Phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học.

Phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học.Phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học.Phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học.Phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học.Phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học.Phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI - - NGUYỄN THỊ THÙY TRANG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC DẠY HỌC STEM CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM HÓA HỌC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI - - NGUYỄN THỊ THÙY TRANG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC DẠY HỌC STEM CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM HỐ HỌC Chun ngành: Lí luận PPDH mơn hố học Mã số: 9.14.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐẶNG THỊ OANH TS PHẠM THỊ BÌNH LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn PGS.TS Đặng Thị Oanh TS Phạm Thị Bình, kết luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Thị Thùy Trang LỜI CẢM ƠN Trong q trình hồn thành luận án, tơi nhận nhiều giúp đỡ từ tập thể cá nhân Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Đặng Thị Oanh TS Phạm Thị Bình, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi q trình thực hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Sau đại học, tập thể mơn Phương pháp giảng dạy hố học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Khoa Hoá học Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn đến thầy cô giảng viên sinh viên khoa Hoá học trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Đại học Sư phạm – Đại học Huế, Đại học Quy Nhơn, Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi để tiến hành thực nghiệm luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình đồng nghiệp, bạn bè động viên, khuyến khích hỗ trợ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Hà Nội, tháng năm 2021 Tác giả Nguyễn Thị Thùy Trang MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Khách thể nghiên cứu đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp luận án Cấu trúc luận án CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC DẠY HỌC STEM CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM HOÁ HỌC 1.1 Lịch sử nghiên cứu vấn đề giáo dục STEM việc phát triển lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Ở Việt Nam 1.2 Dạy học đại học theo định hướng phát triển lực 12 1.2.1 Một số lí thuyết học tập làm sở cho dạy học phát triển lực 13 1.2.2 Một số mơ hình, phương pháp dạy học tích cực Đại học 15 1.3 Giáo dục STEM 23 1.3.1 Khái niệm giáo dục STEM 23 1.3.2 Các mức độ tích hợp mơ hình giáo dục STEM 24 1.3.3 Mục tiêu giáo dục STEM 28 1.3.4 Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM 29 1.3.5 Phân loại STEM 31 1.3.6 Chu trình STEM 32 1.3.7 Các phương pháp dạy học, kĩ thuật dạy học tích cực sử dụng dạy học STEM 35 1.3.8 Đánh giá dạy học STEM 40 1.4 Năng lực, lực dạy học, lực dạy học tích hợp, lực dạy học STEM 1.4.1 Năng lực 40 1.4.2 Năng lực dạy học 41 40 1.4.3 Năng lực dạy học tích hợp 42 1.4.4 Năng lực dạy học STEM 43 1.5 Thực trạng phát triển lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học .45 1.5.1 Mục đích khảo sát 45 1.5.2 Đối tượng thời gian khảo sát 45 1.5.3 Phương pháp, nội dung công cụ điều tra 45 1.5.4 Kết khảo sát phân tích 46 Tiểu kết chương 53 CHƯƠNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC DẠY HỌC STEM CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM HOÁ HỌC 55 2.1 Phân tích chương trình, nội dung học phần thuộc khối học vấn nghiệp vụ sư phạm ngành thực hành sư phạm trường Đại học 55 2.2 Khung lực dạy học STEM sinh viên sư phạm hóa học 56 2.2.1 Khái niệm lực dạy học STEM 56 2.2.2 Nguyên tắc xây dựng khung lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hóa học 56 2.2.3 Quy trình xây dựng khung lực 57 2.2.4 Khung lực dạy học STEM sinh viên sư phạm hóa học .58 2.3 Thiết kế công cụ đánh giá lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hóa học 59 2.3.1 Các mức độ biểu lực dạy học STEM sinh viên sư phạm hóa học 2.3.2 Bộ cơng cụ đánh giá lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hóa học 63 2.4 Xây dựng tài liệu hỗ trợ sinh viên sư phạm dạy học STEM mơn Hóa học 73 2.4.1 Nguyên tắc xây dựng tài liệu hỗ trợ sinh viên sư phạm dạy học STEM 73 2.4.2 Quy trình xây dựng tài liệu 74 2.4.3 Giới thiệu nội dung “Tài liệu hỗ trợ sinh viên sư phạm dạy học STEM mơn Hóa học” 75 2.4.4 Sử dụng tài liệu hỗ trợ sinh viên sư phạm dạy học STEM mơn Hóa học 94 2.5 Quy trình phát triển lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hóa học 95 2.6 Một số biện pháp phát triển lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hóa học 96 59 2.6.1 Biện pháp Vận dụng mơ hình Blended Learning dạy học để phát triển lực dạy học STEM cho SVSPHH 97 2.6.2 Biện pháp Vận dụng PPDH vi mô dạy học để phát triển lực dạy học STEM cho SVSPHH 113 Tiểu kết chương 124 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 126 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 126 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 126 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 126 3.2 Nội dung, phương pháp, địa bàn, đối tượng thu thập xử lí số liệu thực nghiệm sư phạm 126 3.2.1 Nội dung TNSP 126 3.2.2 Phương pháp TNSP 128 3.2.3 Địa bàn thực nghiệm 129 3.2.4 Đối tượng TNSP 129 3.2.5 Thu thập liệu thực nghiệm sư phạm 129 3.3 Tiến trình thực nghiệm 130 3.3.1 Thực nghiệm thăm dò 130 3.3.2 Thực nghiệm đánh giá 134 3.4 Kết thực nghiệm bàn luận 136 3.4.1 Kết đánh giá định lượng 136 3.4.2 Kết đánh giá định tính 154 Tiểu kết chương 157 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 158 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ 160 TÀI LIỆU THAM KHẢO 162 PHỤ LỤC 169 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Khung NL sư phạm GV dạy học STEM Hàn Quốc 43 Bảng 1.2 Khung NLDH theo định hướng STEM SVSPHH 44 Bảng 1.3 Địa bàn số lượng điều tra GgV SV 45 Bảng 1.4 Ý kiến SV số vấn đề lí luận dạy học STEM 51 Bảng 1.5 Các PPDH, KTDH SV sử dụng dạy học hóa học số học LL&PPDHHH 52 Bảng 1.6 Ý kiến SV khó khăn thực dạy học STEM 53 Bảng 2.1 Khung NLDH STEM SVSPHH 58 Bảng 2.2 Bảng mô tả chi tiết mức độ biểu NLDH STEM SVSPHH 59 Bảng 2.3 Mẫu phiếu GgV đánh giá NLDH STEM 64 Bảng 2.4 Mẫu phiếu SV tự đánh giá NLDH STEM 67 Bảng 2.5 Mối liên hệ tài liệu hỗ trợ với việc phát triển NLDH STEM theo tiêu chí cho SVSPHH 94 Bảng 2.6 Quy trình phát triển NLDH STEM cho SVSPHH 95 Bảng 2.7 Danh sách tên chủ đề STEM dạy học môn Hóa học 109 Bảng 3.1 Nội dung đánh giá 126 Bảng 3.2 Thơng tin thực nghiệm thăm dị 130 Bảng 3.3 Thơng tin thực nghiệm đánh giá quy trình giai đoạn biện pháp – vòng 1, vòng 135 Bảng 3.4 Điểm kiểm tra nhận thức SV qua vòng TNSP 136 Bảng 3.5 Phân loại kết học tập SV qua điểm kiểm tra .136 Bảng 3.6 Tổng hợp điểm TB NLDH STEM tiêu chí SVSPHH lớp TN qua KHDH - vòng 1, vòng 139 Bảng 3.7 Tổng hợp điểm TB tiêu chí NLDH STEM tham số đặc trưng qua thời điểm lớp TN, biện pháp - vòng 1, vòng 143 Bảng 3.8 Kết SV tự đánh giá NLDH STEM 152 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ hình học tập theo thuyết hành vi 13 Hình 1.2 Mơ hình học tập theo thuyết nhận thức 14 Hình 1.3 Mơ hình học tập theo thuyết kiến tạo 15 Hình 1.4 Mơ hình Blended Learning 16 Hình 1.5 Các mức độ tích hợp giáo dục STEM Vasquez (2014) mở rộng Delaforce (2016) 25 Hình 1.6 Các mơ hình kết hợp lĩnh vực S, T, E, M Bybee .26 Hình 1.7 Các mơ hình kết hợp lĩnh vực S, T, E, M Hobbs .26 Hình 1.8 Mơ hình giáo dục STEM Todd R Kelley 27 Hình 1.9 Mối quan hệ giáo dục STEM nhu cầu xã hội 28 Hình 1.10 Chu trình STEM QTNCKH, QTTKKT 32 Hình 1.11 Khung khái niệm học STEM thơng qua QTTKKT Bitara-STEM .33 Hình 1.12 Quy trình thiết kế kĩ thuật 34 Hình 1.13 Quy trình nghiên cứu khoa học 35 Hình 1.14 Mơ hình đơn giản chu trình học dựa vào khám phá 36 Hình 1.15 Mơ hình học tập đại dựa vào khám phá [ .36 Hình 1.16 Ý kiến GgV vai trò phát triển NLDH STEM cho SV .47 Hình 1.17 Tần suất GgV hướng dẫn SV vấn đề liên quan đến dạy học STEM Hình thức mức độ GgV tổ chức hướng dẫn SV dạy học STEM: 47 Hình 1.18 Các hình thức GgV tổ chức phát triển NLDH STEM cho SV 47 Hình 1.19 Mức độ GgV hướng dẫn SV dạy học STEM 48 Hình 1.20 Các kênh thơng tin SV biết giáo dục STEM 49 Hình 1.21 Các hình thức GgV tổ chức cho SV thực vấn đề liên quan đến dạy học STEM 49 Hình 2.1 Các học phần LL&PPDHHH tương ứng với trường ĐHSP 55 Hình 2.2 Sơ đồ quy trình xây dựng khung NLDH STEM SVSPHH 57 Hình 2.3 Một số video hướng dẫn SV tự học 90 Hình 2.4 Giao diện giảng E - learning 90 47 Hình 2.5 Giao diện trang chủ web http://lophochoaonline.com/ 91 Hình 2.6 Cấu trúc khóa học trực tuyến 92 Hình 2.7 Trang giới thiệu blog hố học 93 Hình 2.8 Mối liên hệ quy trình biện pháp phát triển NLDH STEM cho SVSPHH 97 Hình 2.9 Tiến trình thực phát triển NLDH STEM theo giai đoạn 103 Hình 2.10 Tiến trình thực phát triển NLDH STEM theo giai đoạn 98 Hình 2.11 Tiến trình thực phát triển NLDH STEM theo giai đoạn 114 Hình 2.12 Hoạt động báo cáo giải pháp SV trường ĐHSP – ĐH Huế 115 Hình 2.13 SV đánh giá, nhận xét video dạy trích đoạn chủ đề STEM Padlet.com 123 Hình 2.14 Trưng bày loại sản phẩm hồ sơ học tập SV trường ĐHSP – ĐH Huế 124 Hình 3.1 Biểu đồ phân loại kết học tập SV qua kiểm tra nhận thức – vòng 1, vòng 136 Hình 3.2 Biểu đồ điểm TB tiêu chí NLDH STEM SVSPHH lớp TN qua thời điểm TTĐ-GTĐ-STĐ vịng 1, vịng .149 Hình 3.3 Biểu đồ điểm TB NLDH STEM SVSPHH lớp TN qua thời điểm TTĐ-GTĐ-STĐ vòng 149 Hình 3.4 Biểu đồ điểm TB NLDH STEM SVSPHH lớp TN qua thời điểm TTĐ-GTĐ-STĐ vòng 150 Hình 3.5 Biểu đồ điểm TB tiêu chí điểm TB NLDH STEM SVSPHH thời điểm TTĐ-GTĐ-STĐ vịng 151 Hình 3.6 Biểu đồ điểm TB tiêu chí điểm TB NLDH STEM SVSPHH thời điểm TTĐ-GTĐ-STĐ vịng 151 Hình 3.7 HS trường THPT Thuận Hóa-Thành phố Huế thực chủ đề STEM ancol 155 Hình 3.8 HS trường THPT Nguyễn Sinh Cung-Thừa Thiên Huế thực chủ đề STEM pin từ củ điện li 156 Hình 3.9 HS trường THPT tạo sản phẩm STEM 156 Trong đó, GV nêu rõ nhiệm vụ nhà hoạt động 4: - Nghiên cứu kiến thức liên quan: tách, chiết, chưng cất hợp chất hữu cơ, thiết kế vẽ kĩ thuật, thống kê, chuyển thể chất, soạn thảo văn - Đưa vẽ kĩ thuật (thiết kế công cụ tách, chiết, chưng cất) - Chọn dung mơi, nồng độ, tỉ lệ q trình tách, chiết, chưng cất - Đưa nhiệt độ sơi, độ tan thích hợp để tách, chiết, chưng cất sản phẩm nhóm - Tách, chiết, chưng cất tinh dầu nhiều lần để đạt sản phẩm tối ưu - Phân cơng báo cáo viên, thuyết trình viên (trình bày báo cáo powerpoint) - Quay phim mô tả cụ thể giai đoạn thực hoạt động Yêu cầu báo cáo thiết kế sản phẩm Tiêu chí Bản vẽ kĩ thuật rõ ràng, ngun lí; Giải thích rõ qui trình tạo thành tinh dầu Trình bày rõ ràng, logic, sinh động GV cần nhấn mạnh: Khi báo cáo phương án thiết kế sản phẩm HS phải vận dụng kiến thức để giải thích, trình bày ngun lí hoạt động sản phẩm Vì vậy, tiêu chí có trọng số điểm lớn Hoạt động 2: Nghiên cứu qui trình tách chiết, chưng cất tinh dầu từ dừa, sả, gừng (HS làm việc nhà – tuần) A Mục đích: Học sinh tự học kiến thức liên quan thông qua việc nghiên cứu tài liệu kiến thức este, lipid, phương pháp tách, chiết, chưng cất tinh dầu làm thí nghiệm để tách chiết tinh dầu thành phẩm B Dự kiến sản phẩm hoạt động HS: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm sau: – Bài ghi cá nhân kiến thức liên quan; – Bản vẽ qui trình tách chiết (trình bày giấy A0 trình chiếu powerpoint); – Bài thuyết trình vẽ thiết kế C Cách thức tổ chức hoạt động: – HS làm việc nhóm: ● Chia sẻ với thành viên khác nhóm kiến thức tìm hiểu Ghi tóm tắt lại kiến thức vào cá nhân ● Tiến hành thí nghiệm tách, chiết, chưng cất tinh dầu Tiến hành lại qui trình tách, chiết, chưng cất tinh dầu nhiều lần để tìm cách tối ưu nhất, đảm bảo tiêu chí sản phẩm với bảng số liệu cho trường hợp sau: Bảng số liệu khảo sát phụ thuộc lượng tinh dầu thu với dung mơi Thể tích dung mơi/khối lượng nguyên Nước Lần liệu Lần Cồn Lần Lần Lần Lần Lượng tinh dầu Bảng số liệu khảo sát phụ thuộc lượng tinh dầu thu với nhiệt độ Nhiệt độ Nước Nhiệt độ … Cồn Nhiệt độ Nhiệt Nhiệt Nhiệt Nhiệt … độ … độ … độ … độ … Lượng tinh dầu Bảng số liệu khảo sát phụ thuộc lượng tinh dầu thu với dụng cụ nhóm thiết kế để tách, chiết, chưng cất Nước Dụng cụ Nhiệt độ Nhiệt độ … … Cồn Nhiệt … độ Nhiệt độ Nhiệt … độ … Nhiệt độ … Lượng tinh dầu –Từng nhóm tiến hành thí nghiệm, điều chỉnh yếu tố thí nghiệm theo yêu cầu kiểm tra dự đoán Các HS luân phiên tiến hành thí nghiệm, ghi số liệu Dựa vào số liệu, xác định phương pháp tối ưu Hoạt động 3: Trình bày bảo vệ thiết kế qui trình tách chiết, chưng cất tinh dầu (Tiết – 45 phút) A Mục đích: HS trình bày phương án thiết kế qui trình tách chiết, chưng cất tinh dầu B Dự kiến sản phẩm hoạt động HS: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm thiết kế hồn chỉnh cho qui trình tách chiết, chưng cất tinh dầu C Cách thức tổ chức hoạt động: Bước 1: Lần lượt nhóm trình bày phương án thiết kế phút Các nhóm cịn lại ý nghe Bước 2: GV tổ chức cho nhóm cịn lại nêu câu hỏi, nhận xét phương án thiết kế nhóm bạn; nhóm trình bày trả lời, bảo vệ, thu nhận góp ý, đưa sửa chữa phù hợp Một số câu hỏi GV hỏi định hướng HS thảo luận: Câu hỏi kiến thức Cách tách, chiết, chưng cất hiệu quả? Vì sao? Câu hỏi định hướng thiết kế TK1 Sử dụng nguyên liệu để tạo nhiều tinh dầu? TK2 Có cách để tăng hiệu suất điều chế tinh dầu từ nhiên liệu chọn (dung môi, nhiệt độ, …)? TK3 Chọn cách thiết kế qui trình điều chế phù hợp để thu hiệu suất cao(cách lắp ráp thiết bị, dụng cụ tách, chiết, chưng cất)? TK4 Khi thu tinh dầu có yếu tố định giá trị sản phẩm? ứng dụng sản phẩm? Bước 3: GV nhận xét, tổng kết chuẩn hoá kiến thức liên quan, chốt lại vấn đề cần ý, chỉnh sửa nhóm Bước 4: GV giao nhiệm vụ cho nhóm nhà chế tạo sản phẩm theo thiết kế Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản phẩm (HS làm việc nhà phòng thí nghiệm – tuần) A Mục đích: Các nhóm HS thực hành, chế tạo sản phẩm tinh dầu dân dụng thiết kế chỉnh sửa B Dự kiến sản phẩm hoạt động HS: Kết thúc hoạt động, nhóm HS cần đạt sản phẩm lọ tinh dầu dân dụng C Cách thức tổ chức hoạt động: Bước HS tìm kiếm, chuẩn bị vật liệu dự kiến; Bước HS chế tạo dụng cụ khả tách, chiết, chưng cất tinh dầu Bước HS thực tách, chiết, chưng cất lắng cặn tinh dầu so sánh sản phẩm với tiêu chí đánh giá sản phẩm (Phiếu đánh giá số 1) HS điều chỉnh lại thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh giải thích lý (nếu cần phải điều chỉnh); Bước HS hoàn thiện bảng ghi danh mục vật liệu tính giá thành chế tạo sản phẩm; Bước HS hoàn thiện sản phẩm; chuẩn bị giới thiệu sản phẩm GV đôn đốc, hỗ trợ nhóm q trình hồn thiện sản phẩm Hoạt động 5: Trình bày sản phẩm điều chế tinh dầu dân dụng từ dừa, sả, gừng (Tiết – 45 phút) A Mục đích: HS biết giới thiệu sản phẩm tinh dầu dân dụng đáp ứng yêu cầu sản phẩm đặt ra; biết thuyết trình, giới thiệu sản phẩm, đưa ý kiến nhận xét, phản biện, giải thích kiến thức liên quan; Có ý thức cải tiến, phát triển sản phẩm B Dự kiến sản phẩm hoạt động HS: Kết thúc hoạt động, nhóm HS cần đạt sản phẩm lọ tinh dầu dân dụng thuyết trình giới thiệu sản phẩm C Cách thức tổ chức hoạt động: – Tổ chức cho HS chuẩn bị trưng bày sản phẩm nhóm – u cầu HS nhóm trình bày, phân tích hoạt động, giá thành kiểu dáng sản phẩm – GV hội đồng GV tham gia bình chọn lọ tinh dầu u thích – GV nhận xét công bố kết chấm sản phẩm theo yêu cầu Phiếu đánh giá số – Giáo viên đặt câu hỏi cho báo cáo để làm rõ cách tách, chiết chưng cất, giải thích tượng xảy chế tạo sản phẩm, khắc sâu kiến thức chủ đề kiến thức liên quan – Khuyến khích nhóm nêu câu hỏi cho nhóm khác – GV tổng kết chung hoạt động nhóm; Hướng dẫn nhóm cập nhật điểm học tập nhóm GV nêu câu hỏi lấy thơng tin phản hồi: + Các em học kiến thức kỹ trình triển khai dự án này? + Điều làm em ấn tượng nhất/nhớ triển khai dự án này? Nội dung câu hỏi: Anh (chị) trình bày số vấn đề lí luận giáo dục STEM thể tập Theo anh (chị) hoạt động học tập cụ thể thiết kế đầy đủ, rõ ràng, hợp lí, khả thi cho chủ đề khơng? Lí giải điểm khơng phù hợp Anh (chị) học thơng qua phần thiết kế GV Nếu GV, anh (chị) thiết kế/ điều chỉnh hoạt động học tập cụ thể cho chủ đề nào? 5.2.23 BTTH rèn kĩ 6: Thực hoạt động dạy học chủ đề STEM theo KHDH thiết kế BTTH rèn kĩ Nhiệm vụ Anh (chị) xem cách GV tổ chức cho HS hoạt động: “xác định nhiệm vụ chủ đề”, “nghiên cứu/ liên hệ kiến thức nền”, “đề xuất giải pháp” dạy học chủ đề STEM: Làm giấm ăn từ trái (Nội dung axit cacboxylic – Hóa học lớp 11) đoạn phim đây, thảo luận hoàn thành nhiệm vụ sau: 1) Dựa vào phiếu kiểm đánh giá KNDH chủ đề STEM, đánh giá kĩ tổ chức HS xác định nhiệm vụ chủ đề, tổ chức HS nghiên cứu/ liên hệ kiến thức nền, đề xuất giải pháp GV 2) Anh (chị) đưa ưu điểm, hạn chế đề xuất điều chỉnh cho hoạt động dạy học video (link video hoạt động hoạt động 2: http://bit.ly/HĐ1) Nhiệm vụ Anh (chị) xem cách GV tổ chức cho HS hoạt động: “ báo cáo kiến thức, báo cáo giải pháp thiết kế” “tổ chức hoạt động chế tạo thử nghiệm, điều chỉnh tạo sản phẩm” dạy học chủ đề STEM: Làm giấm ăn từ trái (Nội dung axit cacboxylic – Hóa học lớp 11) đoạn phim đây, thảo luận hoàn thành nhiệm vụ sau: 1) Dựa vào phiếu kiểm đánh giá KNDH chủ đề STEM, đánh giá kĩ tổ chức HS báo cáo kiến thức, báo cáo giải pháp thiết kế kĩ tổ chức HS chế tạo thử nghiệm, điều chỉnh tạo sản phẩm GV 2) Anh (chị) đưa ưu điểm, hạn chế đề xuất điều chỉnh cho hoạt động dạy học video (link video hoạt động hoạt động 2: https://bit.ly/HĐ3-4) Nhiệm vụ Anh (chị) xem cách GV tổ chức cho SV hoạt động “ báo cáo sản phẩm, thảo luận, tổng kết” dạy học chủ đề STEM: Làm giấm ăn từ trái (Nội dung axit cacboxylic – Hóa học lớp 11) đoạn phim đây, thảo luận hoàn thành nhiệm vụ sau: 1) Dựa vào phiếu kiểm đánh giá KNDH chủ đề STEM, đánh giá kĩ tổ chức HS báo cáo sản phẩm, thảo luận, tổng kết GV 2) Anh (chị) đưa ưu điểm, hạn chế đề xuất điều chỉnh cho hoạt động dạy học video (link video hoạt động 5: https://bit.ly/HĐ5) VI PHỤ LỤC Mục tiêu phát triển bền vững (Sustainable Development Goals – SDG), gọi Mục tiêu toàn cầu, mục tiêu phổ quát thiết kế nhằm chấm dứt đói nghèo, bảo vệ hành tinh đảm bảo tất người hưởng hịa bình thịnh vượng vào năm Các mục tiêu phát triển bền vững (mục tiêu toàn cầu) 2 2030 quốc gia thành viên Liên hiệp quốc (LHQ) SDG bao gồm 17 mục tiêu hình dưới, chia làm sáu chủ đề bao gồm: nhân phẩm, người, hành tinh, quan hệ đối tác, công lý thịnh vượng Chuẩn hệ (NGSS) Mơ hình dạy học 5E Đến tháng 9/2015, Việt Nam đáp ứng ba số (giảm nghèo, giáo dục bình đẳng giới), số mục tiêu cụ thể khác liên quan đến tỷ lệ tử vong bà mẹ trẻ sơ sinh, kiểm soát bệnh truyền nhiễm Phần lớn nhiệm vụ cần thiết để đáp ứng MDG chưa hoàn thành vào thời điểm Liên Hiệp Quốc công bố 2005 – 2015 thập kỷ giáo dục Phát triển bền vững (Education for Sustainable Development), gọi tắt Giáo dục bền vững (GDBV) (Sustainability Education) GDBV định nghĩa trình học dẫn đến kết hình thành nơi người học khả giải vấn đề, trình độ hiểu biết khoa học xã hội hành động hợp tác cần thiết để đảm bảo cho xã hội công bằng, thịnh vượng môi trường lành (PCSD,1999) ESD muốn phá bỏ lối giáo dục truyền thống như: học theo môn học ủng hộ lối học kết hợp liên ngành GDBV; học theo giá trị; học có tư khơng học thuộc lịng; tiếp cận đa phương pháp, đa hình thức: thơ, kịch, vẽ, tranh luận…; tham gia vào việc định (Unesco, 2003) Trong nhiều năm qua, giáo dục Môi trường (GDMT) ngành giáo dục nước ta quan tâm mong muốn lồng ghép vào môn học bậc phổ thông Tuy nhiên việc thực lồng ghép GDMT qua mơn học bậc phổ thơng nói chưa trở thành phổ biến; ra, GDMT nước ta nặng “GD MT”, nguyên tắc “GD MT MT” chưa quan tâm đầy đủ Hơn nữa, bên cạnh GDMT, Giáo dục bền vững (GDBV) trở thành yêu cầu cấp thiết, đặc biệt tình hình nước ta tiến hành q trình cơng nghiệp hố đại hóa; Cũng q trình thị hoá diễn mạnh mẽ phân hoá giàu nghèo ngày trở nên sâu sắc Như GDMT GDBV có tính chất giống bảo vệ Môi trường, nâng cao chất lượng sống ổn định xã hội; đồng thời lại có điểm khác biệt như: GDBV trọng đến việc sử dụng tài nguyên cách khôn ngoan để không gây tai hại cho hệ tương lai không ý đến tác động tiêu cực MT Ngồi GDBV cịn nhấn mạnh đến thể chế trị kinh tế, ví dụ: chất lượng sống, dân chủ, an sinh toàn cầu (NCSE,2003) Một trường học bền vững trường đặt trọng tâm việc học hỏi từ cộng đồng (Henderson, K & Tilbury, 2004), đó, trẻ con, người lớn cộng đồng giao lưu học hỏi Vì Giáo dục bền vững khác với GDMT truyền thống chỗ nhấn mạnh đến vấn đề xã hội phức tạp địi hỏi cơng dân phải có kỹ tư phê phán, kỹ hợp tác, tham gia hành động (Henderson, K & Tilbury, 2004) Các nước tiên tiến Anh, Hà Lan, Mỹ, Úc, … đưa nội dung GDBV vào chương trình học cấp học từ lâu, phổ biến từ năm 2000 Việc đưa GDBV vào chương trình học khơng bó hẹp phạm vi giảng tiết học mà thực nhiều hình thức như: - Các Dự án tiến hành song song với phân mơn học: Ví dụ dự án khảo sát trạng sử dụng lượng hiệu phịng, ban, lớp học, kí túc xá… trường (Green campus – Đại học Santa Barbara, ĐHSan Bernardino-California,… ); Bên cạnh đó, tận dụng ánh sáng tự nhiên để giảm sử dụng điện vấn đề cần quan tâm, dự án chiếu sáng nhà ăn (Dining in the Daylight -ĐH Stanford) Không tập trung vào vấn đề trường học, mà Dự án mở rộng cộng đồng (Dự án Thức ăn trợ giúp đói nghèo) (Stanford Program on Hunger) - Các chiến dịch/ Cuộc thi: diễn thời gian định, thường học kì Ví dụ Chiến dịch thu gom phế liệu để tái chế (Mania Recycle Campaign) với tham gia 200 trường ĐH thuộc nhiều bang Mỹ, tiến hành suốt năm học có đánh giá sản phẩm thu để chọn người, chọn trường chiến thắng Chiến dịch thực liên tục từ năm 2000 đến Không trường Đại học, mà phổ thông, HS giáo dục qua chiến dịch trường học xanh (Green school Program) quy tụ gần 2000 trường phổ thông nhiều bang Mỹ, chủ yếu trường cố gắng thực tiết kiệm lượng, nước, giấy,… Công tác tuyên truyền, vận động giữ vai trị quan trọng khơng việc nâng cao nhận thức hiểu biết HS, SV, thi thiết kế tranh cổ động, áp phích (posters) như: “Tơi u xe đạp”, “Nói khơng với nước đóng chai” , “Yêu thức ăn, ghét rác thải”… - Các kiện: tổ chức với thời gian ngắn hạn, thường kết hợp vào ngày có ý nghĩa (ngày Nước TG, ngày Năng lượng TG…), thời điểm đặc biệt Ví dụ “Tuần lễ giao thông bền vững” (cổ động xe đạp, bộ, sử dụng phương tiện công cộng), “Ngày vớt rác kênh rạch” - Tham quan thực tế: Đây loại hình đa dạng, người học tham quan mẫu hình Bền vững, vật liệu xây dựng thân thiện môi trường, thiết bị sử dụng lượng hiệu quả, phương tiện vận chuyển chủ yếu xe đạp xe bt,… Ví dụ Chương trình giáo dục làng sinh thái (Education on Eco-Village – ĐH Cornell-Ithaca); Chương trình tham quan Mơi trường Cộng đồng bền vững (Tổ chức Thanh niên Môi trường châu Âu – ĐH Plymouth, TP Bristol, Vườn quốc gia DartMoor- Anh …) Tiêu Chuẩn Khoa Học Thế Hệ Tiếp Theo (NGSS) NGSS viết tắt từ Next Generation Science Standard, NGSS tiêu chuẩn bắt buộc chất lượng cho chương trình giáo dục STEM Dưa khái niệm chính: Tư liên mơn – Kiến thức chuyên sâu – Phương pháp thực hành Mọi tiêu chuẩn hệ NGSS đáp ứng đầy đủ ba khái niệm này, với mục tiêu tạo nên niềm cảm hứng kiến thức đầy đủ giúp HS phát triển toàn diện thời đại 4.0 Tư liên môn Mục tiêu khái niệm Tư Liên môn NGSS nhằm đảm bảo học sinh phát triển tối đa sức sáng tạo mình, nắm cách quan sát đa chiều vấn đề củng cố tư phản biện, phân tích Đây phương pháp tư nhà khoa học ứng dụng trình nghiên cứu thực thụ Kiến thức chuyên sâu Theo NGSS, tiêu chuẩn Kiến thức chuyên sâu tập trung vào lĩnh vực khoa học STEM: Khoa học đời sống, Vật lý, Trái đất & Vũ trụ, Kỹ thuật & Công nghệ Phương pháp thực hành Bên cạnh việc nắm kiến thức chuyên môn lối tư liên môn, nhà khoa học cần nắm phương pháp thực hành – vận dụng nhằm đưa ý tưởng nghiên cứu thành phát minh thực tiễn ý nghĩa sống Ví dụ: theo tiêu chuẩn NGSS, mục tiêu học tập dành cho trình độ mẫu giáo đến lớp học sinh thực khảo sát có tính khoa học để tìm chứng chứng minh dao động vật liệu giúp tạo âm ngược lại âm làm cho vật liệu khác dao động Dựa vào tiêu chuẩn này, giáo viên đặt mục tiêu học tập đa đạng khác phù hợp với bối cảnh cụ thể lớp học Giáo viên đặt mục tiêu học sinh thiết kế thiết bị truyền âm, quan sát dao động nước tác động âm (Trích TS Nguyễn Thành Hải) Để có chương trình giáo dục tích hợp STEM chất lượng cao, phải xây dựng móng vững giáo dục khoa học, dựa vào tiêu chuẩn khoa học NGSS, tránh trường hợp cắt ghép cách học mơn, tổ chức rời rạc, thiếu tính hệ thống, không giúp học sinh phát triển nhận thức kỹ liên ngành Ngoài ra, cần tạo hội cho học sinh trải nghiệm khám phá kiến thức khoa học từ điều gần gũi, thấy sức mạnh khoa học đời sống yêu quý giới tự nhiên Giáo dục STEM thật để biến học sinh thành nhà khoa học, kỹ sư mà chuẩn bị cho công dân toàn cầu hệ Như vậy, giáo dục STEM Mỹ cách thể cấp độ chương trình học giúp Mơ hình dạy học 5E 5E từ viết tắt từ bắt đầu chữ E tiếng Anh: Engage (Gắn kết), Explore (Khảo sát), Explain (Giải thích), Elaborate (Áp dụng cụ thể), Evaluate (Đánh giá) Ở Mỹ, mơ hình 5E sử dụng nhiều giáo dục STEM Với việc áp dụng mơ hình 5E cải tiến điều kiện cụ thể, việc triển khai tiêu chuẩn NGSS thuận lợi nhờ vào tạo khoảng thời gian cho người học tự nguy ngẫm (reflection) kết nối (connection) với kiến thức học Lịch sử đời mơ hình 5E Vào khoảng năm 1987, TS Rodger W Bybee với cộng đề xuất mơ hình dạy học cải tiến cho chương trình học môn sinh học bậc tiểu học, Mỹ Bởi GV dạy sinh học thường than phiền học thường thiếu liền mạch gắn kết với khơng có PP chuẩn để họ dễ dàng triển khai học Vì vậy, nhóm nghiên cứu đề xuất mơ hình dạy học thể đặc điểm trình học khoa học tạo gắn kết phần hoạt động với nhau, đặc biệt dễ nhớ đối người Mô hình 5E dựa lí thuyết kiến tạo (constructivism) học tập, theo người học xây dựng kiến thức từ q trình trải nghiệm Thơng qua cách hiểu phản ánh hoạt động trải qua, vừa mang tính cá nhân tính xã hội, người học hịa hợp kiến thức với khái niệm biết trước Mơ hình 5E tiếp tục ảnh hưởng sâu rộng đến với nhiều môn khoa học khác, kể mơn tốn cơng nghệ, kỹ thuật Các báo cáo cho thấy mô hình 5E đem lại hiệu HS q trình học mơn STEM Mơ hình cịn lan truyền đến nhiều quốc gia châu lục khác, đến nhiều trình độ dạy học khác Đặc điểm mơ hình dạy học 5E: Mơ hình dạy học 5E gồm giai đoạn có đặc điểm sau: Engagement (Gắn kết) GV làm cho HS đặt câu hỏi mở ghi lại họ biết chủ đề Thơng qua hoạt động đa dạng, GV thu hút ý quan tâm HS, tạo khơng khí lớp học, HS cảm thấy có liên hệ kết nối với kiến thức trải nghiệm trước Giai đoạn cho phép HS gắn kết, liên hệ lại với trải nghiệm quan sát thực tế mà em có trước Trong bước này, khái niệm giới thiệu cho em Khảo sát (Exploration) Trong giai đoạn này, HS chủ động khám phá khái niệm thông qua trải nghiệm học tập cụ thể GV cung cấp kiến thức trải nghiệm mang tính bản, tảng, dựa vào kiến thức bắt đầu Giai đoạn này, HS trực tiếp khám phá thao tác vật liệu học cụ chuẩn bị sẵn GV yêu cầu HS thực hoạt động quan sát, làm thí nghiệm, thiết kế, thu số liệu Giải thích (Explanation) Ở giai đoạn này, GV hướng dẫn HS tổng hợp kiến thức đặt câu hỏi họ cần làm rõ thêm GV tạo điều kiện cho HS trình bày, miêu tả, phân tích trải nghiệm quan sát thu nhận bước Khám phá Ở bước này, GV giới thiệu thuật ngữ mới, khái niệm mới, công thức mới, giúp HS kết nối thấy liên hệ với trải nghiệm trước Để giai đoạn có hiệu quả, GV nên yêu cầu HS chia sẻ mà em học giai đoạn Khám phá trước giới thiệu thông tin chi tiết cách trực tiếp Áp dụng cụ thể (Elaborate) Giai đoạn tập trung vào việc tạo cho HS có khơng gian áp dụng học GV giúp HS thực hành vận dụng kiến thức học bước Giải thích, giúp HS làm sâu sắc hiểu biết, khéo léo kỹ năng, áp dụng tình hồn cảnh đa dạng khác Điều giúp kiến thức trở nên sâu sắc GV yêu cầu HS trình bày chi tiết tiến hành khảo sát bổ sung để củng cố kỹ Giai đoạn nhằm giúp HS củng cố kiến thức trước đánh giá thông qua kiểm tra Đánh giá (Evaluation) Mơ hình 5E cho phép đánh giá thức (dưới dạng kiểm tra) phi thức (dưới dạng câu hỏi nhanh) Trong giai đoạn này, GV quan sát HS thơng qua hoạt động nhóm nhỏ nhóm lớn để xem tương tác trình học Cũng cần lưu ý HS tiếp cận vấn đề theo cách khác dựa họ học Các yếu tố hữu ích khác Giai đoạn đánh giá bao gồm tự đánh giá, tập viết tập trắc nghiệm, sản phẩm Ở đây, GV linh hoạt sử dụng kỹ thuật đánh giá đa dạng để nhận biết trình nhận thức khả HS, từ đưa phương hướng điều chỉnh hỗ trợ HS phù hợp, giúp HS đạt mục tiêu học tập đề Những năm gần phương pháp 5E đổi liên tục tinh thần bước 5E giữ nguyên Chẳng hạn nhiều nhóm nghiên cứu đề xuất phương pháp 7E mở rộng hai thêm hai bước Mở rộng (extend) Khơi gợi (elicit) Đối với số mơn Cơng nghệ địi hỏi nhiều thực hành phương pháp 5E cải tiến thành mơ hình EPD-5E Trong mơ hình này yếu tố cơng nghệ (EPD – engineering process design) đặc biệt quan tâm Tài liệu tham khảo Ban chấp hành trung ương Đảng cộng sản việt nam (2013), Nghị hội nghị trung ương khóa XI đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo, Hà Nội, ed, Số: 29-NQ/TW 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Nguyễn Văn Biên cộng (2019), Giáo dục STEM nhà trường phổ thông, NXB Giáo dục Việt Nam Bộ Giáo Dục & Đào Tạo (2018), Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể, Hà Nội Bộ Giáo dục & Đào Tạo (2020), Công văn số 3089 việc Triển khai thực giáo dục STEM giáo dục trung học Bộ Giáo Dục & Đào Tạo Vụ Giáo dục Trung học (2019), Tập huấn cán quản lý, giáo viên xây dựng chủ đề giáo dục STEM giáo dục trung học, Hà Nội Nguyễn Thành Hải (2019), Giáo dục STEM/ STEAM từ trải nghiệm thực hành đến tư sáng tạo, NXB Trẻ Mark Hardman Alan West (2016), Phương pháp Giáo dục theo định hướng STEM (tiếp theo), Hà Nội -Hội đồng Anh Mark Windale (2016), Giáo dục STEM: Bồi dưỡng nhà đổi mới, sáng tạo tương lai, Hội thảo Vai trò Nhà nước tổ chức cá nhân có liên quan việc xây dựng chiến lược phát triển giáo dục STEM, Bộ GD & ĐT - Hội đồng Anh Mark Hardman Alan West (2016), Phương pháp giáo dục theo định hướng STEM, Hà Nội - Hội đồng Anh, Lê Xuân Quang (2017), Dạy học môn công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM, Luận án Tiến sĩ khoa học giáo dụcĐại học Sư phạm Hà Nội Chu Cẩm Thơ (2016), "Bài học thay đổi đào tạo/ bồi dưỡng giáo viên từ ngày hội STEM ngày toán học mở Việt Nam", Journal of science of HNUE 61(8A), tr 195-201 Thủ tướng Chính phủ (2017), Chỉ thị Về việc tăng cường lực tiếp cận Cách mạng công nghiệp lần thứ 4, Hà Nội, ed, Vol số: 16/CT-TTg R Brown, Brown, J., Reardon, K., & Merrill, C (2011), "Understanding STEM: Current perceptions", Technology and Engineering Teacher 70(6), tr Nationale M D L É (2012), "Mon Nouveau Lycée" Francis Vigeant (2017), What Is The STEM Cycle?, truy cập ngày, trang web https://www.knowatom.com/blog/what-is-the-stem-cycle Kelley and Knowles (2016), "A conceptual framework for integrated STEM education", International Journal of STEM Education 3(11), tr 2-11 Morrison.J (2006), TIES STEM education monograph series, attributes of STEM education, 2013 Amanda Roberts (2012), "A Justification for STEM Education", Technology And Engineering Teacher, tr 1-5 Mark Sanders (2009), "STEM, STEM Education, STEMmania", The Technology Teacher 68(4), tr 20-26 N Tsupros, Kohler, R., & Hallinen, J (2009), STEM Education in Southwestern Pennsylvania Report of a project to identify the missing components UNESCO (2015), Rethinking pedagogy for the twenty-first century is as crucial as identifying the new competencies that today’s learners need to develop, The Futures of Learning 2015, truy cập ngày 7/9/2020, trang web https://www.siemensstiftung.org/en/foundation/education/stem-and-inquiry-based- learning/#:~:text=With %20inquiry%2Dbased%20learning%2C%20children,to%20them%20a s%20individuals %20(cf 1 ... trợ sinh viên sư phạm dạy học STEM mơn Hóa học 94 2.5 Quy trình phát triển lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hóa học 95 2.6 Một số biện pháp phát triển lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm. .. TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC DẠY HỌC STEM CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM HOÁ HỌC 1.1 Lịch sử nghiên cứu vấn đề giáo dục STEM việc phát triển lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học ... tiễn việc phát triển lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học (48 trang) Chương 2: Phát triển lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học (70 trang) Chương 3: Thực nghiệm sư phạm (31