Giáo dục toán học hình thành và phát triển cho học sinh những phẩm chất chủ yếu, năng lực chung và năng lực toán học với các thành tố cốt lõi: năng lực tư duy và lập luận toán học, năng lực mô hình học toán học, năng lực giải quyết vấn đề toán học, năng lực giao tiếp toán học, năng lực sử dụng các công cụ và phương tiện học toán; phát triển kiến thức, kĩ năng then chốt và tạo cơ hội để học sinh được trải nghiệm, áp dụng toán học vào đời sống thực tiễn, giáo dục toán học tạo dựng sự kết nối giữa các ý tưởng toán học, giữa toán học với các môn học khác và giữa toán học với đời sống thực tiễn’’. Về phương pháp dạy học Toán: Thực hiện dạy học phù hợp với tiến trình nhận thức của học sinh (đi từ cụ thể đến trừu tượng, từ dễ đến khó); Quán triệt tinh thần “lấy người học làm trung tâm”, chú ý nhu cầu, năng lực nhận thức, cách thức học tập khác nhau của từng cá nhân học sinh; Tổ chức quá trình dạy học theo hướng kiến tạ o, trong đó học sinh được tham gia tìm tòi, phát hiện, suy luận giải quyết vấn đề; Linh hoạt trong việc vận dụng các phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực, kết hợp nhuần nhuyễn, sáng tạo với việc vận dụng các phương pháp, kĩ thuật dạy học truyền thống; Kết hợp các hoạt động dạy học trong lớp học với hoạt động thực hành trải nghiệm, vận dụng kiến thức toán học vào thực tiễn.
GIÁO DỤC STEM TRONG GIÁO DỤC PHỔ THÔNG Bắc Giang, ngày 02 tháng 04 năm 2020 BCV: Nguyễn Minh Vương Phần Một số vấn đề chung giáo dục STEM GDPT Khái quát chung STEM 1.1 Vài nét lịch sử phát triển STEM 1.1.1 Giáo dục STEM giới Ở nhiều quốc gia, cải cách giáo dục tập trung vào việc tăng khả năng, hứng thú, đam mê khoa học học sinh STEM giảng dạy STEM Tại Mỹ: Giáo dục STEM vấn đề Mỹ, gần dành quan tâm lớn quốc gia thơng qua luật liên bang Có ba khuyến cáo quan trọng cho nhà hoạch định sách phát triển công cụ nhằm xây dựng vấn đề liên quan đến STEM cách toàn diện gồm: Yêu cầu xây dựng cách nghiêm túc chương trình giáo dục STEM hệ đào tạo 12 năm; cải thiện việc dạy học STEM phạm vi tồn quốc; hỗ trợ mơ hình tập trung vào phù hợp để chắn tất học sinh có kĩ STEM sau tốt nghiệp Một chiến lược chung Mỹ hướng tới STEM nâng cao yêu cầu Toán học Khoa học học sinh tốt nghiệp Cách tiếp cận sở giúp nhà trường tác động tới tất học sinh Tại Pháp: Giáo dục STEM bao phủ cấp học Trong giai đoạn bậc Tiểu học, học sinh học Toán học, Khoa học tự nhiên Công nghệ học sinh tham gia hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy quan tâm em Khoa học Cơng nghệ, bên cạnh phát triển tư phê phán học sinh Tại Anh: Giáo dục STEM phát triển thành chương trình quốc gia với mục tiêu tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao Chương trình hành động Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM bao gồm nội dung chính: Một là, tuyển dụng giáo viên giảng dạy STEM Theo đó, dạy tích hợp khơng phải giáo viên dạy nhiều môn học lúc mà giáo viên môn học khác phải hợp tác, xây dựng giảng để học sinh vận dụng kiến thức kĩ nhiều môn để giải vấn đề Hai là, bồi dưỡng nâng cao trình độ giáo viên Ba là, cải tiến làm phong phú chương trình học lớp học Bốn là, phát triển sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy học 1.2.2 Giáo dục STEM Việt Nam Việt Nam quốc gia q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa hội nhập quốc tế, Cách mạng 4.0 mở nhiều hội việc nâng cao trình độ cơng nghệ, nâng cao lực sản xuất cạnh tranh sản phẩm đồng thời hội lớn cho sản xuất cơng nghiệp với trình độ công nghệ tiên tiến Tại Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 Thủ tướng Chính phủ rõ: “Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ với xu hướng phát triển dựa tảng tích hợp cao độ hệ thống kết nối số hóa - Vật lí – Sinh học với đột phá Internet vạn vật trí tuệ nhân tạo làm thay đổi sản xuất giới Cách mạng công nghiệp lần thứ với đặc điểm tận dụng cách triệt để lan tỏa số hóa cơng nghệ thơng tin Làn sóng công nghệ diễn với tốc độ khác quốc gia giới, tác động mạnh mẽ, ngày tăng tới mặt đời sống kinh tế- xã hội, dẫn đến việc thay đổi phương thức lực lượng sản xuất xã hội Tuy nhiên, không bắt nhịp với tốc độ phát triển giới khu vực, Việt Nam phải đối mặt thách thức, tác động tiêu cực như: Sự tụt hậu công nghệ dẫn đến suy giảm sản xuất kinh doanh; dư thừa lao động có kĩ trình độ thấp gây phá vỡ thị trường lao động truyền thống, ảnh hưởng tới tình hình kinh tế xã hội đất nước.” Chúng ta tích cực thực đổi toàn diện giáo dục đào tạo theo tinh thần Nghị 29-BCHTW, đổi phương pháp dạy, hình thức tổ chức dạy học để chuyển từ chủ yếu quan tâm đến việc cung cấp kiến thức sang việc quan tâm hình thành, phát triển lực, phẩm chất người học, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo học sinh, tăng cường kĩ thực hành… Thực chủ trương đổi đồng hình thức dạy học, phương pháp dạy học kiểm tra, đánh giá kết giáo dục; để tăng cường việc gắn liền dạy học nhà trường với thực tiễn sống góp phần hình thành lực giải vấn đề học sinh trung học Từ năm 2012, Bộ Giáo dục Đào tạo hàng năm tổ chức thi “Vận dụng kiến thức liên môn để giải tình thực tiễn dành cho học sinh trung học” thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho giáo viên trung học” Đặc biệt, thi “Khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học” Bộ Giáo dục Đào tạo tổ chức dành cho học sinh phổ thông trở thành điểm sáng tích cực giáo dục định hướng lực… Về bản, hình thức giáo dục STEM Các thi ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển lực cho học sinh hình thành kĩ học tập lao động kỉ 21 Bộ Giáo dục Đào tạo mục tiêu mà giáo dục STEM hướng tới Nhận thấy vai trò giáo dục STEM giải pháp quan trọng hiệu việc đổi toàn diện giáo dục Việt Nam Bộ Giáo dục Đào tạo nhấn mạnh việc vận dụng dạy học giải vấn đề, phương pháp thực hành, dạy học theo dự án mơn học; tích cực ứng dụng cơng nghệ thơng tin phù hợp với nội dung học Quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp giáo dục STEM việc thực chương trình giáo dục phổ thơng môn học liên quan 1.2 Khái niệm STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Cơng nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Tốn học), thường sử dụng bàn đến sách phát triển Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học quốc gia Sự phát triển Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học mơ tả chu trình STEM (Hình 1), Science quy trình sáng tạo kiến thức khoa học; Engineering quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ nhằm giải vấn đề; Tốn cơng cụ sử dụng để thu nhận kết chia sẻ kết với người khác Hình 1: Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.com) “Science” chu trình STEM mô tả mũi tên từ “Technology” sang “Knowledge” thể quy trình sáng tạo khoa học Đứng trước thực tiễn với "Công nghệ" tại, nhà khoa học, với lực tư phản biện, đặt câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện cơng nghệ, câu hỏi/vấn đề khoa học Trả lời câu hỏi khoa học giải vấn đề khoa học phát minh "Kiến thức" khoa học Ngược lại, “Engineering” chu trình STEM mơ tả mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể quy trình kĩ thuật Các kĩ sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế, sáng tạo công nghệ Như vậy, chu trình STEM, "Science" hiểu khơng "Kiến thức" thuộc mơn khoa học (như Vật lí, Hố học, Sinh học) mà bao hàm "Quy trình khoa học" để phát minh kiến thức khoa học Tương tự vậy, "Engineering" chu trình STEM khơng "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kĩ thuật" mà bao hàm "Quy trình kĩ thuật" để sáng tạo "Cơng nghệ" Hai quy trình nói tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ thuật theo mơ hình "xốy ốc" mà sau chu trình lượng kiến thức khoa học tăng lên với cơng nghệ phát triển trình độ cao Một số khái niệm liên quan + STEM mở: Bao gồm nhiều lĩnh vực (Tốn, Cơng nghệ, Kĩ thuật Khoa học) Nghệ thuật, Nhân văn, Robot,… + STEM đóng: Bao gồm lĩnh vực (Tốn, Cơng nghệ, Kĩ thuật Khoa học) + STEM khuyết: Bao gồm lĩnh vực (Tốn, Cơng nghệ, Kĩ thuật Khoa học) + STEAM: hướng tiếp cận giáo dục sử dụng mơ hình STEM kết hợp với nghệ thuật, nhân văn (Art) + STEM sáng tạo KHKT: STEM sở giúp học sinh phát triển thành dự án sáng tạo KHKT + Môn học STEM: Là môn học có nội hàm kiến thức thuộc mơ hình giáo dục STEM 1.3 Giáo dục STEM Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước vấn đề thựctiễn ("cơng nghệ" tại) cần giải quyết, địi hỏi học sinh phải tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học vận dụng kiến thức để thiết kế thực giải pháp giải vấn đề ("công nghệ" mới) Như vậy, học STEM đề cập giao cho học sinh giải vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức có tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng Q trình địi hỏi học sinh phải thực theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức vào việc thiết kế thực giải pháp ("công nghệ" mới) để giải vấn đề Đây tiếp cận liên môn giáo dục STEM, kiến thức mà học sinh cần phải học để sử dụng học STEM cụ thể thuộc môn học Trong tài liệu này, giáo dục STEM sử dụng theo mô tả Chương trình giáo dục phổ thơng năm 2018 sau: Giáo dục STEM mơ hình giáo dục dựa cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể Khi nói đến mơ hình giáo dục STEM, chúng tơi muốn đề cập đến nội hàm bao gồm khía cạnh chương trình giáo dục, nguồn lực thực chương trình sách thúc đẩy chương trình giáo dục STEM thực tiễn (Hình 2) 1.4 Mục tiêu giáo dục STEM Dưới góc độ giáo dục vận dụng bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM mặt thực đầy đủ mục tiêu giáo dục nêu chương trình giáo dục phổ thơng, mặt khác giáo dục STEM nhằm: – Phát triển lực đặc thù môn học thuộc lĩnh vực STEM cho HS: Đó khả vận dụng kiến thức, kĩ liên quan đến môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học Trong HS biết liên kết kiến thức Khoa học, Toán học để giải vấn đề thực tiễn Biết sử dụng, quản lí truy cập Cơng nghệ HS biết quy trình thiết kế kĩ thuật chế tạo sản phẩm – Phát triển lực chung cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS hội, thách thức kinh tế cạnh tranh toàn cầu kỉ 21 Bên cạnh hiểu biết lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật, Tốn học, HS phát triển lực giải vấn đề sáng tạo, lực giao tiếp hợp tác, lực tự chủ tự học – Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM tạo cho HS có kiến thức, kĩ mang tính tảng cho việc học tập bậc học cao cho nghề nghiệp tương lai HS Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có lực, phẩm chất tốt, đặc biệt lao động lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng phát triển đất nước Cơ sở lí luận thực tiễn việc triển khai giáo dục STEM 2.1 Cơ sở lí luận Chương trình giáo dục phổ thông 2018 định hướng phát triển phẩm chất lực học sinh, mục tiêu chương trình nhằm để trả lời cho câu hỏi: Học xong chương trình học sinh làm gì? Chính mà cần phải đổi phương pháp dạy học, kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển phẩm chất lực học sinh Các phương pháp hình thức tổ chức dạy học cần phải gắn nội dung học với vấn đề thực tiễn giáo viên tổ chức hoạt động để học sinh tìm hiểu giải vấn đề, thơng qua tiếp thu tri thức cách chủ động Giáo dục STEM xuất phát từ vấn đề nảy sinh thực tiễn xây dựng thành chủ đề/bài học STEM, thông qua việc giáo viên tổ chức hoạt động học giúp học sinh tìm giải pháp để giải vấn đề mà chủ đề/bài học STEM nêu 2.1.1 Tiến trình khoa học giáo dục STEM Tiến trình khoa học cách mà nhà khoa học thực nghiên cứu khoa học để tìm hiểu giới tự nhiên đưa giải thích dựa chứng thu từ cơng việc Tương tự vậy, giáo dục STEM, thơng qua tiến trình khoa học, học sinh sử dụng nghiên cứu khoa học để tự khám phá giới tự nhiên Đây cách để đặt câu hỏi trả lời câu hỏi khoa học cách quan sát thực thí nghiệm Tiến trình khoa học cung cấp cho học sinh hội thực hoạt động: (1) Đặt câu hỏi học sinh muốn tìm hiểu thêm (2) Dự đoán đưa giả thuyết trả lời câu hỏi (3) Kiểm tra giả thuyết cách lập kế hoạch tiến hành thí nghiệm quan sát (4) Theo dõi ghi lại xảy (5) Sử dụng thơng tin thu từ quan sát/thí nghiệm phân tích rút kết luận (6) Chia sẻ phổ biến kết 2.1.2 Quy trình thiết kế kĩ thuật giáo dục STEM Cách tiếp cận áp dụng giáo dục STEM với mục đích tìm giải pháp cho vấn đề Nó giúp học sinh học cách áp dụng phương pháp tiếp cận giải vấn đề sử dụng kĩ sư Trong cách tiếp cận này, học sinh học để: (1) xác định vấn đề thông qua khoa học, (2) thu thập thông tin để phát triển giải pháp nhờ vào tri thức khoa học công cụ công nghệ, (3) phát triển giải pháp, (4) thiết kế xây dựng mơ hình, (5) thử nghiệm, xác nhận đánh giá mơ hình, (6) chia sẻ kết 2.2 Cơ sở pháp lí Trong năm qua, Đảng, Chính phủ, Bộ Giáo dục Đào tạo có nhiều văn văn đạo, hướng dẫn thực đổi giáo dục có liên quan đến giáo dục STEM ban hành, cụ thể như: - Nghị số 29/NQ–TW Hội nghị lần thứ Ban chấp hành Trung ương Đảng đổi bản, toàn diện Giáo dục Đào tạo; - Chỉ thị số 16/CT–TTg ngày 4/5/2017 Thủ tướng Chính phủ việc tăng cường lực tiếp cận Cách mạng công nghiệp lần thứ 4; - Quyết định 522/QĐ–TTg ngày 14 tháng năm 2018 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Đề án “Giáo dục hướng nghiệp định hướng phân luồng học sinh giáo dục phổ thông giai đoạn 2018 – 2025”; - Công văn số 3535/ BGDĐT–GDTrH, ngày 27/5/2013 Bộ Giáo dục Đào tạo việc đổi phương pháp dạy học kiểm tra đánh giá thông qua việc hướng dẫn xây dựng chủ đề dạy học; - Công văn số 5555/BGDĐT–GDTrH, ngày 8/10/2014 Bộ Giáo dục Đào tạo việc đổi quản lí sinh hoạt chuyên môn theo hướng nghiên cứu học; - Công văn số 791/ BGDĐT–GDTrH, ngày 25/6/2013 Bộ Giáo dục Đào tạo việc thí điểm giao quyền tự chủ xây dựng kế hoạch nhà trường; - Các công văn hướng dẫn thực nhiệm vụ năm học giáo dục trung học năm; 2.3 Cơ sở thực tiễn Trên thực tế, giáo dục trung học nước ta thực nhiều nhiệm vụ, giải pháp quan trọng như: - Tăng cường phân cấp quản lí, tăng quyền chủ động địa phương, sở giáo dục trung học phổ thông việc thực chương trình, xây dựng thực kế hoạch giáo dục; - Tích cực đổi phương thức dạy học nhằm phát huy tính chủ động, tích cực, sáng tạo rèn luyện phương pháp tự học; tăng cường kĩ thực hành, vận dụng kiến thức, kĩ vào giải vấn đề thực tiễn; Vai trò ý nghĩa giáo dục STEM giáo dục phổ thông Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi giáo dục phổ thông Cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM nhà trường, bên cạnh môn học quan tâm Toán, Khoa học, lĩnh vực Công nghệ, Kĩ thuật quan tâm, đầu tư tất phương diện đội ngũ giáo viên, chương trình, sở vật chất - Nâng cao hứng thú học tập môn học STEM: Các dự án học tập giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn, học sinh hoạt động, trải nghiệm thấy ý nghĩa tri thức với sống, nhờ nâng cao hứng thú học tập học sinh - Hình thành phát triển lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động tự lực thực nhiệm vụ học; làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Các hoạt động nêu góp phần tích cực vào hình thành phát triển phẩm chất, lực cho học sinh - Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu giáo dục STEM, sở giáo dục phổ thông thường kết nối với sở giáo dục nghề nghiệp, đại học địa phương nhằm khai thác nguồn lực người, sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thơng hướng tới giải vấn đề có tính đặc thù địa phương - Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM trường trung học, học sinh trải nghiệm lĩnh vực STEM, đánh giá phù hợp, khiếu, sở thích thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Thực tốt giáo dục STEM trường trung học cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, ngành nghề có nhu cầu cao nguồn nhân lực cách mạng cơng nghiệp lần thứ tư - Thích ứng với cách mạng công nghiệp 4.0: Với phát triển khoa học kĩ thuật nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày lớn đòi hỏi ngành giáo dục phải có thay đổi để đáp ứng nhu cầu xã hội Giáo dục STEM tạo người đáp ứng nhu cầu công việc kỷ có tác động lớn đến thay đổi nên kinh tế đổi Các chương trình giáo dục kỷ 20 chủ yếu tập trung vào Khoa học (S) Tốn học (M) mà xem nhẹ vai trị cơng nghệ kĩ thuật Khơng cần Tốn học Khoa học, kỷ 21 học sinh cần công nghệ kĩ thuật kĩ mềm cần thiết khác như: kĩ tư phản biện, giải vấn đề, làm việc theo nhóm, cộng tác Giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp kiến thức kĩ cần thiết cho kỷ 21 mơ hình giáo dục diện rộng tương lai gần giới Phương pháp giáo dục STEM phương pháp giáo dục có phương pháp tiếp cận khác giảng dạy học tập, nên cần quan tâm nhận thức toàn xã hội Họ STEM để đón đầu xu hướng phát triển giáo dục tiên tiến, bước đặt móng vững cho phát triển đất nước tương lai Phần Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề/bài học STEM chương trình GDPT Định hướng xây dựng chủ đề/bài học STEM 1.1 Tiêu chí xây dựng chủ đề/ học STEM Tiêu chí 1: Chủ đề học STEM tập trung vào vấn đề thực tiễn Trong học STEM, học sinh đặt vào vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường u cầu tìm giải pháp Tiêu chí 2: Cấu trúc học STEM kết hợp tiến trình khoa học quy trình thiết kế kĩ thuật Tiến trình học STEM cung cấp cách thức linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định vấn đề – yêu cầu thiết kế – đến sáng tạo phát triển giải pháp Theo quy trình này, học sinh thực hoạt động: (1) Xác định vấn đề – (2) 10 Nghiên cứu kiến thức – (3) Đề xuất giải pháp/thiết kế – (4) Lựa chọn giải pháp/thiết kế – (5) Chế tạo mơ hình (ngun mẫu) – (6) Thử nghiệm đánh giá – (7) Chia sẻ thảo luận – (8) Điều chỉnh thiết kế Trong thực tiễn dạy học, quy trình bước thể qua hoạt động chính: HĐ1: Xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo) ––> HĐ2: Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp thiết kế ––> HĐ3: Trình bày thảo luận phương án thiết kế ––> HĐ4: Chế tạo mơ hình/thiết bị theo phương án thiết kế (đã cải tiến theo góp ý); thử nghiệm đánh giá ––> HĐ5: Trình bày thảo luận sản phẩm chế tạo; điều chỉnh thiết kế ban đầu Trong quy trình kĩ thuật, nhóm học sinh thử nghiệm ý tưởng dựa nghiên cứu mình, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm, chấp nhận học từ sai lầm, thử lại Sự tập trung học sinh phát triển giải pháp để giải vấn đề đặt ra, nhờ học vận dụng kiến thức chương trình giáo dục Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tịi khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm tạo sản phẩm Q trình tìm tịi khám phá thể tất hoạt động chủ đề STEM, nhiên hoạt động hoạt động trình cần khai thác triệt để Trong hoạt động học sinh thực quan sát, tìm tịi, khám phá để xây dựng, kiểm chứng quy luật Qua đó, học kiến thức đồng thời rèn luyện kĩ tiến trình như: Quan sát, đưa dự đốn, tiến hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu, phân tích số liệu… Trong hoạt động 4, q trình tìm tịi khám phá thể giúp học sinh kiểm chứng giải pháp khác để tối ưu hoá sản phẩm Trong học STEM, hoạt động học học sinh thực theo hướng mở có "khn khổ" điều kiện mà học sinh sử dụng (chẳng hạn vật liệu khả dụng) Hoạt động học học sinh hoạt động chuyển giao hợp tác; định giải pháp giải vấn đề học sinh Học sinh thực hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng tái thiết kế nguyên mẫu cần Học sinh tự điều chỉnh ý tưởng thiết kế hoạt động tìm tịi, khám phá thân Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức học STEM lôi học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo Giúp học sinh làm việc nhóm kiến tạo việc khó khăn, địi hỏi tất giáo viên STEM trường làm việc để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm, sử dụng ngơn ngữ, tiến trình u cầu sản phẩm học tập mà học sinh phải hồn thành Làm việc nhóm thực hoạt động học STEM sở phát triển lực giao tiếp hợp tác cho học sinh Tiêu chí 5: Nội dung học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học toán mà học sinh học 11 Trong học STEM, giáo viên cần kết nối tích hợp cách có mục đích nội dung từ chương trình khoa học, cơng nghệ, tin học tốn Lập kế hoạch để hợp tác với giáo viên toán, công nghệ, tin học khoa học khác để hiểu rõ nội hàm việc làm để mục tiêu khoa học tích hợp học cho Từ đó, học sinh dần thấy khoa học, cơng nghệ, tin học tốn khơng phải môn học độc lập, mà chúng liên kết với để giải vấn đề Điều có liên quan đến việc học tốn, cơng nghệ, tin học khoa học học sinh Tiêu chí 6: Tiến trình học STEM tính đến có nhiều đáp án coi thất bại phần cần thiết học tập Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; vấn đề cần giải quyết, đề xuất nhiều phương án, lựa chọn phương án tối ưu Trong giả thuyết khoa học, có giả thuyết Ngược lại, phương án giải vấn đề khả thi, khác mức độ tối ưu giải vấn đề Tiêu chí cho thấy vai trị quan trọng lực giải vấn đề sáng tạo dạy học STEM 1.2 Bảng kiểm tự rà soát kế hoạch dạy học học STEM Giáo viên sử dụng bảng kiểm sau để tự rà soát xem kế hoạch dạy học xây dựng đầy đủ theo yêu cầu giáo dục STEM chưa Một kế hoạch dạy học đáp ứng yêu cầu cung cấp nhiều hội để phát triển lực phẩm chất học sinh 12 Xây dựng chủ đề/ học STEM 2.1 Các bước xây dựng chủ đề/ học STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề học Căn vào nội dung kiến thức chương trình mơn học tượng, q trình gắn với kiến thức tự nhiên; quy trình thiết bị cơng nghệ có sử dụng kiến thức thực tiễn để lựa chọn chủ đề học Những ứng dụng là: Sữa chua/dưa muối – Vi sinh vật – Quy trình làm sữa chua/muối dưa; Thuốc trừ sâu – Phản ứng hóa học – Quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu; Hóa chất – Phản ứng hóa học – Quy trình xử lí chất thải; Rau an tồn – Hóa sinh – Quy trình trồng rau an toàn; Cầu vồng – Radar – Máy quang phổ lăng kính; Kính tiềm vọng, kính mắt; Ống nhịm, kính thiên văn; Sự chìm, – lực đẩy Ác–si–mét – Thuyền/bè; Hiện tượng cảm ứng điện từ – Định luật Cảm ứng điện từ Định luật Lenxơ – Máy phát điện/động điện; Vật liệu khí; Các phương pháp gia cơng khí; Các cấu truyền biến đổi chuyển động; Các mối ghép khí; Mạch điện điều khiển cho nhà thông minh Bước 2: Xác định vấn đề cần giải 13 Sau chọn chủ đề học, cần xác định vấn đề cần giải để giao cho học sinh thực cho giải vấn đề đó, học sinh phải học kiến thức, kĩ cần dạy chương trình mơn học lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) vận dụng kiến thức, kĩ biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng học Theo ví dụ nêu trên, nhiệm vụ giao cho học sinh thực học là: Thiết kế, chế tạo máy quang phổ đơn giản học chất sóng ánh sáng; Thiết kế, chế tạo ống nhòm đơn giản học tượng phản xạ khúc xạ ánh sáng; Chế tạo bè nổi/thuyền học Định luật Ác–si– mét; Chế tạo máy phát điện/động điện học cảm ứng điện từ; Thiết kế mạch lơgic học dịng điện không đổi; Thiết kế robot leo dốc, cầu bắc qua hai trụ, hệ thống tưới nước tự động, mạch điện cảnh báo điều khiển cho nhà thông minh; Xây dựng quy trình làm sữa chua/muối dưa; Xây dựng quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu rau/quả; Xây dựng quy trình xử lí hóa chất nhiễm nước thải; Quy trình trồng rau an tồn… Trong trình này, việc thử nghiệm chế tạo trước nguyên mẫu hỗ trợ tốt trình xây dựng chủ đề Qua trình xây dựng, giáo viên hình dung khó khăn học sinh gặp phải, hội vận dụng kiến thức để giải vấn đề xác định đắn tiêu chí sản phẩm bước Bước 3: Xây dựng tiêu chí thiết bị/giải pháp giải vấn đề Sau xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí giải pháp/sản phẩm Những tiêu chí quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm Đối với ví dụ nêu trên, tiêu chí là: Chế tạo máy quang phổ sử dụng lăng kính, thấu kính hội tụ; tạo tia ánh sáng màu từ nguồn sáng trắng; Chế tạo ống nhịm/kính thiên văn từ thấu kính hội tụ, phân kì; quan sát vật xa với độ bội giác khoảng đó; Quy trình sản xuất sữa chua/muối dưa với tiêu chí cụ thể sản phẩm (độ ngọt, độ chua, dinh dưỡng ); Quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu với tiêu chí cụ thể (loại thuốc trừ sâu, độ "sạch" sau xử lí); Quy trình trồng rau với tiêu chí cụ thể ("sạch" so với rau trồng thơng thường) Các tiêu chí phải hướng tới việc định hướng trình học tập vận dụng kiến thức học sinh không nên tập trung đánh giá sản phẩm vật chất Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học thiết kế theo phương pháp kĩ thuật dạy học tích cực với loại hoạt động học nêu Mỗi hoạt động học thiết kế rõ ràng mục đích, nội dung sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành Các hoạt động học tổ chức lớp học (ở trường, nhà cộng đồng) 14 Cần thiết kế học điện tử mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học học sinh bên lớp học 2.2 Định hướng xây dựng số chủ đề/bài học STEM môn học Từ số chủ đề/bài học STEM minh hoạ nói Giáo viên chủ động nghiên cứu kiến thức nội môn liên mơn nhằm tìm nội dung kiến thức kết nối với để giải tình huống, vấn đề nảy sinh thực tiễn Dưới trình bày số gợi ý khai thác chủ đề giáo dục STEM dựa vận dụng kiến thức, kĩ môn học sau: Môn Vật lý 15 16 Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề/ học STEM 3.1 Tiến trình dạy học chủ đề/ học STEM Mỗi học STEM chương trình giáo dục phổ thơng đề cập đến vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học sử dụng kiến thức thuộc mơn học chương trình để sử dụng vào giải vấn đề Tiến trình học STEM thực theo quy trình kĩ thuật, việc "Nghiên cứu kiến thức nền" (background research) tiến trình dạy học học STEM việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức chương trình giáo dục phổ thơng tương ứng với vấn đề cần giải học, học sinh người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) hướng dẫn giáo viên; vận dụng kiến thức học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; 17 chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế Thông qua q trình học tập đó, học sinh rèn luyện nhiều kĩ để phát triển phẩm chất, lực Tiến trình học STEM thực theo quy trình kĩ thuật (Hình 5), việc "Nghiên cứu kiến thức nền" (background research) tiến trình dạy học học STEM việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức chương trình giáo dục phổ thông tương ứng với vấn đề cần giải học, học sinh người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) hướng dẫn giáo viên; vận dụng kiến thức học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế Thơng qua q trình học tập đó, học sinh rèn luyện nhiều kĩ để phát triển phẩm chất, lực Tiến trình học STEM kết hợp tiến trình khoa học chu trình thiết kế kĩ thuật Mặc dù vậy, "bước" quy trình khơng thực cách tuyến tính (hết bước sang bước kia) mà có bước thực song hành, tương hỗ lẫn Cụ thể việc "Nghiên cứu kiến thức được" thực đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mơ hình" thực đồng thời với "Thử nghiệm đánh giá", bước vừa mục tiêu vừa điều kiện để thực bước 18 Phần Tổ chức dạy học kiểm tra đánh giá kết dạy học chủ đề STEM theo định hướng phát triển lực Một số phương pháp dạy học hiệu giáo dục STEM 1.1 Phương pháp 1: Dạy học dựa vấn đề Đây cách tiếp cận giảng dạy học sinh giáo viên trình bày vấn đề xác thực với cấu trúc lỏng lẻo, học sinh cần phải xác định em biết vấn đề em cần biết Thơng thường, giáo viên trình bày câu hỏi định hướng mà học sinh tham chiếu đến suốt học, câu hỏi nhắc nhở em lí em cần giải vấn đề Sau trình bày vấn đề, định nghĩa nó, tạo vấn đề học tập, học sinh tiếp tục giải vấn đề học tập, sau xây dựng giải pháp tiềm tàng củng cố với chứng Thơng thường, học sinh học tập theo nhóm nhỏ để giải vấn đề Điều cho phép học sinh thực hành làm việc hợp tác Từng học sinh phải hỗ trợ tìm giải pháp, sau làm việc theo nhóm để đánh giá giải pháp xác định đâu giải pháp tốt Trong học tập dựa vấn đề, khơng có câu trả lời cho vấn đề Thay làm việc hướng tới câu trả lời “đúng”, học sinh thực hành kĩ tư phản biện phát triển giải pháp riêng 1.2 Phương pháp 2: Dạy học tìm tịi khám phá theo mơ hình 5E – Dạy học khám phá theo mơ hình 5E Bybee cộng giới thiệu 5E viết tắt từ bắt đầu chữ E tiếng Anh: Engage (Lôi cuốn), Explore (khám phá), Explain (Giải thích), Elaborate (Củng cố–Áp dụng), Evaluate (Đánh giá) Phương pháp 5E dựa thuyết kiến tạo (constructivism) trình học, theo học sinh xây dựng kiến thức dựa kiến thức trải nghiệm biết trước 1.3 Phương pháp 3: Dạy học dựa thiết kế Trong học tập qua thiết kế, học sinh giáo viên trình bày vấn đề xác thực có cấu trúc lỏng lẻo, thay xây dựng giải pháp mang tính nhận thức, em cần phải thiết kế/nghĩ sản phẩm giúp giải vấn đề Điều đòi hỏi học sinh phải làm việc để trả lời câu hỏi giải vấn đề Những vấn đề thường rút từ cộng đồng xung quanh em, học sinh thường có hội xác định vấn đề nhỏ cụ thể mà em muốn tập trung vào Học tập qua thiết kế dựa tảng việc học đôi với hành Nó khơng liên quan tới việc lặp lại tạo mơ hình có sẵn; thay vào đó, hướng tới giải pháp sơ khai học sinh xây dựng để giải vấn đề mà giải người khác trước 19 1.4 Phương pháp 4: Học tập dựa thách thức Đây trải nghiệm học tập hợp tác, giáo viên học sinh làm việc để học hỏi vấn đề thú vị, đề xuất giải pháp vấn đề phức tạp giới thực, hành động Cách tiếp cận đòi hỏi học sinh suy nghĩ việc học tập tác động từ hành động em, trình bày giải pháp cho người nghe Khi thiết kế lớp học theo phương pháp học tập dựa thách thức, giáo viên phải khuyến khích học sinh làm việc theo nhóm hợp tác, sử dụng công nghệ phổ biến đời sống hàng ngày, giải vấn đề giới thực thông qua sử dụng phương pháp đa ngành, chia sẻ kết với cộng đồng suy ngẫm Học tập dựa thách thức tích hợp cơng nghệ vào trình học tập Mục tiêu phương pháp để giúp học sinh tìm giải pháp giới thực vấn đề, không tập tư phản biện 1.5 Phương pháp 5: Dạy học dự án Dạy học dự án quen thuộc với giáo viên phổ thơng Đây phương pháp dạy học giáo viên tổ chức học sinh thực dự án học tập Với học STEM gắn với quy trình thiết kế kĩ thuật, giáo viên nên vận dụng phương pháp dạy học dự án để tổ chức Các bước tổ chức dạy học dự án nhiều tác giả mơ tả, gồm có bước sau: 20 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM Hiện nay, hầu hết quốc gia giới khơng có mơn học mang tên STEM cụ thể chương trình giáo dục phổ thơng, giáo dục STEM môn học, phương pháp dạy học mà cách tiếp cận dạy học môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán Giáo dục STEM thường lồng ghép qua hình thức sinh hoạt câu lạc khoa học, hoạt động lên lớp hay giảng dạy thông qua môn Khoa học tự nhiên, Tốn học Cơng nghệ 2.1 Giáo dục STEM thơng qua hoạt động lên lớp Trên giới, hoạt động giáo dục nhằm phát triển lực, sáng tạo, phẩm chất kĩ năng, giáo dục nhân văn… nhiều quốc gia quan tâm đặc biệt quốc gia tiếp cận chương trình giáo dục phổ thông theo hướng phát triển lực Một số quốc gia gọi hoạt động giáo dục trời, hoạt động lên lớp hay hoạt động trải nghiệm Ở Việt Nam giáo dục STEM thơng qua hoạt động ngồi lên lớp triển khai qua hai hoạt động trải nghiệm nghiên cứu khoa học - Hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh khám phá thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kĩ thuật thực tiễn đời sống Qua đó, nhận biết ý nghĩa 21 khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học đời sống người, nâng cao hứng thú học tập môn học STEM Đây cách thức để thu hút quan tâm xã hội tới giáo dục STEM Để tổ chức thành công hoạt động trải nghiệm STEM, cần có tham gia, hợp tác bên liên quan trường phổ thông, sở giáo dục nghề nghiệp, trường đại học, doanh nghiệp Trải nghiệm STEM cịn thực thơng qua hợp tác trường phổ thông với sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp Theo cách này, kết hợp thực tiễn phổ thông với ưu sở vật chất giáo dục đại học giáo dục nghề nghiệp Các trường phổ thông triển khai giáo dục STEM thơng qua hình thức câu lạc Tham gia câu lạc STEM, học sinh học tập nâng cao trình độ, triển khai dự án nghiên cứu, tìm hiểu ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM Đây hoạt động theo sở thích, khiếu học sinh, diễn định kỳ, năm học Tổ chức tốt hoạt động câu lạc STEM tiền đề triển khai dự án nghiên cứu khuôn khổ thi khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học Bên cạnh đó, tham gia câu lạc STEM cịn hội để học sinh thấy phù hợp lực, sở thích, giá trị thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM - Hoạt động nghiên cứu khoa học Giáo dục STEM triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học tổ chức thi sáng tạo khoa học kĩ thuật với nhiều chủ đề khác thuộc lĩnh vực robot, lượng tái tạo, môi trường, biến đổi khí hậu, nơng nghiệp cơng nghệ cao… Hoạt động khơng mang tính đại trà mà dành cho học sinh có lực, sở thích hứng thú với hoạt động tìm tịi, khám phá khoa học, kĩ thuật giải vấn đề thực tiễn Tổ chức tốt hoạt động sáng tạo khoa học kĩ thuật tiền đề triển khai dự án nghiên cứu khuôn khổ Cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học tổ chức thường niên 2.2 Giáo dục STEM thông qua dạy học mơn thuộc lĩnh vực STEM - Mơ hình giáo dục STEM qua dạy học môn khoa học tự nhiên phổ biến giới, đặc biệt nước Anh nội dung học tập môn học thiết kế thành chủ đề STEM giảng dạy theo cách khác + Chủ đề STEM dạy môn học Đây mơ hình dạng đơn giản nhất, tuỳ theo quy mơ chủ đề mà thiết kế để dạy tiết nhiều tiết giáo viên phân chia thời gian để học sinh tham gia hoạt động: thiết lập vấn đề; tìm kiếm giải pháp hay cách 22 thức để giải vấn đề; thu thập thông tin, chứng cuối tổng kết, rút kiến thức +Chủ đề STEM dạy nhiều môn học Chủ đề STEM dạng bao trùm nhiều môn học Về chất, môn học sử dụng chung vấn đề, bối cảnh Các giáo viên dạy môn học khác dạy chủ đề STEM cách dạy chủ đề STEM mơn học theo góc độ riêng mơn Ví dụ chủ đề “Chất lượng nguồn nước”, giáo viên mơn Hố Học cho học sinh tìm hiểu góc độ nghiên cứu độ pH nước giáo viên môn Sinh học dạy học sinh theo định hướng STEM tập trung vào nghiên cứu loài sinh vật nguồn nước ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước hay giáo viên mơn Địa lí hướng dẫn học sinh tìm hiểu góc độ nguồn nước đâu, cấu tạo địa chất có ảnh hưởng tới nguồn nước… + Chủ đề STEM nhiều môn phối hợp Chủ đề STEM dạng phức tạp, có liên kết kiến thức môn chặt chẽ Các mơn học tiếp cận chủ đề theo góc độ kiến thức chun mơn riêng Nhưng nội dung giải môn học trước tiền đề nối tiếp để dạy môn học sau Các môn học phải phối hợp với để dạy nội dung có tính chất gối Như đề cập, mơ hình địi hỏi phối hợp chặt chẽ môn học đảm bảo cho học sinh học mơn tiền đề, điều kiện kiến thức, kĩ để em học mơn Thứ hai địi hỏi phối hợp nhịp nhàng giáo viên phụ trách môn học, thay đổi kiến thức, thời gian…cũng làm hưởng đến mơ hình Đánh giá giáo dục STEM Đánh giá kết học tập thành tố thiếu q trình dạy học Việc đánh giá xác, khách quan giúp giáo viên có thơng tin để đưa điều chỉnh phù hợp phương pháp, hình thức tổ chức dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy học Đánh giá kết học tập khách quan xác cịn đem đến tác động tích cực người học, giúp người học điều chỉnh thái độ, hành vi, nâng cao tinh thần trách nhiệm tự chịu trách nhiệm với kết học tập mình, từ kích thích hứng thú học tập, nâng cao hiệu học tập người học Trong dạy học định hướng giáo dục STEM, đánh giá có vai trị quan trọng vấn đề cốt lõi đảm bảo thành công cho chương trình giáo dục STEM 23 ... trò ý nghĩa giáo dục STEM giáo dục phổ thông Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi giáo dục phổ thông Cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn... giáo dục STEM Dưới góc độ giáo dục vận dụng bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM mặt thực đầy đủ mục tiêu giáo dục nêu chương trình giáo dục phổ thông, mặt khác giáo dục STEM nhằm: – Phát triển lực... nghiệm STEM cịn thực thông qua hợp tác trường phổ thông với sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp Theo cách này, kết hợp thực tiễn phổ thông với ưu sở vật chất giáo dục đại học giáo dục nghề