giáo dục, năng lực thực hiện chương trình và những

cơ chế hỗ trợ chương trình GD STEM trong thực tiễn GD STEM sẽ thu hẹp khoảng cách giữa lý thuyết và thực tế để đào tạo ra những công dân có khả năng thích ứng nhanh nhạy trong mọi điều kiện và sử dụng đầu óc có tính làm việc ít lặp lại Thông thường, các môn học STEM được thiết kế dưới hình thức chủ đề và HS được học tập kiến thức tổng hợp dựa trên những chủ đề này Ví

dụ, khi học một chủ đề về Chậu cây tự tưới, học sinh không chỉ đơn thuần học

về khoa học để nghiên cứu xem nhu cầu nước của thực vật như thế nào, có những giải pháp gì giúp tiết kiệm nước mà còn được học cách lựa chọn các loại chất liệu theo tính dẫn nước, hình dạng của dây truyền nước (tức là tìm hiểu Công nghệ), học về vật liệu và dụng cụ trồng cây rau, hoa hay các điều kiện ngoại cảnh của chúng (liên quan đến môn Kỹ thuật), hay học cách tính khoảng cách giữa hai chậu và độ dài dây dẫn (chính là môn Toán học)

GD STEM là một phương pháp giáo dục cung cấp cho HS các kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng trong thực tiễn, từ đó HS được phát triển

tư duy giải quyết vấn đề, kết hợp với các năng lực xã hội phù hợp nhằm đáp ứng các nhu cầu của sự phát triển kinh tế - xã hội Các mức vận dụng GD STEM đối với GDPT được thể hiện chi tiết như sau:

- Dạy học những bộ môn khoa học theo phương pháp giảng dạy STEM: Hình thức tổ chức GD STEM phổ biến tại trường Các chủ đề và hoạt động

GD STEM có thể triển khai ngay trong chương trình dạy học của môn STEM theo hướng liên môn học Các chuyên đề, bài học và hoạt động STEM tùy thuộc vào nội dung của từng môn cụ thể

- Tổ chức các hoạt động GD STEM: HS sẽ tham gia thực hiện những hoạt động có vận dụng khoa học và kĩ thuật phục vụ thực tiễn cuộc sống

- Tổ chức hoạt động sáng tạo khoa học và kỹ thuật: Triển khai các hoạt động khám phá khoa học và tổ chức những hội thi nghiên cứu khoa học kỹ thuật Hoạt động này không có tính chất bắt buộc mà dành cho các bạn HS có năng lực, đam mê và thích thú với những hoạt động tìm hiểu, nghiên cứu

khoa học – kỹ thuật thông qua những vấn đề thực tiễn Tóm lại, mục tiêu của dạy học STEM là người học tiếp thu kiến thức và kỹ năng qua quá trình thực hành, thí nghiệm Qua môn học, HS sẽ phát triển tốt những kỹ năng sau: Kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng thuyết trình, kỹ năng phản biện, kỹ năng giao tiếp, kỹ năng tổ chức công việc, tư duy sáng tạo và đặc biệt là vận dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống

Từ những cách hiểu và khái niệm về GD STEM nêu trên, bản thân tác giả rút ra cách định nghĩa khái niệm GD STEM như sau: Giáo dục STEM

là phương pháp dạy học tích hợp các môn học để xây dựng và phát triển ở HS các kiến thức, kĩ năng tư duy theo các chủ đề STEM Việc tích hợp và phát triển những kiến thức, kĩ năng ấy không những giúp HS hiểu được nguyên tắc

mà còn có thể suy luận, vận dụng; qua đó các em sẽ xử lí tốt các tình huống thực tiễn đời sống hàng ngày

Như vậy, cách định nghĩa về giáo dục STEM nêu lên cách tiếp cận liên ngành và đa môn học đối với một chương trình giáo dục, cần phải có bốn lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán GD STEM giúp HS nhận ra được sự cần thiết của kiến thức các bộ môn khoa học tự nhiên, toán, công nghệ thông tin và hướng ứng dụng khoa học kỹ thuật trong quá trình xử lí các vấn đề GD STEM cần phải thiết kế linh hoạt, có thể giảng dạy theo nhóm và

có khả năng liên kết giữa các kiến thức với nhau

1.2.3 Chủ đề giáo dục STEM

Chủ đề STEM hay chủ đề dạy học theo phương pháp STEM Các chủ

đề dạy học này sẽ được thiết kế dựa trên các vấn đề của thực tế cuộc sống và kết hợp với chuẩn kiến thức, kỹ năng của các môn học trong chương trình phổ thông Dạy học với chủ đề STEM sẽ được tổ chức học lý thuyết kết hợp với quá trình thực hành bằng những giáo cụ đơn giản, gọn nhẹ

Mục tiêu của GD STEM chính là hướng tới sự tác động vào người học,

từ đó biết vận dụng kiến thức các môn học có liên quan vào giải quyết các vấn

đề thực tiễn nhằm đáp ứng được các mục tiêu phát triển nhận thức và kỹ năng

Chính vì thế khi thiết kế chủ đề STEM, các chủ đề trong hoạt động dạy và học cần đảm bảo các tiêu chí như:

 Giải quyết được vấn đề thực tiễn

 Chứa kiến thức trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEM

 Định hướng được hoạt động – thực hành của người học

 Phát triển kỹ năng làm việc nhóm

Các chủ đề STEM sẽ được tổ chức giảng dạy bằng cách lồng ghép linh hoạt trong một giờ học chính khóa hoặc có thể ứng dụng khéo léo trong các tiết học ngoại khóa Chủ đề giáo dục STEM được xây dựng và thiết kế dựa theo chương trình cũng như kế hoạch dạy học của từng nhà trường

1.2.4 Thiết kế chủ đề giáo dục STEM

Thiết kế là quá trình lập ra một ý tưởng hay một bản vẽ hoặc quy tắc để tạo dựng một sản phẩm hoặc một quy trình hay một quan hệ mà người với người có thể đo đếm được (ví dụ như các bản vẽ thiết kế nhà hay bản

vẽ cơ khí, thiết kế mạch điện và dây chuyền sản xuất hay ni mẫu cắt vải )

* Thiết kế phải có mục đích: Bất kỳ một thiết kế nào đều phải phải có mục đích cụ thể và được thực hiện bởi con người, xoay quanh con người đồng thời phải trả lời được cho câu hỏi: Nó để làm gì? Thiết kế là để làm rõ lý do

ẩn khuất xung quanh sự sáng tạo ban đầu và là sự giải thích cuối cùng cho sự tồn tại của thiết kế đó, đồng thời là những cân nhắc về các khía cạnh thẩm

mỹ, công năng, tôn giáo, triết học, địa lý, chính trị và văn hóa của cả đối tượng được thiết kế lẫn quá trình thiết kế

* Thiết kế phải hữu dụng: Mục đích đã có nhưng thiết kế phải hữu dụng, phải giải quyết được những vấn đề mà con người đặt ra, làm cho tương tác của người dùng với môi trường trở nên tự nhiên và đầy đủ hơn Thiết kế phải đo lường được và phải trả lời được các câu hỏi:

- Thiết kế có sáng tạo ra cái gì đó mới mẻ?

- Thiết kế có làm cho cái đó tốt hơn?

- Thiết kế đó có phù hợp với nhu cầu ai đó?

- Bên trong thiết kế đó muốn nói điều gì?

- Thiết kế đó có giảm chi phí sản xuất không?

- Thiết kế đó có làm công việc hiệu quả hơn?

- Thiết đó có tạo ra một giá trị?…

* Có thẩm mỹ và công năng

Thẩm mỹ (nghệ thuật) và công năng (khoa học) là 2 yếu tố không thể thiếu của một thiết kế Nghệ thuật là sáng tạo ra một cái gì đó thể hiện tầm nhìn, ý tưởng và cảm xúc, còn khoa học là cách nó tồn tại để giải quyết một nhu cầu cụ thể

Thiết kế chủ đề STEM là một kế hoạch hay đặc điểm kỹ thuật để xây dựng một đối tượng, một hệ thống hoặc để thực hiện một hoạt động, một quá trình, một kết quả của kế hoạch hay đặc điểm kỹ thuật đó dưới dạng nguyên

mẫu, sản phẩm hoặc quy trình

Quá trình thiết kế phải trải qua các giai đoạn chính như sau:

Giai đoạn 1: Hình thành ý tưởng và xác định đề tài thiết kế

Giai đoạn 2: Tiếp nhận ý tưởng và tiến hành thiết kế là quá trình dựa trên mục tiêu và nhu cầu của nhiệm vụ thiết kế mà đưa ra những phương

án và tiến hành thiết kế sơ bộ để đánh giá công năng, kiểu dáng và cấu trúc của công năng sản phẩm

Giai đoạn 3: Làm mô hình, tiến hành thử nghiệm hoặc chế tạo thử Giai đoạn 4: Kiểm tra và phân tích tổng thể những phương án thiết kế và xem xét điều chỉnh bổ sung nhằm chọn được phương án thiết kế tối ưu nhất

Giai đoạn 5: Căn cứ theo phương án thiết kế tối ưu nhất để tiến hành xây dựng tài liệu kỹ thuật Hồ sơ gồm: những bản vẽ tổng quan, những bảng thuyết minh tính toán và chi tiết sản phẩm, những hướng dẫn trong việc sử dụng sản phẩm

1.3 Lí luận về giáo dục STEM

1.3.1 Bản chất của giáo dục STEM

Như đã đề cập, STEM là cụm từ viết tắt chữ cái đầu của các từ trong Tiếng Anh: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học), thuật ngữ này thường được sử dụng để bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học của mỗi quốc gia Giáo dục STEM là một mô hình giáo dục đã ra đời cách đây khoảng ba thập kỉ Nó là phương pháp hướng vào giảng dạy thực hành, góp phần hình thành ở người học các tri thức nền tảng rộng lớn, bao gồm mọi lĩnh vực và rất coi trọng vào việc hình thành và phát huy cho người học khả năng xử

lý vấn sáng tạo và liên hệ với thực tế Nội dung giảng dạy STEM là sự tích hợp của 4 bộ môn: khoa học tự nhiên, công nghệ, kỹ thuật và toán được kết hợp hài hoà và chặt chẽ với nhau – đây được coi là nền móng của đời sống ngày nay Trong quá trình học tập, HS sẽ được trang bị tri thức và kỹ năng thực hành, nghiên cứu, trải nghiệm và hợp tác Thông qua thực tế giảng dạy các chủ đề STEM, giúp người học chủ động tìm tòi, khám phá những kiến thức mới và điều đặc biệt hơn là người học được hình thành và rèn luyện những phẩm chất cơ bản, thiết yếu của người công dân thế kỉ XXI [13]

1.3.2 Cơ sở khoa học của giáo dục STEM

Mỗi phương pháp hay mô hình giáo dục phải được xây dựng căn cứ trên các nền tảng khoa học nhất định Nền tảng càng vững vàng thì hiệu quả của phương pháp hay mô hình giáo dục ấy càng lớn Nghiện cu ́u của Bruning

và độ̀ng nghie ̛̣̣̂p (2004) đã chỉ ra rằng có 4 yệ́u tộ́ co bản đệ̉ xậy du ̛̣ng giáo du ̛̣c STEM [19] Đậ̀u tiện, ho ̛̣c ta ̛̣̣̂p khộng phải là quá trình tiệ́p thu mo ̛̣̣̂t cách thụ động mà nó là mo ̛̣̣̂t quá trình tu o ng tác giu ̃a cá nhận và xã ho ̛̣̣̂i Quá trình này

sẽ dậ̃n đệ́n các thay độ̉i lậu dài vệ̀ nha ̛̣̣̂n thu ́c, xúc cảm và hành vi của cá nhân Yệ́u tộ́ thu ́ hai là thái đo ̛̣̣̂ và lòng tu ̛̣ tro ̛̣ng khộng thệ̉ đu o ̛̣c chia rẽ khỏi nha ̛̣̣̂n thu ́c và hành vi xã ho ̛̣̣̂i Nhu ̃ng ngu o ̀i có ý chí ma ̛̣nh mẽ đệ̉ hoàn thành các nhiệ̛̣m vu ̛̣ khó khăn thộng qua su ̛̣ kiện trì trong cộng vie ̛̣̣̂c của ho ̛̣ sẽ thành

công Thu ́ ba, hành vi xã ho ̛̣̣̂i là phu o ng pháp co bản của nha ̛̣̣̂n thu ́c Để kệ́t nộ́i

vo ́i các HS trong lo ́p, GV cần hiệ̉u rõ các vậ́n đệ̀ liện quan đệ́n khoa học kĩ thuật Cuộ́i cù ng, giáo du ̛̣c STEM phải đi kèm vo ́i bộ́i cảnh thu ̛̣c tiệ̃n HS cậ̀n

đu o ̛̣c giải thích rõ ràng vệ̀ các u ́ng du ̛̣ng của khoa ho ̛̣c và cộng nghe ̛̣̣̂ trong cuợ̣̂c sộ́ng hàng ngày Chỉ khi có su ̛̣ kệ́t nộ́i cha ̛̣̆t chẽ giu ̃a lý thuyệ́t và thu ̛̣c tệ́,

hợ mo ́i có thệ̉ hiệ̉u đu o ̛̣c ý nghĩa của nhu ̃ng gì đang ho ̛̣c

* Học tập là quá trình tạo dựng chứ không phải quá trình tiếp thu thụ động

Để xậy du ̛̣ng mo ̛̣̣̂t khung chương trình giáo du ̛̣c STEM hie ̛̣̣̂u quả, cậ̀n phải coi tro ̛̣ng các yệ́u tộ́ nhu quá trình tu o ng tác giu ̃a cá nhận và xã hội, lòng

tu ̛̣ tro ̛̣ng, su ̛̣ kệ́t nộ́i xã ho ̛̣̣̂i và bộ́i cảnh thu ̛̣c tiệ̃n Do đó, việc học tập không những dừng lại ở nhận thức mà là công cụ chính để nhân loại tiến bộ Lý thuyết của B Bloom đã lí giải khá xác đáng tính chất của hoạt động học tập Theo lý thuyết này thì học tập gồm có 3 lĩnh vực:

- Nhận thức, được chia làm 6 nấc: nhận thức, thông hiểu, vận dụng, phân tích, tổng hợp và đánh giá

- Tinh thần và thể chất, gồm những yếu tố cảm xúc, thái độ, động cơ và hành vi chi phối quá trình và kết quả học tập

- Tâm vận động, gồm các phẩm chất và năng lực hoạt động đồng nhất trong tổng thể các yếu tố tinh thần và thể chất

Như vậy, lý thuyết Bloom công nhận tính tích hợp của quá trình và kết quả học tập Đặc trưng của học tập và cũng là sự khác biệt cơ bản giữa nó với học ngẫu nhiên và học phối hợp là học tập lúc nào cũng đáp ứng một yêu cầu nhất định, được thúc đẩy bằng động cơ học và được tiến hành thông qua một hoạt động chuyên biệt: Hoạt động học với mục đích và phương pháp hoặc công cụ riêng biệt [26] Một đặc điểm khác chính là học tập không chỉ mang tới cho người học kinh nghiệm cá nhân như đối với học ngẫu nhiên, mà nó còn giúp người học thu nhận các kiến thức khoa học mới đã được nhân loại nghiên cứu và phát triển, trở thành các nguyên lý phổ biến Vì vậy, xã hội càng tiến bộ và khoa học càng phát triển thì học tập càng có ý nghĩa quan

trọng đối với sự phát triển của con người và xã hội Hay nói khác thì học tập

là năng lực và thành quả phát triển có tính phổ quát của nhân loại

Cùng ý kiến trên, I.Ia.Lerner nhận định rằng nội dung của tri thức giáo dục phổ thông bao gồm 4 thành tố [7]:

- Tri thức về thế giới quan và các phương pháp nhằm lĩnh hội những tri thức khoa học;

- Kinh nghiệm thực hiện những phương thức vận động ứng dụng tri thức một cách sáng tạo;

- Kinh nghiệm thực hiện những phương thức vận động tư duy;

- Kinh nghiệm về đời sống cảm xúc và đánh giá Để thu nhận và xử lí những dạng nội dung này thì người ta cần học theo những phương thức khác nhau Nó có thể thu nhận thông tin và ghi nhớ chúng một cách có tổ chức hoặc cần phải suy nghĩ, tìm tòi, thực hành, sáng tạo để giải quyết các vấn đề

đã đặt ra

Đối với giáo dục theo hướng tiếp cận STEM thì đòi hỏi để thu nhận tri thức khoa học tự nhiên thông thường không quá cao, mà đặc biệt hơn nữa là năng lực ứng dụng tổng hợp tri thức từ bốn lĩnh vực khoa học tự nhiên, công nghệ, kỹ thuật và toán vào các tình huống cụ thể trong đời sống Quá trình này đòi hỏi người học không tiếp nhận tri thức một cách bị động mà phải tìm hiểu rồi suy nghĩ, phải học hỏi rồi tìm tòi, phải trải qua thử thách và đôi lúc cũng gặp sai sót hay thất bại Từ đó, thúc đẩy người học hoàn thiện về mặt hiểu biết và tư duy, để làm chủ xúc cảm và kinh nghiệm cuộc sống

* Động cơ và niềm tin có vai trò lớn đối với quá trình nhận thức của người học

Trong lý luận dạy học ngày nay thì động lực luôn được coi là một nhân

tố cơ bản hình thành nên hoạt động học tập của người học Theo đó, Maslow

trong học thuyết đáp ứng nhu cầu của con người đã chỉ ra [17] rằng: loài người có

5 loại nhu cầu chủ yếu, gồm nhu cầu được tồn tại, được bảo vệ, được tin tưởng, được tôn trọng và được thừa nhận để khẳng định bản thân

Các nhu cầu trên đều là nhân tố cấu thành động lực học tập của người học và hoạt động giáo dục cũng là tiến trình hướng đến việc thỏa mãn nhu cầu

của người học Skinner cùng các đồng sự đã lý giải hoạt động của loài người theo một cách khác, gọi là đồng hóa hành động loài người với sinh vật [17] Ông giải thích rằng bản chất của hoạt động là quá trình con người phản xạ với sự kích thích ở thế giới bên ngoài Vậy cho nên, muốn có bất kì hoạt động nào từ hoạt động học tập đều cần phải có kích thích và thông qua sự kích thích ở môi trường xung quanh là động lực thúc đẩy người học học tập và phát triển

Nghiên cứu về sự nhận thức cũng như học tập của con người dưới góc

độ khoa học tâm lý Jean-Marc Denomme và Madeleine Roy đã nêu ra rằng [8] não bộ của con người tuy cấu tạo phức tạp song có thể chia làm 3 lớp ứng với 3 thời kỳ phát triển của con người Mỗi lớp não phụ trách một nhiệm

vụ tương đối phù hợp với tên gọi của nó Cụ thể, lớp não bò sát ở người phụ trách các chức năng ảnh hưởng về hành vi và nhận thức, trong lúc lớp não thú phụ trách chức năng ảnh hưởng về tình cảm, cảm xúc Còn lớp não người chịu trách nhiệm toàn bộ các lĩnh vực và phương diện chỉ có ở riêng con người mà những loài động vật khác thường không có được như ngôn từ hay tư duy Chính lớp não thú là nhân tố tạo động cơ làm việc cho con người Cơ chế làm việc của

bộ não giống một máy thanh lọc tin tức Nếu thông tin đến hữu ích với người học thì lớp não này sẽ kích hoạt lớp não người hoạt động tích cực để giải quyết vấn đề, ngược lại nó sẽ tức khắc loại bỏ và vì thế thông tin không được tiếp tục

xử lí ở lớp não người

Như vậy, đã có nhiều nghiên cứu xem xét nhân tố động cơ của học tập và những nghiên cứu trên đã nhất trí cho rằng động cơ học tập là bộ phận hợp thành nên hoạt động Nó có tác dụng kích thích bản thân tích cực học tập nhằm đáp ứng mong muốn của bản thân Geoffrey Petty trong nghiên cứu của mình đã đưa ra mối liên hệ của động cơ học tập và kết quả học tập [17] Ông tin rằng nếu người học có thái độ học tập đúng thì nhiều khả năng họ sẽ học tập thành công và sự thành công đó đến từ lòng tin tưởng, việc tự giác học tập

và được giúp đỡ từ thầy cô, bè bạn Niềm tin cũng tạo ra động cơ thúc đẩy người học hăng hái và kiên định dù trải qua ngày khó khăn để có thể học tập thành công

Mô hình giáo dục STEM kích thích được động lực học tập của người học, vì những hoạt động học tập theo mô hình này có tính chất thử thách cao nên khơi dậy được tính hiếu kỳ và thích tìm tòi của họ Đồng thời mô hình cũng mang đến điều kiện giúp người học được luyện tập và thử nghiệm cách

xử lý vấn đề của đời sống thực tế với vai trò là một chuyên gia công nghệ hay người sáng tạo khoa học Vậy nên nhu cầu khám phá và thử nghiệm của trẻ được đáp ứng chủ yếu qua những nhiệm vụ học tập Trong nghiên cứu về

sự thay đổi do giáo dục STEM đã đem lại đối với học sinh tiểu học và trung học cơ sở ở Mỹ của Jeffrey và J Kuenzi đã khẳng định [16] rằng hiệu quả giáo dục của HSTH và trung học cơ sở ở Hoa Kỳ thuộc 4 môn khoa học tự nhiên, công nghệ thông tin, kĩ thuật và toán học từ giữa năm 2005 đến nay đã được cải thiện đáng kể nhờ các phương pháp GD STEM

* Tương tác xã hội là yếu tố quan trọng giúp xây dựng ý thức người học

Học tập là sự tác động qua lại giữa ba chủ thể quan trọng là người học, người giảng dạy và môi trường giáo dục Theo Douglas H Clementes and Michael T Battista [20], tri thức do trẻ em tạo ra qua những trải nghiệm sáng tạo và khám phá chứ không chỉ đơn giản là tiếp thu từ môi trường Điều đó cũng phản ánh thông qua các hoạt động thể chất và trí tuệ của trẻ để xây dựng kiến thức mới và gắn kết vào các kiến thức hiện có

Mợ̣̂t trong nhu ̃ng điệ̀u kie ̛̣̣̂n co bản đệ̉ phát triệ̉n nha ̛̣̣̂n thu ́c của ngu o ̀i ho ̛̣c

là tu o ng tác xã ho ̛̣̣̂i, mà Jean-Marc Denomme và Madeleine Roy đã nệu ra trong nghiện cu ́u của ho ̛̣ [8].Tương tác xã hội là quá trình tiếp xúc hay trao đổi giữa cá nhân và tập thể để từ đó tạo ra những hành vi xã hội nhằm kích ứng hiệu quả những hoạt động khác Nhận thức của trẻ em đối với những hoạt động xã hội có thể bộc lộ qua việc nhận thức và thấu hiểu được vấn đề để tìm giải pháp và chọn giải pháp thích hợp nhằm xử lý tốt những vấn đề phát sinh do quá trình tương tác với người khác Mộ hình giáo du ̛̣c STEM (Khoa

hợc, Cộng nghe ̛̣̣̂, Kỹ thua ̛̣̣̂t và Toán ho ̛̣c) u u tiện các tình huộ́ng thu ̛̣c tệ́ hay giả

đi ̛̣nh liện quan đệ́n cuo ̛̣̣̂c sộ́ng hie ̛̣̣̂n đa ̛̣i Điệ̀u này nhậ́n ma ̛̣nh su ̛̣ kệ́t nộ́i giu ̃a kiệ́n thu ́c đu o ̛̣c truyệ̀n tải trong lo ́p học và cuộc sống hàng ngày của người học

Tó m la ̛̣i, tu o ng tác xã ho ̛̣̣̂i là mo ̛̣̣̂t điệ̀u kie ̛̣̣̂n co bản đệ̉ phát triệ̉n nha ̛̣̣̂n thu ́c của ngu o ̀i ho ̛̣c trong quá trình ho ̛̣c ta ̛̣̣̂p Mội tru o ̀ng giáo dục STEM u u tiện việ̛̣c áp du ̛̣ng kiệ́n thu ́c vào các tình huộ́ng thu ̛̣c tệ́ hay giả đi ̛̣nh liện quan đệ́n cuo ̛̣̣̂c sộ́ng hie ̛̣̣̂n đa ̛̣i đệ̉ kích thích su ̛̣ sáng ta ̛̣o và phát triệ̉n kỹ năng giao tiệ́p xã ho ̛̣̣̂i cho ngu o ̀i ho ̛̣c Các kĩ năng giao tiếp như lắng nghe và trao đổi để hợp tác hoàn thành nhiệm vụ, tiếp thu và nghe phản hồi, bày tỏ ý kiến cá nhân hay thừa nhận những khác biệt cá nhân cũng là các kĩ năng nên có trong thực hiện nhiệm vụ học; và đó cũng là các kĩ năng được giáo dục STEM hướng vào xây dựng ở học sinh

* Tri thức khoa học được xây dựng trong khuôn khổ của thực tiễn cuộc sống

Nệ̀n giáo du ̛̣c hie ̛̣̣̂n nay cậ̀n phải đi ̛̣nh hu o ́ng giáo du ̛̣c đệ̉ hình thành nhu ̃ng cộng dận tộ́t Đệ̉ làm đu o ̛̣c điệ̀u này, các tru o ̀ng ho ̛̣c cần tiệ́p cận vo ́i thu ̛̣c tệ́ cuo ̛̣̣̂c sộ́ng và giáo du ̛̣c trẻ em tu ̀ nhu ̃ng bộ́i cảnh thu ̛̣c tế Mội tru o ̀ng thu ̛̣c tiệ̃n là no i tộ́t nhậ́t đệ̉ kích hoa ̛̣t su ̛̣ phát triệ̉n tu duy của trẻ em, và cho phép chúng ta hiệ̉u rõ giá tri ̛̣ thu ̛̣c su ̛̣ của kiệ́n thu ́c khoa ho ̛̣c mà chúng ta đã tích lũy được

Giáo du ̛̣c STEM o ̉ Mỹ và mo ̛̣̣̂t sộ́ quộ́c gia khác đã chỉ ra rằng [16]đệ̉

tạ̛o ra các chủ đệ̀ STEM hie ̛̣̣̂u quả, ta cậ̀n tích ho ̛̣p tri thu ́c tu ̀ 4 lĩnh vu ̛̣c: khoa

hợc, cộng nghe ̛̣̣̂, kĩ thua ̛̣̣̂t và toán ho ̛̣c Tuy nhiện, điệ̀u quan tro ̛̣ng là liện kết tri thức khoa học này với các vấn đề gần gũi trong cuộc sống của người học Người học được yêu cầu phải giải quyết các vấn đề trong cuộc sống hàng ngày của mình thông qua việc áp dụng kiến thức STEM vào cuộc sống

1.3.3 Đặc điểm của giáo dục STEM

Nội dung GD STEM là sự tích hợp của 4 chủ đề khoa học tự nhiên được xem là cốt lõi của đời sống hiện đại Mục tiêu của GD STEM là tạo nên người học tư duy độc lập và sáng tạo có khả năng giải quyết vấn đề trong đời sống Phương pháp GD STEM hướng tới cá nhân hóa người học GD STEM được thể hiện dưới nhiều dạng gồm có câu lạc bộ và dự án học tập

Đặc điểm của GD STEM được trình bày dưới các dạng:

Thứ nhất, GD STEM là phương pháp dạy học kết hợp theo lối tiếp cận đa môn học (interdisciplinary) và qua quan sát, rèn luyện và ứng dụng

GD STEM sẽ xóa bỏ cách biệt giữa lý luận – thực tế và STEM tích hợp tạo nên một môi trường học tập gắn dựa trên những tình huống thực tiễn

Thứ hai, GD STEM chú trọng đặc biệt vào sự rèn luyện và phát huy khả năng tư duy giải quyết vấn đề một cách linh hoạt ở người học Chính vì vậy đối với mỗi bài học, mỗi chủ đề STEM khi đứng trước một vấn đề hay một trường hợp thực tế, đòi hỏi học sinh và sinh viên cần vận dụng những tri thức của từng môn có tương quan với suy luận logic và thực tiễn vào giải quyết vấn đề

Thứ ba, GD STEM liên kết từ người học và xã hội với những thể chế toàn cầu Quá trình GD STEM không chỉ hướng vào các vấn đề riêng của nơi

ở người học mà cần gắn trong mối quan hệ với nền kinh tế toàn cầu cùng những vấn đề chung của thế giới

1.3.4 Nguyên tắc giáo dục STEM

Khi tiến hành dạy học theo định hướng GD STEM, các nhà giáo dục quan tâm tới việc sử dụng các phương pháp dạy học tích cực, trong đó có thực hành, trải nghiệm, khám phá Đó cũng là những nguyên tắc cần thiết của GD STEM

Nguyên tắc 1: Dạy học gắn với trải nghiệm, thực hành:

Để dạy học các chủ đề STEM, GV cần chú trọng đến các kĩ năng thực hành và trải nghiệm Nhằm giúp HS có được vốn kiến thức liên quan đến thực

tế, trước hết các lớp học STEM cần được trang bị đầy đủ về điều kiện CSVC học tập để HS có thể tự tiến hành các thí nghiệm hoặc việc tổ chức dạy học ở ngoài lớp như đi tham quan sẽ trở nên dễ dàng hơn Bằng hoạt động trải nghiệm, trẻ được rèn luyện kĩ năng quan sát, lấy số liệu và phân tích Trải nghiệm hiện nay là cách học phù hợp với HS, các em được học bằng chính các giác quan của mình Học trải nghiệm, thực hành giúp HS thấy được khoa

học là thực tế cuộc sống, là những điều gần gũi và có thể thực hiện được giúp trẻ trưởng thành hơn rất nhiều trong quá trình tự học, tự khám phá

Nguyên tắc 2: Bắt đầu các chủ đề STEM bằng những mục tiêu học tập

và có sự kế thừa giữa những bài học trước nữa, cũng như giúp HS gặt hái được các thành quả mới cao hơn

Nguyên tắc 3: Thiết kế các chủ đề STEM dựa trên những vấn đề thực tế cuộc sống

Trong thực tiễn sẽ có khá nhiều các sự kiện hoặc những câu chuyện diễn ra thường xuyên, được GV lựa chọn và lồng ghép vào nội dung những chủ đề GD STEM Việc lựa chọn những bộ phim khoa học hay các vấn đề mang tính thời sự giúp HS có thể thấy các bài học trở nên sống động hơn gắn chặt với các sự kiện mỗi ngày mà các em đã được nghe và được thấy Ngoài

ra, mỗi bài học đều lồng ghép các vấn đề thực tiễn có liên hệ với khoa học –

kĩ thuật sẽ là bước đệm vững chắc giúp các em HS lựa chọn được nghề nghiệp trong tương lai [6]

Nguyên tắc 4: Xây dựng và tổ chức các bài học thành những dự án học tập

Thông thường khi tiến hành dạy học, GV sẽ lồng ghép các bài soạn STEM với các dự án học tập Các dự án này thường kéo dài nhiều tiết học hay vài buổi học, trong đó yêu cầu HS làm việc cá nhân và theo nhóm, trên cơ sở vận dụng kiến thức của các bài học để cùng tạo ra một sản phẩm gắn liền với thực tế Chẳng hạn, bài học khoa học về vật dẫn nhiệt, vật cách được phát triển thành dự án chế tạo bình giữ nhiệt Tùy theo trình độ của lớp học mà các

dự án có thể đi từ đơn giản đến phức tạp, HS có thể thực hành tại nhà, tại lớp hoặc cần phải tìm hiểu cụ thể hơn trong thực tế cuộc sống

Bên cạnh đó, xây dựng nguyên tắc giáo dục STEM cũng cần dựa trên việc trả lời được các câu hỏi:

- Vì sao học sinh của chúng ta cần những bài học STEM? (lý giải theo cách khác thì: những bài học này mang lại giá trị nào khác?)

- Trẻ em cần phải học những gì?

Để biết cách tư duy STEM và hiểu về các kỹ năng thao tác kỹ thuật, các

em cần những nội dung và kiến thức cụ thể nào? Ở mỗi bài học, hãy coi lại cách thức sắp xếp các kiến thức toán và khoa học; sau đó liên hệ đến vấn đề cấp bách của thực tế nào đó mà có thể sử dụng toán và khoa học để giải quyết

- Đối tượng học sinh mà GV hướng đến trong bài học là gì?

Tốt nhất thì các bài học STEM nên được thiết kế dành cho tất cả học sinh, bao gồm trẻ em giàu hay trẻ em nghèo, giỏi hay yếu,… Tất cả học sinh đều phải được rèn luyện tư duy và cách phản biện để đưa ra giải pháp cho các vấn đề

- Tiến hành thực hiện như thế nào để lôi cuốn trẻ em vào học tập thông qua việc đưa ra câu hỏi và thực hành?

Học sinh bắt buộc phải có kỹ năng đặt những câu hỏi liên quan, cũng như tìm kiếm các các phương án có thể làm được, thử nghiệm và đánh giá các phương án đó Học sinh còn đặc biệt phải hiểu rằng khi không tìm được phương án đúng thì đó là điều rất bình thường (Học tập từ những lỗi sai sẽ tốt hơn là học tập từ những thứ diễn ra suôn sẻ) Việc này sẽ giúp học sinh tiếp tục phát triển tư duy, và tìm kiếm giải pháp cho vấn đề thực tại Vì vậy hãy chắc chắn rằng các bài học của GV là chuỗi các thí nghiệm và nghiên cứu mở

- Các bài học và giáo án đã tập trung vào các kỹ năng của thời hiện đại chưa? Thậm chí GV đã biết và hiểu sâu về các kỹ năng đó chưa?

Những buổi giao lưu với các thành viên trong các đơn vị các tổ chức có thể sẽ mang lại cái nhìn rõ hơn về các kỹ năng này GV cũng có thể học hỏi

để hiểu được mình đang tiến hành làm gì Một khi họ biết rằng GV đang quan tâm đến vấn đề gì, họ có thể mang lại những nguồn lực và sự trợ giúp nhất định Người muốn GV thành công trong công việc đào tạo nguồn lực có năng lực thời hiện đại không ai khác khác chính là các công ty, doanh nghiệp

- Để hình thành và xây dựng những bài học STEM mọi người cần những thông tin gì, lĩnh vực nào, và ở đâu thì mọi người có thể tìm được những tri thức

và kỹ năng đó?

GV cần dành thời gian để tìm kiếm thông tin về STEM và các bài học STEM; đào sâu các tri thức về các chủ đề muốn thiết kế; khám phá những năng lực của công nghệ số khả thi để áp dụng Sau đó bắt tay vào xây dựng các bài học, sửa lại kế hoạch bài dạy để phù hợp với HS của mình Tiếp tục xem và sửa lại cho đến khi nó hoạt động như mong muốn và ghi chép lại quá trình xây dựng, điều chỉnh

1.4 Giáo dục STEM cho học sinh lớp 4 trong Chương trình Giáo dục phổ thông 2018

1.4.1 Mục tiêu giáo dục STEM cho học sinh lớp 4

Trong chương trình GDPT năm 2018 có đưa ra: “Giáo dục STEM là

phương pháp giáo dục dựa trên lối tư duy tích hợp liên môn và cho phép học sinh vận dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để giải quyết một số vấn đề thực tế hoặc hoàn cảnh nhất định” [3]

Như vậy, theo chương trình GDPT năm 2018 với học sinh Tiểu học nói chung và học sinh khối 4 nói riêng thì GD STEM vừa có vai trò đẩy mạnh giáo dục các môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vừa phải phản ánh cách tiếp cận liên môn nhằm phát triển năng lực và phẩm chất của HS

Ngoài ra, GD STEM cũng giúp đạt được những mục tiêu khác:

- Phát triển những năng lực đặc trưng của từng môn học trong phạm vi STEM ở HS: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Giúp HS có khả năng kết hợp chúng vào giải quyết những vấn đề thực tế

- Phát triển những năng lực cơ bản ở HS như năng lực giải quyết vấn đề

và sáng tạo, năng lực tự chủ và tự nghiên cứu, năng lực giao tiếp và hợp tác

- Lựa chọn ngành nghề cho HS GD STEM trang bị cho HS kiến thức

cơ bản và nâng cao hơn cũng đồng thời giúp đỡ các em lựa chọn ngành nghề trong tương lai

1.4.2 Nội dung giáo dục STEM cho học sinh lớp 4

Ngoài những kiến thức và kĩ năng liên quan đến 4 lĩnh vực: Khoa học,

kĩ thuật, công nghệ, toán học, giáo dục STEM còn cho phép hình thành và phát triển các năng lực được nêu ra trong chương trình giáo dục phổ thông – Chương trình tổng thể (ban hành tháng 7 năm 2017) [9]

Đầu tiên, việc giải quyết nhiệm vụ đặt ra trong hoạt động giáo dục STEM tất yếu đòi hỏi ở HS năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo; nhận ra vấn đề cần giải quyết, hiểu rõ tình huống vấn đề, chẳng hạn như các yếu tố công nghệ nào được cho phép hoặc không sử dụng được; dựa trên các hiểu biết về yếu tố khoa học và cả toán học để hình thành ý tưởng mới và dự đoán được kết quả khi thực hiện ý tưởng; chọn lựa cách thức giải quyết vấn đề hiệu quả nhất và tiến hành thực hiện với các yếu tố kỹ thuật khả thi

Các tri thức mà HS cần phải phát huy để giải quyết vấn đề tạo điều kiện

để hình thành và phát triển những năng lực chuyên môn liên quan chặt chẽ đến các môn học trong nhà trường: Khoa học tự nhiên, Toán, Kĩ thuật, Công nghệ,…

Thật vậy, yếu tố khoa học của giáo dục STEM đòi hỏi năng lực tìm

hiểu tự nhiên: có các kiến thức cơ bản ban đầu về sự đa dạng của thế giới tự

nhiên, tác động qua lại giữa con người và tự nhiên; khả năng quan sát, khám phá, đặt câu hỏi, thu thập thông tin, giải quyết thực trạng liên quan đến các sự vật, hiện tượng đơn giản trong tự nhiên và cuộc sống; áp dụng các kiến thức khoa học để lý giải và cải tạo thực tiễn

Không chỉ vậy, với việc xuất hiện của yếu tố toán học trong giáo dục

STEM cũng là dịp giúp GV góp phần rèn luyện cho HS năng lực mô hình

hóa toán học với việc đọc hiểu và suy luận, nhận xét, đánh giá tình huống để

biến chúng trở thành tình huống toán học Sau đó sẽ đạt được năng lực tính

toán như vận dụng những kiến thức bước đầu về số học và đo lường, đại

số hoặc thống kê đơn giản để thực hiện những động tác suy luận hoặc phân tích vào việc tính toán và đo lường hoặc sử dụng những công cụ tính toán (ví

dụ máy tính cầm tay) hoặc đo lường (ví dụ những loại thước đo)

Ngoài ra, yếu tố công nghệ - kĩ thuật của giáo dục STEM có liên hệ mật

thiết với năng lực công nghệ: sử dụng được các dụng cụ, thiết bị phổ biến

trong gia đình để thiết kế một số đồ vật đơn giản, đồng thời có khả năng đánh giá, so sánh, nhận xét các sản phẩm kỹ thuật, công nghệ

Một số hoạt động giáo dục STEM còn đòi hỏi ở học sinh năng lực thông tin với việc thao tác sử dụng một số thiết bị kỹ thuật số; tìm kiếm, tra cứu thông tin từ nguồn dữ liệu số hóa; khai thác tài nguyên thông tin và kỹ thuật của công nghệ thông tin để giải quyết vấn đề; giải quyết vấn đề theo kiểu tư duy thuật toán

Trên lớp, học sinh thường được tổ chức theo nhóm để thực hiện một nhiệm vụ giáo dục STEM tương đối phức tạp, và sau đó, học sinh sẽ trình bày giải pháp, sản phẩm của mình trước các học sinh khác và giáo viên Những

hoạt động này hỗ trợ rất hữu hiệu cho việc hình thành và phát triển năng lực

giao tiếp và hợp tác: học sinh nhận ra ý nghĩa của việc trao đổi cùng các bạn

học để giải quyết vấn đề; biết kết hợp giữa ngôn ngữ với các hình ảnh, cử chỉ

để truyền đạt tốt nhất những ý kiến, ý tưởng của các thành viên trong nhóm và các bạn học khi báo cáo kết quả trước lớp; thiết lập và phát triển quan hệ bạn

bè, cộng sự; điều chỉnh và hòa giải các mâu thuẫn; có thói quen trao đổi, giúp

đỡ nhau cùng hoàn thành công việc; hiểu được nhiệm vụ, trách nhiệm của nhóm và của chính bản thân trong nhóm Không những thế, trong những hoạt

động này, học sinh cũng sẽ hình thành và phát triển được năng lực ngôn ngữ:

biết đọc trôi chảy, hiểu đúng văn bản khoa học hoặc nhiệm vụ; biết viết đúng chính tả và ngữ pháp trong báo cáo kết quả làm việc, điền được các mẫu đánh giá công việc; biết nói rõ ràng, mạch lạc ý kiến, ý tưởng; biết lắng nghe, tiếp thu ý kiến người khác với thái độ cầu thị; biết sử dụng các ngôn ngữ khoa học, toán học và phân biệt chúng với ngôn ngữ thông thường để diễn đạt các ý tưởng khoa học, toán học cũng như trình bày các chứng cứ, cách thức, kết quả quả lập luận

1.4.3 Cách thức giáo dục STEM cho học sinh lớp 4

Không thể phủ nhận những lợi ích mà STEM mang lại nên hiện nay

GD STEM ở các trường Tiểu học ngày càng được phát triển và ứng dụng rộng rãi Nhưng muốn được đạt hiệu quả rõ nét, đòi hỏi các nhà trường phải lập kế hoạch và khung chương trình giảng dạy chi tiết

Với bản thân mỗi GV Tiểu học, quan trọng nhất là việc chuẩn bị kế hoạch bài dạy cho mỗi bài học, chủ đề STEM Kế hoạch bài dạy không chỉ là các lí thuyết được soạn dựa theo sách giáo khoa nữa mà GV phải lựa chọn được tình huống thực tế gắn với nội dung của bài học đó Thông thường các vấn đề được chọn là những nội dung mang tính thời sự, gần gũi, phù hợp với lứa tuổi HS Kế hoạch bài dạy phải hướng đến trải nghiệm, thực hành, thu hẹp khoảng cách giữa lí thuyết với thực tiễn Bài giảng phải giúp HS thấy được khoa học gắn với thực tế cuộc sống, dễ dàng nhận diện được

Tiểu học là thời kỳ đầu của quá trình tiếp nhận tri thức mới chính vì thế khối lượng kiến thức trong mỗi chương trình STEM cần ít đi đáng kể so với phương pháp dạy học truyền thống Không những thế, kiến thức trong mỗi môn học cần thật đơn giản, dễ hiểu để HS có thể vận dụng vào thực tiễn

Thực hành là yếu tố đặc biệt quan trọng để đánh giá hiệu quả của GD STEM Để học tốt được các chủ đề STEM, HS cần biết vận dụng các kiến thức đã được tiếp thu vào thực tế Do đó, nhà trường và GV cần chú trọng vào chương trình giảng dạy để HS có thể được trải nghiệm, khám phá, thực hành một cách hiệu quả nhất Phương pháp giúp HS tiếp cận với GD STEM nhanh chóng là để các em học tập theo các câu lạc bộ hay các dự án Các em sẽ được

tổ chức làm việc cá nhân hoặc theo nhóm cùng nhau tạo ra sản phẩm gắn với thực tiễn Ngoài ra, việc tổ chức các Ngày hội STEM cũng khuyến khích HS tham gia sáng tạo nên nhiều sản phẩm khoa học - công nghệ để ứng dụng vào thực tiễn

1.4.4 Phương tiện giáo dục STEM cho học sinh lớp 4

Hiện nay vẫn còn nhiều người cho rằng STEM là môn học chỉ liên quan đến lắp ráp, công nghệ và toán học Để học STEM rất tốn kém, cần nhiều trang thiết bị phức tạp

ThS Đinh Thu Hồng, giáo viên bang Georgia, Hoa Kỳ chia sẻ [25]:

“STEM kết hợp của các môn Toán (Math) với Khoa học tự nhiên (Science) cùng Công nghệ (Technology) kết hợp yếu tố Kỹ thuật (Engineering) thông qua hoạt động thực hiện dự án để giải quyết vấn đề thực tiễn Chương trình STEM không đơn thuần chỉ về khoa học tự nhiên mà có cả sự kết hợp khoa học xã hội Đó là xu hướng STEM +, là phương pháp giáo dục sớm STEM tích hợp (Art), dùng nghệ thuật làm đòn bẩy giúp các con nạp lượng kiến thức khổng lồ, tạo ra những kết nối mang tính nhân văn xã hội”

Bên cạnh đó, mọi người cũng nên phân biệt rõ giữa thí nghiệm, thực hành và STEM Thí nghiệm là hoạt động minh họa cho các kiến thức đã học, thực hành là vận dụng kiến thức vào trong cuộc sống Còn STEM là sự kết hợp cả lý thuyết, thực hành, thí nghiệm để giải quyết một vấn đề nào đó trong cuộc sống dưới dạng dự án

Theo ThS Thu Hồng, 4 yếu tố nền tảng cốt lõi khi thực hành STEM trong tất cả các môi trường là quy trình giải quyết vấn đề, tư duy phản biện, tư duy sáng tạo và sự kết hợp tác, giao tiếp Qua đó đưa đến những trải nghiệm hoạt động thú vị, xâu chuỗi nhiều môn học khi các em tham gia quá trình thiết

kế, sáng tạo, phân tích, ứng dụng tìm ra giải pháp giải quyết vấn đề

Tại Việt Nam, theo PGS.TS Nguyễn Chí Thành, Chủ nhiệm khoa Sư phạm, ĐH Giáo dục: “Giảng dạy STEM bậc tiểu học hiện nay được nhiều nhà trường triển khai rất thành công Có thể mọi người nghĩ dạy học STEM phải cần đến rất nhiều phương tiện cơ sở vật chất vì nó khá phức tạp Tuy nhiên,

có thể dạy STEM từ nguyên vật liệu sẵn có, thậm chí vật liệu tái sử dụng từ rác thải

Trong khi đó, TS Bùi Thị Thanh Hương, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu và Ứng dụng Khoa học Giáo dục, Trường ĐH Giáo dục gợi ý: “Xuất phát

từ những tình huống cụ thể trong cuộc sống, giáo viên có thể liên hệ với bài học hướng dẫn các em thực hiện dự án STEM Ví dụ như chủ đề phòng tránh đuối nước là một kỹ năng rất cần thiết đối với các em học sinh Một giải pháp