PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN THÔNG QUA DẠY HỌC STEM PHẦN ANCOL – HÓA HỌC 11

Hiện nay, chúng ta đang trong thời kì công nghệ 4.0, sự phát triển của khoa học – công nghệ ngày một tăng cao; vòng đời của công nghệ (thể hiện trong mỗi sản phảm công nghệ) ngày càng ngắn; lượng tri thức khoa học được sản sinh với tốc độ ngày càng cao; cơ cấu nghề nghiệp trong xã hội thay đổi nhanh chóng… đòi hỏi con người phải có đủ năng lực, kỹ năng để thích ứng. Nhận thức được vấn đề đó, ngày 27122018 Bộ giáo dục và Đào tạo đã công bố chương trình giáo dục phổ thông mới nhằm định hướng phát triển phẩm chất và năng lực của học sinh, giảm lượng kiến thức, tăng thời gian luyện tập, thực hành giúp phát huy khả năng tư duy, phát huy tính tích cực chủ động, sáng tạo của học sinh. Vì cậy hoạt động dạy học theo STEM là rất cần thiết để đáp ứng những đổi mới này.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐẶNG KIM HOÀN

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN THÔNG QUA DẠY HỌC STEM PHẦN ANCOL – HÓA HỌC 11

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: SƯ PHẠM HÓA HỌC

Hà Nội – 2019

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN THÔNG QUA DẠY HỌC STEM PHẦN ANCOL – HÓA HỌC 11

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: SƯ PHẠM HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Hữu Chung Sinh viên thực hiện: Đặng Kim Hoàn

Hà Nội – 2019

LỜI CẢM ƠN

Em xin cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Đào tạo, các thầy giáo, cô giáo trong

khoa Sư phạm, trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia 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 TS Nguyễn

Hữu Chung – người 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 thầy đã

giúp em đạt được kết quả này

Em cũng xin gửi lời cảm ơn các thầy cô giáo tại trường Trung học phổ thông

đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu

Xin gửi lời cảm ơn đến các em học sinh đã hợp tác, giúp đỡ tôi để hoàn thành

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

khóa luận này

Hà nội, ngày 06 tháng 05 năm 2019 Sinh viên

Đặng Kim Hoàn

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Mức độ GV hướng dẫn HS vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn

đề thực tiễn ……… 28

Bảng 1.2 Mức độ giáo viên tổ chức cho HS hợp tác làm ra sản phẩm trong quá trình dạy học ……… 29

Bảng 1.3 Mức độ kết nối kiến thức từ các môn Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Tin học vào trong quá trình giảng dạy môn Hóa học ……… 29

Bảng 1.4 Mức độ nhận thức của GV về STEM ……… 30

Bảng 2.1 Những nội dung phần Ancol có thể lựa chọn để xây dựng thành chủ đề STEM ……… 37

Bảng 2.2 Tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn ……… 67

Bảng 2.3 Bảng kiểm quan sát năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn ……… 68

Bảng 2.4 Rubic đánh giá sản phẩm của học sinh ……… 68

Bảng 2.5 Rubic đánh giá sự tham gia hoạt động nhóm ……… 70

Bảng 2.6 Phiếu đánh giá sản phẩm nhóm ……… 71

Bảng 3.1 Kết quả phiếu hỏi HS sau khi hoàn thành bài học ……… 76

Bảng 3.2 Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng của lớp TN và lớp ĐC ………… 79

Bảng 3.3 Bảng tần số, tần số lũy tích các lớp TN – ĐC ……… 80

Bảng 3.4 Các thông số thống kê của bài kiểm tra ……… 81

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học ……… 11 Hình 1.2 Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM ……… 17 Hình 1.3 Tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học …… 18 Hình 1.4 Vòng lặp thiết kế trong giáo dục STEM ……… 20 Hình 1.5 Mức độ sử dụng các PPDH trong môn Hóa học của GV ……… 28 Hình 1.6 Mối quan tâm về STEM của GV môn Hóa học ……… 30 Hình 2.1 Nội dung phần Ancol chương “Dẫn xuất halogen Ancol – Phenol” … 33 Hình 3.1 Kết quả điểm kiểm tra của lớp TN và lớp ĐC ……… 79 Hình 3.2 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra của lớp TN và lớp ĐC ……… 80

MỤC LỤC

Lời cảm ơn

Danh mục các từ viết tắt

Danh mục bảng

Danh mục hình

Mục lục

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu đề tài 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 3

5 Phạm vị nghiên cứu 3

6 Giả thuyết khoa học 3

7 Các phương pháp nghiên cứu 3

7.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận 3

7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 4

7.3 Phương pháp xử lí thông tin 4

8 Những đóng góp mới của đề tài 4

9 Bố cục của đề tài 4

CHƯƠNG 1 - CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM PHẦN ANCOL 5

1.1 Sơ lược về dạy học STEM 5

1.1.1 Khái niệm dạy học STEM 5

1.1.2 Mục đích của dạy học STEM 8

1.1.3 Kĩ năng dạy học STEM 9

1.2 Các quan điểm dạy học tích hợp trong STEM 11

1.2.1 Mối quan hệ giữa hóa học với các môn học khác 11

1.2.2 Phân loại dạy học STEM 12

1.2.3 Chủ đề dạy học STEM 13

1.2.4 Các mức độ tích hợp trong dạy học STEM 14

1.2.5 Vai trò dạy học STEM trong phát triển năng lực cho học sinh 16

1.2.6 Quy trình giáo dục STEM 16

1.2.7 Phương pháp dạy học chủ đề STEM 21

1.3 Phát triển năng lực vận dụng kiến thức trong dạy học STEM 22

1.3.1 Khái niệm về năng lực 22

1.3.2 Các loại năng lực trong dạy học STEM 24

1.3.3 Phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong dạy học STEM 25

1.4 Thực trạng dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở trường THPT 27

Tiểu kết chương 1 31

CHƯƠNG 2 - XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC PHẦN ANCOL CHƯƠNG “DẪN XUẤT HALOGEN ANCOL – PHENOL“ 33

2.1 Phân tích cấu trúc nội dung, mục tiêu phần Ancol chương “Dẫn xuất halogen Ancol – Phenol“ 33

2.1.1 Cấu trúc nội dung bài Ancol 33

2.1.2 Mục tiêu bài Ancol 34

2.2 Xây dựng chủ đề STEM 35

2.2.1 Mục đích, yêu cầu 35

2.2.2 Nguyên tắc xây dựng chủ đề STEM 36

2.2.3 Quy trình xây dựng chủ đề STEM 37

2.3 Phương pháp tổ chức thực hiện dạy học chủ đề STEM 43

2.4 Một số chủ đề dạy học STEM học phần Ancol 50

2.5 Thiết kế công cụ đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 66

2.5.1 Thiết kế bảng quan sát 66

2.5.2 Thiết kế câu hỏi và phiếu tự đánh giá 69

2.5.3 Thiết kế bài kiểm tra 71

Tiểu kết chương 2 72

CHƯƠNG 3 - THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 73

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 73

3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 73

3.2.1 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 74

3.2.2 Đối tượng 75

3.2.3 Kiểm tra, đánh giá 75

3.2.4 Thu thập, xử lí số liệu thực nghiệm sư phạm 75

3.2.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 81

Tiểu kết chương 3 82

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

PHỤ LỤC 88

mà chúng ta vẫn đang thực hiện, giáo viên là người làm chủ, mới chỉ chú trọng truyền đạt kiến thức; còn học sinh hoàn toàn bị động tiếp nhận một hệ thống tri thức khoa học nặng nề Các môn học được thiết kế chủ yếu theo kiến thức các lĩnh vực khoa học rời rạc, chưa thống nhất, chưa thực sự coi trọng yêu cầu về sư phạm; một số nội dung của một số môn học còn chưa đảm bảo tính hiện đại, cơ bản, còn nhiều kiến thức hàn lâm, nặng với học sinh Hơn nữa, chương trình chưa đáp ứng tốt yêu cầu về hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực của học sinh, chưa coi trọng hướng nghiệp; nhiều kiến thức chưa thật sự thiết thực, chưa coi trọng kỹ năng thực hành, kỹ năng vận dụng kiến thức vào cuộc sống dẫn đến việc học sinh nhận thức rằng kiến thức học được với thực tiễn không liên quan đến nhau và đến khi lượng học sinh ra trường có kỹ năng thực hành yếu, không đáp ứng được nhu cầu thực tiễn

Hiện nay, chúng ta đang trong thời kì công nghệ 4.0, sự phát triển của khoa học – công nghệ ngày một tăng cao; vòng đời của công nghệ (thể hiện trong mỗi sản phảm công nghệ) ngày càng ngắn; lượng tri thức khoa học được sản sinh với tốc độ ngày càng cao; cơ cấu nghề nghiệp trong xã hội thay đổi nhanh chóng… đòi hỏi con người phải có đủ năng lực, kỹ năng để thích ứng Nhận thức được vấn đề đó, ngày 27/12/2018 Bộ giáo dục và Đào tạo đã công bố chương trình giáo dục phổ thông mới nhằm định hướng phát triển phẩm chất và năng lực của học sinh, giảm lượng kiến thức, tăng thời gian luyện tập, thực hành giúp phát huy khả năng tư duy, phát huy

2

tính tích cực chủ động, sáng tạo của học sinh Vì cậy hoạt động dạy học theo STEM

là rất cần thiết để đáp ứng những đổi mới này

Trong chương trình hóa học phổ thông lớp 11, phần Ancol trong chương “Dẫn xuất Halogen Ancol – Phenol” có nhiều kiến thức liên quan đến thực tiễn, khi giảng dạy giáo viên có thể áp dụng nhiều phương pháp dạy học khác nhau để cụ thể hóa và giúp người học hình thành được các năng lực đáp ứng nhu cầu của xã hội, trong đó phải kể đến hoạt động giáo dục STEM Vì những lí do trên nên tôi chọn đề tài “ Phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh thông qua dạy học phần Ancol – Hóa học 11” để nghiên cứu

2 Mục đích nghiên cứu đề tài

Nghiên cứu và thiết kế một số chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM phần Ancol, Hóa học lớp 11 nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức Hóa học vào thực tiễn, qua đó nâng cao chất lượng dạy và học môn Hóa học ở trường THPT

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của đề tài: Định hướng phát triển năng lực trong thời đại giáo dục 4.0, khái niệm năng lực, năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn, biểu hiện của năng lực vận dụng vào đời sống, biện pháp phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh, khái niệm dạy học STEM và vai trò của dạy học STEM với việc phát triển năng lực vận dụng thực tiễn cho học sinh THPT

- Khảo sát tình hình dạy học STEM và phát triển năng lực vận dụng thực tiễn cho học sinh THPT

- Lựa chọn hình thức tổ chức dạy học STEM để phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

- Xây dựng hệ thống chủ đề dạy học theo STEM

- Xây dựng tài liệu tự học cho học sinh phần Ancol

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn Hóa học ở trường THPT

- Đối tượng nghiên cứu: Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh và những biện pháp phát triển năng lực này thông qua dạy học STEM

- Về thời gian nghiên cứu: Tháng 11/2018 – tháng 4/2019

6 Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng phương pháp dạy học kết hợp một cách phù hợp và hiệu quả trong quá trình dạy học Hóa học thì sẽ phát triển được năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh, qua đó nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Hoá học ở trường THPT

7 Các phương pháp nghiên cứu

Vận dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

7.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu thu thập tổng quan các vấn đề lí luận có liên quan đến đề tài

4

- Sử dụng phối hợp các phương pháp phân tích, tổng hợp, phân loại, hệ thống hóa, trong nghiên cứu tổng quan các tài liệu lí luận có liên quan đã thu thập

7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Điều tra, quan sát, phỏng vấn về tình hình dạy học Hóa học ở một số trường THPT trên địa bàn thành phố Hà Nội

- Phương pháp chuyên gia: trao đổi và lấy ý kiến chuyên gia

- Thực nghiệm sư phạm: nhằm kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả của biện pháp và những đề xuất của đề tài

7.3 Phương pháp xử lí thông tin

- Sử dụng toán xác suất thống kê kết hợp với phương pháp nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng để phân tích, xử lí các kết quả thực nghiệm sư phạm

8 Những đóng góp mới của đề tài

- Xây dựng hệ thống chủ đề dạy học theo STEM

- Xây dựng tài liệu tự học cho học sinh phần Ancol chương “Dẫn xuất halogen Ancol – Phenol“

- Xây dựng tiêu chí đánh giá năng lực vận dụng của học sinh

9 Bố cục của đề tài

Ngoài phần danh mục viết tắt, tài liệu tham khảo và phụ lục bảng biểu và hình ảnh, báo cáo khoa học được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2: Xây dựng chủ đề STEM trong dạy học phần Ancol – Hóa học lớp

11

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

5

CHƯƠNG 1 - CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI DẠY HỌC THEO ĐỊNH

HƯỚNG GIÁO DỤC STEM PHẦN ANCOL 1.1 Sơ lược về dạy học STEM

1.1.1 Khái niệm dạy học STEM

Giáo dục STEM là một mô hình giáo dục cho một chương trình giảng dạy dựa trên ý tưởng giáo dục học sinh theo bốn chuyên ngành cụ thể - khoa học, công nghệ,

kỹ thuật và toán học [19]

Giáo dục STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật

và Toán học của mỗi quốc gia Thuật ngữ này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ vào năm 2001[5]

STEM là một chương trình giáo dục, về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trọ cho nhau, giúp người học không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm có ích phục vụ cuộc sống hàng ngày [9]

Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp [13]

- Đối với ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học

- Đối với ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học

6

Hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (National Science Teachers Association – NSTA) định nghĩa: “Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, ở đó các học sinh áp dụng các kiến thức về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào các bối cảnh cụ thế, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh tế mới”

Từ những năm 1990, giáo dục khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) đã trở thành một từ thông dụng giáo dục đầu tiên ở Hoa Kỳ và sau đó trên toàn thế giới [19]

Giáo dục STEM sẽ thu hẹp khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra những con người có năng lực làm việc “tức thì” trong môi trường có tính sáng tạo cao và sử dụng trí óc có tính chất công việc ít lặp lại trong thế ký 21 [17]

Có ba cách hiểu về giáo dục STEM như sau [13]:

- Quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ 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, Kỹ thuật và Toán học ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học Đây là nghĩa rộng khi nói về STEM

- Tích hợp của bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc học sinh được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể nhằm tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và doanh nghiệp

- Tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trở lên

7

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

Nhìn chung, khi đề cập tới STEM, giáo dục STEM, cần nhận thức và hành động theo cả hai cách hiểu sau đây [5]:

Một là, tư tưởng (chiến lược, định hướng) giáo dục, bên cạnh định hướng giáo dục toàn diện, thúc đẩy giáo dục 4 lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật , Toán với mục tiêu định hướng và chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề liên quan, nhờ đó, nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế Hai là, phương pháp tiếp cận liên môn (khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán) trong dạy học với mục tiêu:

(1): Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán

(2): Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn

(3): Kết nối trường học và cộng đồng

(4): Định hướng hành động, trải nghiệm trong học tập

(5): Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất người học

Như vậy có thể thấy rằng, giáo dục STEM là một chương trình giảng dạy nhằm phối hợp các môn học có liên quan trong chương trình, từ đó vận dụng được kiến những tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM sẽ được hiểu và triển khai theo những cách khác nhau Các nhà lãnh đạo và quản lý đề xuất các chính sách để thúc đẩy giáo dục STEM, quan tâm tới việc chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu của sự phát triển khoa học, công nghệ Người làm chương trình quán triệt giáo dục STEM theo cách quan tâm tới nâng cao vai trò, vị trí, sự phối hợp giữa các môn học có liên quan trong chương trình Giáo viên thực hiện giáo dục STEM thông qua hoạt động dạy học để

8

kết nối kiến thức học đường với thế giới thực, giải quyết các vấn đề thực tiễn để nâng cao hứng thú, để hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh

1.1.2 Mục đích của dạy học STEM

Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông có nhiều mục đích, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông Cụ thể là [5]:

- Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ,

Kỹ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ giáo viên, chương trình, cơ sở vật chất

- Nâng cao hứng thú học tập của học sinh: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh

- Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh

- Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương

- Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Thực

9

hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao

về nguồn nhân lực trong cuộc các mạng công nghiệp lần thứ tư

Tóm lại có thể thấy rằng, mục đích của giáo dục STEM mang tính định hướng giáo toàn diện, thực hành và hướng nghiệp cho HS Nếu như PP giáo dục truyền thống chỉ tập trung truyền đạt kiến thức từ GV cho HS và HS tiếp nhận kiến thức đó một cách thụ động, HS không được thực hành các kiến thức vào trong thực tế thì giáo dục STEM mang tính mở, giúp HS phát triển năng lực toàn diện về kiến thức, kĩ năng, thái độ và tính thực hành cao giúp cho HS hứng thú với môn học hơn, kết nối được kiến thức với thực tiễn

1.1.3 Kĩ năng dạy học STEM

Để tổ chức dạy học STEM trong trường phổ thông, nhà trường cần đảm bảo có

sự quan tâm đầy đủ và toàn diện tới lĩnh vực giáo dục khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán, tin học Nếu có sự đề cao lĩnh vực này và coi nhẹ lĩnh vực kia thì giáo dục STEM sẽ không đạt được hiệu quả [7,13,17]

- Kỹ năng Khoa học: Là khả năng liên kết những kiến thức được trang bị về các khái niệm, các nguyên lí, các định luật và các cơ sở lý thuyết về khoa học giáo dục khi thực hành để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn Do đó, HS cần phải nắm chắc kiến thức, liên kết chúng thành một chuỗi và vận dụng linh hoạt để giải thích các vấn đề thực tiễn

- Kỹ năng Công nghệ: Công nghệ là những thay đổi của thế giới tự nhiên có thể đáp ứng nhu cầu phục vụ con người Kỹ năng Công nghệ là hhả năng sử dụng, hiểu, truy cập và quản lý được công nghệ những vật dụng đơn giản hàng ngày, hay những hệ thống sử dụng phức tạp (internet, mạng lưới, vệ tinh)

- Kỹ năng Kĩ thuật: Là khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn diễn ra trong cuộc sống bằng cách thiết kế các đối tượng, hệ thống và xây dựng các quy trình sản xuất để tạo ra đối tượng Hiểu một cách đơn giản, học sinh được trang bị kỹ thuật có

10

khả năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó Do đó, HS phải

có khả năng phân tích, tỏng hợp và kết hợp kiến thức để biết cách làm thế nào cân bằng các yếu tố liên quan như: Khoa học, Toán học, Công nghệ, Kĩ thuật để có được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình Ngoài ra, học sinh còn có khả anwng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật

- Kỹ năng Toán học: Là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của Toán học trong các khía cạnh cuộc sống Khi hiểu được vai trò của toán học, HS có khả năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, áp dụng các khái niệm vào cuộc sống

Ngoài những kỹ năng về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, giáo dục STEM còn cung cấp cho học sinh những kỹ năng cần thiết giúp HS phát triển tốt trong thế kỉ 21 như: kỹ năng giao tiếp, kỹ năng giải quyết vấn đề trong thực tiễn, kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tư duy phản biện, kỹ năng cộng tác, Kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn và giải quyết vấn đề trong thực tiễn là kỹ năng rất cần thiết cho học sinh trong thế kỉ 21, thế kỉ mà số lượng các công việc có tính chất sáng tạo và không lặp đi lặp lại tăng mạnh, đòi hỏi người lao động phải chủ động trang bị năng lực vận dụng kiến thức đã được học để từ đó giải quyết các vấn đề trong thực tiễn Tư duy phản biện được hiểu là một quá trình tư duy và phân tích thông tin theo một hướng khác của một vấn đề để từ đó làm sáng tỏ và khẳng định lại vấn đề Đây thực sự là một cách tiếp cận tốt trong giáo dục mà vốn từ xưa tới nay, HS tiếp chỉ được tiếp nhận thông tin, kiến thức từ GV một cách thụ động Tư duy phản biện

sẽ giúp HS hiểu vấn đề hơn, hình thành lối suy nghĩ và kĩ năng xử lí thông tin tốt hơn

Kĩ năng cộng tác và giao tiếp cũng là các kĩ năng vô cùng quan trọng để phát triển trong thể kỉ 21 bởi các công việc ngày càng đòi hỏi sự chia sẻ, giao tiếp và các kĩ năng này sẽ khiến vấn đề được giải quyết nhanh chóng, trôi chảy và mang lại hiệu quả cao [17]

11

1.2 Các quan điểm dạy học tích hợp trong STEM

1.2.1 Mối quan hệ giữa hóa học với các môn học khác

Hiện nay, bốn lĩnh vực giáo dục quan trọng: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vẫn đang được xây dựng trên một chương trình giảng dạy riêng rẽ, tuy nhiên những vấn đề trong thực tiễn thì chúng không tồn tại độc lập mà luôn có sự tác động qua lại lẫn nhau Vì vậy, khi các môn học tách rời nhau sẽ khiến cho người học gặp rất nhiều khó khăn khi vận dụng vào thực tế, HS cần phải có thời gian thích nghi, tìm hiểu nguyên lí để chuyển hóa lí thuyết vào trong các ứng dụng thực tế [15]

Trong thực tế, Khoa học có được những lợi ích từ sự phát triển của Công nghệ,

Kĩ thuật và Toán học; 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 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 ánh 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

Kĩ thuật (E)

Toán (M)Công nghệ (T)

Khoa học (S)

1.2.2 Phân loại dạy học STEM

Qua nghiên cứu thực tiễn cho thấy có nhiều loại hình STEM khác nhau Việc phân loại STEM là cần thiết bởi đó là một trong những cơ sở cho việc lựa chọn các hình thức tổ chức giáo dục STEM, phương pháp giáo dục STEM hay xây dựng các chủ đề giáo dục STEM đảm bảo phù hợp với mục tiêu, điều kiện, bối cảnh triển khai STEM khác nhau [13, 15]

- Dựa trên khía cạnh các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề: + STEM đầy đủ: là loại hình STEM yêu cầu người học cần vận dụng kiến thức của cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

+ STEM khuyết: là loại hình STEM mà người học không phải vận dụng kiến thức cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

- Dựa trên khía cạnh phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề:

+ STEM cơ bản: là loại hình STEM được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong chương trình giáo dục phổ thông Các sản phẩm STEM này thường đơn giản, chủ đề giáo dục

- Dựa vào mục đích dạy học:

+ STEM dạy kiến thức mới: là STEM được xây dựng dựa trên cơ sở kết nối kiến thức của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa được học (hoặc được học một phần) HS sẽ vừa giải quyết được vấn đề và vừa lĩnh hội được tri thức mới + STEM vận dụng: là STEM được xây dựng trên cơ sở những kiến thức

HS đã được học STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho HS năng lực vận dụng lí thuyết vào thực tế Kiến thức lí thuyết được củng cố và khắc sâu

1.2.3 Chủ đề dạy học STEM

Hiện nay, các môn khoa học và công nghệ như Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Toán, Tin học vẫn thiết kế rời rạc theo từng môn học riêng rẽ, việc xây dựng các chủ đề cho giáo dục STEM là khó khăn Vì vậy, các chủ đề giáo dục STEM có thể được xây dựng, thực hiện với nhiều mức độ khác nhau tùy thuộc vào khả năng xây dựng kế hoạch dạy học, giáo dục của trường và sự đáp ứng của HS

Chủ đề dạy học STEM là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn mực kiến thức, kĩ năng của các môn khoa học trong chương trình phổ thông Trong quá trình dạy học, giáo viên tổ chức cho học sinh làm việc nhóm, sử dụng công nghệ truyền thông và hiện đại, công cụ Toán học để tạo ra sản phẩm có tính ứng dụng thực tế, phát triển kĩ năng và tư duy của học sinh Các chủ để STEM có thể được xây dựng, thực hiện với nhiều mức độ khác nhau tùy thuộc vào

có tính chất tích hợp, liên môn, cần đầu tư nhiều cho các thiết bị phương tiện thực hiện và có thể tốn nhiều thời gian, công sức

1.2.4 Các mức độ tích hợp trong dạy học STEM

Dạy học STEM được bắt đầu với việc xác định một chủ đề cần huy động kiến thức, kĩ năng, phương pháp của nhiều môn học để giải quyết vấn đề Lựa chọn một chủ đề mang tính thách thức và kích thích được người học dấn thân vào các hoạt động

là điều cần thiết trong dạy học STEM Có thể đưa ra ba mức độ tích hợp trong dạy học như sau [8]:

- Tích hợp theo kiểu lồng ghép/liên hệ:

Đó là đưa các yếu tố nội dung gắn với thực tiễn, gắn với xã hội, gắn với các môn học khác vào một chủ đề của một môn học Ở mức độ lồng ghép, các môn học vẫn dạy riêng rẽ Tuy nhiên, GV có thể tìm thấy mối quan hệ giữa kiến thức của môn học mình đảm nhận với nội dung của các môn học khác và thực hiện lồng ghép các kiến thức đó ở những thời điểm thích hợp Dạy học STEM ở mức độ lồng ghép

có thể thực hiện thuận lợi ở nhiều thời điểm trong tiến trình dạy học Các chủ đề gắn

15

với thực tiễn, gắn với nhu cầu cùa người học sẽ có nhiều cơ hội để tổ chức dạy học lồng ghép

- Tích hợp theo kiểu vận dụng kiến thức liên môn:

Ở mức độ này, hoạt động học diễn ra xung quanh các chủ đề, ở đó người học cần vận dụng kiến thức nhiều môn học để giải quyết vấn đề đặt ra Các chủ đề khi đó gọi là các chủ đề hội tụ khác nhau qua việc vận dụng các kiến thức liên môn trong các chủ đề hội tụ, Việc liên kết kiến thức các môn học để giải quyết tình huống

có nghĩa là các kiến thức được tích hợp ở mức độ liên môn học Có hai cách thực hiện mức độ tích hợp này:

Cách 1: Các môn học vẫn được dạy riêng rẽ nhưng đến cuối học kì, cuối năm hoặc cuối cấp học sẽ có một phần, một chương về những ván đề chung và các thành tựu ứng dụng thực tiễn nhằm giúp HS xác lập mối quan hệ giữa các kiến thức

đã được lĩnh hội

Cách 2: Những ứng dụng chung cho các môn học khác nhau thực hiện ở những thời điểm đều đặn trong năm học Nói cách khác, sẽ bó trí xen một số nội dung tích hợp liên môn vào thời điểm thích hợp nhằm làm cho HS quen dần với việc sử dụng kiến thức của những môn học gần gũi nhau

- Tích hợp theo kiểu hòa trộn:

Đây là mức độ cao nhất của dạy học STEM Ở mức độ này, tiến trình dạy học là tiến trình “không môn học”, nghĩa là nội dung kiến thức trong bài học không thuộc riêng về một môn học mà thuộc về nhiều môn học khác nhau, do đó, các nội dung thuộc chủ đề STEM sẽ không cần dạy ở các môn học riêng rẽ Mức độ tích hợp này dẫn đến sự hợp nhất kiến thức của hai hay nhiều môn học

Ở mức độ hòa trộn, GV phối hợp quá trình học tập những môn khác nhau bằng các tình huống thích hợp, xoay quanh những mục tiêu chung cho nhóm môn, tạo thành các chủ đề STEM

16

1.2.5 Vai trò dạy học STEM trong phát triển năng lực cho học sinh

Dưới góc độ giáo dục và vận dụng trong bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM một mặt thực hiện đầy đủ các mục tiêu giáo dục trong chương trình giáo dục phổ thông, một mặt nhằm phát triển năng lực cho học sinh [5, 17]:

- Giáo dục STEM giúp 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 Ngoải ra, HS còn biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm

- Giáo dục STEM giúp 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,

- Giáo dục STEM đề cao việc hình thành và phát triển năng lực nêu – giải quyết vấn đề cho HS Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học Để giải quyết vấn đề đó, học sinh cần phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề (SGK, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết

bị công nghệ ) và sử dụng chúng để giải quyết các vấn đề đặt ra

1.2.6 Quy trình giáo dục STEM

Có một số quy trình giáo dục STEM như sau [15]:

1.2.6.1 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

17

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 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 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)

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

Đặt vấn đề

Khám phá

Giải thích

Mở rộngĐánh giá

18

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

19

1.2.6.2 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 Tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học

Đặt câu hỏi nghiên cứu

Đề xuất giả thuyết

Trải nghiệm

Quan sát và ghi chép

Phân tích

Chia sẻ kết quả

20

1.2.6.3 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 Vòng lặp thiết kế trong giáo dục STEM 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

Xác định vấn đề

Xác định các giải pháp

Lựa chọn giải phápThực

hiện

Đánh giáChia sẻ

21

1.2.7 Phương pháp dạy học chủ đề STEM

Có một số phương pháp dạy học chủ đề STEM Cụ thể là [11, 13, 15]:

- Dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM:

Đây là phương pháp tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn

Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần Phương pháp giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập

- Hoạt động trải nghiệm STEM:

Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM

Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của các bên liên quan như trường phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trường đại học, doanh nghiệp

Trải nghiệm STEM còn có thể được thực hiện thông qua sự hợp tác giữa trường phổ thông với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp Theo cách này, sẽ kêt hợp được thực tiễn phổ thông với ưu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp

Các trường phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh được học tập nâng cao trình

độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM

về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực STEM

- Hoạt động nghiên cứu khoa học:

Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tở chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với nhiều chủ đề khác nhau thuộc các lĩnh vực robot, năng lượng tái tạo, môi trường, biến đổi khí hậu, nông nghiệp công nghệ cao

Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kĩ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn

Tổ chức tốt hoạt động sáng tạo khoa học kĩ thuật là tiền đề triển khai các

dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học được tổ chức thường niên

1.3 Phát triển năng lực vận dụng kiến thức trong dạy học STEM

1.3.1 Khái niệm về năng lực

Weinert (2001) định nghĩa: “Năng lực là những khả năng và kĩ xảo học được hoặc có sẵn của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng

về động cơ, xã hội và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt“ [8]

23

Theo Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường: “Năng lực là một thuộc tính tâm lí phức hợp, là điểm hội tụ của nhiều yếu tố như tri thức kĩ năng, kĩ xảo, kinh nghiệm,

sự sẵn sàng hành động và trách nhiệm đạo đức” [6]

Năng lực có thể định nghĩa như là một khả năng hành động hiệu quả bằng sự

cố gắng dựa trên nhiều nguồn lực Những khà năng này được sử dụng một cách phù hợp, bao gồm tất cả những gì học được từ nhà trường cũng như những kinh nghiệm của học sinh; những kĩ năng, thái độ và sự hứng thú; ngoài ra còn có những nguồn bên ngoài chẳng hạn như bạn cùng lớp, thầy cô giáo, các chuyên gia hoặc các nguồn thông tin khác [14]

Theo tài liệu tập huấn kiểm tra, đánh giá trong quá trình dạy học theo định hướng phát triển năng lực của HS trường trung học phổ thông môn Hóa học, trong chương trình djay học định hướng phát triển năng lực, năng lực được sử dụng như sau [8]:

- Năng lực liên quan đến bình diện mục tiêu của dạy học; mục tiêu dạy học được mô tả thông qua các năng lực cần hình thành

- Trong các môn học, những nội dung và hoạt động cơ bản được liên kết với nhau nhằm hình thành năng lực

- Năng lực là sự kết nối tri thức, hiểu biết, khả năng, mong muốn

- Mục tiêu hình thành năng lực định hướng cho việc lựa chọn, đánh giá mức độ quan trọng và cấu trúc hóa các nội dung và hoạt động, hành động dạy học về mặt phương pháp

- Năng lực mô tả việc giải quyết những đòi hỏi về nội dung trong các tình huống: ví dụ như đọc một văn bản cụ thể Nắm vưng và vận dụng được các phép tính cơ bản

- Các năng lực chung cùng với các năng lực chuyên môn tạo thành nền tảng chung cho công việc giáo dục và dạy học

24

1.3.2 Các loại năng lực trong dạy học STEM

Nhìn chung, dù trong phương pháp giáo dục nào đi chăng nữa thì cũng bao hàm nhiều loại năng lực chung, bởi lẽ nó là năng lực cơ bản, thiết yếu để con người

có thể sống và làm việc bình thường trong xã hội Năng lực này được hình thành và phát triển dựa trên nhiều môn học, bao gồm: năng lực tự chủ và tự học; năng lực giao tiếp và hợp tác; năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo; NL ngôn ngữ; NL tính toán;

NL tìm hiểu tự nhiên và xã hội; NL công nghệ; NL tin học; NL thẩm mĩ Tuy nhiên,

ở khía cạnh đề tài này, tôi sẽ đề cập tới các năng lực điển hình được hình thành ở HS khi sử dụng phương pháp giáo dục STEM [8, 10, 14, 16, 18]:

- Năng lực tự chủ và tự học:

Năng lực tự chủ và tự học của học sinh được hình thành và phát triển thông qua việc tìm tòi, khám phá khoa học mà cụ thể là các hoạt động thực hành, triển khai các

dự án học tập, thiết kế và thực hiện các mô hình/sản phẩm học tập

- Năng lực tìm hiểu tự nhiên và xã hội:

+ Năng lực tìm hiểu tự nhiện, HS có hiểu biết về kiến thức khoa học; tìm tòi

và khám phá thế giới tự nhiên rồi vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn, ứng xử với tự nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững và bảo vệ môi trường

+ Năng lực tìm hiểu xã hội: Với năng lực này, HS nắm được những tri thức

cơ bản về xã hội loại người; hiểu và vận dụng được những cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu cơ bản của khoa học xã hội; vận dụng được những tri thức về xã hội

và văn hóa vào cuộc sống

- Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo:

Giải quyết vấn đề và sáng tạo là đặc thù của việc tìm hiểu, khám phá thế giới xung quanh, là năng lực cần có trong bất kể phương pháp giáo dục hay môn học nào Bằng biệc vận dụng kiến thức trong tìm tòi, khám phá thế giới tự nhiên, học sinh có khả năng phát hiện và đề xuất các vấn đề trong thực tế, biết cách lập kế hoạch và giải

25

quyết các vấn đề Trong chương trình giáo dục phổ thông, việc tìm tòi, khám phá được xuyên suốt từ cấp Tiểu học – Trung học đến cấp Trung học phổ thông và được hiện thực hóa thông qua việc giải quyết các vấn đề

- Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn:

Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn của HS là khả năng của người học huy động, sử dụng những kiến thức, kĩ năng đã học trên lớp hoặc học qua trải nghiệm thực tế của cuộc sống để giải quyết những vấn đề đặt ra trong những tình huống đa dạng và phức tạp của đời sống một cách hiệu quả và có khả năng biến đổi nó Năng lực vận dụng kiến thức thể hiện phẩm chất, nhân cách con người trong quá trình hoạt động để thỏa mãn nhu cầu chiếm lĩnh tri thức

- Năng lực hợp tác:

Đây là năng lực cần thiết trong giáo dục STEM, chủ đề STEM mang tính mở, tích hợp vì vậy cần có sự hợp tác trao đổi kiến thức, kĩ năng Trong các hoạt động nhóm, mỗi thành viên trong cùng một nhóm cần thực hiện các nội dung khác nhau của cùng một nhiệm vụ, qua đó, HS được trao đổi, trình bày, chia sẻ ý tưởng, nội dung học tập với nhau để giải quyết các vấn đề

1.3.3 Phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong dạy học STEM

Năng lực vận dụng kiến thức là khả năng của bản thân người học tự giải quyết vấn đề đặt ra một cash nhanh chóng và hiệu quả bằng cách áp dụng kiến thức, kĩ năng

đã lĩnh hội vào những tình huống, những hoạt động thực tiễn để tìm hiểu thế giới xung quanh và có khả năng biến đổi nó [10]

Năng lực vận dụng kiến thức là khả năng chủ thể vận dụng tổng hợp những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng, thái độ và hứng thú để giải quyết có hiệu quả các vấn đề của thực tiễn có liên quan đến Hóa học Năng lực VDKT thể hiện phẩm chất,

- Khả năng tiếp cận, nhận thức được vấn đề trong nội dung bài học, trong bài tập có liên quan với thực tiễn

- Tích cực tham gia các hoạt động học tập theo hướng tích cực để đạt hiệu quả cao nhất (ghi chép, đưa ra câu hỏi và tuân thủ các hoạt động theo yêu cầu, )

- Biết phát hiện vấn đề, tìm được cách giải quyết vấn đề có trong nội dung bài học, trong bài tập có nội dung liên quan với thực tiễn

- Biết quan sát và sử dụng những kiến thức, kĩ năng để giải thích những sự vật, hiện tượng trong đời sống, trong sản xuất và môi trường xung quanh

- Biết thu thập và xử lí thông tin, trình bày kết quả một vấn đề cần tìm hiểu trong thực tiễn và nêu được phương hướng giải quyết vấn đề đó bằng những kiến thức, kĩ năng hóa học

- Biết áp dụng kiến thức, kĩ năng đã học vào công việc trong thức tế qua thử - sai – sửa

- Điều chỉnh những kiến thức đã học (sơ đồ, quy trình làm việc, ) cho phù hợp với thực tế công việc, điều kiện, môi trường của tổ chức

- Biết đưa ra những phương pháp, cách thức làm việc mới, phù hợp với tổ chức dựa trên cơ sở những kiến thức đã được học

- Biết đánh giá và tự đánh giá kết quả, sản phẩm và có những đề xuất hướng hoàn thiện

27

Khoa học ngày càng phát triển đã chứng minh tầm quan trọng của việc vận dụng kiến thức vào trong thực tiễn Từ việc xác định tầm quan trọng đó, qua nghiên cứu, có thể phát triển triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS bằng biện pháp như sau [18]:

- Trước hết, giáo viên cần trang bị cho học sinh của mình nền tảng kiến thức

cơ bản một cách vững chắc

- Đưa ra các tình huống để học sinh vận dụng kiến thức theo các cấp độ từ dễ đến khó, tăng cường các tình huống gắn liền với bối cảnh cụ thể (thực tiễn đời sống, htis nghiệm thực hành), tăng cường câu hỏi mở, câu hỏi yêu cầu học sinh sử dụng kiến thức của nhiều bài, nhiều lĩnh vực, câu hỏi tích hợp

- Tạo điều kiện cho học sinh tự đưa ra các tình huống cần giải quyết cho các bạn cùng nhóm, cùng lớp

- Khuyến khích học sinh lập nhóm, cùng tìm hiểu, nghiên cứu một số vấn đề mang tính thực tế, cấp thiết: lập kế hoạch, thực nghiệm, báo cáo kết quả (dù thành công hay thất bại)

Ngoài ra, giáo viên cùng với nhà trường nên tăng cường tổ chức các hoạt động trải nghiệm, hoạt động khoa học mang tính tích hợp để học sinh tự mình trải nghiệm, vận dụng kiến thức vào mô hình/sản phẩm của mình

1.4 Thực trạng dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở trường

THPT

Để tìm hiểu thực trạng dạy học môn Hóa học dưới góc độ định hướng giáo dục STEM, chúng tôi đã tiến hành điều tra 15 GV dạy bộ môn Hóa học tại hai trường THPT trên địa bàn Hà Nội là trường THPT Yên Hòa và trường THPT Việt Nam –

Ba Lan (Nội dung phiếu điều tra trình bày trong Phụ lục) Chúng tôi đã phân tích kết quả điều tra để thấy được khả năng ứng dụng đề tài “Phát triển năng lực vận dụng

28

kiến thức vào thực tiễn thông qua dạy học STEM phần Ancol – Hóa học 11“ trong môn Hóa học lớp 11

Hình 1.5 Mức độ sử dụng các PPDH trong môn Hóa học của GV

Từ kết quả Hình 1.5 có thể thấy GV đã vận dụng nhiều PPDH khác nhau trong quá trình dạy học song chủ yếu vẫn sử dụng PP thuyết trình, đàm thoại ; PPDH nêu-GQVĐ; PPDH theo nhóm cũng được nhiều GV sử dụng Tuy nhiên, những PPDH tích cực khác như PPDH thực hành, PPDH dự án hay việc tổ chức các trò chơi, đóng vai trong các bài học vẫn còn rất hạn chế Điều đó cho thấy việc sử dụng các PPDH tích cực ở các trường THPT vẫn còn nhiều hạn chế

PP nêu GQVĐ PPDH thực hành PPDH dự án PPDH theonhóm

-Tổ chức các trò chơi, đóng vai…

Thường xuyên Thỉnh thoảng Hiếm khi Chưa bao giờ

HS tạo ra các sản phẩm hay dạy học kết nối kiến thức từ các môn học khác nhau vẫn chưa được nhiều GV quan tâm hay thực hiện Như vậy, có thể thấy rằng HS chưa có nhiều cơ hội được học tập trải nghiệp, các hoạt động dạy học vẫn chủ yếu

là dạy lí thuyết thông thường

Chúng tôi cũng tiến hành khảo sát nhận thức của GV về STEM, kết quả cho thấy chưa có tương đối GV biết về các hoạt động STEM ở Việt Nam Kết quả được thể hiện ở Bảng

31

Tiểu kết chương 1

Trong chương này nghiên cứu đã trình bày tổng quan cơ sở lí luận và thực trạng dạy học STEM ở trường THPT Những nội dung chính của chương này có thể tóm tắt như sau:

Giáo dục STEM hiện nay đang trở thành một xu hướng giáo dục mang tính tất yếu trên thế giới trong bối cảnh cạnh tranh kinh tế, cạnh tranh nguồn nhân lực chất lượng cao giữa các quốc gia Đặc biệt, với chương trình giáo dục phổ thông mới được ban hành 27/12/2018 của Bộ giáo dục và đào tạo, thúc đẩy việc dạy học phát triển năng lực và kĩ năng cho HS thì việc dạy học theo định hướng STEM là rất thiết thực để đáp ứng chương trình mới này Việc nghiên cứu về cơ sở lí luận và thực tiễn của giáo dục STEM nói chung đang ngày càng phổ biến và được quan tâm bởi các học viện, trung tâm giáo dục, song vẫn còn là “mới” cho các trường học phổ thông

Hiện nay trên thế thời Việt Nam, giáo dục STEM được hiểu dưới nhiều góc

độ khác nhau, tuy nhiên một cách chung nhất có thể hiểu giáo dục STEM trên hai ý

cơ bản như sau:

Thứ nhất, giáo dục STEM định hướng giáo dục toàn diện, thúc đẩy cả 4 lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học

Thứ hai, giáo dục STEM không chỉ cung cấp cho HS những kiến thức về mặt

lí thuyết mà còn giúp HS có cơ hội trải nghiệm học tập, vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, từ đó phát triển năng lực cho HS THPT, đặc biệt là năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Cơ sở khoa học của dạy học phần Ancol – Hóa học 11 theo định hướng giáo dục STEM là: dạy học tích hợp; dạy học theo định hướng phát triển năng lực; nội hàm nội dung phần Ancol chương “Dẫn xuất halogen Ancol – Phenol“ – Hóa học lớp 11 trong chương trình giáo dục phổ thông ở Việt Nam