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

Nội hàm môn Công nghệ đã có yếu tố tích hợp, 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 ph

LÊ XUÂN QUANG

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

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Hà Nội - 2017

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

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS TS Lê Huy Hoàng

2 TS Vũ Đình Chuẩn

Hà Nội - 2017

Tôi xin cam đoan đây là công trình do chính tôi thực hiện Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, khách quan, nghiêm túc và chưa từng được tác giả khác công bố trong bất cứ công trình nào

Tác giả luận án

Lê Xuân Quang

Em xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Sau đại học, các thầy giáo, cô giáo trong khoa Sư phạm kĩ thuật, trường Đại học Sư phạm Hà Nội

đã tận tình giảng dạy, truyền thụ kiến thức, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho

em học tập và nghiên cứu tại Trường

Với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Lê Huy Hoàng và TS.Vũ Đình Chuẩn đã tận tình hướng dẫn và luôn động viên, giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu Sự hiểu biết sâu sắc về khoa học cũng như kinh nghiệm của các thầy là tiền đề để em đạt được kết quả này

Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, các cô giáo

và các bạn đồng nghiệp làm việc tại bộ môn Phương pháp dạy học, Khoa Sư phạm kĩ thuật, trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã tận tình chỉ bảo và chia sẻ kinh nghiệm, kiến thức giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các chuyên gia, các thầy cô giáo và các em học sinh, sinh viên đã tham gia, hợp tác và tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cha mẹ, gia đình, người thân, bạn bè đã luôn quan tâm, ủng hộ, động viên, khích lệ, và giúp đỡ

để tôi hoàn thành luận án này

Hà Nội, ngày tháng 4 năm 2017

Nghiên cứu sinh

Lê Xuân Quang

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt

CNTT Công nghệ thông tin

UNESCO United Nations Educational

Scientific and Cultural Organization

Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hiệp quốc

MỤC LỤC

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Danh mục từ viết tắt

Mục lục

Danh mục bảng

Danh mục hình

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

4 Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

5 Giả thuyết khoa học 4

6 Phương pháp nghiên cứu 4

7 Đóng góp của đề tài 5

8 Bố cục của luận án 5

Chương 1 - CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 6

1.1 Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM 6

1.1.1 Giáo dục STEM trên thế giới 6

1.1.2 Giáo dục STEM ở Việt Nam 13

1.2 Một số khái niệm 16

1.2.1 STEM 16

1.2.2 Giáo dục STEM 17

1.3 Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM 19

1.3.1 Mục tiêu giáo dục STEM 19

1.3.2 Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM 21

1.3.3 Quy trình giáo dục STEM 23

1.3.4 Các con đường giáo dục STEM cho học sinh 27

1.3.5 Phân loại STEM 31

1.4 Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 33

1.4.1 Cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 33

1.4.2 Bản chất của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 40

1.4.3 Đặc điểm của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 41

1.4.4 Quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 42

1.4.5 Phương pháp và hình thức tổ chức dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 49

1.4.6 Cơ sở vật chất trong giáo dục STEM 54

1.5 Thực trạng dạy học môn Công nghệ phổ thông dưới góc độ định hướng giáo dục STEM 55

1.5.1 Từ góc độ chương trình 55

1.5.2 Từ điều tra thực tiễn 56

Kết luận chương 1 63

Chương 2 - DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ 8 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 65

2.1 Phân tích môn Công nghệ 8 dưới góc độ giáo dục STEM [4] 65

2.1.1 Mục tiêu môn Công nghệ 8 65

2.1.2 Cấu trúc nội dung môn Công nghệ 8 67

2.1.3 Đặc điểm môn Công nghệ 8 68

2.2 Mối quan hệ giữa mục tiêu, chương trình, nội dung môn Công nghệ 8 với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM 70

2.3 Các mức độ dạy học môn Công nghệ 8 theo định hướng giáo dục STEM 72 2.4 Vận dụng quy trình giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ 8 73

2.4.1 Xây dựng chủ đề 73

2.4.2 Xây dựng nội dung học tập môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 79

2.4.3 Thiết kế các nhiệm vụ 83

2.4.4 Tổ chức thực hiện 84

2.4.5 Đánh giá 86

2.5 Một số ví dụ minh hoạ 97

2.5.1 Chủ đề STEM cho dạy lồng ghép bộ phận 97

2.5.2 Chủ đề STEM cho dạy lồng ghép toàn bộ 101

2.5.3 Chủ đề STEM cho dạy phối hợp nhiều bài học 111

Kết luận chương 2 118

CHƯƠNG 3 KIỂM NGHIỆM ĐÁNH GIÁ 119

3.1 Thực nghiệm sư phạm 119

3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 119

3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 119

3.1.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 120

3.1.4 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 120

3.1.5 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 122

3.1.6 Kết quả thực nghiệm sư phạm 125

3.2 Phương pháp chuyên gia 134

3.2.1 Mục đích 134

3.2.2 Đối tượng xin ý kiến chuyên gia 134

3.2.3 Nội dung và phương pháp tiến hành 135

3.2.4 Đánh giá kết quả 137

Kết luận chương 3 144

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 145

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 147

TÀI LIỆU THAM KHẢO 148 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Xác định chủ đề STEM từ ngữ cảnh cuộc sống 46

Bảng 1.2 Kết quả mức độ quan tâm của GV tới các năng lực chung thông qua bài giảng 57

Bảng 1.3 Mức độ GV sử dụng phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực 58

Bảng 1.4 Kết quả hướng dẫn HS vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn 59

Bảng 1.5 Kết quả mức độ GV chú ý định hướng hứng thú ở HS 59

Bảng 1.6 Kết quả mức độ GV tổ chức cho HS hợp tác làm ra sản phẩm trong quá trình dạy học 60

Bảng 1.7 Kết quả mức độ GV kết nối kiến thức từ các môn Khoa học tự nhiên trong quá trình dạy học môn Công nghệ 60

Bảng 1.8 Kết quả khảo sát mức độ GV sử dụng cơ sở vật chất dạy học môn Công nghệ 61

Bảng 1.9 Kết quả khảo sát về phòng học môn Công nghệ 62

Bảng 1.10 Kết quả mức độ nhận thức của GV về STEM 62

Bảng 1.11 Mối quan tâm về STEM hiện nay của GV môn Công nghệ 63

Bảng 2.1 Một số nội dung trong chương trình môn Công nghệ 8 có thể lựa chọn để xây dựng chủ đề STEM 74

Bảng 2.2 Ứng dụng các kiến thức trong môn Công nghệ 8 trong thực tiễn 76

Bảng 2.3 Nội dung cho chủ đề giáo dục STEM 82

Bảng 2.4 Bảng Rubric đánh giá sản phẩm của HS 89

Bảng 2.5 Cấu trúc và tiêu chí năng lực giải quyết vấn đề 90

Bảng 2.6 Các mức của năng lực giải quyết vấn đề 91

Bảng 2.7 Bảng kiểm quan sát năng lực giải quyết vấn đề 92

Bảng 2.8 Cấu trúc và các tiêu chí của năng lực sáng tạo 92

Bảng 2.9 Bảng mô tả các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực sáng tạo 93

Bảng 2.10 Bảng kiểm quan sát năng lực sáng tạo 94

Bảng 2.11 Cấu trúc và các tiêu chí của năng lực hợp tác 94

Bảng 2.12 Các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực hợp tác 95

Bảng 2.13 Bảng kiểm quan sát năng lực hợp tác 96

Bảng 3.1 Các trường và lớp trong TNSP 121

Bảng 3.2 Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng của lớp TN trước và sau tác động sư phạm 126

Bảng 3.3 Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng của lớp TN và lớp ĐC 128

Bảng 3.4 Bảng tổng hợp các tham số đánh giá năng lực giải quyết vấn đề 129 Bảng 3.5 Bảng tổng hợp các tham số đánh giá năng lực sáng tạo 131

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp các tham số đánh giá năng lực hợp tác 132

Bảng 3.7 Kết quả điều tra mức độ đồng tình của HS 133

Bảng 3.8 Ý kiến chuyên gia về cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 137

Bảng 3.9 Ý kiến chuyên gia về đặc điểm của giáo dục STEM 138

Bảng 3.10 Ý kiến chuyên gia về tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM 140 Bảng 3.11 Ý kiến chuyên gia về nguyên tắc dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 140

Bảng 3.12 Ý kiến chuyên gia về tính khả thi của đề xuất 142

Bảng 3.13 Ý kiến chuyên gia về chủ đề đã xây dựng 143

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học 22

Hình 1.2 Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM 24

Hình 1.3 Tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học26 Hình 1.4 Vòng lặp thiết kế trong giáo dục STEM [84] 27

Hình 1.5 Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất 29

Hình 1.6 Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học 29

Hình 1.7 Chủ đề STEM nhiều môn phối hợp 30

Hình 1.8 Quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 42 Hình 1.9 Quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM 43

Hình 1.10 Mô hình ba chiều xem xét chủ đề giáo dục STEM 45

Hình 1.11 Sơ đồ các bước thực hiện dạy học theo dự án 52

Hình 1.12 Biểu đồ mức độ sử dụng phương pháp và kĩ thuật dạy học 59

Hình 1.13 Kết quả mức độ kết nối kiến thức từ các môn Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học và Tin học trong quá trình dạy học môn Công nghệ 61

Hình 2.1 Nội dung môn Công nghệ 8 68

Hình 2.2 Các giai đoạn tổ chức thực hiện nội dung học tập 85

Hình 3.1 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra của lớp TN trước và sau tác động sư phạm 126

Hình 3.2 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra của lớp TN (sau tác động sư phạm) và lớp ĐC 127

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Một nền kinh tế thịnh vượng trong thế kỉ 21 sẽ dựa trên nền tảng của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học [64] Điều này đặt ra cho ngành giáo dục nhiệm vụ cần chuẩn bị cho học sinh (HS) những kĩ năng và kiến thức theo chuẩn toàn cầu để đáp ứng với nhu cầu hội nhập ngày càng cao Giáo dục STEM bắt nguồn từ nước Mỹ cách đây gần hai thập kỉ, đây được coi như một cuộc cải cách giáo dục mang tính đột phá của Mỹ với mục tiêu xác lập vững chắc vị thế của quốc gia đứng đầu thế giới về kinh tế, khoa học và công nghệ với nguồn lao động chất lượng thuộc các lĩnh vực STEM Bên cạnh đó tiếp tục làm gia tăng tầm ảnh hưởng của Mỹ với thế giới thông qua những phát minh, sáng chế Cho đến nay đã có rất nhiều quốc gia theo đuổi chương trình giáo dục STEM bởi họ nhận thấy đó là hướng đi đúng và mang tính tất yếu trong bối cảnh cạnh tranh kinh tế giữa các quốc gia trên thế giới

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

Theo số liệu của Cục thống kê lao động Mỹ năm 2012 cho thấy việc làm thuộc lĩnh vực STEM được dự báo mở rộng và phát triển nhanh hơn so với việc làm thuộc lĩnh vực phi STEM trong giai đoạn 2010 - 2020 [82] Trong đó, số lượng lao động của Mỹ giai đoạn 2012 - 2022 cần thêm 15,6 triệu người (tăng 10,8%), đặc biệt tỉ lệ tăng trưởng về việc làm trong lĩnh vực STEM chiếm tỉ lệ cao nhất [74] Tương tự tại Úc, ước tính 75% những nghề phát triển nhanh nhất đòi hỏi kĩ năng và kiến thức về STEM Như vậy, nguồn nhân lực thuộc lĩnh vực

STEM cũng đang trở nên rất cần thiết đối với các quốc gia khác đặc biệt trong bối cảnh toàn cầu hóa hiện nay

Ở Việt Nam, định hướng phát triển đất nước sớm trở thành nước công nghiệp theo hướng hiện đại, đặc biệt chú trọng tới phát triển kinh tế tri thức Trong chiến lược phát triển công nghiệp Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035 chú trọng đào tạo nguồn nhân lực công nghiệp có kĩ năng, có năng lực sáng tạo; ưu tiên phát triển và chuyển giao công nghệ đối với các ngành Trong đó, Chính phủ đã xác định 3 nhóm ngành công nghiệp lựa chọn ưu tiên phát triển gồm: công nghiệp chế biến chế tạo, điện tử và viễn thông, năng lượng mới và năng lượng tái tạo [29] Để xây dựng được nguồn nhân lực đó, giáo dục cần phải chuẩn bị một lực lượng thành thạo trong lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Vì vậy, trong quá trình hội nhập quốc tế sâu rộng, cơ hội tiếp cận với các xu thế mới, các mô hình giáo dục mới và học hỏi kinh nghiệm của các nước có nền giáo dục tiên tiến là cần thiết nhằm thay đổi căn bản giáo dục phổ thông tại Việt Nam

Giáo dục STEM xuất hiện ở Việt Nam trong vài năm trở lại đây, hiện nay mới đang ở bước truyền thông và mang tính thử nghiệm, chưa thực sự trở thành một hoạt động giáo dục chính thức trong trường phổ thông Tuy nhiên, giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kĩ năng cần thiết cho

HS thế kỉ 21 sẽ là mô hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của thế giới

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 vẫn chưa được nghiên cứu sâu Các bài viết, tài liệu về giáo dục STEM ở Việt Nam hiện nay mới chỉ mang tính chất thông tin và bình luận Hiện chưa có công trình nào bàn về cơ sở lí luận của giáo dục STEM và vận dụng nó vào dạy học bộ môn Bên cạnh đó, môn Công nghệ có nhiều điểm tương đồng với giáo dục STEM bởi đây là môn khoa học ứng dụng các kiến thức nền tảng của các môn khoa

học cơ bản như Toán học, Vật lí, Hóa học… Bản thân môn Công nghệ cũng là một thành tố trong STEM Nội hàm môn Công nghệ đã có yếu tố tích hợp, 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 lí 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 Trên cơ sở đó thực nghiệm (TN) với môn Công nghệ 8

(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 tại trường THCS Tân Phú - Quốc Oai - Hà Nội và 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

- Nhóm phương pháp nghiên cứu lí luận (phương pháp phân tích, tổng

hợp, khái quát hóa) Được sử dụng để tập hợp, phân tích các tài liệu nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam về các vấn đề thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài, nhằm mục đích lựa chọn những khái niệm và tư tưởng cơ bản là cơ sở lí luận của đề tài Nghiên cứu những chủ chương chính sách của Nhà nước, của ngành Giáo dục có liên quan tới nội dung nghiên cứu Từ đó đề xuất khung lí luận cho dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM

- Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn (phương pháp điều tra,

phương pháp quan sát sư phạm, phương pháp TNSP, phương pháp Delphi) Được sử dụng để điều tra về thực trạng dạy học môn Công nghệ dưới góc độ giáo dục STEM, những hiểu biết của giáo viên (GV) về giáo dục STEM Xây dựng và sử dụng các bảng kiểm quan sát năng lực của HS trong quá trình trải nghiệm học tập môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Xác định nhiệm vụ và xây dựng nội dung, tiến hành các hoạt động TNSP Tư tưởng của phương pháp Delphi được sử dụng trong quá trình xin ý kiến chuyên gia để xác định sự đồng thuận của các chuyên gia với các nội dung nghiên cứu và giúp tạo

ra những ý tưởng mới cho nghiên cứu

- Nhóm phương pháp hỗ trợ (phương pháp thống kê Toán học…)

Luận án sử dụng phần mềm SPSS 16.0 để xử lí, phân tích các số liệu thu được trong các mẫu điều tra và TN

7 Đóng góp của đề tài

7.1 Về lí luận

Hoàn thiện cơ sở lí luận về giáo dục STEM trên các phương diện sau:

- Đề xuất khái niệm, quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM

- Đề xuất phương pháp luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ

- Xây dựng các tiêu chí về một chủ đề giáo dục STEM, cấu trúc của nhiệm vụ STEM

8 Bố cục của luận án

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lí 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 LÍ 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 đã, đang được rất nhiều nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu và xu hướng nghiên cứu về lĩnh vực này sẽ còn tiếp tục được phát triển Theo thống kê của Josh Brown – Trường đại học Illinois giai đoạn 2007 - 2010 tại Mỹ có 60 bài báo khoa học liên quan trực tiếp đến giáo dục STEM được xuất bản từ 8 tạp chí nổi tiếng trong lĩnh vực giáo dục của Mỹ, điều này cho thấy cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu về giáo dục STEM [43] Với mục đích nghiên cứu về xu hướng giáo dục STEM, Yuan-Chung Yu và cộng sự (cs) đã tập hợp và phân tích các tài liệu về giáo dục STEM trong cơ sở dữ liệu ISI giai đoạn từ 1992 - 2013 cho thấy từ năm 2008 cho tới nay xu hướng nghiên cứu về giáo dục STEM phát triển rất mạnh, cụ thể năm 2008 có khoảng 15 bài báo thì đến năm 2013 số lượng đã tăng lên gần 100 bài báo Cũng trong giai đoạn này Mỹ là quốc gia có nhiều nghiên cứu về giáo dục STEM nhất với 200 công trình (52%), tiếp theo

đó là Anh với 36 công trình (9,35%); Hà Lan, Úc mỗi quốc gia có 16 nghiên cứu (4,16%); các quốc gia Tây Ban Nha, Ixaren, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada, Đức, Đài Loan tổng cộng có 67 công trình; các quốc gia còn lại trên thế giới có 50 công trình Nghiên cứu cũng chỉ ra 5 lĩnh vực liên quan đến giáo dục STEM bao gồm: Giáo dục học, Tâm lí học, Kĩ thuật, Dịch vụ khoa học chăm sóc sức khỏe và Khoa học máy tính [86] Bên cạnh đó, hiện nay trên thế giới có một số khuynh hướng nghiên cứu về giáo dục STEM như: lịch sử, quá trình phát triển, tầm quan trọng của giáo dục STEM tiêu biểu là các tác giả Morrison, Amanda Roberts, David W White, William E Dugger, Ryan Brown… Những nghiên

cứu theo hướng này tập trung tìm hiểu về bản chất của STEM, vai trò của STEM trong lịch sử phát triển khoa học công nghệ của loài người, những nhận thức về giáo dục STEM [44], [62], [67], [75]

Chương trình giáo dục thế kỷ XX chủ yếu tập trung vào Khoa học và Toán học mà ít quan tâm tới Kĩ thuật và Công nghệ Thực tế hiện nay cho thấy trong giáo dục không có Công nghệ và Kĩ thuật thì HS chỉ được trang bị những

kĩ năng về lí thuyết, khái niệm, nguyên lí, công thức, định luật mà không được trang bị kiến thức để áp dụng vào thực tiễn Vì vậy, vai trò và việc kết hợp Công nghệ và Kĩ thuật trong STEM hiện nay như thế nào cũng là một hướng nghiên cứu được nhiều tác giả quan tâm tiêu biểu là Ronald Rockland, DiFrancesca [54], [76] Đặc biệt trong luận án nghiên cứu của James Allen Boe bằng phương pháp tổng quan tài liệu và thực nghiệm Delphi đã xác định được những vấn đề cơ bản của giáo dục STEM Nghiên cứu đưa ra những khuyến nghị để giải quyết có hiệu quả về Công nghệ và Kĩ thuật trong STEM Những chiến lược có thể được khuyến kích để đáp ứng các nhu cầu của GV môn Công nghệ trong tương lai Làm thế nào để giáo dục công nghệ thể hiện được vai trò mang tính “dẫn dắt” trong giáo dục STEM [42]

Tích hợp giáo dục STEM là một hướng nghiên cứu khá cơ bản về giáo dục STEM được rất nhiều nhà khoa học, tổ chức giáo dục quan tâm Tiêu biểu

là công trình của Honey và cs [60] Đây là kết quả nghiên cứu trong một thời

gian dài của nhóm các chuyên gia thuộc nhiều lĩnh vực của Ủy ban tích hợp giáo dục STEM (Mỹ) dưới sự ủng hộ của Viện Kĩ thuật Quốc gia và Ban khoa học giáo dục của Hội đồng nghiên cứu quốc gia Mỹ Nghiên cứu này là một kinh nghiệm quý báu về tích hợp giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông hệ 12 năm của Mỹ Cụ thể: nghiên cứu đã mô tả về khung lí thuyết tích hợp giáo dục STEM, tổng quan nghiên cứu những kinh nghiệm tích hợp giáo dục STEM, những nghiên cứu liên quan đến việc thiết kế tích hợp những trải nghiệm STEM, ngữ cảnh cho việc triển khai tích hợp STEM

Ngoài ra hiện nay cũng có nhiều nghiên cứu về mô hình và cải tiến mô hình giáo dục STEM, nghề nghiệp liên quan đến giáo dục STEM, các chương trình trải nghiệm STEM, phát triển đội ngũ GV, phương pháp giảng dạy STEM [48], [49], [58], [71], [72], [73], [85]… Gần đây, đã có một số nghiên cứu đề cập đến yếu tố Nghệ thuật (Art) trong giáo dục STEM và đề xuất về dạy học liên ngành STEAM [52], [63], [78] Từ đó mở ra hướng nghiên cứu về những biến thể của giáo dục STEM

Bên cạnh những nghiên cứu về giáo dục STEM, hiện nay nhiều trường Đại học ở Mỹ đã có những chương trình đào tạo thạc sĩ về dạy học tích hợp giáo dục STEM Các chương trình này hướng tới việc đào tạo ra thế hệ những nhà lãnh đạo, những nhà giáo dục STEM thế kỷ 21 với những hiểu biết sâu rộng về tính chất liên ngành của STEM và những cách tiếp cận mới cho việc giảng dạy và học tập các nội dung STEM Các khóa học được thiết kế để truyền cảm hứng cho các GV niềm đam mê về lĩnh vực STEM và những khả năng để

có thể giảng dạy nội dung STEM một cách hấp dẫn

1.1.1.2 Kinh nghiệm triển khai giáo dục STEM trên thế giới

Nhiều quốc gia trên thế giới, bao gồm cả Mỹ và Liên minh châu Âu đang chuyển đổi hệ thống giáo dục để có thể cạnh tranh trong thời kỳ đổi mới [56] Giáo dục STEM là vấn đề cốt lõi của cả hai chiến lược đổi mới dựa trên nghiên cứu của Mỹ và Liên minh Châu Âu Chiến lược đổi mới cung cấp một tầm nhìn cho những hoạch định chính sách và là động lực cho các sáng kiến STEM mang tính cộng đồng và cá nhân để nâng cao sự hấp dẫn đối với STEM và giảng dạy STEM Mục tiêu trực tiếp của sáng kiến STEM là tăng số lượng và chất lượng GV dạy STEM để có thể đào tạo các kĩ năng và khả năng sáng tạo ở sinh viên, HS nhằm đảm bảo sự thành công trong thế kỉ 21 Ở nhiều quốc gia, cải cách giáo dục tập trung vào việc tăng khả năng, hứng thú, đam mê khoa học của HS đối với STEM và giảng dạy STEM

a Tại Mỹ

Giáo dục STEM không phải là vấn đề quá mới ở Mỹ, nhưng gần đây nó dành được sự quan tâm lớn của quốc gia thông qua luật liên bang Mối quan tâm này đến từ những nghiên cứu cho thấy sự giảm sút về năng lực giữa HS

Mỹ và các HS quốc gia khác trong môn Toán học và Khoa học [61] Ngay từ năm 1990, chính phủ Mỹ đã xây dựng 6 mục tiêu giáo dục và một trong số đó

là cần thiết phát triển HS thông thạo về Toán học và Khoa học Phát triển năng lực cạnh tranh toàn cầu là kết quả của sáng kiến cạnh tranh nước Mỹ được đề xuất bởi tổng thống George.W.Bush trong năm 2006 [53] Sáng kiến này mong đợi một chính sách nhằm thúc đẩy sự phát triển những thành tựu đạt được của

HS thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học [41] Hiệp hội Thống đốc quốc gia Mỹ đã xuất bản tác phẩm “Những vấn đề xây dựng Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học” với những khuyến cáo cho hệ thống giáo dục 12 năm bảo đảm cho tất cả HS tốt nghiệp có những năng lực STEM ở mức cao Có ba khuyến cáo quan trọng cho những nhà hoạch định chính sách phát triển các công cụ nhằm xây dựng những vấn đề liên quan đến STEM một cách toàn diện gồm: yêu cầu xây dựng một cách nghiêm túc chương trình giáo dục STEM trong hệ đào tạo 12 năm; cải thiện việc dạy và học STEM trên phạm vi toàn quốc; hỗ trợ các mô hình mới tập trung vào sự phù hợp để chắc chắn rằng tất cả các HS đều có những kĩ năng STEM sau khi tốt nghiệp Báo cáo cũng đưa ra những gợi ý về một sự cải cách cần thiết với các trường công lập hướng đến sự cạnh tranh toàn cầu một cách hiệu quả bởi hệ thống chương trình hiện tại rời rạc không liên quan tới các phương pháp truyền thống

HS không còn quan tâm tới các chủ đề mà không liên quan với đời sống hiện tại [80] Dưới thời tổng thống Barack Obama, Chính phủ Mỹ khuyến khích các trường phổ thông xây dựng các lớp học về STEM, hợp tác với các trường Đại học, các doanh nghiệp giúp phát triển giáo dục STEM trong nhà trường Tại

trường trung học Hàng không ở thành phố Long Island, New York, các HS đã

có được trải nghiệm thú vị tập trung vào giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học về các lĩnh vực thuộc ngành Khoa học hàng không và Công nghiệp vũ trụ Trong các lớp học truyền thống, nhà trường có các vật thể bay để

HS thực hành sửa chữa Đây là một ví dụ điển hình cho triết lí giáo dục được

Bộ Giáo dục Mỹ đề xuất về sự thay đổi trong các trường trung học giúp việc học trở nên cần thiết và hứng thú hơn với HS [55] Ở Hawaii đã thành lập Học viện STEM thông qua chương trình thí điểm của trường Cao đẳng cộng đồng Kauai Trường đại học Hawaii giúp đào tạo các GV THCS những kĩ năng và kiến thức về chương trình giáo dục STEM [75] Trường Jackson ở Georgia đã hợp tác với trường đại học Georgia khuyết khích GV Toán học và Khoa học tích hợp các chủ đề cho các HS từ lớp 6 đến lớp 12 Thông qua kế hoạch gặp gỡ

và hội thảo thường xuyên, GV làm việc như một người hỗ trợ HS trong việc tạo

ra những kiến thức một cách liên hoàn từ “chiều ngang” giữa các môn học và

“chiều dọc” giữa các bậc học Các báo cáo dự án là một cải tiến quan trọng của Bang trong việc chuẩn hóa kiểm tra ở bậc học trung học, từ đó HS các trường trung học đã cho thấy những sự cải thiện ở môn Số học và Hình học [57]

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 HS tốt nghiệp Cách tiếp cận này là

cơ sở giúp nhà trường có thể tác động tới tất cả HS Từ năm học 2007 - 2008, các bang ở Mỹ đã tăng đáng kể số điểm tín chỉ tốt nghiệp ở các trường phổ thông từ 2,2 đối với môn Toán học và 2,0 đối với môn Khoa học lên 3,0 và 2,7 [51] Bên cạnh đó, các 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 bởi họ chính là những người đóng thuế để chính phủ thực hiện các hoạt động phát triển giáo dục

b Tại Pháp

Tại Pháp giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học Trong giai đoạn chính của bậc Tiểu học, HS được học về Toán học, Khoa học TN và Công nghệ 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 Mục tiêu là nâng cao sự hiểu biết của HS về thế giới

từ cả hai yếu tố tự nhiên và nhân tạo Từ cấp tiểu học đến THCS, HS được tham gia 78 giờ TN khoa học mỗi năm [68]

Ở bậc THCS, HS được học về Toán học, Khoa học (Vật lí, Hóa học, Khoa học Sự sống và Trái đất), Công nghệ HS được tập trung học tập theo định hướng giải quyết vấn đề và nghiên cứu nhằm khuyến khích các em có hiểu biết và những suy nghĩ nghiêm túc về thế giới của mình Hiểu về các nguyên lí của Toán học và giải quyết các vấn đề Toán học Đặc biệt hiện nay, Pháp đang triển khai một chương trình học tập về tích hợp Khoa học và Công nghệ Cung cấp một chương trình bao gồm các nội dung về Vật lí, Hóa học, Khoa học sự sống và trái đất, Công nghệ Tuy nhiên, các nội dung này được dạy tích hợp chứ không phải là một môn học riêng biệt [68]

Ở trong chương trình Trung học phổ thông (THPT) của Pháp, giáo dục STEM được dành thời lượng đáng kể Trong năm đầu tiên, mỗi tuần HS học Toán học 4 giờ; học Vật lí, Hóa học, Thực hành thể thao, Vũ trụ 3 giờ Tuy nhiên chỉ có ½ giờ mỗi tuần cho nghiên cứu về Khoa học đời sống và trái đất Môn học này được dạy thông qua ba chủ đề: cơ thể con người và sức khỏe; trái đất và các hành tinh; hành trình tiến hóa của sự sống Cũng trong năm học đầu tiên 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, kĩ thuật…[68], [69]

c Tại Anh

Giáo dục STEM đã được phát triển 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 [26] Một là, tuyển dụng GV giảng dạy STEM Theo đó, dạy tích hợp không phải là một GV dạy nhiều môn học một lúc mà các GV các môn học khác nhau phải hợp tác, cùng xây dựng bài giảng để HS có thể vận dung kiến thức và kĩ năng của nhiều môn để giải quyết một vấn đề Hai là, bồi dưỡng nâng cao trình độ của GV Ba là, cải tiến và làm phong phú chương trình học cả trong và ngoài lớp học Bốn là, phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học Điều này không chỉ cần sự đầu tư từ ngân sách nhà nước mà còn từ phía khu vực tư nhân Kinh nghiệm giáo dục STEM ở Anh là không tách biệt giáo dục STEM với chương trình chính khóa mà lồng ghép những trải nghiệm STEM vào chương trình giảng dạy và sách giáo khoa Quan niệm về giáo dục STEM ở Anh là một cách tiếp cận, một định hướng chứ không phải một môn học Một số cách đưa giáo dục STEM vào chương trình học tại Anh là [25]: (1)

Dự án STEM được dạy trong một môn học duy nhất, ở đó GV tổ chức cho HS thiết lập vấn đề, thiết kế phương pháp giải quyết vấn đề, thu thập các thông tin, bằng chứng và cuối cùng là rút ra những kết luận (2) Dự án STEM được dạy trong nhiều môn học Theo cách này, các GV khác nhau sẽ dạy cùng một chủ

đề STEM nhưng tiếp cận theo góc độ chuyên môn của mình (3) Dự án STEM phối hợp nhiều môn học, các môn học vẫn tiếp cận chủ đề theo góc độ kiến thức chuyên môn riêng Những nội dung được giải quyết trong môn học trước

sẽ là tiền đề nối tiếp để dạy ở môn học sau (4) Dự án STEM được thực hiện song song với chương trình học HS sẽ học các môn học một cách bình thường, tuy nhiên song song với đó HS sẽ tham gia vào một dự án STEM, HS sẽ vận dụng các kiến thức được học để giải quyết các vấn đề mà dự án đặt ra

d Tại Malaysia

Kế hoạch giáo dục của Malaysia giai đoạn 2013 - 2015 gồm 11 lĩnh vực then chốt trong số đó là cung cấp quyền bình đẳng tiếp cận nền giáo dục đạt chất lượng quốc tế Biến nghề dạy học thành sự lựa chọn nghề nghiệp và dựa vào công nghệ thông tin (CNTT) để mở rộng quy mô chất lượng học tập trên toàn Malaysia Dự báo của kế hoạch giáo dục trong tương lai, các trường học của Malaysia đang chuyển dịch theo hướng kĩ thuật số toàn diện hơn Bộ Giáo dục Malaysia khuyến khích trường học kết hợp với các đối tác để thực hiện những chuyển đổi giáo dục với nhiều chương trình đã được bổ sung vào nhà trường như: Robotics, E-learning, truyền thông đa phương tiện trong giảng dạy… Xu hướng trong giáo dục Malaysia cho thấy STEM đang trở nên phổ biến và quan trọng hơn STEM có ở khắp mọi nơi và định hình cuộc sống hàng ngày HS được tiếp xúc với giáo dục STEM có cơ hội nhận được việc làm và tiếp cận việc làm có thu nhập tốt hơn Vì vậy, các trường học có chất lượng tốt ở Malaysia đang tiếp nhận các môn liên quan đến STEM ngày càng nhiều hơn [15] Hiện nay, 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

Mô hình giáo dục tích hợp STEM được đưa vào Việt Nam từ năm 2010 thông qua Liên doanh DTT – EDUSPEC phối hợp với Trường Icarnegie – Hoa Kỳ trên nền tảng là 2 môn học CNTT và Robotics cho khối phổ thông từ lớp 1 đến lớp 12 Mô hình đã được mở rộng triển khai thí điểm tại các trường phổ thông thuộc 3 thành phố Hà Nội, Đà Nẵng và Thành phố Hồ Chí Minh Các nội dung chương trình STEM được triển khai theo chuẩn quốc tế và phù hợp với mục tiêu của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo Hiện nay một số tổ chức giáo dục cũng

triển khai các hoạt động giáo dục STEM như công ty Endeavor Learning Institute và Học viện sáng tạo S3 Tuy nhiên, các hoạt động giáo dục STEM này chưa phải là hoạt động chính thức trong các trường phổ thông mà chỉ là các hoạt động độc lập của các công ty giáo dục như là một mảng kinh doanh và hoạt động truyền thông cộng đồng

Thực hiện chủ trương đổi mới đồng bộ hình thức dạy học, phương pháp dạy học (PPDH) và kiểm tra, đánh giá kết quả giáo dục; để tăng cường việc gắn liền dạy học trong nhà trường với thực tiễn cuộc sống và góp phần hình thành năng lực giải quyết vấn đề của HS trung học 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” và cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho GV trung học” Cuộc thi là cơ hội khuyến khích

HS vận dụng kiến thức của các môn học khác nhau để giải quyết các tình huống thực tiễn; tăng cường khả năng vận dụng tổng hợp, khả năng tự học, tự nghiên cứu của HS; thúc đẩy việc gắn kiến thức lí thuyết và thực hành trong nhà trường với thực tiễn đời sống; đẩy mạnh thực hiện dạy học theo phương trâm

"học đi đôi với hành"; góp phần đổi mới hình thức, PPDH và đổi mới kiểm tra, đánh giá kết quả học tập; thúc đẩy sự tham gia của gia đình, cộng đồng vào công tác giáo dục Đối với GV, đây cũng là cơ hội khuyến khích GV sáng tạo, thực hiện dạy học theo chủ đề, chủ điểm có nội dung liên quan đến nhiều môn học và gắn liền với thực tiễn; tăng cường hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học; tạo

cơ hội giao lưu, trao đổi kinh nghiệm giữa các GV trung học trên toàn quốc và thế giới Đặc biệt, cuộc thi “Sáng tạo Khoa học Kĩ thuật” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức dành cho HS phổ thông đã trở thành điểm sáng tích cực trong giáo dục định hướng năng lực Cuộc thi thu hút được sự quan tâm rất lớn, tích cực cả về nhận thức và hành động từ các cấp lãnh đạo quản lí, các GV, HS và

cả các phụ huynh Các đề tài được triển khai thực hiện thuộc các lĩnh vực cơ

khí, môi trường, sản phẩm nhúng… Về cơ bản, đây là một hình thức của giáo dục STEM Các cuộc thi này là ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực cho HS hình thành những kĩ năng học tập và lao động trong thế kỉ 21 của Bộ Giáo dục và Đào tạo và đó cũng là mục tiêu mà giáo dục STEM hướng tới Nhận thấy vai trò của giáo dục STEM như là một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam sau năm 2015 Trong hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ Giáo dục Trung học năm học

2014 – 2015, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã nhấn mạnh việc vận dụng dạy học giải quyết vấn đề, các phương pháp thực hành, dạy học theo dự án trong các môn học; tích cực ứng dụng CNTT phù hợp với nội dung bài học Quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp giáo dục STEM trong việc thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan

Hiện nay, Bộ Giáo dục và Đào tạo đang phối hợp với Hội Đồng Anh triển khai chương trình thí điểm về giáo dục STEM cho 14 trường THCS và THPT tại các tỉnh thành như Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh và Nam Định Đây là những bước đi quan trọng nhằm phát triển một chương trình giáo dục theo định hướng STEM mang tầm quốc gia

* Kết luận về nghiên cứu tổng quan

Trên cơ sở phân tích tổng quan nghiên cứu đưa ra một số kết luận sau:

1 STEM là cơ sở cho những chính sách quan trọng của các quốc gia trong việc phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao, phục vụ mục tiêu phát triển và cạnh tranh kinh tế giữa các quốc gia trên thế giới

2 Giáo dục STEM đang dần trở thành một xu hướng giáo dục mang tính toàn cầu

3 Nghiên cứu về giáo dục STEM thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà giáo dục trên thế giới Các nghiên cứu đã làm sáng tỏ bản chất, vai trò

và tầm quan trọng của giáo dục STEM trong bối cảnh toàn cầu hóa hiện nay

Mô hình giáo dục STEM, vai trò của sự kết hợp các thành tố Công nghệ (T) và

Kĩ thuật (E) trong STEM đã được nghiên cứu

4 Giáo dục STEM tuy mới xuất hiện tại Việt Nam nhưng bước đầu đã dành được sự quan tâm của cộng đồng và các cơ quan chức năng đặc biệt là từ phía Bộ Giáo dục và Đào tạo

Tuy nhiên một số vấn đề sau đây chưa được đề cập hoặc chưa được làm sáng tỏ và đây là những vấn đề mà đề tài sẽ nghiên cứu:

1 Cơ sở khoa học và khung lí luận của giáo dục STEM nói chung, dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM nói riêng

2 Phương pháp luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM

3 Tiêu chí về một chủ đề giáo dục STEM, cấu trúc của nhiệm vụ STEM chưa được thống nhất

Hiện nay thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp

Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự

quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để

năng cao năng lực cho người học Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM

Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, ví dụ: Nhóm ngành nghề

về CNTT; Y sinh; Kĩ thuật, Điện tử và Truyền thông… [31]

Tùy từng ngữ cảnh khác nhau mà STEM được hiểu như là các môn học hay các lĩnh vực

1.2.2 Giáo dục STEM

Hiện nay, giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu Do đó, khái niệm về giáo dục STEM cũng được định nghĩa dựa trên các cách hiểu khác nhau Có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay là:

- Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học” [83] Đây là nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM

- Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) của 4 lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học [65], [66], tác giả Tsupros định nghĩa “Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở

đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới” [81]

- Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) từ 2 lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên Theo quan niệm này, tác giả Sanders định nghĩa “Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường” [77]

- Bên cạnh đó, giáo dục STEM cũng được quan niệm STEM như là chương trình đào tạo dựa trên ý tưởng giảng dạy cho HS bốn lĩnh vực cụ thể - Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học - trong một liên ngành và phương pháp tiếp cận ứng dụng Thay vì dạy bốn lĩnh vực này theo những môn học tách biệt và rời rạc, STEM tổng hợp chúng thành một mô hình học tập liền mạch dựa trên các ứng dụng thực tế [59]

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 thuật và Toán học trở lên Trong đó nội dung học tập được gắn với thực tiễn, PPDH theo quan điểm dạy học định hướng hành động”

Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM được hiểu với nghĩa là giáo dục STEM trong đó:

Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng các

kiến thức Khoa học (Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất) của HS, không chỉ giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên mà còn có thể vận dụng kiến thức

đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày

Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử

dụng, quản lí, hiểu và đánh giá công nghệ của HS Nó cung cấp cho HS những

cơ hội để hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp cho HS

những kĩ năng để có thể phân tích được sự ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày của HS và của cộng đồng…

Engineering (Kĩ thuật): Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở HS về

cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật Kĩ thuật cung cấp cho HS những cơ hội để tích 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 HS những kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất

Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển ở HS khả năng

phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra

Với nội hàm các môn học như trên, liên hệ với chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam hiện hành ta dễ dàng nhận thấy môn Khoa học tương ứng với các môn Khoa học tự nhiên ở Việt Nam như: Vật lí, Hóa học, Sinh học Ở Việt Nam môn Công nghệ đã bao hàm cả yếu tố Công nghệ và Kĩ thuật, do vậy Môn Công nghệ và môn Kĩ thuật trên thế giới tương ứng với môn Công nghệ

và môn Tin học ở Việt Nam Vì vậy, trong luận án này vận dụng vào bối cảnh giáo dục Việt Nam nội dung giáo dục STEM sẽ bao hàm nội dung của các môn học là Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học và Toán

1.3 Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM

1.3.1 Mục tiêu giáo dục STEM

Giáo dục STEM đã xuất hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới Tuy nhiên với những bối cảnh khác nhau thì những mục tiêu cho giáo dục STEM ở các quốc gia đó cũng khác nhau Ở tầm quốc gia, tại Anh, mục tiêu giáo dục STEM

là tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao Còn tại Mỹ, ba

mục tiêu cơ bản cho giáo dục STEM là: trang bị cho tất cả các công dân những

kĩ năng về STEM, mở rộng lực lượng lao động trong lĩnh vực STEM bao gồm

cả phụ nữ và dân tộc thiểu số nhằm khai thác tối đa tiềm năng con người của đất nước, tăng cường số lượng HS sẽ theo đuổi và nghiên cứu chuyên sâu về các lĩnh vực STEM Tại Úc, mục tiêu của giáo dục STEM là xây dựng kiến thức nền tảng của quốc gia nhằm đáp ứng các thách thức đang nổi lên của việc phát triển một nền kinh tế cho thế kỉ 21 Tuy các phát biểu về mục tiêu giáo dục STEM ở tầm quốc gia có khác nhau nhưng điểm chung cho các mục tiêu đó chính là sự tác động đến người học Có thể dễ nhận thấy giáo dục STEM như là một giải pháp trong cải cách giáo dục của các quốc gia nhằm hướng tới phát triển con người nhằm đáp ứng các mục tiêu phát triển kinh tế, phát triển của quốc gia trong thời đại toàn cầu hóa đầy cạnh tranh

Trong luận án này trình bày mục tiêu giáo dục STEM theo nghĩa chung nhất 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:

- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS: Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công

nghệ, Kĩ thuật và Toán học Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm

- Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị

cho HS những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21 Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ,

Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công…

- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có

những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước

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

Hiện nay trong giáo dục truyền thống bốn lĩnh vực quan trọng: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được xây dựng và giảng dạy một cách độc lập Tuy việc dạy theo cách này vẫn giữ một vai trò quan trọng trong việc cung cấp những kiến thức cơ bản thuộc các lĩnh vực trên Nhưng sự tách rời này cũng sẽ đem đến một khoảng cách lớn giữa học và thực hành, giữa nhà trường và doanh nghiệp bởi nhà trường dạy theo các môn học nhưng cuộc sống thực tiễn thì lại không tồn tại theo các môn độc lập như trong nhà trường mà là những vấn đề mang tính phức hợp HS được đào tạo theo mô hình truyền thống

sẽ cần thời gian để thích nghi, để hiểu được làm thế nào để từ cơ sở lí thuyết, nguyên lí, những kiến thức được học trong trường chuyển thành các ứng dụng thực tế Hơn nữa, tư duy liên kết các sự vật, hiện tượng với các ứng dụng và kĩ thuật cũng rất hạn chế bởi trong chính quá trình giảng dạy định hướng nội dung, HS không có điều kiện để thấy được những biểu hiện thực tiễn của kiến thức trong cuộc sống…

Hình 1.1 được tác giả điều chỉnh từ sơ đồ của David D Thornburg [79] thể hiện mối quan hệ tự nhiên giữa các thành tố trong STEM, đó là các mối quan hệ “sử dụng”, “thúc đẩy”, “dẫn đến”, “áp dụng” Khoa học có được những lợi ích từ sự phát triển của Công nghệ, Kĩ thuật và Công nghệ, Kĩ thuật

là áp dụng những thành quả của Khoa học vào đời sống Toán học rất cần thiết cho cả Khoa học và Công nghệ, Kĩ thuật, tương tự vậy những tiến bộ của Khoa học, Công nghệ sẽ kích thích những tiến bộ mới trong Toán học… Có thể thấy

các lĩnh vực đều thúc đẩy nhau phát triển và hưởng lợi từ sự phát triển của nhau Trong thực tế những mối liên kết thuộc các lĩnh vực STEM ở trên là những liên kết động và phát triển theo thời gian Các mối liên kết đó phản ảnh những vấn đề cơ bản của cuộc sống là khám phá thế giới và cải tạo thế giới

Hình 1.1 Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học

Trong giáo dục, dạy học Khoa học là bao gồm cả việc dạy về phương pháp khoa học là một quá trình xây dựng giả thuyết và xác minh Dạy học Công nghệ và Kĩ thuật là dạy về sự linh hoạt, sáng tạo và đổi mới Tuy nhiên những thuộc tính này rất khó để lượng hóa trong dạy học, nhưng những điều này lại rất cần thiết trong dạy học Công nghệ, Kĩ thuật Quá trình sáng tạo có thể được nuôi dưỡng trong HS nhưng phải cần thời gian và HS cần được nhúng trong môi trường và không gian đặc thù để kích thích sự sáng tạo 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

Ví dụ trong bài học STEM về chủ đề xây cầu, HS đóng vai là những kĩ

sư tư vấn cho một công ty phải sửa hoặc thay thế một cây cầu qua một kênh

đào đã bị hư hỏng nặng HS được học về bản chất của lực, trọng lực và cách làm việc với lực cân bằng Ở đây, kiến thức về Toán học sẽ được sử dụng trong các tính toán về trọng lực, cân bằng lực Những kiến thức này sẽ là cơ sở để đưa ra các giải pháp kĩ thuật nhằm tạo ra những cấu trúc ổn định

Hay, khi học một chủ đề về hệ mặt trời, HS không chỉ đơn thuần học về khoa học để nghiên cứu xem hệ mặt trời gồm những thành phần nào hay đặc điểm của chúng ra sao mà còn được học những ý tưởng phát hiện ra kính thiên văn (Công nghệ), học về giá đỡ cho kính thiên văn (Kĩ thuật), hay học cách tính tỷ lệ khoảng cách giữa các ngôi sao hay bán kính của các ngôi sao (Toán học)

1.3.3 Quy trình giáo dục STEM

1.3.3.1 Quy trình 5E

Quy trình 5E được Rodger W Bybee và cs xây dựng dựa trên mô hình SCIS của J Myron Atkin và Robert Karplus (1962) - một mô hình dùng để cải tiến chương trình dạy học môn Khoa học ở HS bậc tiểu học Kể từ năm 1980, Quy trình 5E đã được dùng để thiết kế các tài liệu giảng dạy Quy trình hướng dẫn 5E đóng một vai trò quan trọng quá trình phát triển chương trình và xây dựng tài liệu giáo trình cho các lớp học khoa học Ngày nay, một số tác giả đã rất quan tâm đến quy trình 5E và coi nó là một quy trình phù hợp để giáo dục STEM

Quy trình 5E 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 cụ thể [46] Quy trình

5E gồm có 5 giai đoạn trong một chuỗi quá trình dạy học là: Engagement (Đặt

vấn đề), Exploration (khám phá), Explanation (giải thích),

Elaboration/Extension (mở rộng) và Evaluation (đánh giá) (Hình 1.2)

Hình 1.2 Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM

Đặt vấn đề: Mục tiêu của giai đoạn này là để tạo sự chú ý và quan tâm

của HS HS được đặt vào những tình huống, sự kiện hay vấn đề liên quan đến nội dung học tập mang tính thách thức và gợi nhu cầu HS cần phải giải quyết

Về bản chất, ở đây là tạo các tình huống có vấn đề khiến HS có những suy nghĩ như: tại sao điều đó lại có thể xảy ra, em cũng đã từng suy nghĩ nhưng không biết lí giải thế nào, em muốn tìm hiểu thêm về vấn đề này… Và khi đó HS cảm thấy cần thiết phải giải quyết hay học thêm một vấn đề gì đó

Khám phá: Đây là giai đoạn HS trải nghiệm thông qua các hoạt động

như thu thập thông tin dữ liệu, quan sát mô hình, thí nghiệm, điều tra… để giải thích các hiện tượng và phát triển khả năng nhận thức của bản thân Vai trò của

GV trong giai đoạn khám phá là người chỉ dẫn và khởi đầu cho hoạt động Cung cấp cho HS những kiến thức nền cần thiết; những dụng cụ, nguyên vật liệu phục vụ hoạt động trải nghiệm của HS và điều chỉnh những nhận thức sai lầm mà HS có thể gặp phải trong quá trình khám phá

Đây là giai đoạn HS suy nghĩ, lập kế hoạch và tổ chức những thông tin

dữ liệu thu thập được Giai đoạn này HS có thể thực hiện các thí nghiệm, tiến

hành nghiên cứu, thiết kế các quy trình, thiết kế mẫu… Lựa chọn và áp dụng các phương pháp tiếp cận có hệ thống thích hợp để trả lời câu hỏi mang tính phức hợp, để điều tra các vấn đề mang tính thời sự và phát triển các giải pháp

cho những thách thức và các vấn đề trong thế giới thực

Giải thích: HS phân tích và diễn giải các dữ liệu Trao đổi những kiến

thức và các giải pháp mang tính khả thi Sử dụng công nghệ thích hợp để phân tích và thông tin liên lạc

Mở rộng: Giai đoạn này HS có cơ hội được mở rộng và củng cố những

hiểu biết của mình về các khái niệm, kiến thức Học sinh tinh chỉnh các giải pháp, các quy trình Sửa đổi quy trình thử nghiệm để tìm hiểu thêm Xác định

và phân tích các kết nối đến nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM

Đánh giá: Đánh giá được tiến hành thông qua việc HS phải trình bày

giải pháp của họ nhằm giải quyết các vấn đề được đặt ra ban đầu HS được tham gia đánh giá đồng đẳng HS phải chứng minh sự hiểu biết của mình dựa trên kết quả các nhiệm vụ thực hiện GV sẽ đánh giá cả kiến thức và kĩ năng của HS, xem xét những minh chứng cho thấy sự hiểu biết của HS

Quy trình trên được xây dựng dựa trên lí thuyết kiến tạo, giúp HS có thể

tự xây dựng những hiểu biết của mình thông qua những trải nghiệm và những ý tưởng mới

1.3.3.2 Quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học

Cùng với quy trình 5E, hiện nay trên thế giới, giáo dục STEM được giảng dạy theo phương pháp nghiên cứu khoa học Đây là một phương pháp nghiên cứu trong đó những vấn đề khoa học, những số liệu liên quan được thu thập nhằm xây dựng những giả thuyết và những giả thuyết này được TN kiểm chứng Theo cách tiếp cận này HS sẽ được học theo cách của các nhà khoa học khám phá hay trả lời các câu hỏi khoa học Quy trình này phù hợp cho các hình thức giáo dục STEM thông qua nghiên cứu khoa học hay mô hình sinh

hoạt câu lạc bộ khoa học Trên cơ sở quy trình nghiên cứu khoa học, tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học được cải tiến như sau (Hình 1.3) [94] :

Hình 1.3 Tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học 1.3.3.3 Quy trình tiếp cận theo lí thuyết thiết kế kĩ thuật

Đặc điểm nổi bật của giáo dục STEM là nhấn mạnh yếu tố kĩ thuật và cụ thể là tính thiết kế Do vậy, nhiều nhà sư phạm đã vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật để giảng dạy STEM cho HS Vòng lặp thiết kế là một ví dụ trong việc vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật trong giáo dục STEM Vòng lặp thiết kế là một hướng dẫn giúp HS giải quyết các vấn đề nói chung và giải quyết vấn đề trong thiết kế nói riêng khi học STEM một cách hiệu quả (Hình 1.4)

Hình 1.4 Vòng lặp thiết kế trong giáo dục STEM [84]

Khác với quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học là dựa trên các câu hỏi, dựa trên các giả thuyết khoa học để làm xuất phát điểm cho quá trình nhận thức của HS, và ở đó quan tâm nhiều đến việc tìm ra các minh chứng để trả lời cho các câu hỏi khoa học đó thì quy trình tiếp cận theo lí thuyết thiết kế kĩ thuật sẽ dựa trên các vấn đề và tìm giải pháp cho các vấn đề cần phải giải quyết Hay nói cách khác về bản chất ở đây là dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật để giải quyết vấn đề

1.3.4 Các con đường giáo dục STEM cho học sinh

Hiện nay, hầu hết các quốc gia trên thế giới không có môn học mang tên STEM cụ thể trong chương trình giáo dục phổ thông Giáo dục STEM thường được lồng ghép qua các hình thức như sinh hoạt câu lạc bộ khoa học, hoạt động ngoài giờ lên lớp hay được giảng dạy thông qua các môn Khoa học tự nhiên, Toán học và Công nghệ Nội dung dưới đây trình bày một số con đường để giáo dục STEM cho HS trong đó tập trung phân tích giáo dục STEM thông qua dạy học các môn học vì đây là hướng nghiên cứu của đề tài

1.3.4.1 Giáo dục STEM thông qua hoạt động ngoài giờ lên lớp

Trên thế giới, các hoạt động giáo dục nhằm phát triển năng lực, sự sáng tạo, phẩm chất và kĩ năng, giáo dục sự nhân văn… được rất nhiều quốc gia quan tâm đặc biệt là các quốc gia tiếp cận chương trình giáo dục phổ thông theo hướng phát triển năng lực Một số quốc gia gọi đó là hoạt động giáo dục ngoài trời, hoạt động ngoài giờ lên lớp hay hoạt động trải nghiệm Các hoạt động này thường được xây dựng dựa trên các chủ đề rất đa dạng, một trong số đó liên quan đến khám phá thế giới tự nhiên, khoa học trái đất, tìm hiểu Công nghệ, Kĩ thuật… Tuy tên gọi, nội dung khác nhau nhưng nhìn chung các hoạt động trên đều hướng tới việc cung cấp cho HS các tình huống, bối cảnh đa dạng và phong phú đòi hỏi sự phát triển, vận dụng nhiều tri thức kĩ năng, cho phép HS tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề theo các cách khác nhau nhằm đạt được kết quả tốt hơn; cung cấp cho HS cơ hội sáng tạo, dám nghĩ, dám làm Bên cạnh đó tại nhiều quốc gia, giáo dục không chỉ phó mặc cho nhà trường mà còn có sự tham gia của các cá nhân, tổ chức nhằm thúc đẩy sự chung tay góp sức của toàn xã hội trong việc chia sẻ sứ mệnh giáo dục Đây là những điều kiện thuận lợi để giáo dục STEM cho HS

1.3.4.2 Giáo dục STEM thông qua dạy học các môn thuộc về lĩnh vực STEM

- Mô hình giáo dục STEM qua dạy học các môn khoa học tự nhiên khá phổ biến trên thế giới, đặc biệt là ở nước Anh trong đó nội dung học tập của môn học được thiết kế thành các chủ đề STEM và được giảng dạy theo các cách khác nhau [25]:

+ Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất (Hình 1.5):

Hình 1.5 Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất

Đây là mô hình ở dạng đơn giản nhất, tuỳ theo quy mô của chủ đề mà có thể được thiết kế để dạy trong một tiết hoặc nhiều tiết trong đó GV sẽ phân chia thời gian để HS tham gia các hoạt động: thiết lập vấn đề; tìm kiếm các giải pháp hay cách thức để giải quyết vấn đề; thu thập thông tin, bằng chứng và cuối cùng là tổng kết, rút ra các kiến thức

+ Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học (Hình 1.6)

Hình 1.6 Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học

Chủ đề STEM dạng này bao trùm nhiều hơn một môn học Về bản chất, các môn học sử dụng chung một vấn đề, một bối cảnh Các GV dạy mỗi môn học khác nhau sẽ dạy chủ đề STEM như cách dạy chủ đề STEM trong một môn học duy nhất nhưng theo góc độ riêng của môn mình Ví dụ như về chủ đề

“Chất lượng nguồn nước”, GV môn Hoá Học sẽ cho HS tìm hiểu dưới góc độ