7. Kết cấu đề tài
1.4.2. Các chủ đề dạy học môn Khoa học theo Chương trình giáo dục phổ
thông 2018
a. Chất
Nội dung của chủ đề bao gồm: ❖ Lớp 4
- Nước:
+ Tính chất, vai trò của nước; vòng tuần hoàn của nước trong tự nhiên + Ô nhiễm và bảo vệ môi trường nước
+ Làm sạch nước; nguồn nước sinh hoạt - Không khí:
+ Tính chất, thành phần, vai trò, sự chuyển động của không khí + Ô nhiễm và bảo vệ môi trường không khí
❖ Lớp 5 - Đất:
+ Thành phần của đất + Vai trò của đất
+ Vấn đề ô nhiễm, xói mòn đất và bảo vệ môi trường đất - Hỗn hợp và dung dịch
- Sự biến đổi của chất: + Sự biến đổi trạng thái + Sự biến đổi hóa học
b. Năng lượng
Nội dung của chủ đề bao gồm: ❖ Lớp 4
- Ánh sáng:
+ Nguồn sáng, sự truyền sáng
+ Vật cho ánh sáng truyền qua và vật cản ánh sáng + Vai trò, ứng dụng của ánh sáng trong đời sống + Ánh sáng và bảo vệ mắt
- Âm thanh:
+ Vai trò, ứng dụng của âm thanh trong đời sống + Chống ô nhiễm tiếng ồn
- Nhiệt:
+ Nhiệt độ; sự truyền nhiệt
+ Các vật dẫn nhiệt tốt và dẫn nhiệt kém; ứng dụng trong đời sống ❖ Lớp 5
- Vai trò của năng lượng - Năng lượng điện: + Mạch điện đơn giản
+ Vật dẫn điện và vật cách điện + Sử dụng năng lượng điện - Năng lượng chất đốt:
+ Một số nguồn năng lượng chất đốt
+ Sử dụng an toàn, tiết kiệm năng lượng chất đốt - Năng lượng mặt trời, gió và nước chảy:
+ Sử dụng năng lượng mặt trời + Sử dụng năng lượng gió
+ Sử dụng năng lượng nước chảy
c. Thực vật và động vật
Nội dung của chủ đề bao gồm: ❖ Lớp 4
- Nhu cầu sống của thực vật và động vật:
+ Nhu cầu ánh sáng, không khí, nước, nhiệt độ, chất khoáng đối với thực vật. + Nhu cầu ánh sáng, không khí, nước, nhiệt độ, thức ăn đối với động vật.
- Ứng dụng thực tiễn về nhu cầu sống của thực vật, động vật trong chăm sóc cây trồng và vật nuôi.
❖ Lớp 5
- Sự sinh sản ở động vật và thực vật: + Sự sinh sản của thực vật có hoa + Sự sinh sản của động vật
d. Nấm, vi khuẩn
Nội dung của chủ đề bao gồm: ❖ Lớp 4 * Nấm - Nấm có lợi: + Nấm ăn + Nấm sử dụng trong chế biến thực phẩm - Nấm có hại ❖ Lớp 5 * Vi khuẩn - Vi khuẩn có lợi - Vi khuẩn có hại
e. Con người và sức khỏe
Nội dung của chủ đề bao gồm: ❖ Lớp 4
- Dinh dưỡng ở người:
+ Các nhóm chất dinh dưỡng có trong thức ăn và vai trò của chúng đối với cơ thể.
+ Chế độ ăn uống cân bằng. + An toàn thực phẩm.
- Một số bệnh liên quan đến dinh dưỡng.
- An toàn trong cuộc sống: Phòng tránh đuối nước. ❖ Lớp 5
- Sự sinh sản và phát triển ở người: + Sự sinh sản ở người.
+ Các giai đoạn phát triển của cơ thể người. - Chăm sóc sức khỏe tuổi dậy thì.
- An toàn trong cuộc sống: Phòng tránh bị xâm hại.
f. Sinh vật và môi trường
Nội dung của chủ đề bao gồm: ❖ Lớp 4
- Vai trò của thực vật trong chuỗi thức ăn ❖ Lớp 5
- Vai trò của môi trường đối với sinh vật nói chung và con người nói riêng - Tác động của con người đến môi trường.
Tiểu kết chương I
Trong chương I, tôi đã tìm hiểu về lịch sử nghiên cứu của giáo dục STEM, đặc điểm tâm lý lứa tuổi HSTH và những nội dung liên quan đến môn Khoa học ở tiểu học. Qua đó tôi thấy rằng, việc giáo dục STEM ở các trường tiểu học Việt Nam đang được quan tâm nhưng chưa phổ biến rộng. GV hiện nay vẫn chưa có sự tiếp cận sâu cũng như tìm hiểu về STEM trong việc vận dụng vào quá trình dạy học. Trong các môn học ở cấp tiểu học hiện nay, môn Khoa học có vị trí, vai trò vô cùng quan trọng trong việc hình thành cho HS những năng lực, phẩm chất cần thiết. Ở chương trình GDPT 2018 môn Khoa học được biên soạn với nhiều chủ đề mang tính thực tiễn để phù hợp với đặc điểm tâm sinh lý cho HSTH. Vì thế việc vận dụng giáo dục STEM trong dạy học môn Khoa học ở tiểu học là điều cần thiết và nên được chú trọng quan tâm nhiều hơn nhằm đáp ứng với việc đổi mới giáo dục hiện nay.
Chương II
VẬN DỤNG GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC Ở TIỂU HỌC 2.1. Một số khái niệm cơ bản
2.1.1. Khái niệm STEM
STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học).
Kỹ năng khoa học (S): là khả năng liên kết các khái niệm, nguyên lý, định luật
và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học để thực hành và sử dụng kiến thức này để giải quyết các vấn đề trong thực tế.[4]
Kỹ năng công nghệ (T): Là khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết, và truy cập
được công nghệ. Công nghệ là từ những vật dụng hằng ngày đơn giản nhất như quạt mo, bút chì đến những hệ thống sử dụng phức tạp như mạng internet, mạng lưới điện quốc gia, vệ tinh… Tất cả những thay đổi của thế giới tự nhiên mà phục vụ nhu cầu của con người thì được coi là công nghệ.[4]
Kỹ năng kỹ thuật (E): 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 năng kỹ thuật là có khả năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó. Học sinh phải có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào cân bằng các yếu tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình. Ngoài ra, học sinh còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật.[4]
Kỹ năng toán học (M): Là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán
năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, áp dụng các khái niệm và kĩ năng toán học vào cuộc sống hằng ngày.[4]
Tóm lại, STEM là sự kết hợp của bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Thông qua việc kết hợp đó, HS có khả năng vận dụng một cách sáng tạo và phát huy được tiềm năng của bản thân để giải quyết những vấn đề thực tiễn trong đời sống hằng ngày.
2.1.2. Khái niệm giáo dục STEM
Hiện nay, giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu. Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM được hiểu với nghĩa là giáo dục STEM. Giáo dục STEM có một số cách hiểu khác nhau.
Một số quan điểm về giáo dục STEM như sau:
Giáo dục tích hợp STEM (thường được gọi tắt là " giáo dục STEM ") là sự kết hợp các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Giáo dục tích hợp STEM về bản chất là kiểu dạy học gắn liền với thực tiễn và thực hành, nhằm 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. Giáo dục STEM đang trở thành một “xu hướng toàn cầu” nhờ những lợi ích thực tế mà nó có thể đem lại cho người học và phù hợp với nhu cầu lao động của thời đại mới (Ritz and Fan, 2014). [3]
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 học sinh áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và khả năng cạnh tranh trong nền kinh kế mới.
(Theo Hiệp hội các Giáo viên dạy khoa học Mỹ - NSTA )
Nhóm tác giả Tsupros N., Kohler R., và Hallinen J. (2009) cho rằng: “Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc học sinh được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới”.
Tác giả Lê Xuân Quang (2017) cho rằng: “Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Trong đó nội dung học tập được gắn với thực tiễn, phương pháp dạy học theo quan điểm dạy học định hướng hành động.” [5]
Như vậy, Giáo dục STEM là một chương trình giảng dạy dựa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học – theo cách tiếp cận liên ngành và người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày. Thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, Giáo dục STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế. Từ đó, góp phần hình thành và phát triển các phẩm chất và năng lực cho người học.
Có thể nói, giáo dục STEM không hướng đến mục tiêu đào tạo để học sinh trở thành những nhà toán học, nhà khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà chủ yếu là trang bị cho học sinh kiến thức, kỹ năng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay.
Giáo dục STEM tạo ra những con người có thể đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỷ 21, đáp ứng sự phát triển kinh tế, xã hội của quốc gia và có thể tác động tích cực đến sự thay đổi của nền kinh tế tri thức trong bối cảnh toàn cầu hóa.
2.2. Đặc trưng của giáo dục STEM
2.2.1. Đặc trưng của giáo dục STEM
- Tích hợp các môn Khoa học – Công nghệ – Kỹ thuật – Toán: Đặc trưng của giáo dục STEM là tích hợp các môn học Khoa học – Công nghệ – Kỹ thuật – Toán học với nhau nhằm giúp " học sinh không những chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành " hay khiến " các kiến thức trở nên thực tế và toàn diện.
- Gắn liền với thực tiễn, thực nghiệm, thực hành và trải nghiệm. Giáo dục STEM đặc trưng bởi sự gắn kết giữa kiến thức và thực nghiệm, thực hành, thực tiễn, vận dụng kiến thức và trải nghiệm thay vì chỉ giảng dạy lý thuyết suông. Sự tích hợp đa dạng giữa các môn học hoặc kết hợp giữa lý thuyết và thực hành nhằm giúp kiến thức gần gũi hơn với thực tế.
- Nâng cao khả năng giải quyết vấn đề, phát triển kỹ năng mềm cho HS. Từ đó học sinh tự tìm hiểu về khoa học dưới sự hướng dẫn của giáo viên.
2.2.2. Đặc điểm của giáo dục STEM
- Cách tiếp cận liên ngành. Liên ngành khác với đa ngành ở sự kết nối, bổ trợ giữa các ngành. Nếu một chương trình, một trường có nhiều môn, nhiều giáo viên dạy các ngành khác nhau mà không có sự kết nối, bổ trợ thì chưa được gọi là giáo dục STEM.
- Lồng ghép kiến thức lý thuyết với các bài học mang tính thực hành trong thế giới thực. Các chương trình giáo dục STEM yêu cầu hướng đến thực hành, vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm, hoặc giải quyết các vấn đề của cuộc sống.
- Kết nối từ trường học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu. Đó là kỷ nguyên của thế giới phẳng, cách mạng công nghiệp 4.0 (nơi mà tự động hóa và điều khiển từ xa thông qua các thiết bị điện tử di động lên ngôi, thông qua đường truyền Internet). Do vậy, quá trình giáo dục STEM không chỉ hướng đến vấn đề cụ thể của địa phương mà phải đặt trong mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hướng chung của thế giới. Ví dụ: biến đổi khí hậu, năng lượng tái tạo.
2.3. Các hình thức tổ chức STEM ở trường tiểu học
2.3.1. Dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM
Đây là hình thức 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. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập.
2.3.2. Hoạt động trải nghiệm STEM
Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các 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.
Ở Việt Nam chưa có Chương trình dạy học STEM, mà chỉ là định hướng dưới dạng mở, linh hoạt và không tường minh. Trong Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể có quy định: Hoạt động trải nghiệm là hoạt động giáo dục bắt buộc. Hoạt động trải nghiệm nhấn mạnh tới sự huy động tổng hợp các kiến thức và kỹ năng từ
nhiều lĩnh vực giáo dục khác nhau, hướng dẫn học sinh áp dụng vào thực tế đời sống trong trường và xã hội.
Từ đó, có thể hiểu Chương trình STEM được ẩn chứa và có tính pháp lý, nằm trong phạm vi khái niệm và nội hàm của hoạt động giáo dục trải nghiệm. Vì vậy, khi áp dụng STEM, các nhà trường phải thực hiện trong khuôn khổ quy định của hoạt động giáo dục trải nghiệm của Bộ GD&ĐT.
Các trường 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. Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của học sinh.
2.3.3. Hoạt động nghiên cứu khoa học
Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật. 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, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề phát triển hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật. Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM và nghiên cứu khoa học là cơ hội để học sinh tiểu học bước đầu nhận thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM.
2.4. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM trong dạy học ở tiểu học
2.4.1. Vai trò của giáo dục STEM trong dạy học ở tiểu học
Trong xu hướng của cách mạng công nghiệp 4.0, nguồn lao động chất lượng cao không chỉ cần có kiến thức chuyên ngành mà đòi hỏi có sự hiểu biết của liên ngành. Ngoài ra các kỹ năng sử dụng kiến thức để giải quyết vấn đề, tạo sản phẩm sáng tạo và làm việc nhóm ngày càng được đề cao. Trong khi đó, ảnh hưởng của khoa học công