Luận văn thạc sĩ Giáo dục Tiểu học: Thiết kế và tổ chức một số chủ đề Stem trong dạy học môn toán 5 góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh

LÃ PHƯƠNG THỦY THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC MÔN TOÁN 5 GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤ

LÃ PHƯƠNG THỦY

THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC MÔN TOÁN 5 GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

HẢI PHÒNG - 2022

LÃ PHƯƠNG THỦY

THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC MÔN TOÁN 5 GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

CHUYÊN NGÀNH: GIÁO DỤC TIỂU HỌC

MÃ SỐ: 8.14.01.01

Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Bá Phương

HẢI PHÒNG - 2022

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc Các số liệu, kết quả được trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Hải Phòng, ngày 10 tháng 11 năm 2022

Tác giả

LÃ PHƯƠNG THỦY

Do điều kiện thời gian, cùng vốn kiến thức và phương pháp còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm còn ít nên bản luận văn này còn nhiều thiếu xót Em rất mong được nhận ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn để em tiếp tục bổ sung và hoàn thiện bản luận văn này

Cuối cùng em xin kính chúc thầy cô có nhiều sức khỏe, luôn hạnh phúc và công tác tốt trong sự nghiệp trồng người

Hải Phòng, ngày 10 tháng 11 năm 2022

Tác giả

LÃ PHƯƠNG THỦY

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC BIỂU, SƠ ĐỒ viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1:CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 4

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu về giáo dục STEM 4

1.1.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài 4

1.1.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam 6

1.2 Một số vấn đề về giáo dục STEM 9

1.2.1 Khái niệm 9

1.2.2 Đặc điểm 10

1.2.3 Cơ sở khoa học của giáo dục STEM 12

1.2.4 Nguyên tắc của giáo dục STEM 15

1.2.5 Hình thức tổ chức giáo dục STEM 16

1.2.6 Vai trò của giáo dục STEM 17

1.3 Một số vấn đề về dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 18

1.3.1 Khái niệm 18

1.3.2 Những đặc trưng của dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 18

1.3.3 Các thành tố của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 19

1.3.4 Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 20

1.3.5 Quy trình dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 20

1.4 Đặc điểm phát triển của HS Tiểu học 22

1.4.1 Đặc điểm tâm lí – xã hội 22

1.4.2 Đặc điểm sinh học 23

1.5 Sự phù hợp dạy học phát triển năng lực giái quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh lớp 5 thông qua dạy học môn Toán theo chủ đề STEM 24

1.6 Thực trạng dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học

sinh lớp 5 thông qua dạy học môn Toán theo chủ đề STEM 25

Tiểu kết chương 1 29

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM MÔN TOÁN 5 VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀVÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH 30

2.1 Thiết kế một số chủ đề stem trong dạy học môn toán 5 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh 30

2.1.1 Nguyên tắc thiết kế 30

2.1.2 Khai thác các bài học môn toán 5 có thể tổ chức dạy học theo chủ đề STEM 32

2.1.3 Quy trình thiết kế chủ đề STEM trong môn Toán 5 góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 33

2.1.4 Cấu trúc cơ bản của giáo án dạy học chủ đề STEM trong môn Toán 5 33

2.1.5 Thiết kế minh họa một số giáo án dạy học chủ đề STEM trong môn Toán 5 37 2.2 Tổ chức dạy học các chủ đề STEM đã thiết kế 49

2.2.1 Quy trình dạy học môn Toán 5 theo chủ đề STEM góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 49

2.2.2 Quy trình tổ chức chủ đề STEM trong môn Toán 5 góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 49

2.2.3 Tổ chức một số chủ đề STEM trong môn Toán 5 phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh 51

Tiểu kết chương 2 60

CHƯƠNG 3:THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 61

3.1 Mục đích và yêu cầu thực nghiệm 61

3.2 Kế hoạch và đối tượng thực nghiệm 61

3.3 Nội dung và cách thức tiến hành thực nghiệm 61

3.3.1 Nội dung thực nghiệm 61

3.3.2 Cách thức tiến hành thực nghiệm 61

3.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm 62

3.4.1 Căn cứ để đánh giá 62

3.4.2 Kết quả đánh giá định lượng 62

3.4.3 Kết quả đánh giá định tính 65

3.4.4 Kết luận rút ra từ thực nghiệm 65

Tiểu kết chương 3 66

KẾT LUẬN 67

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

I TÀI LIỆU THAM KHẢO BĂNG TIẾNG VIỆT 68

PHỤ LỤC 71

DANH MỤC BẢNG

Số hiệu

1.1 Mức độ đánh giá của GV về sự cần thiết của việc thiết kế

và tổ chức một số chủ đề STEM trong dạy học môn toán 5 26

1.2 Khảo sát về việc GV tổ chức dạy học chủ đề theo định

1.3 Những khó khăn khi dạy học chủ đề STEM theo hướng phát

triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 26

1.4

Thuận lợi khi dạy học chủ đề STEM trong môn Toán lớp 5 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh

27

1.5 Khảo sát mức độ yêu thích của HS khi được học toán theo

3.1 Kết quả điều tra tự đánh giá mức độ các hành vi của HS 63 3.2 Kết quả điều tra mức độ đồng tình của HS Lớp 5 64

DANH MỤC BIỂU, SƠ ĐỒ

Số hiệu

biểu đồ,

sơ đồ

3.1 Kết quả bài kiểm tra sau thực nghiệm 62

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Ngày nay, giáo dục đã có những đổi mới căn bản và toàn diện nhằm đáp ứng nhu cầu của người học Đổi mới giáo dục đã tạo chuyển biến căn bản, sâu sắc về chất lượng, hiệu quả giáo dục và đào tạo; phục vụ tốt hơn cho sự nghiệp xây dựng, bảo vệ

Tổ quốc và sự nghiệp học tập của nhân dân, đòi hỏi năng lực sáng tạo của mỗi cá nhân; quan tâm đến gia đình, đất nước, đồng bào; sống có ích cho gia đình và xã hội

Mặt khác, xây dựng nền giáo dục mở, dạy tốt, học tốt, quản lý tốt; có cơ cấu

và phương thức giáo dục phù hợp, gắn với xây dựng xã hội học tập và bảo đảm các điều kiện nâng cao chất lượng, chuẩn hóa, hiện đại hóa, dân chủ hóa, xã hội hóa, hội nhập và quốc tế hóa hệ thống giáo dục đào tạo; bảo vệ định hướng xã hội chủ nghĩa, bảo vệ bản sắc dân tộc [2] Bên cạnh đó, trong những năm gần đây, với sự phát triển vượt bậc của khoa học và công nghệ, đặc biệt là y học, công nghệ thông tin và công nghệ sinh học, nhân loại đã trải qua và gặt hái được nhiều thành tựu và lợi ích Ngày nay, khoa học và công nghệ đã trở thành lực lượng sản xuất trực tiếp, là động lực chủ yếu thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội của nhiều quốc gia trên thế giới và hơn hết là

mở ra một nền kinh tế mới, một nền văn minh mới cho cả nhân loại: Kinh tế trí thức và văn minh trí tuệ

Chính vì vậy, trong thời đại ngày nay, đất nước nào nhận thức đúng đắn vai trò của khoa học và công nghệ, biết định hướng đầu tư đúng đắn cho sự phát triển của khoa học và công nghệ, quốc gia này có những điều kiện tiên quyết để đạt được những tiến bộ nhanh chóng trong phát triển kinh tế - xã hội Vì vậy, khoa học và công nghệ là một trong những lĩnh vực then chốt mà Đảng và nhà nước ta luôn coi trọng và đẩy mạnh phát triển trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay, đồng thời cũng là lĩnh vực luôn được chú trọng trong suốt quá trình quá

độ lên chủ nghĩa xã hội Khoa học và công nghệ nước ta cũng đã đạt được nhiều thành tựu trên các lĩnh vực, tuy vẫn còn nhiều hạn chế cần khắc phục

Để khoa học và công nghệ phát triển triển mạnh, nước ta phải tập trung đầu tư phát triển mạnh giáo dục cho thế hệ trẻ vì chính họ: những chủ nhân tương lai của đất nước, bằng sức trẻ và sự năng động của mình sáng tạo sẽ tiếp thu khoa học công nghệ thế giới và đặc biệt là tạo ra những sản phẩm trí tuệ cho đất nước Tuổi trẻ

là nhân tố chính, nhân tố quyết định cho sự phát triển của đất nước

Đáp ứng các nhu cầu trên, giáo dục STEM ra đời đã có những bước tiến vượt bậc trong dạy và học ở các cấp học, đặc biệt là cấp tiểu học Giáo dục STEM sẽ giúp học sinh có được kiến thức và kỹ năng chuẩn quốc tế, đáp ứng nhu cầu hội nhập ngày càng cao Có thể nói, giáo dục STEM không nhằm đào tạo học sinh trở thành nhà toán học, nhà khoa học, kỹ sư hay kỹ thuật viên mà chủ yếu trang bị cho học sinh kiến thức và kỹ năng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay

Mặt khác, nền giáo dục ngày nay có nhiều đổi mới với mục tiêu phát triển kỹ năng cho học sinh Một trong những kỹ năng cơ bản và quan trọng nhất mà học sinh cần phát triển là giải quyết vấn đề và sáng tạo Đây là năng lực nền tảng để phát triển các kỹ năng toán học cụ thể như: Năng lực tư duy, lập luận và suy luận toán học, lập mô hình toán học và giải quyết vấn đề Chương trình giáo dục mới chú trọng vận dụng kiến thức, kỹ năng giải quyết vấn đề vào học tập và sinh hoạt, qua đó phát triển khả năng sáng tạo của học sinh

Qua nghiên cứu và thực hành các bài học ở tiểu học, tôi thấy toán lớp 5 có nhiều áp dụng trong cuộc sống hàng ngày Giáo viên có thể tổ chức cho học sinh nhóm nghiên cứu cấu tạo, cách sử dụng và nguyên tắc hoạt động, tự thiết kế

và tiến hành thí nghiệm trên lớp và ở nhà dựa trên kinh nghiệm sống của mình, tạo

cơ hội hình thành khả năng thực hành, thao tác thí nghiệm và kiến thức vận dụng trong cuộc sống, điều này làm cho sự hiểu biết của học sinh về kiến thức sâu sắc và lâu dài

Với những lí do trên, tôi đã tiến hành nghiên cứu về đề tài: “Thiết kế và tổ

chức một số chủ đề STEM trong dạy học môn Toán 5 góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh” với mong muốn đề tài của mình

được áp dụng rộng dãi trong các trường Tiểu học, nhằm góp phần vào sự nghiệp đổi mới, nâng cao chất lượng dạy và học môn Toán lớp 5 hiện nay

2 Mục tiêu nghiên cứu

Dựa trên cơ sở nghiên cứu lý luận và thực tiễn về GD STEM nói chung và dạy học Toán nói riêng, dự án sẽ thiết kế và tổ chức các chủ đề STEM trong dạy học toán 5 nhằm nâng cao chất lượng dạy học bộ môn, đồng thời nâng cao vấn đề năng lực tự giải quyết của học sinh giúp đáp ứng yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông mới

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Cách thức thiết kế và tổ chức chủ đề STEM trong dạy học toán

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Thiết kế và tổ chức một số chủ đề STEM trong dạy học toán 5

4 Phương pháp nghiên cứu

Trong đề tài này, chúng tôi đã lựa chọn và sử dụng một số phương pháp nghiên cứu dưới đây:

- Phương pháp nghiên cứu lý luận: Tổng hợp, phân tích các công trình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam về vấn đề thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Phương pháp điều tra, quan sát: Nhằm tìm hiểu thực trạng việc dạy học chủ

đề STEM trong môn Toán lớp 5 ở một số trường Tiểu học trên địa bàn Hải Phòng trước khi thực hiện đề tài

- Phương pháp thống kê và xử lý số liệu: Thống kê số liệu trong tìm hiểu thực trạng vấn đề nghiên cứu; trước và sau tiến hành thực nghiệm để điều chỉnh đề tài phù hợp với thực tiễn dạy và học

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm để đánh giá bước đầu tính khả thi và hiệu quả của những chủ đề STEM đã thiết kế

5 Kết cấu của luận văn

Ngoài phần mở đầu, phần kết thúc và tài liệu tham khảo thì nội dung đề tài gồm 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn

Chương 2: Xây dựng một số chủ đề STEM môn Toán 5 và tổ chức dạy học góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1:

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu về giáo dục STEM

1.1.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài

Giáo dục STEM bắt nguồn từ Hoa Kỳ và là chủ đề được quan tâm nghiên cứu ở các nước trên thế giới trong nhiều năm [26] Mục tiêu bao trùm của giáo dục STEM là xây dựng năng lực hiểu biết và phẩm chất về STEM của công dân trong thế kỷ 21, phát triển nguồn nhân lực STEM (khoa học, kỹ thuật và toán học) đồng thời thời thu hút sự quan tâm và tham gia của sinh viên trong lĩnh vực này [18] Bằng cách đặt học sinh vào tình huống học tập có ý nghĩa, liên quan chặt chẽ và áp dụng vào môi trường sống của các em, giáo dục STEM tạo động lực và sự nhiệt tình

ở học sinh [17]; Trong giai đoạn đầu của giáo dục STEM, các chủ đề và hoạt động học tập được tạo ra có liên quan đến từng lĩnh vực và ít có mối liên hệ với nhau Gần đây, hai hoặc nhiều môn học STEM đã được tích hợp để tạo ra các chủ

đề cho lớp học Có hai cách tiếp cận phổ biến dựa trên nghiên cứu để triển khai giáo dục STEM, khám phá khoa học và thiết kế kỹ thuật [18] Sự khác biệt đầu tiên giữa hai cách tiếp cận là điểm xuất phát: khám phá khoa học bắt đầu bằng một câu hỏi khoa học cần được trả lời, trong khi thiết kế kỹ thuật bắt đầu bằng một vấn đề

Sự khác biệt thứ hai phát sinh từ cách tiếp cận của giáo viên và tổ chức bài học của

GV Điểm khác biệt thứ ba là kết quả: đối với cách tiếp cận khám phá khoa học, kết quả là câu trả lời cho giả thuyết khoa học; và kết quả của thiết kế kỹ thuật là: Các giải pháp thiết kế và xây dựng cùng với các sản phẩm hoặc quy trình được hình thành [16]

Dù là cách tiếp cận này hay cách khác thì phương pháp dạy học của giáo dục STEM vẫn đặt người học vào vị trí trung tâm của quá trình dạy học [22] Kể từ năm

2013, xu hướng tiếp cận phương pháp thiết kế-kỹ thuật đã tập trung vào việc giúp học sinh tìm hiểu về khoa học thông qua việc tìm kiếm kiến thức đã hiểu

và khám phá, cũng như cung cấp cho họ các cơ hội để tìm ra các giải pháp thực tế

và áp dụng cho các vấn đề Những vấn đề khiến việc học trở nên có ý nghĩa và hấp dẫn hơn [17]; [22] Theo cách tiếp cận này, giáo dục STEM có các đặc điểm sau: (1) định hướng hành động; (2) định hướng sản phẩm; (3) định hướng thực hành; (4) định hướng tích hợp; (5) hướng dẫn thích hợp

Học sinh chú trọng phát triển năng lực, phẩm chất thông qua việc đánh giá kết quả/sản phẩm đạt được và so với mục tiêu đã đề ra từng hoạt động/bài học/dự

án STEM vừa được đánh giá thông qua quá trình hoạt động, làm việc nhóm: Một kỹ năng quan trọng của thế kỷ 21; Dành thời gian để giải thích những phát và quyết định của người học đã theo cách này để hiểu sâu hơn về lí thuyết, nền tảng khoa học, toán học và tính toán Thực hiện thông qua việc thực hiện các quy trình

kỹ thuật và sử dụng công nghệ Các chủ đề và hướng dẫn của thế hệ mới của Tiêu chuẩn khoa học Hoa Kỳ (NGSS) tăng cường kết nối giữa các ngành khoa học và công nghệ, kỹ thuật [13]

Tùy thuộc vào mức độ tích hợp dẫn đến cách tích hợp khai thác, thực hiện, tài nguyên và yêu cầu sản phẩm ở mức độ khác nhau.[18] Hiệp hội nhà khoa học Hoa Kỳ và các tổ chức và cá nhân khác đã phát triển các khuôn khổ lý thuyết về cách thực hiện bài học đúng chuẩn STEM cho từng đối tượng cụ thể [12]; [13]; [15] Do đó, STEM được thiết kế và xây dựng với mô hình giáo dục tương ứng với sự phức tạp ngày càng tăng về trình độ kiến thức, gắn liền với sự phát triển thế giới quan của học sinh

Hội đồng nghiên cứu khoa học giáo dục Hoa Kỳ đã đẩy mạnh hơn nữa việc tích hợp khoa học công nghệ bằng cáh nội dung lý thuyết bao gồm 3 trụ cột mà sinh viên sẽ trải nghiệm, đó là: (1) Thực hành Khoa học và kỹ thuật; (2) khái niệm liên ngành (khoa học-kỹ thuật); (3) Kiến thức khoa học cơ bản Đối với thực hành khoa học kỹ thuật, học sinh được trải nghiệm thông qua các hoạt động thực hành và khám phá, giống như học của các nhà khoa học và trải qua quá trình triển khai và thiết kế kỹ thuật; các khái niệm liên ngành này xuất hiện và được khai thác trong cả khoa học và kỹ thuật Kiến thức khoa học trung tâm là kiến thức xuyên suốt quá trình học tập của học sinh từ nhỏ đến lớn và giải quyết các vấn đề phức tạp tình huống trong thực tế [15]

Phát triển giáo dục STEM trong bối cảnh cách mạng công nghiệp 4.0 không chỉ là xu thế của thời đại mà còn là chiến lược của nhiều quốc gia, bởi nó tạo

ra lợi thế cạnh tranh trong thực thi chính sách, đào tạo nhân sự và nguồn lực sẵn có

để triển khai chính sách này [26]; [20] ;[24]; [11]

Vì vậy, mặc dù nghiên cứu về giáo dục STEM trên nhiều phương diện ở các các quốc gia trình độ giáo dục tiên tiến trên thế giới, chẳng hạn như Hoa Kỳ và Châu Âu, nhưng để nghiên cứu phát triển mô hình giáo dục STEM phù hợp với bối cảnh kinh tế - xã hội, đặc điểm văn hóa và trình độ phát triển vẫn luôn cấp thiết

và cập nhật kịp thời cho quốc gia và vùng lãnh thổ như Đông Nam Á và Việt Nam [11]

Nghiên cứu về giáo dục STEM đã và đang tiếp tục được nhiều nhà giáo dục xem xét Các trung tâm nghiên cứu và xu hướng nghiên cứu trong lĩnh vực này sẽ tiếp tục phát triển phát triển Theo thống kê của Josh Brown - Đại học Illinois 2007 - 2010 có 60 bài báo học thuật được trích dẫn trực tiếp tại Hoa

Kỳ về Giáo dục STEM được đăng trên 8 tạp chí nổi tiếng trong lĩnh vực giáo dục của Mỹ, bài báo đã chỉ ra cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu giáo dục STEM Để xem xét các xu hướng trong giáo dục STEM, Yuan-Chung Yu và các cộng sự (cs) đã thu thập và phân tích tài liệu về giáo dục STEM trong cơ sở dữ liệu ISI Giai đoạn 1992 đến 2013 cho thấy rằng: từ năm 2008 xu hướng nghiên cứu về giáo dục STEM phát triển mạnh mẽ, đặc biệt trong năm 2008 có khoảng 15 bài, năm 2013 con số này tăng lên gần 100 bài/1 năm

Ngoài ra Mỹ là quốc gia có nhiều kết quả nghiên cứu nhất về giáo STEM trong giai đoạn này với hơn 200 công trình (52%), tiếp theo là Vương quốc Anh với

36 công trình (9,35%) Hà Lan, Úc mỗi nước có 16 hãng (4,16%), Tây Ban Nha, Ixaren, Thổ Nhĩ Kì, Canada, Đức, Đài Loan tổng cộng 67 dự án, phần còn lại của thế giới có 50 công trình nghiên cứu Nghiên cứu cũng xác định 5 lĩnh vực liên quan đến gáio dục STEM, bao gồm: giáo dục, Tâm lí học, Kĩ thuật, Khoa học sức khỏe và Khoa học máy tính.[14] Một số nghiên cứu khác xem xét bản chất của STEM, vai trò của STEM trong lịch sử phát triển khoa học công nghệ của loài người, nhận thức về giáo dục STEM, chính sách cho giáo dục STEM [19]; [21]

1.1.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam

Việt Nam cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu về giáo dục STEM, thường là một số công trình sau:

- Đề tài cấp Quốc Gia “Nghiên cứu mô hình giáo dục STEM trong giáo dục

phổ thông ở Việt Nam đáp ứng yêu cầu đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục và

đào tạo theo tinh thần nghị quyết 29 – NQ/TW ”do Lê Huy Hoàng và cộng sự đang

hiện công tác tại Đại học Sư phạm Hà Nội làm chủ nhiệm Đề tài đề xuất mô hình giáo dục STEM trong trường phổ thông tại Việt Nam dựa trên 4 cấu phần gồm chương trình giáo dục STEM, hạ tầng giáo dục STEM, hệ sinh thái hỗ trợ và phát triển nguồn nhân lực Tuyên bố giáo dục STEM ở trường phổ thông

- Sách “Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học cơ

sở và trung học phổ thông (2018)” do Tiến sĩ Nguyễn Thanh Nga chủ biên đã trình

bày sơ bộ cơ sở lý luận về giáo dục STEM và quy trình tổ chức các môn học giáo dục STEM theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo và nghề nghiệp của học sinh Cùng với, cuốn sách cung cấp 15 chủ đề STEM nhằm phát triển các kỹ năng sáng tạo [7]

Sách “Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông” của các tác giả Nguyễn

Văn Biên, Tưởng Duy Hải cung cấp cơ sở khoa học cho giáo dục STEM; Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học STEM ở trường trung học, dạy học STEM trong các môn học, hoạt động giáo dục và bộ môn học STEM cho các cấp học; gợi

ý quy trình thiết kế bài học STEM; đề xuất quy trình dạy học STEM [1]

Luận án tiến sĩ “Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng STEM

”, của tác giả Lê Xuân Quang đã đưa ra được định nghĩa về STEM, giáo dục STEM, một số vấn đề cốt lõi về giáo dục STEM [8] Đặc biệt, luận án đã chỉ ra mối quan hệ giữa mục tiêu, chương trình, nội dung môn Công nghệ 8 với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM và từ đó đưa ra những đề xuất cho việc vận dụng phương pháp với các nội dung sau, bao gồm: các bước cấu trúc các chủ đề trong môn học, cấu trúc nội dung học kỹ thuật trong lĩnh vực giáo dục STEM, thiết kế nhiệm vụ học tập, thực hiện và đánh giá kết quả học tập của học sinh Cụ thể, tác giả đã đưa ra một số

ví dụ cụ thể minh họa cho các cấp độ dạy học công nghệ theo hướng giáo dục STEM như sau: Chủ đề dạy học tích hợp STEM được thiết kế dưới dạng nhiệm vụ:

“Chế tạo ra pin từ nước muối, nước chanh”; Chủ đề STEM dành cho lớp học tích hợp đầy đủ được thiết kế dưới dạng bài tập: “Thiết kế tua-bin gió mini”; Chủ đề STEM dạy phối hợp nhiều bài học được thiết kế dưới dạng dự án học tập: “Thiết kế

ô tô mini tự lái sử dụng điện năng từ vật liệu tái chế.”

- Luận văn Thạc sĩ 2018 - Cao Thị Thúy Hải “Tổ chức hoạt động trải

nghiệm của học sinh trung học phổ thông chủ đề tích hợp STEM sản xuất chè Tân Cương” đã trình bày cơ sở lý luận và thực tiễn về việc xây dựng chủ đề hoạt động

trải nghiệm của học sinh trong dạy học vật lý Từ đó đã thiết kế hoạt động trải nghiệm chủ đề tích hợp STEM “Sản xuất chè Tân Cương”

Luận văn thạc sĩ “Tổ chức hoạt động dạy học STEM về dòng điện xoay

chiều (Vật lí 12) nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh”, của

Tác giả Đỗ Thị Thanh Hải cũng đưa ra một số những vấn đề về giáo dục STEM trong hoạt động dạy học như: Khái niệm, mục tiêu, kỹ năng giảng dạy STEM, phân loại STEM và chủ đề giáo dục STEM Trong đó, luận văn đã khảo sát việc tổ chức dạy học STEM một số nội dung của phần Dòng điện xoay chiều môn Vật lý 12 Đặc biệt, tác giả đã chỉ ra mối quan hệ giữa mục tiêu, chương trình và nội dung của phần "Dòng điện xoay chiều" của vật lý 12 với mục tiêu và nội dung giáo dục STEM, đồng thời là cơ hội để xây dựng nội dung học tập của “Điện xoay chiều” vật

lý 12 với các ví dụ rõ ràng phù hợp với phương chân giáo dục này Đồng thời, luận văn cũng đã đề xuất tiến trình dạy học dự án có sử dụng giáo dục STEM trong dạy học phần kiến thức này của Vật lí 12 [4]

Đề tài: “Nghiên cứu dạy học theo định hướng mới gắn với stem môn hóa

học THCS trong chương dung dịch” năm 2019 Các nội dung đề cập trong đề tài là:

Các vấn đề lý luận chương trình dạy học và kiểm tra đánh giá theo hướng phát hướng mới gắn với STEM môn hóa học THCS Phân tích chương trình phần dung dịch ở trong hóa học lớp 8 để xây dựng chủ đề giáo khoa theo hướng mới liên quan đến STEM hóa học THCS Xây dựng chủ đề học tập ứng dụng theo phương pháp dạy học theo định hướng STEM với môn Hóa ở trung học cơ sở Bao gồm các bước xây dựng ý tưởng, lập kế hoạch thực hiện, hướng dẫn ra câu hỏi, tổ chức thực hiện, bài kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh [9]

Có thể thấy, trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đã có rất nhiều nghiên cứu về giáo dục STEM Tuy nhiên, chưa có một nghiên cứu đầy đủ và có hệ thống về dạy toán STEM lớp 5 để đánh giá khả năng giải quyết vấn đề và phát huy tính sáng tạo của học sinh

ra sản phẩm hữu ích cho cuộc sống hàng ngày [6]

1.2.1.2 Giáo dục STEM

“Giáo dục STEM là một phương pháp học tập liên ngành tích hợp các khái niệm học thuật dựa trên nguyên tắc với hướng dẫn lớp học trong thế giới thực, trong đó học sinh áp dụng kiến thức về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học trong các bối cảnh cụ thể Qua đó giáo dục STEM giúp kết nối các trường học, các cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu đang phát triển các năng lực, kỹ năng trong lĩnh vực STEM và cạnh tranh trong nền kinh tế mới” (Theo Hiệp hội các GV dạy khoa học Mỹ-NSTA)

Theo Tsupros N., R Kohler và J Hallinen (2009), Giáo dục STEM là một phương pháp học tập liên ngành tích hợp các khái niệm học thuật dựa trên nguyên tắc vào các buổi học trong thế giới thực Trong đó học sinh áp dụng kiến thức khoa học, kỹ thuật, kỹ thuật và toán học trong các bối cảnh cụ thể để giúp ích cho trường học, cộng đồng và việc làm, và các tổ chức toàn cầu để phát triển năng lực trong lĩnh vực STEM và do đó có thể cạnh tranh trong nền kinh tế mới [25]

Trên bình diện thế giới và trong giáo dục, STEM được hiểu với nghĩa là giáo dục STEM trong đó:

- Khoa học (Science): là môn học phát triển ở học sinh năng lực vận dụng kiến thức khoa học (lý, hóa, sinh, khoa học trái đất) không chỉ giúp học sinh hiểu biết về thế giới tự nhiên mà còn giúp các em hiểu biết về thế giới tự nhiên, đồng thời áp dụng kiến thức này để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày;

- Công nghệ (Technology): là môn học được thiết kế để phát triển khả năng

sử dụng, quản lý, hiểu và đánh giá công nghệ của học sinh Nó mang đến cho học sinh cơ hội để hiểu công nghệ đang phát triển như thế nào và cho họ khả năng phân tích tác động của các công nghệ mới đối với cuộc sống hàng ngày của học sinh và của cộng đồng…

- Kĩ thuật (Engineering): là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở học sinh

về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật Kĩ thuật cung cấp cho học sinh những cơ hội để vận dụng phối hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên tường minh trong cuộc sống của

họ Kĩ thuật cũng cung cấp cho học sinh những kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo

cơ sở khoa học và toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất

- Toán học (Mathematics): là môn học nhằm phát triển ở học sinh khả năng phân tích, suy luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả bằng cách tính toán, giải thích và giải các bài toán trong các tình huống khác nhau đặt ra [7, tr.19]

Như vậy, tất cả các định nghĩa về giáo dục STEM đều đề cập đến cách tiếp cận liên ngành và liên môn đối với một chương trình giáo dục, đặc biệt là trong bốn lĩnh vực: khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Giáo dục STEM giúp học sinh nhận ra tầm quan trọng của kiến thức về khoa học, toán học, kỹ thuật và ứng dụng công nghệ vào giải quyết vấn đề

1.2.2 Đặc điểm

Những đặc điểm chính của giáo dục STEM để phân biệt với các chương trình khác

- Tập trung vào sự tích hợp: Giáo dục STEM đặc trưng bởi sự nhấn

mạnh vào việc tích hợp hai môn học trở lên, đặc biệt nhấn mạnh vào khoa học

và toán học Sự sáng tạo và lồng ghép các yếu tố khác như nghệ thuật, xã hội, văn học phụ thuộc vào từng giáo viên, vào từng bối cảnh cụ thể Khi một chương trình chỉ có nhiều môn học, nhiều giáo viên dạy các môn học khác nhau mà không

có sự liên kết, hỗ trợ lẫn nhau thì vẫn chưa gọi là giáo dục tích hợp STEM

- Liên hệ với cuộc sống thực tế: Do tính chất tích hợp và đa ngành của mối

quan hệ giữa khoa học và công nghệ nên hầu hết các chương trình giảng dạy STEM đều phi lý thuyết, thay vào đó là sự tập trung vào các ứng dụng và giải pháp cho các vấn đề trong thế giới thực, từ các vấn đề địa phương đến toàn cầu

Ví dụ: Khi học về “Diện tích hình hộp chữ nhật”, Ngoài việc nắm được công thức tính diện tích hìnhhình hộp, học sinh có thể vận dụng kiến thức này để tìm diện tích hình hộp quy mô của lớp học hoặc chính ngôi nhà của mình Tức là học sinh phải vận dụng kiến thức hiện có để giải một bài toán cụ thể Ở đây không có rào cản trong việc học kiến thức lý thuyết với ứng dụng Vì vậy, chương trình giáo dục STEM nhất thiết phải hướng tới các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết vấn đề thực tế

- Hướng đến phát triển các kỹ năng của thế kỷ 21: Các chương trình STEM

mang đến cho học sinh cơ hội thực hành và phát triển các kỹ năng mục tiêu cần thiết cho công việc của thế kỷ 21 Những kỹ năng này bao gồm kỹ năng giải quyết vấn đề phức tạp, làm việc nhóm, kỹ năng tư duy phản biện, kỹ năng sáng tạo… Các kỹ năng được lồng ghép vào các hoạt động học tập trên lớp hoặc ngoài lớp Các

kỹ năng cũng mang tính hệ thống, liên tục và kế thừa

- Thách thức học sinh vượt lên chính mình: Các bài tập, dự án học tập, hoặc

các chuyến đi thực địa đều đòi hỏi Học sinh phải nỗ lực và phối hợp với làm việc theo nhóm để sử dụng các nguồn lực sẵn có nhằm đạt được các mốc quan trọng mới liên quan đến kiến thức, kinh nghiệm và kỹ năng mới của mình Sẽ không có bài tập nào chỉ là học thuộc lòng, thuộc lòng và trả bài như phương pháp học truyền thống Thay vào đó, học sinh phải áp dụng kiến thức của mình để giải quyết vấn đề, sáng tạo và đổi mới (innovation) Như vậy, quá trình giáo dục STEM không chỉ phải giải quyết các vấn đề cụ thể của địa phương mà còn phải được định vị trong mối quan hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hướng toàn cầu Ví dụ: biến đổi khí hậu, năng lượng tái tạo, bệnh dịch

- Có tính hệ thống và kết nối giữa các bài học: Đây là một tính năng rất quan

trọng giúp quá trình giáo dục học sinh đạt hiệu quả cao Khi học sinh chỉ tham gia vào nhiều bài học trải nghiệm khác nhau, tham gia vào nhiều hoạt động thực hành khác nhau nhưng các bài học đó thiếu tính liên kết, kế thừa và liên tục thì học sinh rơi vào tình trạng cố tình hổng kiến thức liên quan đến thông tin một cách rời rạc

Vì vậy, để xây dựng một chương trình giáo dục STEM tốt, cần phải có kiến thức về cách xây dựng khung giáo dục STEM Thông qua phương pháp giáp dục tích hợp (integrated education), Học sinh nhận ra sự giao thoa giữa khoa học và toán

học, đồng thời nhận ra nhu cầu về kiến thức khoa học để giải quyết vấn đề hoặc phát triển sản phẩm Đồng thời, khuyến khích học sinh sáng tạo theo sở thích của bản thân, giúp các em tự tin hơn trong quá trình học tập và làm việc nhóm Điều thú vị là chương trình giáo dục STEM giúp học sinh trải nghiệm cảm xúc thất bại và thành công trong quá trình học tập, điều cần thiết để phát triển trí tuệ cảm xúc (emotional intelligence) và tạo động lực (motivation) cho sự trưởng thành của trẻ

1.2.3 Cơ sở khoa học của giáo dục STEM

Mọi mô hình hay phương pháp giáo dục đều dựa trên những nguyên tắc khoa học nhất định Nền tảng càng vững thì sức sống và giá trị của mô hình và phương pháp giáo dục này càng lớn Bruning và cộng sự khi nghiên cứu về lý thuyết học tập

đã chỉ ra 4 yếu tố được coi là nền tảng cho giáo dục STEM, bao gồm: 1- Học tập là một quá trình xây dựng chứ không phải là tiếp thu thụ động; 2- Động cơ và niềm tin không thể tách rời khỏi nhận thức; 3 - Tương tác xã hội là phương thức cơ bản

động trí tuệ chung làm cơ sở cho việc ứng dụng và thực hiện các hoạt động khác nhau của con người Điều này có nghĩa là nhận thức chỉ được coi là một phần nhỏ trong quá trình học tập và kết quả học tập Nói cách khác, học tập là một kỹ năng và thành tựu không thể thiếu của sự phát triển con người

Cùng quan điểm trên, I.Ia Lerner cho rằng thành phần nội dung học vấn phổ thông gồm 4 yếu tố: 1- Tri thức về thế giới và về cách thức để thu nhân được tri thức đó; 2- Kinh nghiệm tiến hành các phương thức hoạt động áp dụng tri thức; 3- Kinh nghiệm tiến hành các phương thức hoạt động sáng tạo; 4- Kinh nghiệm đời sống cảm xúc và đánh giá Để hiểu hoặc xử lý loại nội dung này, mọi người cần học theo những cách khác nhau, loại nội dung thứ nhất chủ yếu yêu cầu thu thập thông tin và ghi nhớ thông tin đó một cách có tổ chức, trong loại kỹ năng được sử dụng, chủ yếu là thực hành và chơi các mẫu; có năng lực sáng tạo, cần tư duy, phán đoán, tìm tòi, quan sát, thí nghiệm; với trải nghiệm cảm xúc, nhu cầu rung động, thử nghiệm, chia sẻ suy nghĩ có giá trị trong hoàn cảnh và mối quan hệ phù hợp

Trong mô hình giáo dục STEM, yêu cầu tiếp thu kiến thức khoa học thường không quá cao nhưng khả năng tích hợp kiến thức từ bốn lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học mới là điều quan trọng để đạt được nhiệm vụ đề ra Quá trình thực sự có ý nghĩa đối với sự phát triển của học sinh Vì đây là quá trình học sinh cần khám phá nhiều hơn, suy nghĩ nhiều hơn, cộng tác và chia sẻ trên, vượt qua thử thách và đôi khi mắc sai lầm, thất bại Tuy nhiên, những trải nghiệm này là cơ hội quý giá để học sinh phát triển nhận thức, tư duy, kiểm soát cảm xúc và kinh nghiệm sống

1.2.3.2 Động cơ có vai trò lớn đối với quá trình nhận thức của người học

Trong lý thuyết dạy học hiện đại, yếu tố động cơ luôn được coi là một phần quan trọng trong hoạt động học tập của học sinh Do đó, Maslow đã làm rõ điều đó trong lý thuyết về sự thỏa mãn nhu cầu của mình Con người chúng ta thường có 5 loại nhu cầu cơ bản, bao gồm nhu cầu sinh tồn, nhu cầu an toàn, nhu cầu thuộc về, nhu cầu được tôn trọng và nhu cầu tự trọng Những nhu cầu này thúc đẩy học sinh học tập và quá trình giảng dạy tập trung vào việc đáp ứng nhu cầu của học sinh Skinner cùng với cộng sự đã giải thích câu thích hoạt động của con người rằng: Bằng cách đồng nhất hành vi của con người với hành vi của động vật Họ lập

luận rằng bản chất của hoạt động là phản ứng lại các kích thích của môi trường Vì vậy, đối với bất kỳ hoạt động nào, kể cả hoạt động học tập đều cần có sự kích thích

và chính những kích thích bên ngoài tác động đến học sinh sẽ thúc đẩy học sinh học tập và phát triển

Nghiên cứu về “Bộ máy học của con người” theo cách tiếp cận sinh lý học thần kinh Jean-Marc Denomme và Madeleine Roy đã chỉ ra: Bộ não con người tuy phức tạp nhưng có thể chia thành 3 lớp tương ứng với 3 giai đoạn tiến hóa của loài người gồm: Lớp não bò sát, lớp não động vật có vú và lớp não người Mỗi lớp của não chịu trách nhiệm về một chức năng rất giống với tên gọi của nó Cụ thể, ở lớp não bò sát xử lý các vấn đề liên quan đến bản năng và tình dục, trong khi lớp não động vật có vú xử lý các vấn đề liên quan đến cảm xúc và kích thích Lớp não người chịu trách nhiệm về tất cả các lĩnh vực và khía cạnh chỉ có ở con người mà các loài động vật khác không có được như ngôn ngữ hay tư duy Chính lớp não của động vật

có vú quyết định yếu tố vận động ở người Cơ chế hoạt động giống như màng lọc thông tin Nếu thông tin đến hữu ích cho người học nằm trong lĩnh vực họ quan tâm, lớp não này sẽ kích hoạt lớp não người hoạt động tích cực để giải quyết vấn đề; nếu không chúng sẽ bị xóa ngay lập tức và do thông tin tiềm ẩn sẽ không được

xử lý thêm trong lớp não người

Vì vậy, có nhiều nghiên cứu về yếu tố động cơ của hoạt động Tất cả các nghiên cứu này đều đồng ý với quan điểm rằng động cơ là 1 yếu tố cấu thành và nó

sẽ hoạt động với chức năng thúc đẩy con người hoạt động tích cực hướng tới việc thỏa mãn các nhu cầu cá nhân

Nghiên cứu của Geoffrey Petty đã chỉ ra mối quan hệ giữa động cơ học tập

và kết quả học tập Ông tin rằng những học sinh có động cơ học tập đúng đắn sẽ có nhiều khả năng học tập thành công hơn Khi họ thành công, niềm tin được củng cố thông qua sự hiểu biết về bản thân và sự chấp thuận của giáo viên và bạn bè Niềm tin tạo ra động lực giúp học sinh tích cực, kiên trì, vượt qua trở ngại để tiếp tục học tập tập thành công

Mô hình giáo dục STEM khơi dậy động cơ học tập của học sinh, bởi nhiệm

vụ học tập theo mô hình này rất thử thách và khơi dậy ở trẻ sự tò mò, ham khám phá Đồng thời, nó cũng mang đến cho các em cơ hội thực hành và thử nghiệm để

giải quyết các vấn đề trong thế giới thực với tư cách là một lập trình viên hoặc nhà phát minh khoa học Vì vậy, cần có sự kiểm chứng và chinh phục của học sinh thật

sự hài lòng và thỏa mãn thông qua các hoạt động học tập Trong một nghiên cứu khảo sát về thành tích do giáo dục STEM thực hiện đối với Học sinh tiểu học và trung học cơ sở ở Hoa Kỳ, Jeffrey, J Kuenzi đã phát biểu: Thành tích học tập của Học sinh tiểu học và trung học cơ sở ở Hoa Kỳ trong cả bốn dự án giáo dục STEM

có ý nghĩa quan trọng đã mở rộng các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học từ khoảng năm 2005 đến nay Tích hợp và gắn liền với thực tiễn thu hút học sinh, thúc đẩy các em tích cực học tập và đạt kết quả tốt

1.2.4 Nguyên tắc của giáo dục STEM

1.2.4.1 Tập trung vào hoạt động học tập của người học

Tất cả các chiến lược và phương pháp giảng dạy hiện đại đều tập trung vào các hoạt động của học sinh, giống như giáo dục STEM Chiến lược dạy học này nhấn mạnh hoạt động của chính học sinh để tạo ra tri thức cho chính mình Quá trình hoạt động của học sinh trong việc hoàn thành các nhiệm vụ học tập STEM cung cấp cho học sinh kiến thức khoa học, kỹ năng và giá trị mà con người hiện đại cần có Cũng

có một khía cạnh của nguyên tắc này là các sinh viên được kiểm soát các hoạt động của chính họ, họ được trao quyền để quyết định các hoạt động của chính mình, từ lập

kế hoạch đến triển khai kế hoạch hoạt động và đánh giá hoạt động

1.2.4.2 Xây dựng môi trường học tập hợp tác, giàu trải nghiệm

Phương pháp học tập chính của học sinh trong giáo dục STEM là cộng tác, thực hành và giải quyết vấn đề, khám phá và khám phá, không sao chép, bắt chước

Vì lý do này, việc tạo ra một môi trường học tập thân thiện, cởi mở, tương tác và trải nghiệm là điều kiện tiên quyết cần thiết để tổ chức giảng dạy thành công theo chiến lược này

1.2.4.3 Không bó buộc cứng nhắc về thời gian học tập của học sinh

Vì trong giáo dục STEM thường là những nhiệm vụ học tập tương đối lớn

và gắn vơi thực tiễn Chính vì thế, thời gian học tập của học sinh thường phải rất cơ động, linh hoạt mới đem lại hiệu quả tích cực Bên cạnh đó, hình thức học tập trong giáo dục STEM cũng rất đa dạng, có khi học sinh sẽ trao đổi, thảo luận, giải quyết vấn đề trên lớp học, có khi sẽ tìm kiếm thông tin trên thư viện, phòng máy tính kết nối internet, hay khảo sát ngoài thực địa

1.2.5 Hình thức tổ chức giáo dục STEM

Theo tài liệu hội thảo: “Định hướng giáo dục STEM trong trường trung

học” thì hình thức tổ chức giáo dục STEM được hiểu như sau:

- Dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM

Đây là hình thức tổ chức chính của giáo dục STEM trong trường học Bằng cách này, các lớp học và hoạt động giáo dục STEM được tích hợp trực tiếp vào quá trình giảng dạy STEM theo cách liên môn Các chủ đề, lớp học và hoạt động STEM bám sát chương trình giảng dạy của các môn học phụ Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập

- Hoạt động trải nghiệm STEM

Các hoạt động STEM thử nghiệm cho phép học sinh khám phá các thí nghiệm và áp dụng khoa học và công nghệ vào thực tế cuộc sống Điều này thừa nhận tầm quan trọng của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và công nghệ, toán học vì cuộc sống con người, khơi gợi hứng thú học tập các môn học STEM Đây cũng là một cách để thu hút xã hội quan tâm đến giáo dục STEM Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia và cộng tác của các bên liên quan như trường phổ thông, trung tâm dạy nghề và doanh nghiệp Trải nghiệm STEM cũng có thể được thực hiện thông qua hợp tác giữa các trường trung cấp, trường đại học và cơ sở dạy nghề Cơ sở giáo dục Bằng cách này, nó sẽ kết hợp thực tiễn của trường với lợi thế của cơ sở hạ tầng giáo dục đại học và đào tạo chuyên nghiệp Các trường trung học phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua các câu lạc bộ Bằng cách tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh có thể học cách cải thiện kỹ năng của mình, hoàn thành các dự án nghiên cứu và khám phá các chủ đề mới trong lĩnh vực STEM Đây là hoạt động phù hợp với sở thích, năng khiếu của học sinh và diễn ra thường xuyên trong suốt năm học

- Hoạt động nghiên cứu khoa học

Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua các hoạt động nghiên cứu khoa học, tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học công nghệ với nhiều chủ đề liên quan đến robot, năng lượng tái tạo và môi trường, biến đổi khí hậu, nông nghiệp, công nghệ cao

Hoạt động này không phải là hoạt động mang tính "đại trà" mà dành cho những học sinh có khả năng thích thú và hứng thú với hoạt động nghiên cứu, tìm tòi khoa học công nghệ để giải quyết các vấn đề thực tiễn Được tổ chức tốt khoa học

và kỹ thuật là điều kiện tiên quyết để thực hiện các dự án nghiên cứu, trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật hàng năm dành cho học sinh trung học [3]

1.2.6 Vai trò của giáo dục STEM

Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông có vai trò quan trọng, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông Cụ thể là:

- Đảm bảo giáo dục Toàn diện: Việc triển khai giáo dục STEM trong trường học sẽ kích thích sự quan tâm và đầu tư về mọi mặt của giáo viên, chương trình và

tổ chức, bên cạnh các môn học thú vị như toán, khoa học, công nghệ và kỹ thuật

- Tăng hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập giáo dục STEM vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết vấn đề thực tế, học sinh được ứng xử với cuộc sống, tích lũy kinh nghiệm và lĩnh hội kiến thức, tăng hứng thú học tập cho học sinh

- Hình thành và phát triển các kỹ năng, phẩm chất của học sinh: Thông qua việc thực hiện các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, giải quyết các nhiệm vụ học tập một cách chủ động, độc lập; Tìm kiếm các hoạt động nghiên cứu khoa học đóng góp tích cực vào việc giáo dục và phát triển phẩm chất, năng lực của học sinh

- Kết nối nhà trường với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, các cơ sở giáo dục phổ thông thường xuyên phối hợp với các cơ sở giáo dục đại học, dạy nghề trên địa bàn Xây dựng nguồn lực, con người và thể chế triển khai các hoạt động giáo dục STEM Ngoài ra, giáo dục STEM phổ thông còn hướng tới giải quyết vấn đề cụ thể của địa phương

- Định hướng nghề nghiệp, phân luồng: tổ chức tốt giáo dục STEM tại các trường phổ thông, học sinh được thử nghiệm các môn học STEM, đánh giá mức độ phù hợp, năng khiếu và sở thích của mình với công việc lĩnh vực STEM Triển khai thành công giáo dục STEM trong trường phổ thông cũng là một cách để thu hút học sinh vào đại học và chọn nghề trong lĩnh vực STEM, những ngành nghề có nhu cầu nhân lực cao trong cuộc cách mạng công nghiệp hiện nay [3]

1.3 Một số vấn đề về dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

1.3.1 Khái niệm

1.3.1.1 Năng lực

Theo CT giáo dục phổ thông – CT tổng thể 2018 [3]

Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất có sẵn

và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tông hợp các kiến thức kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác thực hiện một loại hoạt động nhất định, đakt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể

1.3.1.2 Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

Cho đến nay, khái niệm năng lực và khả năng giải quyết vấn đề và đổi mới sáng tạo đã có nhiều định nghĩa khác nhau phản ánh các khía cạnh khác nhau của

khái niệm này Tuy nhiên, khái niệm năng lực được mô tả trong tài liệu này, chúng

tôi định nghĩa năng lực dựa trên sự đổi mới giải quyết vấn đề và sáng tạo là: “Khả năng của một cá nhân suy nghĩ độc lập về việc sử dụng hiệu quả các khả năng nhận thức của mình, hành động và thái độ, động cơ và cảm xúc Đối phó với các tình huống, vấn đề học tập và các vấn đề trong thế giới thực là các quy trình, thủ tục và giải pháp truyền thống, đồng thời có thể phát triển và thực hiện các ý tưởng mới”

1.3.2 Những đặc trưng của dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

Trong hoạt động giải quyết vấn đề trên lớp, giáo viên tạo ra các tình huống tạo ra vấn đề, điều khiển học sinh phát hiện và giải quyết vấn đề thông qua các hoạt động tích cực, tự chủ, sáng tạo tiếp thu kiến thức mới, rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo

và đạt được các mục tiêu học tập khác Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề có một số đặc điểm như sau:

- Nên đặt học sinh vào tình huống nêu vấn đề chứ không phải được thông báo một cách cụ thể

- Học sinh tự tin, tích cực, chủ động, sáng tạo, tham gia và chuyên tâm huy động những kiến thức đã có, để phát hiện và giải quyết vấn đề, tránh trường hợp lắng nghe giáo viên một cách thụ động như trong các phương pháp giảng dạy truyền thống khác

- Thông qua việc giải quyết vấn đề, học sinh tiếp thu kiến thức, kỹ năng mới đồng thời rèn luyện thói quen tư duy khoa học

- Vấn đề thể hiện trong mối quan hệ biện chứng giữa chủ thể của cá nhân học sinh với tình huống được giải quyết với học sinh đó, tình huống được giải quyết có thể chứa đựng vấn đề nhưng đối với học sinh khác lại quá dễ không thành vấn đề, đối với một học sinh thì vấn đề lớn nhưng đối với một học sinh khác thì vấn đề lại nhỏ

1.3.3 Các thành tố của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

Theo chương trình giáo dục phổ thông 2018 [3], năng lực giải quyết vấn đề

và sáng tạo gồm các năng lực thành phần sau:

+ Phân tích được tình huống trong học tập, trong cuộc sống

+ Phát hiện và nêu tình huống có vấn đề trong học tập, trong cuộc sống

- Hình thành và triển khai ý tưởng mới:

+ Nêu ý tưởng mới trong học tập và cuộc sống; suy nghĩ không theo lối mòn + Tạo ra yếu tố mới dựa trên những ý tưởng khác nhau

+ Hình thành và kết nối các ý tưởng; nghiên cứu để thay đổi giải pháp trước

sự thay đổi của bối cảnh; đánh giá rủi ro và có sự vòng

- Đề suất, lựa chọn giải pháp:

+ Thu thập và làm rõ các thông tin có liên quan đến vấn đề

+ Đề suất và phân tích được một số giải pháp giải quyết vấn đề; lựa chọn được giải pháp phù hợp nhất

+ Điều chỉnh kế hoạch và việc thực hiện kế hoạch, cách thức và tiến hành giải quyết vấn đề cho phù hợp với hoàn cảnh để đạt hiệu quả cao

1.3.4 Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo được thể hiện qua các mặt sau:

- Tư duy tổng hợp: Nhìn nhận vấn đề từ nhiều khía cạnh khác nhau Trong học tập, học sinh có khả năng tổng hợp kiến thức từ các bài học, các chương và kiến thức từ các nguồn khác, trải nghiệm cá nhân để có cái nhìn đa chiều về một vấn đề

- Thường xuyên so sánh các sự vật hiện tượng xảy ra Dễ dàng phát hiện được sự khác biệt Trong quá trình học tập, học sinh gặp các tình huống học tập khác nhau, những em có kĩ năng phát hiện vấn đề thường dễ dàng phát hiện được các điểm mẫu chốt trong câu hỏi, bài tập cũng như những mâu thuẫn nhận thức khi học các kiến thức mới

- Tư duy sáng tạo: khả năng nhìn nhận vấn đề theo nhiều cách khác nhau Điều này có thể là nhìn vấn đề khác với con người, nghĩ ra ý tưởng hoặc sử dụng mọi thứ theo những cách khác biệt và độc đáo hơn Những người suy nghĩ sáng tạo có thể nhìn mọi thứ hoặc tình huống theo những cách khác nhau

- Suy nghĩ nhanh: thể hiện ở khả năng đưa ra câu trả lời nhanh và đúng Đưa

ra được nhiều ý kiến khác nhau cho một câu hỏi

- Phát biểu suy nghĩ: nêu lên cách hiểu, suy nghĩ của mình và diễn đạt một cách rõ ràng và mạnh lạc

1.3.5 Quy trình dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

Quy trình dạy học GQVĐ được thực hiện theo 3 bước: Đặt vấn đề, xây dựng bài toán nhận thức, GQVĐ đặt ra và kết luận

Bước 1: Đặt vấn đề xây dựng bài toán nhận thức

Trong bước này cần thực hiện các hoạt động

- Tạo tình huống có vấn đề

- Phát triển và nhận dạng vấn đề nảy sinh

- Phát biểu vấn đề cần giải quyết Hoạt động xây dựng tình huống có vấn đề (xây dựng bài toán nhận thức) là quan trọng nhất Việc xây dựng tình huống có vấn đề cẩn đảm bảo nguyên tắc là dựa vào sự không phù hợp giữa kiến thức, kĩ năng đã có của HS với yêu cầu đặt ra cho họ khi GQVĐ, nhiệm vụ mới Do vậy GV cần hướng dẫn HS tái hiện

những kiến thức đã biết có liên quan, đưa ra nhiệm vụ mới, để HS phát hiện ra mâu thuẫn nhận thức trong nhiệm vụ đề ra từ đó nêu ra được các yêu cầu cần giải quyết (bài toán nhận thức) Để tạo thành công tình huống có vấn đề cần phải đảm bảo các điều kiện sau:

- Quan trọng nhất là học sinh phải phát hiện ra những điều mình chưa biết để học, chỉ ra mối quan hệ giữa cái chưa biết và cái đã biết, trong đó cái chưa biết là yếu tố trung tâm của tình huống có vấn đề

- Tình huống có vấn đề được xây dựng nhằm kích thích hứng thú nhận thức, tính tò mò, ham học hỏi, tinh thần khám phá của học sinh

- Tình huống có vấn đề phải phù hợp với khả năng nhận thức của học sinh, học sinh có thể tự phát hiện và giải quyết vấn đề dựa trên những kiến thức liên quan đến vấn đề đó bằng các hoạt động tư duy, tiến hành thí nghiệm để thu thập và xử lý thông tin

- Vấn đề phải được xây dựng dưới dạng câu hỏi vấn đề Vấn đề là câu hỏi phải chứa đựng mâu thuẫn nhận thức (đòi hỏi học sinh phải suy nghĩ, huy động, vận dụng kiến thức đã có) Nó chứa đựng hướng giải quyết vấn đề tạo điều kiện nảy sinh giả thuyết, tìm ra hướng giải quyết vấn đề và khơi gợi cảm xúc mạnh mẽ ở học sinh khi nhận ra những mâu thuẫn nhận thức liên quan đến vấn đề

Bước 2: Giải quyết vấn đề

Cần tổ chức hướng dẫn để HS GQVĐ thông qua các hoạt động:

- Đề xuất các giả thiết: Tuỳ thuộc vào vấn đề cụ thể và mức độ phù hợp với năng lực và điều kiện (cơ sở vật chất, thời gian) có thể xây dựng các giả thuyết về vấn đề đặt ra theo các hướng khác nhau và cách kiểm tra giả thuyết đó

- Xây dựng kế hoạch GQVĐ: Hướng dẫn HS tìm câu trả lời cho vấn đề cần yêu cầu bằng các cách: làm thí nghiệm, kiểm nghiệm các giả thuyết nêu ra, điều tra, phỏng vấn, tìm thông tin từ các nguồn tư liệu để minh chứng cho giả thuyết Việc lập kế hoạch giải cần tổ chức cho HS làm việc theo nhóm HS thảo luận phân công nhiệm vụ cho các thành viên để thu thập xử lý thông tin và báo cáo kết quả

- Thực hiện kế hoạch giải quyết vấn đề: Tổ chức cho HS tiến hành theo kế hoạch đã đề xuất có sự hỗ trợ của GV (nếu cần thiết)

Bước 3: Kết luận vấn đề

Trong bước này cần thực hiện các hoạt động

- Thảo luận kết quả và đánh giá

- Khẳng định hay bác bỏ giả thuyết đã nêu

- Phát biểu kết luận và đề xuất vấn đề mới Trong thảo luận HS phải xuất phát từ kết quả đã kiểm chứng để nêu được:

- Những ý kiến phân tích, đánh giá về các kết quả thu được (qua thực nghiệm, các nguồn thông tin) để bác bỏ hay khẳng định giả thuyết đã nêu, xác đinh được giả thuyết đúng trong các giả thuyết

- Phát biểu kết luận rút ra những vấn đề mới về kiến thức, kĩ năng, thái độ thu nhận được trong quá trình GQVĐ Đề xuất khả năng vận dụng những kiến thức thu được vào tình huống mới Trong dạy học, quá trình thực hiện PPDH GQVĐ có thể vận dụng linh hoạt các bước cho phù hợp

1.4 Đặc điểm phát triển của HS Tiểu học

1.4.1 Đặc điểm tâm lí – xã hội

Theo tài liệu Luận văn thạc sĩ Tâm lí học: “Nhận thức bản thân của HS lớp

4, lớp 5 tại trường Tiểu học Nguyễn Bỉnh Khiêm, thành phố Hồ Chí Minh” của Lê

Ngọc Bảo Trâm [10]:

Lứa tuổi tiểu học hay còn gọi là lứa tuổi học sinh nhỏ tuổi là giai đoạn từ 6 đến 11 tuổi Trạng thái tinh thần cũng như tâm lý mới ở lứa tuổi này chủ yếu được kích hoạt bởi các hoạt động học tập Tuy nhiên, việc làm chủ hoạt động học tập không hình thành ngay mà là một quá trình diễn ra và phát triển trong suốt 4,5 năm đầu đời của học sinh, vì vậy, học là một bước ngoặt quan trọng trong cuộc đời của trẻ ở độ tuổi này Lúc này các em đã trở thành học sinh thực sự, học tập là nhiệm vụ quan trọng nhất giúp các em tiếp thu kiến thức Khi đến trường, các em bước vào những mối quan hệ mới phức tạp hơn: quan hệ với thầy cô, với bạn bè Môi trường hoạt động mới mẻ sẽ tạo cho học sinh thế giới nội tâm phong phú Các cấu trúc tâm lý mới nảy sinh chủ yếu thông qua hoạt động học tập và phát triển dần dần thông qua quá trình học tập mà có được Nếu như đặc điểm tâm lý của học sinh lớp 1, 2 là bước chuyển từ hoạt động vui chơi mầm non sang hoạt động học tập thì ở học sinh lớp 4, 5 những nét tâm lý mới được hình thành theo hoạt động học tập và phát triển phù hợp với hoạt động học tập ở cuối cấp tiểu học này

*Sự phát triển của quá trình nhận thức

Ở trẻ lớp 4 và lớp 5, nhận thức tổng thể dần nhường chỗ cho nhận thức chính xác và biết phân bổ chú ý với các loại hình hoạt động Tính chủ động và tự giác là đặc điểm tâm lý mới của trẻ lứa tuổi này Sự phát triển trí nhớ, trí nhớ có chủ định được hình thành và phát triển dần dần trong quá trình học thể hiện rõ nét ở trẻ lớp

3 Có hai dạng trí nhớ có chủ định và trí nhớ không chủ định bổ sung cho nhau Những năm cuối cùng của giai đoạn Học sinh tiểu học, trí nhớ của các em có tham gia tích cực của ngôn ngữ

* Sự phát triển của cảm xúc, ý chí

Đời sống tình cảm, cảm xúc khá phong phú, đa dạng và nhìn chung là tích cực Tự kiểm soát và kỷ luật tự giác được tăng cường Trạng thái cảm xúc ổn định tâm trạng đặc biệt sảng khoái và vui vẻ, thường bền vững về lâu dài

* Sự phát triển nhân cách

Chủ yếu được thực hiện và điều chỉnh bởi các hoạt động học tập và chính khóa Trẻ kiểm soát bản thân để làm theo những điều “cần phải” chứ không chủ quan Nhờ có chủ đích trong mọi hành vi, trẻ dần hiểu được những chuẩn mực đạo đức, quy tắc ứng xử Đặc điểm của mối quan hệ giữa trẻ em là chúng dựa trên sự giống nhau về hoàn cảnh sống hoặc sở thích ngẫu nhiên.Vào cuối độ tuổi này, hành

vi và đánh giá của bạn bè có tầm quan trọng rất lớn trong việc trẻ tự nhận thức và đánh giá bản thân, làm cơ sở để trẻ tự đánh giá Hình ảnh của người lớn đặc biệt là giáo viên, người có tầm quan trọng to lớn trong việc nuôi dạy trẻ em

Trẻ chịu ảnh hưởng của hoạt động lao động, công việc tự lực và hỗ trợ gia đình đã hình thành kỹ năng làm việc, kỹ năng lập kế hoạch, mục tiêu hành động và tạo điều kiện để có tâm trạng, tình cảm tốt đẹp với lao động

1.4.2 Đặc điểm sinh học

Đặc điểm sinh học rõ ràng của HSTH là sự phát triển nhanh chóng và những thay đổi rõ rệt về cấu tạo cơ thể, thể lực và tình trạng sức khỏe Sự phát triển này đi kèm với nhu cầu thực hiện hoạt động thể chất ở một tốc độ và cường độ nhất định Đặc điểm sinh học này không chỉ thúc đẩy học sinh năng động, khám phá

và sẵn sàng chấp nhận những trải nghiệm thử thách mà còn “thúc đẩy” các em tham gia các nhóm để làm phong phú thêm trải nghiệm tích cực của các em học sinh Đây

là cơ hội hướng dẫn hành động thực tiễn và định hướng hoạt động giao tiếp theo nhóm tích cực cho học sinh

Một đặc điểm sinh học rõ ràng có thể nhận thấy ở học sinh lứa tuổi này là hoạt động sinh lý thần kinh cấp cao tiến bộ rõ rệt Suy luận của học sinh trở nên logic, mạch lạc và logic Trình bày và suy ngẫm về những trải nghiệm của bản thân trong môi trường hoạt động của lứa tuổi, trong cộng đồng, xã hội Đây là tiền đề tốt

để học sinh tham gia các hoạt động hay hoạt động mô phỏng các hoạt động diễn ra sôi động trong cộng đồng

Những đặc điểm trên đây của HSTH cho thấy tầm quan trọng của việc giáo dục STEM cho HSTH đặc biệt là việc giáo dục STEM cho HSTH theo tiếp cận hợp tác qua các hoạt động tri giác và nhận thức xã hội thực tiễn theohướng trải nghiệm, khám phá

1.5 Sự phù hợp dạy học phát triển năng lực giái quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh lớp 5 thông qua dạy học môn Toán theo chủ đề STEM

Với việc làm rõ đặc trưng của giáo dục STEM và dạy học phát triển năng lực giái quyết vấn đề và sáng tạo ta nhận thấy triển khai mô hình giáo dục STEM cho Học sinh tiểu học theo tiếp cận phát triển năng lực giái quyết vấn đề và sáng tạo

là phù hợp, thể hiện trên mấy phương diện sau:

1) Giáo dục STEM là phương pháp giáo dục tích hợp theo hướng tiếp cận liên môn và thông qua thực hành, ứng dụng Thay vì dạy bốn môn học riêng biệt, độc lập, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập có sự tham gia dựa trên các ứng dụng trong thế giới thực Qua hoạt động giải quyết các tình huống có vấn

đề, học sinh có thể tìm tòi, phát hiện vấn đề từ đó đưa ra phướng án và giải quyết được những nhiệm vụ phức tạp

2) Giáo dục STEM nhấn mạnh việc rèn luyện và phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề cho học sinh Trong mỗi bài học STEM, học sinh được đưa ra một tình huống bài toán thực tế để giải quyết các quyết định liên quan đến khoa học Để giải quyết vấn đề đó, sử dụng linh hoạt các phương pháp dạy học Học sinh chuyển từ thế thụ động tiếp thu kiến thức sang thế chủ động tìm tòi, suy ngẫm, tìm tòi, phát hiện, thực hành, thí nghiệm, tìm tòi tri thức về các vấn đề có liên quan đến vấn đề (thông qua SGK, tài liệu học tập, thiết bị thí nghiệm, v.v.), thiết bị công nghệ), trao

đổi, thảo luận trong nhóm học tập của mình Học sinh sẽ làm việc tích cực hơn và

cố gắng đạt kết quả cao hơn

3) Giáo dục STEM khuyến khích học sinh hình thành một phương pháp học tập mới, đó là phương pháp học tập sáng tạo Tạo điều kiện tốt để học sinh phát huy tính sáng tạo, đạt kết quả học tập xuất sắc, ngày càng đa dạng

1.6 Thực trạng dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh lớp 5 thông qua dạy học môn Toán theo chủ đề STEM

Để tìm hiểu thực trạng về sự hiểu biết đối với giáo dục STEM cũng như thực trạng về dạy học Toán tiểu học theo định hướng giáo dục STEM và nhu cầu dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh lớp 5 thông qua dạy học môn toán theo chủ đề STEM của một số trường Tiểu học thuộc địa bàn Hải Phòng, chúng tôi đã tiến hành khảo sát 35 giáo viên dạy toán 5 của 11 trường Tiểu học thuộc huyện Thủy Nguyên, quận Ngô Quyền, quận Kiến An Đó là các trường:

TH Kiến An, TH Thiên Hương, TH Núi Đèo, TH Thủy Sơn, TH Thủy Đường, TH Lê Hồng Phong, TH Nguyễn Văn Tố, TH Nguyễn Thị Minh Khai, TH Trần Thành Ngọ,

TH Ngọc Sơn, TH Đồng Hòa Cùng với đó, chúng tôi đã tiến hành khảo sát 400 học sinh lớp 5 đã được học chương trình môn toán theo định hướng giáo dục STEM

+) Đối với giáo viên

Bằng hình thức trao đổi, phỏng vấn trực tiếp với 35 giáo viên, chúng tôi đã

có được những đánh giá định tính cơ bản như sau:

- Giáo dục STEM hiện nay đã được đưa vào vận dụng trong dạy học một số môn học ở trường Tiểu học tuy nhiên còn chưa phổ biến Phần lớn chỉ được áp dụng trong các tiết chuyên đề, tiết thi GV dạy giỏi

- Đa số (80%) các giáo viên đều hiểu biết về giáo dục STEM và có nhận thức đúng đắn về ý nghĩa, sự cần thiết và tầm quan trọng của việc dạy học theo chủ đề STEM và cũng rất quan tâm đến việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho HS thông qua dạy học các chủ đề STEM Tuy nhiên, trên thực tế mới chỉ có 31,4% trong số giáo viên này đã dạy học chủ đề theo định hướng giáo dục STEM Nội dung và kết quả thống kê về vấn đề này được thể hiện ở Bảng 1.1 và Bảng 1.2

Bảng 1.1: Mức độ đánh giá của GV về sự cần thiết của việc thiết kế

và tổ chức một số chủ đề STEM trong dạy học môn toán 5

Mức độ Không cần thiết Cần thiết Rất cần thiết

Bảng 1.2: Khảo sát về việc GV tổ chức dạy học chủ đề

theo định hướng giáo dục STEM Mức độ Chưa bao giờ Thỉnh thoảng Thường xuyên

Mặt khác, để đánh giá được những khó khăn khi tổ chức một số chủ đề STEM trong dạy học môn toán 5 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh chúng tôi đã sử dụng phiếu khảo sát Nội dung câu hỏi khảo sát và kết quả được thể hiện ở bảng 1.3

Bảng 1.3: Những khó khăn khi dạy học chủ đề STEM theo hướng phát triển

năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

3 Chưa có kinh nghiệm thiết kế và tổ chức cho Học sinh tiểu học

4 Trình độ nhận thức của học sinh không đồng đều 22 62,8

5 Học sinh chưa có kĩ năng để học tập theo mô hình giáo dục

7 Điều kiện về cơ sở vật chất không đảm bảo để dạy học chủ đề

8 Khó xây dựng chủ đề STEM phù hợp với nội dung bài học 23 65,7

10 Thời gian để triển khai các hoạt động dài hơn tiết học nên khó

Từ bảng 1.3, cho thấy giáo viên gặp phải khá nhiều khó khăn khi triển khai giáo dục STEM cho học sinh theo phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho Học sinh tiểu học Cụ thể, khó khăn về mặt thời gian tổ chức chiếm tỉ lệ 88,6%, khó khăn về kinh nghiệm thiết kế và tổ chức hoạt động chiếm trên 77,1%, học sinh chưa có kĩ năng học tập theo mô hình giáo dục STEM chiếm 68,5%

Phần lớn các GV (85,7%) đều cho rằng khó khăn nhất trong dạy học theo định hướng STEM ở Tiểu học là ở khâu chuẩn bị, lên kế hoạch cho tiết dạy Phải tìm hiểu sâu hơn những kiến thức thuộc các môn học khác thuộc lĩnh vực liên quan đến chủ đề giáo dục STEM, chuẩn bị phương tiện dạy học mất nhiều thời gian và công sức,

Bên cạnh việc khảo sát đánh giá những khó khăn khi tổ chức một số chủ

đề STEM trong dạy học môn toán 5, chúng tôi cũng đã tiến hành khảo sát đánh giá những thuận lợi bằng phiếu hỏi Nội dung câu hỏi khảo sát và kết quả được thể hiện

1 Học sinh tiểu học hiếu động, thích tìm tòi, thích khám phá 33 94,2

2 Nội dung dạy học phù hợp với đặc điểm tâm lý lứa tuổi 20 57,1

3 Nội dung dạy học tạo không khí học tập vui vẻ, thoải mái,

kích thích sự say mê và sáng tạo của học sinh 31 88,6

4 Ban giám hiệu nhà trường và Tổ bộ môn ủng hộ việc dạy

Từ bảng 1.2 cho thấy, hầu hết các giáo viên đều đồng ý với những thuận lợi

mà chúng tôi đưa ra Một số giáo viên cũng gợi ý cho chúng tôi những điều thuận lợi khác khi tổ chức lớp học STEM như: Các nguyên vật liệu để tạo ra các mô hình sản phẩm rất an toàn và học sinh dễ dàng tìm kiếm, và tiện lợi trong thiết kế bởi vì học sinh được học môn Mỹ Thuật

Những ý kiến đóng góp này được chúng tôi tiếp thu và bổ sung hoàn thiện cho cơ sở lí luận của dạy học giải quyết vấn đề và sáng tạo

+) Đối với Học sinh tiểu học

Qua qua trình điều tra tìm hiểu, chúng tôi nhận thấy, đã có nơi chú trọng và đưa giáo dục STEM vào chương trình học của học sinh Nhưng cũng có những nơi chưa thực sự quan tâm Tại một số trường Tiểu học đã áp dụng giáo dục STEM đối với môn toán 5, khi dự giờ qua quan sát lớp chúng tôi nhận thấy, HS rất tích cực học tập, giờ học sôi nổi, HS rất chủ động trong hoạt động nhóm và thảo luận nhóm,

HS hứng thú với các sản phẩm làm ra

Ngoài ra, chúng tôi đã sử dụng phiếu khảo sát để đánh giá về mức độ yêu thích của học sinh 400 học sinh lớp 5 khi được học Toán theo chủ đề STEM Kết quả được thống kê ở Bảng 1.5

Bảng 1.5: Khảo sát mức độ yêu thích của HS khi được học toán

Bên cạnh những thuận lợi trên thì HS sẽ gặp một số khó khăn khi học học các chủ đề STEM trong môn Toán, đó là trong quá trình học các em phải thực sự tư duy để gắn kết kiến thức môn Toán với các môn học thuộc lĩnh vực STEM như: khoa học, kỹ thuật, công nghệ Các em phải vận dụng được những kiến thức liên môn này cộng với sự khéo léo của đôi bàn tay để tạo ra những sản phẩm thực tế Quá trình làm ra những sản phẩm này sẽ là quá trình giúp các em hình thành và phát triển tư duy sáng tạo của bản thân

Tiểu kết chương 1

Qua quá trình nghiên cứu lí luận và thực tiễn của việc dạy học chủ đề STEM trong dạy học môn Toán lớp 5 chúng tôi nhận thấy:

Thay vì lối giáo dục truyền thống trước đây, nền giáo dục hiện đại đã chuyển

từ dạy học dựa trên nội dung sang dạy học dựa trên năng lực, đây là xu hướng mang lại hiệu quả cao cho quá trình dạy học, nhưng cũng đòi hỏi giáo viên và học sinh phải thay đổi khi họ dạy và học Đổi mới giáo dục phải được tiến hành một cách toàn diện, đồng bộ trong đó có phương pháp dạy học Dạy học theo chủ đề STEM là PPDH tích cực, đáp ứng được yêu cầu của sự đổi mới mà ngành giáo dục đang đặt ra, đặc biệt là ở bậc Tiểu học

Dạy học theo chủ đề STEM giúp cho HS chủ động tham gia vào quá trình học tập, từ tìm tòi, khám phá ra tri thức dưới sự tổ chức các hoạt động thực hành của GV Từ đó HS hình thành được những kĩ năng học tập và làm việc, các năng lực và phẩm chất cần thiết, góp phần hoàn thiện nhân cách của mỗi HS Với đặc trưng của Toán lớp 5 và đặc điểm lứa tuổi của HS Tiểu học, khi áp dụng PPDH theo định hướng STEM sẽ phát huy được vai trò cũng như đem lại hiệu quả

Dựa trên các vấn đề lý luận kết hợp với kết quả khảo sát thực trạng cho chúng ra thấy vai trò và sự cần thiết của dạy học toán theo chủ đề STEM đối với sự phát triển năng lực sáng tạo và kỹ năng soạn cho học sinh lớp 5 ở một số trường tiểu học tại Hải Phòng, giải quyết vấn đề bước đầu được đánh giá Trên cơ sở đó, chúng tôi sẽ đề xuất thiết kế một số môn học STEM và tổ chức dạy học toán 5 theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho Học sinh tiểu học có hiệu quả Việc thiết kế và tổ chức bài học được trình bày ở Chương 2

DẠY HỌC GÓP PHẦN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH

2.1 Thiết kế một số chủ đề stem trong dạy học môn toán 5 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

2.1.1 Nguyên tắc thiết kế

Dựa vào các tiêu chí xây dựng bài học STEM, chúng tôi đề xuất các nguyên tắc như sau:

2.1.1.1 Đảm bảo tính thực tiễn

Trong các bài học STEM, HS được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh

tế, môi trường và yêu cầu tìm giải pháp

Khi vận dụng STEM vào dạy học môn Toán lớp 5 GV cần đưa HS vào các tình huống có vấn đề trong thực tiễn và yêu cầu HS suy nghĩ và đưa ra cách giải quyết phù hợp Để đưa ra cách giải quyết các tình huống ấy, HS phải huy động các nguồn kiến thức đã học và vốn hiểu biết, kinh nghiệm của mình Giải quyết những vấn đề ấy cũng chính là giải quyết những vấn đề trong chính cuộc sống hằng ngày của các em, giúp đỡ cho người thân của các em và mọi người trong xã hội Do đó, khi vận dụng STEM vào dạy học môn Toán lớp 5 cần đảm bảo chủ đề của các bài học STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn HS tư duy, tìm tòi, sáng tạo, chiếm lĩnh tri thức theo sự hướng dẫn của GV

2.1.1.2 Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật

Quy trình thiết kế kỹ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa HS từ việc xác định một vấn đề hoặc một yêu cầu thiết kế đến sáng tạo và phát triển giải pháp Theo quy trình này, HS thực hiện:

 Xác định vấn đề

 Nghiên cứu kiến thức nền

 Đề xuất nhiều ý tưởng cho các giải pháp

 Lựa chọn giải pháp tối ưu

 Phát triển và chế tạo một mô hình (nguyên mẫu)