Tài liệu Dạy học phần sinh học vi sinh vật theo định hướng giáo dục stem cho học sinh phổ thông hệ giáo dục thường xuyên tỉnh bắc kạn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ––––––––––––––––––––– NGỌC MẠNH HUÂN DẠY HỌC PHẦN “SINH HỌC VI SINH VẬT” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG HỆ GIÁO DỤC THƯỜNG XUYÊN TỈNH BẮC KẠN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ––––––––––––––––––––– NGỌC MẠNH HUÂN DẠY HỌC PHẦN “SINH HỌC VI SINH VẬT” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG HỆ GIÁO DỤC THƯỜNG XUYÊN TỈNH BẮC KẠN Ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Sinh học Mã số: 8 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM THỊ HỒNG TÚ THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu của luận văn chưa được ai công bố trong bất kì một công trình nghiên cứu nào. Các trích dẫn về bảng biểu, kết quả nghiên cứu của các tác giả khác, các tài liệu tham khảo trong luận văn đều có nguồn gốc rõ ràng. Thái Nguyên, ngày 20 tháng 8 năm 2019 TÁC GIẢ NGỌC MẠNH HUÂN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Với tấm lòng tri ân và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn Cô giáo TS. Phạm Thị Hồng Tú - người đã tận tâm, tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới tập thể các thầy giáo, cô giáo khoa Sinh học, đặc biệt là thầy giáo, cô giáo trong tổ bộ môn LL &PPDH Sinh học đã tận tình giảng dạy, trang bị cho em những kiến thức quan trọng giúp em hoàn thành luận văn. Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học trường ĐH Sư phạm Thái Nguyên tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu luận văn này. Xin cảm ơn Ban Giám đốc trung tâm GDNN - GDTX huyện Chợ Đồn và các em HV đã tạo điều kiện cho tôi được thực nghiệm sư phạm tại trung tâm. Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ủng hộ, tạo điều kiện cho em hoàn thành luận văn này. Thái Nguyên, tháng 9 năm 2019 TÁC GIẢ NGỌC MẠNH HUÂN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC Lời cam đoan ........................................................................................................ i Lời cảm ơn ........................................................................................................... ii Mục lục ............................................................................................................... iii Danh mục viết tắt ................................................................................................ iv Danh mục các bảng.............................................................................................. v Danh mục các hình ............................................................................................. vi MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 1. Lí do lựa chọn đề tài ........................................................................................ 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................ 4 3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu ................................................................. 4 4. Giả thuyết khoa học ......................................................................................... 4 5. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 4 6. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 5 7. Những đóng góp mới của đề tài ...................................................................... 5 8. Cấu trúc của luận văn ........................................................................................ 6 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIẾN CỦA DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM .................................................... 7 1.1. Lược sử nghiên cứu về dạy học theo định hướng giáo dục STEM .............. 7 1.1.1. Trên thế giới .............................................................................................. 7 1.1.2. Ở Việt Nam ................................................................................................ 9 1.2. Cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM....................... 11 1.2.1. Khái niệm................................................................................................. 11 1.2.3. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM ....................................................... 11 1.2.3. Chủ đề STEM .......................................................................................... 12 1.2.4. Phân loại chủ đề STEM ........................................................................... 13 1.2.5. Các con đường giáo dục STEM cho học sinh ......................................... 14 1.2.6. Quy trình giáo dục STEM ....................................................................... 16 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 1.3. Năng lực giải quyết vấn đề ......................................................................... 18 1.3.1. Khái niệm năng lực.................................................................................. 18 1.3.2. Năng lực giải quyết vấn đề ...................................................................... 19 1.4. Mối quan hệ giữa dạy học theo định hướng giáo dục STEM với việc phát triển NL GQVĐ ......................................................................................... 22 1.5. Thực trạng dạy học “Sinh học vi sinh vật” theo định hướng giáo dục STEM ở trung tâm GDNN – GDTX hiện nay .................................................. 22 1.5.1. Thực trạng dạy học phần “Sinh học vi sinh vật” ở trung tâm GDNN GDTX hiện nay.................................................................................................. 22 1.5.2. Hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM tại các trung tâm GDNN - GDTX .......................................................................................... 25 Tiểu kết chương 1 .............................................................................................. 28 Chương 2: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC PHẦN SINH HỌC “VI SINH VẬT” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO HS THPT HỆ GDTX ............................................................................................. 29 2.1. Phân tích cấu trúc phần Sinh học vi sinh vật hệ GDTX. ............................ 29 2.2. Thiết kế và tổ chúc dạy học phần “Sinh học vi sinh vật” theo định hướng giáo dục STEM cho HSPT hệ GDTX ................................................. 30 2.2.1. Thiết kế kế hoạch dạy học phần “Sinh học vi sinh vật” theo định hướng giáo dục STEM cho HSPT hệ GDTX ................................................. 30 2.2.2. Tổ chức dạy học chủ đề “Sinh trưởng của vi sinh vật - Nhân giống nấm men” theo định hướng giáo dục STEM ..................................................... 34 2.3. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề .......................................................... 46 2.3.1. Các công cụ đánh giá năng lực và năng lực giải quyết vấn đề ............... 47 2.3.2. Các tiêu chí đánh giá năng lực GQVĐ .................................................... 48 Tiểu kết chương 2 .............................................................................................. 51 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ...................................................... 52 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ................................................................. 52 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm................................................................. 52 3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm ................................................................. 52 3.3.1. Thiết kế các chủ đề dạy học .................................................................... 52 3.3.2. Chọn đối tượng và địa bàn thực nghiệm ................................................. 53 3.3.3. Xây dựng công cụ phân tích, xử lí, đánh giá kết quả thí nghiệm ............ 53 3.3.4. Xây dựng kế hoạch thực nghiệm ............................................................. 53 3.4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ................................................................ 54 3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm .................................................................... 55 3.5.1. Kết quả đánh giá về kiến thức ................................................................. 55 3.5.2. Kết quả đánh giá năng lực giải quyết vấn đề........................................... 63 Tiểu kết chương 3 .............................................................................................. 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 68 PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC VIẾT TẮT CLB Câu lạc bộ CTGD Chương trình giáo dục DH Dạy học ĐC Đối chứng GD&ĐT Giáo dục và đào tạo GDNN - GDTX Giáo dục nghề nghiệp - Giáo dục thường xuyên GDPT Giáo dục phổ thông GQVĐ giải quyết vấn đề GV Giáo viên HS Học sinh HSPT Học sinh phổ thông HSTHPT Học sinh trung học phổ thông HV Học viên LL&PPDH Lí luận và phương pháp daỵ học NL Năng lực PPDH Phương pháp dạy học SGK Sách giáo khoa STEM Science, Technology, Engineering và Mathematics THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm VSV Vi sinh vật Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Bảng 2.1. Các biểu hiện của NLGQVĐ ....................................................... 21 Hoạt động tổ chức dạy chủ đề “Sinh trưởng của VSV - Nhân giống nấm men” theo định hướng giáo dục STEM ...................... 36 Bảng 2.2. Tiêu chí và các mức độ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THPT hệ GDTX trong dạy học STEM .................... 48 Bảng 3.1. Bảng phân phối tần số điểm kiểm tra 15 phút của lớp TN và ĐC ..... 55 Bảng 3.2. Bảng phân phối tần suất điểm kiểm tra 15 phút của lớp TN và ĐC .. 55 Bảng 3.3. Bảng tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra 15 phút của lớp TN và ĐC .. 56 Bảng 3.4. Kiểm định X điểm kiểm tra 15 phút của nhóm lớp TN và ĐC..... 57 Bảng 3.5. Phân tích phương sai điểm kiểm tra15 phút của lớp TN và lớp ĐC ........................................................................................... 58 Bảng 3.6. Bảng phân phối tần số điểm kiểm tra 1 tiết................................... 59 Bảng 3.7. Bảng phân phối tần suất điểm kiểm tra 1 tiết ................................ 59 Bảng 3.8. Bảng tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra 1 tiết ............................... 60 Bảng 3.9. Kiểm định X điểm kiểm tra 1 tiết của nhóm lớp TN và ĐC......... 61 Bảng 3.10. Phân tích phương sai điểm kiểm tra 1 tiết của lớp TN và lớp ĐC .. 62 Bảng 3.11. Bảng đánh giá điểm trung bình năng lực giải quyết vấn đề của lớp TN và lớp ĐC do GV đánh giá ............................................... 63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Vòng lặp thiết kế kỹ thuật trong giáo dục STEM . ....................... 18 Hình 2.1. Quy trình thiết kế kế hoạch dạy học cho bài học STEM .............. 32 Hình 2.2. Sơ đồ quy trình tổ chức DH theo định hướng giáo dục STEM cho HSPT hệ GDTX ..................................................................... 35 Hình 3.1. Biểu đồ biểu diễn tần suất điểm kiểm tra 15 phút của lớp TN và ĐC ............................................................................................. 56 Hình 3.2. Đồ thị đường tích lũy bài kiểm tra 15 phút của lớp TN và ĐC .... 57 Hình 3.3. Biểu đồ biểu diễn tần suất điểm kiểm tra 1 tiết............................. 59 Hình 3.4. Đồ thị đường tích lũy bài kiểm tra 1 tiết giữa lớp TN và lớp ĐC ...... 60 Hình 3.5. Đồ thị đánh giá sự tiến bộ năng lực GQVĐ của lớp TN và lớp đối chứng ....................................................................................... 64 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU 1. Lí do lựa chọn đề tài 1.1. Xuất phát từ nhiệm vụ đổi mới giáo dục phổ thông theo hướng phát triển năng lực, phẩm chất cho HS Mục tiêu giáo dục phổ thông hiện nay là đổi mới theo hướng Giáo dục phát triển bền vững và gắn với cuộc sống hàng ngày của học sinh. Chương trình chú trọng giúp học sinh phát triển năng lực thích ứng trong một xã hội biến đổi không ngừng; năng lực cùng chung sống và bảo vệ môi trường để phát triển bền vững… Trong đó, nội dung Sinh học góp phần phát triển ở học sinh năng lực gắn khoa học với cuộc sống; quan tâm tới những nội dung gần gũi với cuộc sống hàng ngày của học sinh; tăng cường vận dụng kiến thức khoa học vào thực tiễn từ đó giúp học sinh thấy được sinh học vừa gần gũi, thiết thực với cuộc sống con người, vừa là lĩnh vực hứa hẹn nhiều thành tựu về lý thuyết và công nghệ hiện đại trong bối cảnh của cách mạng Công nghiệp 4.0. Dạy học theo định hướng Giáo dục STEM là một trong những xu hướng giáo dục nhằm phát triển năng lực cho HS và được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới và được đặc biệt quan tâm trong đổi mới giáo dục phổ thông của Việt Nam trong giai đoạn hiện nay. Trong Chương trình giáo dục phổ thông Chương trình tổng thể 2018, giáo dục STEM được đề cập đến là một trong những hướng dạy học phát triển năng lực, trong đó nhấn mạnh năng lực vận dụng kiến thức các lĩnh vực như Khoa học (S), công nghệ (T), kĩ thuật (E) và toán học (M) để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Giáo dục STEM được đề cập trong nhiều lĩnh vực như giáo dục Toán học, giáo dục Khoa học tự nhiên, giáo dục Công nghệ và tin học. “Giáo dục khoa học tự nhiên giúp học sinh dần hình thành và phát triển năng lực khoa học tự nhiên qua quan sát và thực nghiệm, vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống; đồng thời cùng với các môn Toán, Vật lí, Hoá học, Sinh học, Công nghệ, Tin học thực hiện giáo dục STEM” [4]. Tuy nhiên, việc dạy học môn học theo định Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn hướng giáo dục STEM còn gặp rất nhiều khó khăn, trong đó có khó khăn về nhận thức của giáo viên (GV) về giáo dục STEM cũng như khó khăn về điều kiện thực hiện. Vì vậy, việc hỗ trợ các GV trong việc tổ chức dạy học môn học theo định hướng Giáo dục STEM cho học sinh nói chung và học viên (HV) ở các trung tâm Giáo dục nghề nghiệp - Giáo dục thường xuyên (viết tắt là trung tâm GDNN-GDTX) nói riêng có ý nghĩa cấp thiết, góp phần đáp ứng được yêu cầu của đổi mới giáo dục phổ thông trong giai đoạn hiện nay. 1.2. Sự phù hợp của dạy học môn học theo định hướng giáo dục STEM tại các trung tâm Giáo dục nghề nghiệp - Giáo dục thường xuyên Trong công văn hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ năm học 2018 - 2019 đối với GDNN - GDTX do Bộ GD - ĐT đã chỉ rõ: “Đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát triển năng lực nhằm tạo động cơ và hứng thú học tập cho HV, khuyến khích GV sử dụng các phương pháp tích cực, đa dạng hóa các hình thức tổ chức dạy học nhằm phát huy tính chủ động sáng tạo và tự học của HV” [7]. Dạy học theo định hướng giáo dục STEM là một trong những hướng đổi mới, trong đó chú trọng đến phát triển toàn diện, hình thành phẩm chất và phát triển năng lực người học, bắt đầu từ việc tạo sự hứng thú đến việc tạo điều kiện, tạo cơ hội để HV chủ động, sáng tạo trong các khâu: Lựa chọn vấn đề giải quyết cho đến việc đề xuất phương án và thực hiện các phương án GQVĐ. Ngoài ra, giáo dục STEM còn góp phần định hướng nghề nghiệp cho HV: Học viên GDNN-GDTX là đối tượng vừa học văn hóa vừa có thể học nghề. Do đó, khi thực hiện các hoạt động trong bài học STEM, HV nhận thức những ưu, nhược điểm của bản thân rõ hơn, thấy được xu hướng nghề nghiệp tốt hơn, từ đó giúp cho việc đặt mục tiêu và lựa chọn nghề nghiệp của bản thân hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, dạy học theo định hướng giáo dục STEM còn giúp HV có thể vận dụng kiến thức thuộc các lĩnh vực STEM để áp dụng vào thực tiễn như: Làm men, nấu rượu, trồng chè, làm tương… Từ đó giúp giảm thời gian, công sức sản xuất và tăng năng suất, chất lượng sản phẩm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Môn Sinh học là môn học gồm các kiến thức ứng dụng thực tiễn, đặc biệt là phần Sinh học vi sinh vật (VSV), Sinh học 10. Phần Sinh học VSV gồm các nội dung nghiên cứu về đối tượng VSV và ứng dụng của VSV trong thực tiễn, là các vấn đề về trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng ở VSV, sinh trưởng và sinh sản của VSV. Những hiểu biết trên là cơ sở để ứng dụng công nghệ VSV trong sản xuất các sản phẩm đáp ứng nhu cầu của đời sống con người, như sản xuất sinh khối VSV, ứng dụng các quá trình lên men VSV,… Vì vậy, nội dung phần Sinh học VSV thích hợp cho việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho HV ở các trung tâm GDNN - GDTX. 1.3. Xuất phát từ thực tiễn dạy học phần “Sinh học Vi sinh vật” ở trung tâm GDNN - GDTX tỉnh Bắc Kạn Sinh học là một trong những môn khoa học tự nhiên mang tính thực nghiệm cao. Phần Sinh học vi sinh vật có rất nhiều kiến thức gắn liền với thực tế đời sống của các em và của cộng đồng. Vì thế khi dạy học phần học này, đòi hỏi giáo viên (GV) phải có những cách thức tổ chức dạy học phù hợp, có như vậy mới giúp học sinh chủ động, tích cực hình thành và phát triển cả về kiến thức, kĩ năng và phẩm chất thái độ. Hay nói khác đi là phát triển được năng lực của người học. Hiện nay, phần lớn giáo viên tại các trung tâm GDNN - GDTX vẫn dạy học chủ yếu theo phương pháp truyền thống như thuyết trình, giảng giải, vấn đáp... Dạy học theo theo định hướng nội dung là chính. Trong mỗi tiết dạy và học, giáo viên vẫn là người giữ vai trò trung tâm. Còn học viên vẫn chủ yếu thụ động lĩnh hội kiến thức. Nội dung kiến thức còn nhiều, mang tính hàn lâm cao làm cho nhiều tiết học trở nên khô khan, hình thức, không quấn hút người học… Từ đó khiến cho học viên cảm thấy áp lực, nặng nền và cả chán học. Việc đổi mới phương pháp dạy học ở Trung tâm GDNN - GDTX chưa thực hiện được nhiều, hiệu quả của việc thực hiện đổi mới cũng chưa cao nên chưa tạo được hứng thú cho người học, đi kèm với đó là chưa phát triển được nhiều năng lực, phẩm chất cho học viên. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Xuất phát từ những lí do trên chúng tôi chọn đề tài: Dạy học phần “ Sinh học vi sinh vật” theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh phổ thông hệ giáo dục thường xuyên Tỉnh Bắc Kạn”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Thiết kế và sử dụng được các chủ đề phần “Sinh học vi sinh vật” theo định hướng giáo dục STEM cho HSPT hệ GDTX trong DH môn Sinh học. 3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Các chủ đề giáo dục STEM trong giảng dạy phần “Sinh học vi sinh vật”. Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học môn Sinh học 10 THPT hệ GDTX. 4. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế và sử dụng được một số chủ đề STEM trong dạy học phần “Sinh học vi sinh vật” cho HS THPT hệ GDTX thì sẽ nâng cao hiệu quả học tập môn Sinh học và góp phần phát triển NL GQVĐ cho HS. 5. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học STEM, NL GQVĐ đối với HS phổ thông hệ GDTX. Điều tra thực trạng dạy học chủ đề STEM trong DH môn sinh học với việc giải quyết các vấn đề ở một số trung tâm GDNN - GDTX. Nghiên cứu, đề xuất quy trình thiết kế chủ đề STEM và vận dụng quy trình để thiết kế một số chủ đề STEM trong giảng dạy phần “Sinh học vi sinh vật” phù hợp. Nghiên cứu, đề xuất quy trình tổ chức dạy học theo chủ đề STEM và vận dụng quy trình để tổ chức dạy thực nghiệm các chủ đề STEM đã thiết kế trong giảng dạy phần “Sinh học vi sinh vật” nhằm khẳng định tính khả thi của giả thuyết đề tài đã đề ra. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết Nghiên cứu các văn bản có tính pháp lí của Đảng, Chính phủ, Bộ GD & ĐT về chiến lược phát triển, đổi mới giáo dục, phát triển chương trình và SGK phổ thông nói chung, chiến lược đổi mới PPDH nói riêng. Nghiên cứu các tài liệu dạy học STEM và tài liệu liên quan đến đề tài. 6.2. Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn 6.2.1. Điều tra thực trạng Sử dụng phiếu điều tra đối với cán bộ quản lý và giáo viên bộ môn Sinh học và các bộ môn khác nhằm tìm hiểu thực trạng việc dạy học theo hướng đổi mới ở trung tâm GDNN - GDTX hiện nay. 6.2.2. Phương pháp chuyên gia Gặp gỡ, trao đổi trực tiếp, xin ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực Sinh học và khoa học giáo dục liên quan đến đề tài. 6.2.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Thực nghiệm sư phạm ở một số lớp tại một số trung tâm GDNN - GDTX tỉnh Bắc Kạn nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài. 6.3. Phương pháp thống kê toán học Xử lý các kết quả điều tra và kết quả thực nghiệm sư phạm. 7. Những đóng góp mới của đề tài Hệ thống hóa những vấn đề cơ bản của dạy học STEM, mối quan hệ của việc dạy học STEM với phát triển năng lực nói chung và NL GQVĐ nói riêng. Đề xuất quy trình thiết kế bài chủ đề STEM trong giảng dạy phần “Sinh học vi sinh vật”. Vận dụng quy trình để thiết kế một số chủ đề giáo dục STEM phần “Sinh học vi sinh vật” sinh học 10. Đề xuất quy trình tổ chức dạy học bài học chủ đề STEM trong giảng dạy phần “Sinh học vi sinh vật” cho HS THPT hệ GDTX và vận dụng quy trình để tổ chức dạy học nhằm góp phần nâng cao kết quả học tập môn SH tại các trung tâm GDNN - GDTX tỉnh Bắc Kạn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 8. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, cấu trúc nội dung luận văn gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Chương 2: Thiết kế và tổ chức DH một số chủ đề STEM trong giảng dạy phần “Sinh học vi sinh vật” cho HS THPT hệ GDTX Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1.1. Lược sử nghiên cứu về dạy học theo định hướng giáo dục STEM 1.1.1. Trên thế giới Giáo dục STEM được xuất hiện lần đầu tiên tại Mỹ, sau đó phát triển rộng ra nhiều quốc gia trên thế giới. Điều làm cho giáo dục STEM trở nên phổ biến trên thế giới là khả năng xóa bỏ khoảng cách giữa kiến thức trên sách vở và ứng dụng thực tiễn. Giáo dục đi kèm với thực tế đã dần thay đổi so với giáo dục truyền thống gò bó và áp lực với học sinh - Điều mà cả thế giới đều đang cố gắng đạt được [28]. Theo hiệp hội các GV dạy khoa học quốc gia Mỹ (National Science Teachers Association - NSTA) thì giáo dục STEM được hiểu như sau: “Giáo dục STEM là 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 HS áp dụng các kiến thức trong Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán vào trong 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 cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh kế mới” [24]. Các trường học ở Mỹ đã xây dựng nội dung chương trình giáo dục STEM, các lớp học STEM, đào tạo giáo viên về dạy học STEM. Nhờ đó mà giáo dục STEM đã giúp cho quốc gia này có những đột phá quan trọng trong giáo dục, góp phần đào tạo được nguồn nhân lực chất lượng cao. Một thống kê ở Mỹ cho thấy từ năm 2004 đến 2014, việc làm liên quan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26%, việc làm STEM có tốc độ tăng trường gấp 4 lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành khác nếu tính từ năm 1950 đến 2007 [21]. Tại Anh đã xây dựng một chương trình hành động nhằm thúc đẩy giáo dục STEM với 4 nội dung chính: (1) Tuyển dụng giáo viên STEM; (2) bồi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn dưỡng nâng cao trình độ giáo viên; (3) Cải cách chương trình học; (4) phát triển cơ sở vật chất phục vụ cho việc dạy học STEM [21]. Mục tiêu của giáo dục STEM tại quốc gia này là đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, có khả năng nghiên cứu và ứng dụng khoa học vào thực tiễn. Tại Pháp, giáo dục STEM được thực hiện ở các cấp học và ở cấp Trung học phổ thông (THPT) giáo dục STEM chiếm thời lượng đáng kể. Ngay từ năm học đầu tiên học sinh đã được tham gia vào các hoạt động nghiên cứu về Khoa học đời sống và Trái Đất, các chủ đề dạy học có liên quan đến giáo dục STEM [16]. Bên cạnh đó một số quốc gia có nền giáo dục phát triển như Australia, Hàn Quốc, Hà Lan, Singapore, Canada, Phần Lan… cũng có nhiều công trình nghiên cứu về giáo dục STEM. Giáo dục STEM được đưa vào trong các cấp học với mục tiêu là làm tăng khả năng sáng tạo, đam mê nghiên cứu khoa học của HS, cung cấp nhân tài làm việc trong các lĩnh vực STEM. HS được đào tạo theo mô hình giáo dục STEM có cơ hội nhận được việc làm tốt hơn và tiếp cận với các công việc có nguồn thu nhập cao. Bên cạnh đó các quốc gia này còn khẳng định nguồn nhân lực thuộc nhóm ngành STEM sẽ góp phần thúc đẩy sự tăng trưởng kinh tế của quốc gia. Có thể nói rằng: Giáo dục STEM đã được triển khai từ vài thập kỷ trước đây tại rất nhiều quốc gia trên thế giới và được công nhận là hướng đi đúng đắn. Trong một bài phát biểu trước thượng nghị viện Mỹ, Bill Gates đã từng nói “Chúng ta không thể duy trì được một nền kinh tế sáng tạo trừ khi chúng ta có những công dân được đào tạo tốt về toán học, khoa học và kỹ thuật”. Giáo dục STEM không phải là để học sinh trở thành những nhà khoa học, kỹ sư mà là phát triển các kỹ năng cần thiết được sử dụng để làm việc, giải quyết các vấn đề trong cuộc sống và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay [21]. Giáo dục STEM chính là giải pháp đáp ứng nguồn nhân lực cho cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 1.1.2. Ở Việt Nam Năm 2011, công ty Cổ phần công nghệ DTT là đơn vị tiên phong trong quá trình đưa giáo dục STEM vào Việt Nam thông qua phối hợp với Trường Icarnegie - Hoa Kỳ mở rộng triển khai thí điểm tại các trường phổ thông thuộc 3 thành phố Hà Nội, Đà Nẵng và Hồ Chí Minh [26]. Từ năm 2014, Bộ Giáo dục và Đào tạo phối hợp Hội Đồng Anh triển khai chương trình thí điểm giáo dục STEM cho một số trường trung học thuộc các tỉnh, thành phố như: Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh, Nam Định. Đây là những bước đi quan trọng nhằm phát triển một chương trình giáo dục theo định hướng STEM mang tầm quốc gia [27]. Ngày 4-5-2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, trong đó có những giải pháp và nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM tại Việt Nam. Một trong các giải pháp được chỉ rõ trong Chỉ thị nói trên là: “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, Ngoại ngữ, Tin học trong chương trình giáo dục phổ thông…” [18]. Trong những năm gần đây, định hướng dạy học STEM được sự quan tâm từ nhiều nhà trường, các tổ chức giáo dục, phụ huynh và HS. Nhiều trường đã bắt đầu có câu lạc bộ STEM và hoạt động khá tích cực, thu hút được sự quan tâm của đông đảo HS. Tại Hà Nội, các hoạt động thuộc lĩnh vực giáo dục STEM như CLB STEM, đưa các môn học STEM vào học tập theo hình thức chính khóa (STEM Khoa học máy tính, STEM Khoa học dữ liệu, STEM Robotics)… Nhiều học sinh hứng thú và tham gia các khóa học STEM hàng năm tại các trung tâm. Việc nghiên cứu về giáo dục STEM ở Việt Nam, cho đến nay có một số ít công trình nghiên cứu về giáo dục STEM cho đối tượng học sinh phổ thông: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Tác giả Lê Xuân Quang (2017), đã nghiên cứu về quy trình dạy học môn Công nghệ ở trường phổ thông theo định hướng giáo dục STEM [14]. Tác giả Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội (2017), đã nghiên cứu về quy trình Thiết kế và quy trình tổ chức chủ đề STEM cho học sinh THCS và THPT. Tác giả Nguyễn Thanh Nga, Hoàng Phước Muội (2018), nghiên cứu về quy trình tổ chức hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM thông qua hoạt động Câu lạc bộ và sử dụng cơ sở vật chất phòng thí nghiệm ở trường trung học. Trong CTGD Tổng thể 2018, Giáo dục STEM cũng được đề cập đến như là một mô hình giáo dục hiệu quả nhằm phát triển năng lực, phẩm chất của người học, tuy nhiên sự đề cập này mới chỉ dừng lại ở mức độ khái niệm: Là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể [4]. Nhìn chung các tác giả đã phân tích lợi ích của giáo dục STEM trong dạy học cũng như hoạt động trải nghiệm tới hứng thú học tập của HS. Các tác giả đã đưa ra và vận dụng được các quy trình thiết kế, tổ chức dạy học một số môn học nhưng chủ yếu là vận dụng trong các môn: Công nghệ, vật lý, toán học và hoạt động trải nghiệm ở trường PT. Qua việc nghiên cứu về các công trình về giáo dục STEM nói chung và dạy học các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học… nói riêng thì thấy rằng DH môn sinh học theo định hướng giáo dục STEM là rất cần thiết và phù hợp với hứng thú và đặc thù của môn học cũng như đáp ứng được yêu cầu đổi mới căn bản giáo dục Việt Nam theo hướng phát triển năng lực ở người học trong giai đoạn hiện nay. Tuy nhiên, việc DH môn Sinh học theo định hướng giáo dục STEM ở trường PT nói chung và đặc biệt là với HS THPT hệ GDTX tại các trung tâm GDNN - GDTX là chưa có công trình nào nghiên cứu và ứng dụng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn