Dạy học môn công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM (tt)

Lê Xuân Quang 2016, “Một số vấn đề trong dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM”, Tạp chí khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Tạp chí khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

LÊ XUÂN QUANG

DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

Chuyên ngành: LL và PPDH Bộ Môn Kĩ thuật Công nghiệp

Mã số: 62 14 01 11

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Hà Nội - 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

Người hướng dẫn khoa học: 1 PGS.TS Lê Huy Hoàng

2 TS Vũ Đình Chuẩn

Phản biện 1: PGS.TS Phạm Đức Quang

Viện Khoa học Giáo dục Việt Nam

Phản biện 2: TS Lê Thanh Nhu

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Phản biện 3: PGS.TS Từ Đức Văn

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

Luận án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án Tiến sĩ

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Vào hồi giờ phút, ngày tháng năm 2017

Có thể tìm đọc luận án tại:

- Thư viện Quốc Gia, Hà Nội

- Thư viện trường Đại học Sư phạm Hà Nội

LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN

-

1 Lê Xuân Quang (2013), “Dạy học giải quyết vấn đề trực tuyến”,

Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội, 58 (6A), tr

119-124

2 Lê Xuân Quang, Phan Thanh Toàn (2014), “Một số biện pháp

triển khai nhân tố xã hội trong mô hình đào tạo truy vấn cộng đồng

(COI- Community of inquiry)”, Tạp chí khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, 59 (6BC), tr 180-186

3 Lê Xuân Quang (2015), “Giáo dục STEM - Một giải pháp trong

xây dựng, phát triển chương trình giáo dục phổ thông sau năm 2015”,

Tạp chí Giáo dục và Xã hội, 6/2015, tr 37-39

4 Le Xuan Quang, Le Huy Hoang, Vu Dinh Chuan, Nguyen Hoai Nam, Nguyen Thi Tu Anh, Vu Thi Hong Nhung (2015),“Integrated Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) education through active experience of designing technical toys in

the Vietnam schools”, British Journal of Education, Society & Behavioural Science, 11(2)

5 Lê Xuân Quang (2015), “Vài nét về giáo dục STEM ở Mỹ”,

Kỷ yếu hội thảo Quốc gia - Nâng cao năng lực đào tạo GV kĩ thuật tại các trường, khoa Sư phạm Kĩ thuật đáp ứng đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, tr 150-154

6 Lê Xuân Quang (2016), “Một số vấn đề trong dạy học môn

Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM”, Tạp chí khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Tạp chí khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, 61 (6B), tr 211-218

7 Lê Xuân Quang (2017), “Cơ sở khoa học của dạy học môn Công

nghệ theo định hướng giáo dục STEM”, Tạp chí khoa học dạy nghề,

số 43-44/2017, tr 44-48

STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học) Giáo dục STEM là quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành nhằm trang bị cho HS những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Các kiến thức và kĩ năng này phải được giảng dạy tích hợp giúp người học có thể áp dụng những kiến thức đó trong những bối cảnh cụ thể

Giáo dục STEM mới chỉ xuất hiện ở Việt Nam trong những năm gần đây Do vậy giáo dục STEM rất cần sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội

Hiện nay ở Việt Nam, STEM và giáo dục STEM nói riêng chưa được nghiên cứu sâu Do vậy chưa có công trình nào bàn về cơ sở lý luận của giáo dục STEM và vận dụng vào dạy học bộ môn Bên cạnh

đó, môn Công nghệ có nhiều điểm tương đồng với giáo dục STEM,

do đó việc nghiên cứu về giáo dục STEM nói chung và dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM nói riêng là hoàn toàn có

cơ sở và phù hợp với định hướng đổi mới căn bản giáo dục Việt Nam

sau 2015 theo hướng phát triển năng lực ở người học nhằm đáp ứng những đòi hỏi của xã hội hiện đại

Với các lý do trên tác giả chọn đề tài:“Dạy học môn Công nghệ

phổ thông theo định hướng giáo dục STEM”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng cơ sở lí luận về giáo dục STEM và cơ sở lí luận, cơ sở thực tiễn về dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Thiết kế quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM và vận dụng vào dạy học môn Công nghệ phổ thông Việt Nam

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

(1) Xây dựng cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM

(2) Xây dựng quy trình dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM Đề xuất phương pháp luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ

(3) Thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm kiểm nghiệm đánh giá giả thuyết nêu ra

4 Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Giáo dục STEM, Môn Công nghệ phổ thông

- Đối tượng nghiên cứu: Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM

- Phạm vi nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn Công nghệ lớp 8 Trung học cơ sở (THCS) ở Việt Nam Phạm vi khảo sát: Trường THCS Tân Phú - Quốc Oai - Hà Nội, Trường THCS-THPT Nguyễn Tất Thành - Hà Nội

5 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế được quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM và vận dụng vào xây dựng các chủ đề, nội dung, cách thức tổ chức hoạt động dạy và học, kiểm tra đánh giá môn Công nghệ sẽ tác động tích cực đến kết quả học tập, hứng thú và góp phần hình thành, phát triển năng lực cốt lõi (năng lực giải quyết vấn

đề, năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác…) cho HS trong dạy học môn Công nghệ theo định hướng đổi mới toàn diện giáo dục Việt Nam

6 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp nghiên cứu lý luận, phương pháp nghiên cứu thực tiễn, và các phương pháp hỗ trợ khác

7 Đóng góp của đề tài

7.1 Về lí luận

Nghiên cứu đề xuất khái niệm, quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Nghiên cứu đề xuất phương pháp luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM Xây dựng các tiêu chí về một chủ đề giáo dục STEM, cấu trúc của nhiệm vụ STEM

7.2 Về thực tiễn

Đánh giá thực trạng dạy học môn Công nghệ dưới góc độ giáo dục STEM Kết quả nghiên cứu của luận án làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu về giáo dục STEM và vận dụng vào dạy học môn Công nghệ tại các trường phổ thông

8 Bố cục của luận án

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 3 chương: Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM

Chương 2 Dạy học môn Công nghệ 8 theo định hướng giáo dục STEM

Chương 3 Kiểm nghiệm và đánh giá

Chương 1 - CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1.1 Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM

1.1.1 Giáo dục STEM trên thế giới

1.1.1.1 Nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới

Trong một thập kỷ trở lại đây nghiên cứu về giáo dục STEM đang được rất nhiều nhà giáo dục trên thế giới quan tâm nghiên cứu

và xu hướng nghiên cứu về lĩnh vực này sẽ còn tiếp tục được phát triển Hiện nay có một số khuynh hướng nghiên cứu về giáo dục STEM là: nghiên cứu về lịch sử, quá trình phát triển, tầm quan trọng của giáo dục STEM; vai trò và việc kết hợp Công nghệ và Kĩ thuật trong STEM; tích hợp giáo dục STEM; mô hình và cải tiến mô hình giáo dục STEM, nghề nghiệp STEM, các chương trình trải nghiệm STEM, phát triển đội ngũ giáo viên, phương pháp giảng dạy STEM…

1.1.1.2 Kinh nghiệm triển khai giáo dục STEM trên thế giới

Một trong các chiến lược chung nhất ở Mỹ hướng tới STEM là nâng cao yêu cầu về Toán học và Khoa học đối với học sinh (HS) tốt nghiệp Bên cạnh đó, các giáo viên (GV) cũng thường xuyên được tham gia các khoá bồi dưỡng nghiệp vụ về giảng dạy STEM từ cơ bản đến chuyên sâu Truyền thông về giáo dục STEM tới các bậc phụ huynh luôn được chính phủ Mỹ quan tâm

Tại pháp giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp Bậc Tiểu học

HS đã được tham gia các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy sự quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ bên cạnh đó phát triển tư duy phê phán của HS Ở bậc THCS, Pháp đang triển khai một chương trình học tập về Tích hợp Khoa học và Công nghệ, các nội dung này được dạy tích hợp chứ không phải là một

môn học riêng biệt.Trong chương trình phổ thông HS được tham gia vào chủ đề khám phá có liên quan đến STEM như: Công nghệ sinh học; y tế và xã hội; phát minh và đổi mới công nghệ, kỹ thuật… Giáo dục STEM đã được đưa thành một chương trình quốc gia ở Anh với mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM bao gồm 4 nội dung chính là: tuyển dụng giáo viên giảng dạy STEM, bồi dưỡng nâng cao trình độ của giáo viên, cải tiến và làm phong phú chương trình học cả trong và ngoài lớp học, phát triển cơ

sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học Quan niệm về giáo dục STEM

ở Anh đó là một cách tiếp cận, một định hướng chứ không phải một môn học

Xu hướng trong giáo dục Malaysia cho thấy Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) đang trở nên phổ biến và quan trọng Malaysia đã xây dựng chương trình giảng dạy mang tính tìm hiểu dựa trên các bối cảnh, các câu hỏi và vấn đề(sẽ thực hiện vào năm 2017), bên cạnh đó Malaysia cũng xây dựng các nguồn lực dạy

và học về STEM một cách toàn diện

1.1.2 Giáo dục STEM ở Việt Nam

Giáo dục STEM xuất hiện tại Việt Nam từ năm 2010 Từ năm

2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức cuộc thi “Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho HS trung học”, cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho

GV trung học” và cuộc thi “Sáng tạo khoa học kĩ thuật” Các cuộc thi phù hợp với mục tiêu mà giáo dục STEM hướng tới Hiện nay Bộ Giáo dục và Đào tạo cũng đang phối hợp với Hội Đồng Anh triển khai chương trình thí điểm về giáo dục STEM tại một số trường THCS và THPT ở các tỉnh phía Bắc

1.2 Một số khái niệm

1.2.1 STEM

STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học) Thuật ngữ STEM thường được dùng trong ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp Trong ngữ cảnh giáo dục STEM được hiểu là giáo dục STEM

1.2.2 Giáo dục STEM

Có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay là:

- Chương trình giáo dục quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ Kĩ thuật và Toán học

- Tích hợp (liên ngành) của 4 lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học

- Tích hợp (liên ngành) từ 2 lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ,

Kĩ thuật và Toán học trở lên

Trong nghiên cứu này giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa thứ

ba và được tác giả định nghĩa như sau: “Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuât và Toán học trở lên Trong đó nội dung học tập được gắn với thực tiễn, PPDH theo quan điểm định hướng hành động”

1.3 Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM

1.3.1 Mục tiêu giáo dục STEM

Dưới góc độ giáo dục và vận dụng trong bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM một mặt thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông, mặt khác giáo dục STEM nhằm mục tiêu:

- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS, phát triển các năng lực cốt lõi cho HS và Định hướng nghề nghiệp cho HS

1.3.2 Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực giáo dục trong STEM

Hình 1.1 Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ,

Kĩ thuật và Toán học

Hình 1.1 Thể hiện mối quan hệ rất tự nhiên giữa các thành tố trong STEM do vậy tiếp cận giáo dục STEM phải là tiếp cận mang tính liên ngành để tạo ra sự kết hợp hài hòa giữa các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học nhằm mang đến cho HS những trải nghiệm thực tế thực sự có ý nghĩa

1.3.3 Quy trình giáo dục STEM

1.3.3.1 Quy trình 5E

Quy trình 5E là một quy trình phổ biến được sử dụng để tích hợp giáo dục STEM nhằm mô tả tiến trình dạy học và có thể được sử dụng trong toàn bộ chương trình, cho một chương hay một bài học (Hình 1.2)

Hình 1.2 Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM 1.3.3.2 Quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học

STEM thông qua nghiên

cứu khoa học hay mô hình

sinh hoạt câu lạc bộ khoa

1.3.3.3.Quy trình tiếp cận theo lý thuyết thiết kế kĩ thuật

Quy trình tiếp cận theo lý thuyết thiết kế kĩ thuật về bản chất ở đây là dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật để giải quyết vấn đề (Hình 1.4)

Hình 1.4 Vòng lặp thiết kế trong giáo dục STEM

1.3.4 Các con đường giáo dục STEM cho học sinh

Hiện nay trên thế giới giáo dục STEM thường được triển khai thông qua các con đường như hoạt động ngoài giờ lên lớp, và thông qua dạy học các môn học thuộc về STEM

1.3.5 Phân loại STEM

- Phân loại dựa trên khía cạnh các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề ta có:STEM đầy đủ và STEM khuyết

- Phân loại dựa trên khía cạnh phạm vi kiến thức để giải quyết vấn

đề STEM ta có: STEM cơ bản và STEM mở rộng

- Phân loại dựa vào mục đích dạy học ta có:STEM dạy kiến thức

mới và STEM vận dụng

1.4 Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM

1.4.1 Cơ sở khoa học

Tư tưởng của dạy học theo định hướng STEM là dựa trên sự kết nối kiến thức của các lĩnh vực chuyên môn: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, cũng như gắn với các tình huống thực tiễn Do vậy cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM là các lý thuyết về dạy học tích hợp, dạy học phát triển năng lực, nội hàm các môn Công nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam và lý thuyết về thiết kế kĩ thuật

1.4.2 Bản chất

Là một cách tiếp cận liên ngành trong dạy học môn Công nghệ nhằm tạo cơ hội cho HS kết nối những kiến thức được học trong môn Công nghệ với các kiến thức cơ sở của các môn học thuộc lĩnh vực STEM với những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống Nhấn mạnh quá trình thiết kế, tạo môi trường khuyến khích sự khám phá, sáng tạo vào giải quyết vấn đề thực tiễn nhằm phát triển các kĩ năng về STEM cho tất cả các HS

1.4.3 Đặc điểm

Dạy học tích hợp và dạy học định hướng năng lực là cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM do vậy các đặc điểm của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM cũng mang những nét bản chất của dạy học tích hợp và dạy học định hướng năng lực Những đặc điểm nổi bật của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM là: Tính tích hợp, tính thiết kế và tính toàn diện

1.4.4 Quy trình

Từ kinh nghiệm quốc tế và thực tiễn chương trình và SGK môn Công nghệ, nghiên cứu đề xuất quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM và quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM như sau (Hình 1.5, Hình 1.6):

Hình 1.5 Quy trình dạy học môn Công nghệ theo

định hướng giáo dục STEM

Hình 1.6 Quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM

Phân tích ứng dụng

Chỉ ra các kiến thức liên quan trong các môn

thuộc lĩnh vực STEM

Hình thành chủ đề

Khi xây dựng chủ đề giáo dục STEM cần xem xét trên góc độ: vấn đề thực tiễn của cuộc sống, phạm vi tác động và độ phức tạp của vấn đề STEM (Hình 1.7)

Hình 1.7 Mô hình ba chiều xem xét chủ đề giáo dục STEM

1.5 Thực trạng dạy học môn Công nghệ phổ thông dưới góc độ định hướng giáo dục STEM

1.5.1 Từ góc độ chương trình

Theo nghĩa rộng có thể nói chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam đã quan tâm đến giáo dục STEM, các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật được đưa vào giảng dạy trong tất cả các bậc học Theo nghĩa hẹp dựa trên các yêu cầu của giáo dục STEM, nhất là hiệu quả tích hợp các môn học và vận dụng thực tế có thể thấy chương trình giáo dục phổ thông ở Việt Nam hiện nay chưa thực sự có giáo dục STEM

1.5.2 Từ điều tra thực tiễn

1.5.2.1 Thực trạng dạy học môn Công nghệ

Để tìm hiểu về thực trạng dạy học môn Công nghệ phổ thông dưới góc độ định hướng giáo dục STEM, nghiên cứu đã tiến hành