Tài liệu Thiết kế chủ đề giáo dục stem theo quan điểm tích hợp trong dạy học chương sự điện li sách giáo khoa hóa học 11 (khoá luận tốt nghiệp )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM THEO QUAN ĐIỂM TÍCH HỢP TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “SỰ ĐIỆN LI” – SÁCH GIÁO KHOA HÓA HỌC 11 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành : Phương pháp dạy học Hóa học HÀ NỘI – 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM THEO QUAN ĐIỂM TÍCH HỢP TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “SỰ ĐIỆN LI” – SÁCH GIÁO KHOA HÓA HỌC 11 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành : Phương pháp dạy học Hóa học Người hướng dẫn khóa luận: PGS.TS Đào Thị Việt Anh HÀ NỘI – 2019 LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành khoá luận này, em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của quí thầy cô giáo, sự hỗ trợ của các bạn và các em học sinh rất nhiều. Bằng tấm lòng trân trọng và biết ơn sâu sắc của mình em xin chân thành cảm ơn: Cô Đào Thị Việt Anh đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em trong học tập, những khó khăn trong khi làm khoá luận. Tất cả các thầy cô đã giảng dạy trong quá trình học tập của em , thầy cô đã trang bị nhiều kiến thức và tư liệu để em có thể hoàn thành khoá luận. Các bạn trong lớp và các em học sinh ở các trường THPT đã hỗ trợ cho em hoàn thành đề tài. Một lần nữa, xin gửi đến tất cả mọi người lòng biết ơn chân thành và sâu sắc. Mặc dù đã hết sức cố gắng hoàn thành khoá luận này nhưng chắc không thể tránh được những thiếu sót trong quá trình làm, em kính mong nhận được những đóng góp chân thành từ quí thầy cô và các bạn. Hà Nội, ngày … tháng … năm 2019 Sinh viên Nguyễn Thị Hồng Hạnh DANH MỤC VIẾT TẮT HS Học sinh GV Giáo viên THPT Trung học phổ thông STEM Science, Technology, Engineering và Mathematics TNSP Thực nghiệm sư phạm NL Năng lực PP Phương pháp PPDH Phương pháp dạy học GDPT Giáo dục phổ thông DHDA Dạy học dự án GDPT Giáo dục phổ thông DHTH Dạy học tích hợp GQVĐ Giải quyết vấn đề HT Học tập ĐC Đối chứng DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Bảng phân bố nội dung, cấu chúc chương “Sự điện li” Hóa học 11 ...... 24 Bảng 2.2: Bảng đề xuất các chủ đề giáo dục STEM chương “Sự điện li” Hóa học 11 .............................................................................................................................. 30 Bảng 3.1: Bảng khảo sát xin ý kiến chuyên gia ...................................................... 40 Bảng 3.2 : Bảng mức độ hứng thú của HS lớp TN sau khi học xong chủ đề ........... 42 Bảng 3.3: Bảng phân bố điểm số bài kiểm tra 15 phút ở lớp ĐC và TN ................. 44 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ của David D. Thornburg .............................................................. 11 Hình 1.2. Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất............................. 12 Hình 1.3. Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học ........................................ 12 Hình 1.4. Chủ đề STEM nhiều môn phối hợp ......................................................... 12 Hình 1.5. Thành phần cấu trúc của năng lực ......................................................... 17 Hình 2.1. Một số hình ảnh về tiết dạy .................................................................... 37 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM VÀ DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG ................ 4 1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu giáo dục STEM và dạy học tích hợp .................. 4 1.1.1. Lịch sử nghiên cứu dạy học tích hợp ........................................................... 4 1.1.2. Lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM............................................................. 5 1.2. Định hướng đổi mới giáo dục phổ thông trong giai đoạn mới ...................... 7 1.2.1. Thực trạng nền giáo dục Việt Nam hiện nay ............................................... 7 1.2.2. Định hướng đổi mới giáo dục trong giai đoạn mới ...................................... 8 1.3. Giáo dục STEM trong trường trung học phổ thông ..................................... 9 1.3.1. Khái niệm STEM và giáo dục STEM ........................................................... 9 1.3.2. Mục tiêu của giáo dục STEM ..................................................................... 10 1.3.3. Đặc điểm của giáo dục STEM .................................................................... 10 1.3.4. Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM ................. 11 1.3.5. Nguyên tắc phát triển nội dung dạy học STEM ......................................... 12 1.3.6. Các con đường giáo dục STEM cho HS ..................................................... 12 1.4. Những thuận lợi và khó khăn khi áp dụng giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới ở Việt Nam .......................................................... 13 1.4.1. Thuận lợi .................................................................................................... 13 1.4.2. Khó khăn .................................................................................................... 14 1.5. Một số vấn đề về năng lực học sinh.............................................................. 15 1.5.1. Khái niệm năng lực .................................................................................... 15 1.5.2. Đặc điểm và cấu trúc chung của năng lực ................................................. 15 1.5.3. Các năng lực đặc thù môn Hoá học ........................................................... 17 1.6. Một số phương pháp, hình thức tổ chức dạy học STEM nhằm phát triển năng lực cho HS ................................................................................................... 18 1.6.1. Các phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM .................... 18 1.6.2. Các hình thức tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM ............. 20 1.7. Thực trạng dạy học Hóa học lớp 11 nhằm phát triển năng lực cho HS theo định hướng giáo dục STEM ở một số trường THPT tại Thái Bình .................. 20 1.7.1. Điều tra thực trạng dạy học Hóa học lớp 11 theo định hướng giáo dục STEM theo quan điểm tích hợp ở một số trường THPT tại Thái Bình ........................... 20 1.7.2. Tiến hành điều tra ...................................................................................... 21 1.7.3. Đánh giá kết quả điều tra ........................................................................... 21 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC STEM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “SỰ ĐIỆN LI” – SÁCH GIÁO KHOA HÓA HỌC 11 .................. 24 2.1. Phân tích mục tiêu, nội dung và cấu trúc chương “Sự điện li” – Sách giáo khoa Hóa học 11 .................................................................................................. 24 2.1.1. Nội dung và cấu trúc chương “Sự điện li” – Sách giáo khoa Hóa học 11. 24 2.1.2. Mục tiêu chương “Sự điện li” – Sách giáo khoa Hóa học 11 .................... 24 2.1.3. Một số đặc điểm cần lưu ý về nội dung và phương pháp dạy học chương “Sự điện li” – Sách giáo khoa Hóa học 11 .................................................................. 26 2.2. Nguyên tắc thiết kế chủ đề dạy học STEM trong dạy học Hóa học 11 THPT .............................................................................................................................. 26 2.3. Quy trình thiết kế chủ đề dạy học STEM trong dạy học Hóa học 11 THPT .............................................................................................................................. 28 2.4. Xây dựng chủ đề STEM đề xuất trong chương “Sự điện li” – hóa học lớp 11 .............................................................................................................................. 29 2.4.1. Một số chủ đề STEM đề xuất trong chương “Sự điện li” – hóa học lớp 11 .............................................................................................................................. 29 2.4.2. Xây dựng chủ đề STEM : “Chất chỉ thị màu từ bắp cải tím” .................... 32 2.4.3. Xây dựng chủ đề STEM: “Thắp sáng đèn led bằng khoai tây” ................. 38 CHƯƠNG 3 : THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ...................................................... 39 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ................................................................... 39 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm .................................................................. 39 3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm ................................................................... 39 3.3.1. Xin ý kiến chuyên gia ................................................................................. 39 3.3.2. Chọn địa bàn thực nghiệm ......................................................................... 40 3.3.3. Chọn đối tượng thực nghiệm ...................................................................... 40 3.3.4. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm ................................................................. 41 3.4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ................................................................. 41 3.5. Cách phân tích, xử lí, đánh giá thực nghiệm sư phạm................................ 41 3.5.1. Đánh giá định tính ..................................................................................... 41 3.5.2. Đánh giá định lượng .................................................................................. 41 3.6. Kết quả thực nghiệm sư phạm ..................................................................... 41 3.6.1. Đánh giá định tính ..................................................................................... 41 3.6.2. Đánh giá định lượng .................................................................................. 42 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ..................................................................... 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 45 PHỤ LỤC MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đứng trước nhu cầu công nghiệp hóa, hội nhập quốc tế của đất nước thìviệc thay đổi mạnh mẽ các phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới là vô cùng quan trọng. Trong những năm qua, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tiếnđổi mới sách giáo khoa, thay đổi phương pháp giáo dục và gần đây nhất là dạy học tích hợp. Việc dạy học tích hợp giúp HS vận dụng kiến thức của nhiều môn học để giải quyết các vấn đề trong thực tế. Mô hình giáo dục cũ chưa thực sự làm phát triển năng lực mà người học cần có, điều này đặt ra những thách thức mới đối với giáo dục Việt Nam. Chương trình giáo dục của Mỹ vào thời điểm này được đánh giá là tốt nhất thế giới. Giáo dục STEM là một trong những ưu tiên hàng đầu tại Mỹ. Giáo dục STEM là mô hình giáo dục trang bị cho học HS những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học. Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép với nhau giúp việc học trở nên dễ dàng hơn, giúp các em biết vận dụng những lý thuyết đã học để tạo ra những sản phẩm hữu ích trong cuộc sống. Ngày 28/7/2017, Bộ Giáo dục và Đào tạo đưa ra chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, việc kế thừa lại những ứu điểm của mô hình dạy học truyền thống là cần thiết nhưng việc học hỏi những mô hình giáo dục tiên tiến trên thế giới có vai trò đặc biệt quan trọng tuy nhiên cần phù hợp với nhu cầu phát triển của đất nước, những tiến bộ về khoa học - công nghệ và xã hội. Vì vậy chúng ta hoàn toàn của thể áp dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học. Trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, ở bậc trung học phổ thông các môn học Vật lí, Hóa học, Sinh học, Tin học và Công nghệ được dạy tích hợp. Điều này hoàn toàn phù hợp với việc áp dụng giáo dục STEM vào giáo dục Việt Nam. Hiện nay ở Việt Nam, giáo dục STEM vẫn chưa được nghiên cứu sâu. Chưa có nhiều nghiên cứu bàn về giáo dục STEM và vận dụng nó vào dạy học ở phổ thông. Đặc biệt, các chủ đề dạy học STEM trong môn Hóa học còn rất ít. Chính vì những lí do trên, tôi đã quyết định lựa chọn và nghiên cứu đề tài: Thiết kế chủ đề giáo dục STEM theo quan điểm tích hợp trong dạy học chương “Sự điện li”- Sách giáo khoa Hóa học 11 1 2. Mục đích nghiên cứu Thiết kế và tổ chức một số chủ đề dạy học STEM trong dạy học chương “Sự điện li” lớp 11 nhằm phát triển năng lực cho học sinh, góp phần tích cực vào việc đổi mới chương trình giáo dục phổ thông. 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học phần Hóa học vô cơ lớp 11 chương “Sự điện li” ở trường THPT. - Đối tượng nghiên cứu: Chủ đề giáo dục STEM. 4. Phạm vi nghiên cứu - Chương “ Sự điện li” SGK Hóa học 11 - Một số trường THPT ở tỉnh Thái Bình . 5. Nhiệm vụ nghiên cứu: Nghiên cứu cơ sở lí luận có liên quan đến đề tài nghiên cứu, phát triển năng lực cho học sinh, về xu hướng đổi mới phương pháp dạy học và chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, cụ thể : - Thiết kế một số chủ đề STEM trong dạy học chương “Sự điện li” sách giáo khoa Hóa học lớp 11 nhằm phát triển năng lực cho học sinh. - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá chất lượng, tính khả thi của chủ đề đã đề xuất trong dạy học ở một số trường THPT. 6. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng và tổ chức chủ đề dạy học STEM trong dạy học chương “Sự điện li” SGK Hóa học 11 và sử dụng chúng trong dạy học thì sẽ phát triển năng lực cho HS, nâng cao chất lượng dạy học Hóa học. 7. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí luận: Phương pháp phân tích, phương pháp nghiên cứu nguồn tài liệu, ... - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn; Phương pháp quan sát, khảo sát, điều tra bằng phiếu hỏi. - Phương pháp thống kê: Sử dụng thống kê toán học để đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm. 2 8. Cấu trúc khóa luận Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, danh mục tài liệu tham khảo, nội dung của khóa luận gồm 3 chương: CHƯƠNG 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn về giáo dục STEM và dạy học phát triển năng lực ở trường phổ thông CHƯƠNG 2: Thiết kế chủ đề dạy học STEM trong dạy học chương “Sự điện li” – sách giáo khoa hóa học 11 CHƯƠNG 3: Thực nghiệm sư phạm 3 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM VÀ DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG 1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu về giáo dục STEM và dạy học tích hợp 1.1.1. Lịch sử nghiên cứu về dạy học tích hợp 1.1.1.1. Trên thế giới Rất nhiều nước trên thế giới đã áp dụng quan điểm dạy học tích hợp trong sách giáo khoa và áp dụng trong việc dạy học. Có nhiều môn học được tích hợp thành các môn chung (ví dụ như tích hợp các môn Vật lý, Hóa học, Sinh học thành môn Khoa học tự nhiên…). Ngoài ra còn có một số môn học được ghép thành một môn chung nhưng vẫn được dạy riêng rẽ, chỉ tích hợp ở các phần giống nhau. Có rất nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới nghiên cứu và quan tâm về tích hợp như: Tháng 9/1968, Hội đồng liên quốc gia về giảng dạy khoa học, với sự bảo trợ của UNESCO đã tổ chức tại Varna “Hội nghị tích hợp việc giảng dạy các khoa học”. Quan điểm tích hợp còn được trình bày nhiều trong các công trình nghiên cứu của một số nước như: Trung Quốc, Pháp, Malaixia, Đức... Tuy nhiên, việc đưa tích hợp vào các môn khoa học tự nhiên là khác nhau. Như vậy, tích hợp là một hiện tượng khá phổ biến đã xuất hiện từ lâu ở các nước trên thế giới. Nhưng mỗi quốc gia có những cách nhìn và áp dụng riêng tùy theo đặc điểm tình hình của từng quốc gia, từng môn học nhưng vẫn giữ được cái cốt lõi. 1.1.1.2. Ở Việt Nam Vấn đề tích hợp ở trên thế giới đã có từ rất lâu, nhưng Việt Nam mới bắt đầu nghiên cứu từ những năm 90 của thế kỷ XX và ngày càng được chú trọng. Trong nhiều sách đã xuất bản, các vấn đề về tích hợp được trình bày nhiều và vai trò của dạy học tích hợp là không thể phủ nhận. Bài viết “Xu thế tích hợp môn học trong nhà trường phổ thông” đăng trên Tạp chí giáo dục 2/2002 của TS. Nguyễn Minh Phương và TS. Cao Thị Thặng đã nêu lên những vấn đề căn bản về tích hợp, xu hướng tích hợp ở nước ngoài và xây dựng môn học theo quan điểm tích hợp ở Việt Nam. Theo đó, chúng ta thấy tích hợp là một xu 4 hướng mới đã và đang được nhiều nước trên thế giới thực hiện và đạt được những hiệu quả trong dạy học. Cô Nguyễn Thị Thu Hòa, Phó Hiệu trưởng Trường THCS Đại Kim (Hoàng Mai, Hà Nội) cho biết: "Cách dạy học truyền thống triệt tiêu tính cá nhân và sự sáng tạo của học sinh đã không còn phù hợp. Xã hội hiện nay không cần nhiều những con người rập khuôn, máy móc, mà phát triển nhờ những con người năng động, tích cực, chủ động, sáng tạo. Muốn học sinh sáng tạo thì trước tiên giáo viên phải đổi mới sáng tạo trước. Những năm gần đây, dạy học tích hợp đang được rất nhiều nhà giáo dục quan tâm và vận dụng vào trong dạy học. Và rất nhiều nhà nghiên cứu đã nghiên cứu những vấn đề về tích hợp. 1.1.2. Lịch sử nghiên cứu về giáo dục STEM 1.1.2.1. Trên thế giới STEM ra đời trong hoàn cảnh giáo dục Mỹ đang ngày càng đi xuống. Hơn nửa thế kỷ trước, Mỹ được xem là quốc gia hàng đầu về giáo dục khi mà nó là nước đầu tiên trên thế giới hoàn thành phổ cập giáo dục phổ thông. Tuy nhiên qua nhiều năm chất lượng giáo dục Mỹ càng ngày càng đi xuống trong khi đó nhu cầu nhân lực trình độ cao, làm việc được ngay, thích ứng được trong môi trường đa ngành ngày càng lớn. Với tham vọng duy trì vị thế số một của mìn, Mỹ đã tiến hành cải cách giáo dục, người ta bắt đầu bàn tán nhiều hơn về STEM, sự thật thì STEM không hoàn toàn mới, tiền thân của nó là METS. Sau khi đổi tên thành STEM tại hội nghị liên ngành về giáo dục khoa học được tổ chức bởi Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF) thì nó được trở nên phổ biến hơn. Trong bài diễn văn về đổi mới giáo dục của ông Obama vào năm 2009 tại nhà trắng, ông nói: “Hãy tái khẳng định và làm mạnh mẽ hơn nữa vai trò của nước Mỹ đối với phát minh khoa học và công nghệ trên thế giới. Hãy xem giáo dục STEM là ưu tiên hàng đầu của nước Mỹ trong thập niên tới”. Ở Singapore, theo Lý Hiển Long: “Để phát triển kinh tế và trở thành xã hội công nghệ tối tân hiện đại, Singapore cần phải phát triển tài năng và nhân tài trong các mảng Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán”. Với kmục kđích knghiên kcứu kvề kmô khình kgiáo kdục kSTEM, kYuan-Chung kYu kvà cộng ksự kđã kthu kthập kvà kxem kxét kcác ktài kliệu kvề kgiáo kdục kSTEM ktrong kcơ ksở kdữ kliệu k ISI kgiai kđoạn ktừ k1992 k- k2013 kcho kthấy ktừ knăm k2008 kcho ktới knay kxu khướng knghiên k 5 cứu kvề kgiáo kdục kSTEM kphát ktriển kvà klan krộng, kcụ kthể knăm k2008 kcó kkhoảng k15 kbài k báo kthì kđến knăm k2013 ksố klượng kđã ktăng klên kgần k100 kbài kbáo. kỞ kthời kđiểm knày kMỹ k là kquốc kgia kcó knhiều knghiên kcứu kvề kgiáo kdục kSTEM knhất kvới k200 kcông ktrình k(52%), k tiếp ktheo kđó klà kAnh kvới k36 kcông ktrình k(9,35%); kHà kLan, kÚc kmỗi kquốc kgia kcó k16 k nghiên kcứu k(4,16%); kcác kquốc kgia kTây kBan kNha, kIxaren, kThổ kNhĩ kKỳ, kCanada, kĐức, k Đài kLoan ktổng kcộng kcó k67 kcông ktrình; kcác kquốc kgia kcòn klại kcó kkhoảng k50 kcông ktrình k nghiên kcứu k[14]. k 1.1.2.2. Ở Việt Nam Hiểu kđược kxu kthế kphát ktriển kcủa kthế kgiới, kvào ktháng k5 knăm k2017, kThủ ktướng Chính kphủ kđã kký kChỉ kthị ksố k16 knêu krõ: kCần ktập ktrung kthúc kđẩy kđào ktạo kvề kkhoa khọc, k công knghệ, kkỹ kthuật kvà ktoán khọc k(STEM), kngoại kngữ, ktin khọc ktrong kchương ktrình k giáo kdục kphổ kthông kvà kyêu kcầu kBộ kGiáo kdục kvà kĐào ktạo: k kThúc kđẩy ktriển kkhai kgiáo k dục kvề kkhoa khọc, kcông knghệ, kkỹ kthuật kvà ktoán khọc k(STEM) ktrong kchương ktrình kgiáo k dục kphổ kthông: ktổ kchức kthí kđiểm ktại kmột ksố ktrường kphổ kthông kngay ktừ knăm khọc k2017 k – k2108. k Trong knhững knăm kgần kđây, kđịnh khướng kdạy khọc ktheo kmô khình kgiáo kdục STEM kngày kcàng knhận k kđược ksự kquan ktâm, kchia ksẻ ktừ knhà ktrường, kphụ khuynh kvà k HS. kNhiều ktrường kđã kmở kra knhững kcâu klạc kbộ kSTEM kvà khoạt kđộng kcách ksôi knổi, kthu k hút kđược knhững ksự k kquan ktâm knhất kđịnh kcủa k kHS knhư ktrường kHà kNội k- kAmsterdam, k Tạ kQuang kBửu, kOlympia, kTrần kĐại kNghĩa, kBùi kThị kXuân, kNguyễn kGia kThiều... k Theo kông kĐỗ kHoàng kSơn k- kGiám kđốc kCông kty kcổ kphần kvăn khóa kgiáo kdục Long kMinh: k“Việc khọc kSTEM kở kViệt kNam khiện kcòn kkhá ksơ kkhai, kmới kchuyển ktừ k dạng kkhông kcó kgì ksang kcó kmột kchút kít kthông kqua kviệc kthực khành kcác kthí knghiệm”. k Các kcâu klạc kbộ kSTEM kcòn kít kvà kxuất khiện kở kmột ksố kít ktrường khọctại kcác kthành kphố. k Chưa kcó knhiều kcuộc kthi kSTEM kthu khút kđông kđảo kHS ktrong ktoàn kquốc. kThậm kchí, krất k nhiều kphụ khuynh kkhông khiểu kvề kgiáo kdục kSTEM, kkhông kbiết kgiáo kdục kSTEM klà kgì. k Nhìn kchung, kcác knhà kgiáo kdục khiểu kđược ktầm kquan ktrọng kcũng knhư kthấy krõ kvai trò kcủa kgiáo kdục kSTEM kvới k kở kgiáo kdụcViệt kNam kở kthời kđiểm khiện ktại. kTuy knhiên, k việc káp kdụng kgiáo kdục kSTEM kvào kgiảng kdạy kở ktrường kphổ kthông kcòn knhiều kkhó k 6 khăn kcần k kđược kgiải kquyết ktừng kbước kmột kvà kđưa kgiáo kdục kSTEM kgần kgũi kvà káp k dụng krộng krãi khơn kở kcác ktrường kphổ kthông ktrên kcả knước. k 1.2. Định hướng đổi mới giáo dục phổ thông trong giai đoạn mới 1.2.1. Thực trạng nền giáo dục Việt Nam hiện nay 1.2.1.1. Ưu điểm - Nhu cầu học tập của nhân dân được đáp ứng tốt hơn Hệ thống giáo dục hoàn chỉnh từ bậc mầm non đến sau đại học ở mọi vùng miền từ những vùng thành phố đến những vùng sâu. Chương trình SGK đã và đang được đổi mới nhờ đội ngũ các nhà giáo dục, các thầy cô giáo có chuyên môn vững vàng, các nhà nghiên cứu, các giáo sư, tiễn sĩ có kinh nghiệm về giáo dục phổ thông tham gia xây dựng chương trình, biên soạn SGK. Các ngành đào tạo và hình thức đào tạo được mở rộng, nâng cao, đa dạng để đáp ứng nhu cầu học tập của HS, chất lượng đào tạo ngày một tốt hơn , cơ sở vật chất được cung cấp và trang bị để phục vụ việc học tập. Về cơ bản, hệ thống giáo dục đã đáp ứng những nhu cầu học tập cấp thiết. Đến nay hầu hết mọi người trong độ tuổi đi học đều được đến trường. - Đạt được một số thành tựu quan trọng (nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài) - Chính sách xã hội về giáo dục đã được thực hiện có hiệu quả hơn và có những tiến bộ rõ rệt Các chính sách khuyến khích giáo dục được áp dụng trong các trường học : chính sách công bằng trong tiếp cận giáo dục đối với tất cả trẻ em trai, gái của các dân tộc ở các vùng miền; quan tâm và tạo điều kiện với những em gia đình chính sách, những trẻ em thuộc hộ gia đình có hoàn cảnh khó khăn, các con em dân tộc thiểu số. - Chất lượng giáo dục đã có chuyển biến bước đầu Việc phát triển giáo dục đã chuyển hướng để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, khoa học và công nghệ và đang từng bước đáp ứng nhu cầu của thị trường. Trong những năm gần đây, HS tham dự kì thi Olympic quốc tế đã đạt nhiều thành tích thuộc những môn học khác nhau . 7 1.2.1.2. Hạn chế - Hiện nay giáo dục Việt Nam vẫn còn quan tâm nhiều đến số lượng, chất lượng chưa phải yếu tố quyết định. - Chương trình giảng dạy còn chưa cập nhật, chưa đổi mới nên chưa thực sự đạt được hiệu quả mong muốn.Việc học chỉ mang tính lý thuyết là nhiều, học sinh không áp dụng được vào thực tiễn nhiều, tính sáng tạo, năng lực thực hành chưa được khai thác ở học sinh. - Việc phân phối cán bộ, giáo viên còn còn nhiều bất cập, chưa hợp lý. - Chương trình giáo dục còn nhiều thiếu sót, mơ hồ, không có mục tiêu, kế hoạch, phương hướng rõ ràng dẫn đến chất lượng giáo dục thấp. - Quản lí giáo dục và đào tạo còn nhiều yếu kém, là nguyên nhân của nhiều hệ lụy khác, những hiện tượng tiêu cực ngày một nhiều hơn gây ra những bức xúc, tranh cãi trong xã hội. - Trong thời kì hiện đại hóa đất nước thì chất lượng dạy học hiện nay còn chưa đáp ứng được và có thể nói là khá thấp so với mong muốn đạt được. - Tư duy giáo dục còn chậm, chưa bắt kịp nhịp độ phát triển, đổi mới của đất nước trong bối cảnh nền kinh tế thị trường, phát triển và hội nhập với thế giới. 1.2.2. Định hướng đổi mới giáo dục trong giai đoạn mới - Cấu trúc, nội dung sách giáo khoa phải đảm bảo chuẩn hóa, hiện đại hóa, hội nhập quốc tế và đảm bảo tính chỉnh thể, linh hoạt, thống nhất, khả thi. + Chương trình đào tạo cần liên tục cập nhật, liên tục đổi mới để đảm bảo việc hội nhập quốc tế. Thêm nhiều các buổi ngoại khóa vào chương trình học để học sinh có cơ hội được học tập thông qua thực tế, được trải nghiệm, tiếp xúc trực tiếp. +Phân bố thời gian hợp lý cho từng môn học, phân bố nội dung dạy học, thời gian dạy học sao cho phù hợp. - Đổi mới phương pháp và hình thức tổ chức giáo dục nhằm phát triển phẩm chất và năng lực học sinh. + Bồi dưỡng giáo viên phổ thông thường xuyên để áp dụng linh hoạt các phương pháp tích cực vào trong giảng dạy. + Hình thức tổ chức đa dạng, phong phú ,linh hoạt trong dạy học, tăng cường các hoạt động xã hội của HS. 8 - Xây dựng chương trình linh hoạt phù hợp với mỗi đối tượng ở các vùng miền khác nhau. - Phát triển phẩm chất, năng lực người học, đảm bảo HS được giáo dục toàn diện và định hướng nghề nghiệp phù hợp. Như vậy, việc đổi mới phải gắn với mục tiêu phát triển phẩm chất và năng lực cho người học, đảm bảo lý thuyết đi đôi với thực hành và giáo dục STEM giải quyết nhu cầu của người học cũng như tình hình hiện đại hóa đất nước đó là đảm bảo việc học phải gắn liền với thực hành. Vì vậy, cần thiết phải xem xét những cơ sở lí luận và thực tiễn của giáo dục STEM cho học sinh THPT. 1.3. Giáo dục STEM trong trường trung học phổ thông 1.3.1. Khái niệm STEM và giáo dục STEM - kSTEM klà kviết ktắt kcủa kcác ktừ kScience k(khoa khọc), kTechnology k(công k nghệ), kEngineering k(kỹ kthuật) kvà kMath k(toán khọc). k - kKỹ knăng kSTEM klà ktích khợp kcủa k4 kkỹ knăng: Kỹ knăng kkhoa khọc: k kHọc ksinh kđược ktrang kbị knhững kkiến kthức kvề kcác kkhái niệm, kcác knguyên klý, kcác kđịnh kluật kvà kcác kcơ ksở klý kthuyết kvề kVật klí, kHóa khọc, kSinh khọc kvà kKhoa khọc ktrái kđất, kqua kđó khọc ksinh kcó kkhả knăng kliên kkết kcác kkiến kthức knày kđể kthực khành kvà kcó ktư kduy kđể ksử kdụng kkiến kthức kvào kthực ktiễn kđể kgiải kquyết kcác kvấn kđề ktrong kthực ktế. k Kỹ knăng kcông knghệ: kHọc ksinh kcó kbiết ksử kdụng, kquản klý, kvà ktruy kcập kđược kcông knghệ, ktừ knhững kvật kdụng kđơn kgiản knhư kcái kđèn, kcái kcặp kđến knhững khệ kthống kphức ktạp knhư khệ kthống kinternet, kmáy kmóc khiện kđại. Kỹ knăng kkỹ kthuật: k kHọc ksinh kđược ktrang kbị kkỹ knăng ksản kxuất kvà khiểu kđược kquy ktrình kđể klàm kra knó. kHọc ksinh kcó kcơ khộp ktích khợp kkiến kthức kcủa kcác kmôn kliên kquan, k làm k cho k các k khái k niệm k trở k nên k dễ k hiểu. kỞ kkỹ knăng knày, khọc ksinh ksẽ kbiết kcách kphân ktích, ktổng khợp kđể kcó kđược kmột kgiải kpháp ktốt knhất ktrong kthiết kkế k và kxây kdựng kquy ktrình. Kỹ knăng ktoán khọc: kGiúp khọc ksinh kcó kkhả knăng kthể khiện kcác ký ktưởng kmột kcách kchính kxác, kcó kkhả knăng káp kdụng kcác kkhái kniệm kvà kkĩ knăng ktoán khọc kvào k cuộc ksống khằng kngày. Giáo kdục kSTEM kcó kthể kđược káp kdụng kở knhiều kcấp kđộ knhư: kcác kcuộc kthi kvề k STEM, kchương ktrình kbàn kvề kSTEM, knhà ktrường kSTEM, kcâu klạc kbộ kSTEM, kmôn 9 k học kSTEM, khay khoạt kđộng kSTEM k[7-tr.9]. 1.3.2. Mục tiêu của giáo dục STEM - kPhát ktriển kcác knăng klực kđặc kthù kcủa kcác kmôn khọc kthuộc kvề kSTEM kcho k HS: k + kBao kgồm knhững kkiến kthức, kkỹ knăng kliên kquan kđến kcác kmôn khọc kKhoa k học, kCông knghệ, kKỹ kthuật kvà kToán khọc. k + kLiên kkết kkiến kthức, kkỹ knăng khọc kđược ktừ kcác kmôn khọc kđể kvận kdụng kđể k giải kthích, kgiải kquyết kcác kvấn kđề, khiện ktượng ktrong kcuộc ksống khàng kngày. - Định hướng nghề nghiệp cho HS: Khi học các môn học STEM học sinh sẽ được học nhiều kiến thức tích hợp, tìm ra những sở thích, những khả năng của các em thông qua việc thực hiện chủ đề, tạo tiền đề để HS lựa chọn các nghề nghiệp, hay những chuyên ngày cho các bậc học cao hơn [7-tr.10-11]. 1.3.3. Đặc điểm của giáo dục STEM - Cung cấp kiến thức của các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, và Toán học: Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp các kiến thức kỹ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học ở các bậc học khác nhau. - kTích khợp kcủa kbốn klĩnh kvực kKhoa khọc, kCông knghệ, kKỹ kthuật, kvà kToán khọc: k Giáo kdục kSTEM ktích khợp knội kdung kvà kcác kkỹ knăng kkhoa khọc, kcông knghệ, kkỹ k thuật kvà ktoán khọc. kKiến kthức klý kthuyết kđược kkết khợp kchặt kchẽ kvới kthực khành k thông kqua kkiến kthức kcủa kbốn kmôn kđể kHS kcó kthể kgiải kquyết kvấn kđề ktrong kcuộc k sống, kđáp kứng knhu kcầu kvề klực klượng klao kđộng kcủa kcác kdoanh knghiệp. - kTích khợp ktừ khai ktrong kbốn klĩnh kvực ktrở klên: kĐể kđảm kbảo klà kmô khình kgiáo k dục kSTEM, kthì kchủ kđề kcần kđược ktích khợp kít knhất klà ktừ khai klĩnh kvực ktrở klên, khoặc k tích khợp kgiữa kmột kchủ kđề kSTEM kvà kmột khoặc knhiều kmôn khọc kkhác. - kHọc kthông kqua kthực khành: kGiáo kdục kSTEM klà kmô khình kgiáo kdục ktheo kquan kđiểm kdạy khọc ktích khợp, khọc kthông kqua kviệc kthực khành ktrên klớp, kứng kdụng kvào kthực ktế. kThay kvì kdạy kbốn kmôn khọc knhư kcác kđối ktượng ktách kbiệt kvà krời krạc, STEM kkết khợp kchúng kthành kmột kmô khình khọc ktập kgắn kkết kdựa ktrên kcác kứng kdụng kthực ktế. kQua kđó, khọc ksinh kvừa khọc kđược kkiến kthức kkhoa khọc, kvừa khọc kđược kcách kvận kdụng kkiến kthức kđó kvào kthực ktiễn k[9]. k 10 1.3.4. Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM Các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học được xây dựng và giảng dạy một cách độc lập trong giáo dục truyền thống hiện nay, nó giữ vai trò quan trọng trong việc cung cấp các kiến thức và kỹ năng của từng lĩnh vực trên. Tuy nhiên, sự tách rời này làm mất đi sự gắn kết giữ học lí thuyết và thực hành, giữa nhà trường và nhu cầu của các doanh nghiệp vì để làm việc được trong môi trường thực tế đòi hỏi người học phải có kiến thức và kỹ năng của bốn môn tích hợp lại. HS học theo mô hình dạy học hiện nay sẽ mất rất nhiều thời gian để thích nghi được với môi trường doanh nghiệp vì giữa học và làm được là khoảng cách lớn. Cũng như tư duy của HS sẽ bị hạn chế. Giáo dục STEM bản chất là dạy học tích hợp các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Dưới đây là sơ đồ thể hiện mỗi quan hệ giữa bốn lĩnh vực của TEM: Hình 1.1. Sơ đồ của David D. Thornburg - Sự phát triển Khoa học dựa trên những tác động cũng như sự phát triển của lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học.Và ngược lại sự phát triển Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học tạo tiền đề để phát triển Khoa học [9,10]. - Toán học có vai trò hỗ trợ Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật. Tương tự vậy những tiến bộ của Khoa học, Công nghệ có vai trò lớn dẫn đến sự phát triển về Toán học. Vậy các lĩnh vực thúc đẩy nhau phát triển và sự phát triển lĩnh vực này làm ảnh hưởng tích cực đến các lĩnh vực còn lại. Mô hình STEM plaf sự kết hợp hài hòa 11 giữa bống lĩnh vực để mang đến những kiến thức thật sự bổ ích đối với học sinh mà các em có thể áp dụng vào cuộc sống.[15]. 1.3.5. Nguyên tắc phát triển nội dung dạy học STEM Theo Bybee (2010), có 4 nguyên tắc phát triển nội dung dạy học STEM: dựa vào bối cảnh, module hóa, làm rõ sự tồn tại của E và T, dựa trên nền tảng cách học (cách khám phá tri thức). 1.3.6. Các con đường giáo dục STEM cho HS 1.3.6.1. Giáo dục STEM thông qua hoạt động ngoài giờ lên lớp Có nhiều quốc gia tiếp cận chương trình giáo dục phổ thông theo hướng tiếp cận năng lực. Có thể gọi HĐ ngoài giờ lên lớp là hoạt động giáo dục ngoài trời hay HĐ trải nghiệm… nhằm phát triển các năng lực, các kỹ năng, phát triển khả năng tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề của HS thông qua việc khám phá thế giới tự nhiên, khoa học Trái đất, … Các hoạt động này được tổ chức dưới hình thức câu lạc bộ. 1.3.6.2. Giáo dục STEM thông qua dạy học các môn thuộc về lĩnh vực STEM. + Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất Hình 1.2. Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất Là kmô khình khoạt kđộng kđơn kgiản knhất.GV ksẽ kphân kbố kthời kgian ksao kcho kphù hợp kvới ktừng khoạt kđộng: kthiết klập kvấn kđề; ktìm kkiếm kcác kphương kpháp kđể kgiải kquyết kvấn kđề; kthu kthập kthông ktin, kvà kcuối kcùng klà ktổng kkết, krút kra kcác kkiến kthức. k + kChủ kđề kSTEM kđược kdạy ktrong knhiều kmôn khọc k 12