Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên trung học cơ sở

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:183

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên trung học cơ sở" là xây dựng cấu trúc năng lực dạy học tích hợp STEM, từ đó xây dựng chương trình bồi dưỡng giáo viên theo hình thức dạy học kết hợp để thực hiện trong quá trình bồi dưỡng nhằm phát triển năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên trung học cơ sở.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên trung học cơ sở

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THU THỦY BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC DẠY HỌC TÍCH HỢP STEM CỦA GIÁO VIÊN TRUNG HỌC CƠ SỞ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI – 2023
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THU THỦY BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC DẠY HỌC TÍCH HỢP STEM CỦA GIÁO VIÊN TRUNG HỌC CƠ SỞ Chuyên ngành: Lí luận và PPDH bộ môn Vật lí Mã số: 9.14.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Cán bộ hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. NGUYỄN VĂN BIÊN 2. TS. DƯƠNG XUÂN QUÝ Hà Nội – 2023
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình khác. Hà Nội, ngày … tháng …. năm 2023 Tác giả Nguyễn Thị Thu Thủy
ii LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, Ban Chủ nhiệm Khoa Vật lí, Bộ môn Lí luận và phương pháp dạy học Vật lí, trường Đại học sư phạm Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập tại nhà trường. Trong quá trình học tập và nghiên cứu, em đã được học tập và trao đổi, chia sẻ chuyên môn từ các thầy, cô tổ bộ môn Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí, trường Đại học sư phạm Hà Nội. Em xin chân thành cảm ơn tất cả Thầy Cô đã tận tình giảng dạy, truyền trụ, chia sẻ cho em những kiến thức quý giá. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến PGS. TS. Nguyễn Văn Biên và TS. Dương Xuân Quý đã tận tình hướng dẫn và luôn động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu. Sự hiểu biết sâu sắc về khoa học cũng như kinh nghiệm của các thầy là tiền đề, động lực để em phấn đấu học hỏi và hoàn thành luận án. Em cũng xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo trường Đại học Phạm Văn Đồng, các thầy cô giáo khoa Sư phạm Tự nhiên đã luôn động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để em có thể học tập và nghiên cứu. Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các chuyên gia, lãnh đạo phòng giáo dục, các thầy cô giáo ở các trường trung học cơ sở thành phố Quảng Ngãi, các em học sinh đã tham gia và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, bạn bè đã luôn quan tâm, ủng hộ, động viên, khích lệ và giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng …. năm 2023 Tác giả Nguyễn Thị Thu Thủy
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT .............................................................. vi DANH MỤC BẢNG ................................................................................................vii DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... viii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................... 3 3. Giả thuyết nghiên cứu ............................................................................................. 3 4. Nhiệm vụ nghiên cứu: ............................................................................................. 3 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 3 6. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 4 7. Đóng góp mới của luận án ...................................................................................... 4 8. Cấu trúc luận án ...................................................................................................... 5 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 6 1.1. Các nghiên cứu về năng lực dạy học tích hợp STEM .......................................... 6 1.1.1. Nghiên cứu về khái niệm giáo dục STEM và dạy học tích hợp STEM ............. 6 1.1.2. Nghiên cứu về năng lực dạy học ....................................................................... 7 1.1.3. Nghiên cứu về năng lực dạy học tích hợp STEM ............................................ 10 1.2. Các nghiên cứu về bồi dưỡng giáo viên ............................................................. 12 1.2.1. Nghiên cứu về xây dựng khóa bồi dưỡng giáo viên ........................................ 12 1.2.2. Nghiên cứu về các hình thức, phương pháp bồi dưỡng giáo viên .................. 13 1.2.3. Nghiên cứu về đánh giá khóa bồi dưỡng ........................................................ 18 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1.......................................................................................... 20 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC DẠY HỌC TÍCH HỢP STEM CỦA GIÁO VIÊN TRUNG HỌC CƠ SỞ....................................................................................................................... 21 2.1. Cơ sở lí luận về bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp STEM của GV THCS .. 21 2.1.1. Giáo dục STEM ............................................................................................... 21
iv 2.1.2. Năng lực dạy học của giáo viên ...................................................................... 30 2.1.3. Cấu trúc năng lực dạy học tích hợp STEM ..................................................... 33 2.1.4. Các hình thức, phương pháp bồi dưỡng năng lực DHTH STEM cho giáo viên.... 52 2.1.5. Các nguyên tắc xây dựng khóa bồi dưỡng năng lực DHTH STEM cho giáo viên ............................................................................................................. 59 2.1.6. Quy trình xây dựng chương trình bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp STEM .... 65 2.1.7. Quy trình tổ chức bồi dưỡng giáo viên nhằm phát triển năng lực dạy học tích hợp STEM ........................................................................................................... 67 2.2. Cơ sở thực tiễn về bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp STEM của GV THCS ... 74 2.1.1. Mục đích khảo sát ........................................................................................... 74 2.2.2. Công cụ khảo sát ............................................................................................. 74 2.2.3. Kết quả khảo sát .............................................................................................. 74 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2.......................................................................................... 83 Chương 3. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC DẠY HỌC TÍCH HỢP STEM CHO GIÁO VIÊN TRUNG HỌC CƠ SỞ ....... 85 3.1. Mục tiêu bồi dưỡng ............................................................................................ 85 3.2. Nội dung chương trình bồi dưỡng năng lực DHTH STEM cho GV ................. 86 3.2.1. Cấu trúc chương trình bồi dưỡng ................................................................... 86 3.2.2. Các phương tiện hỗ trợ khóa bồi dưỡng ......................................................... 88 3.3. Phương pháp tổ chức khóa bồi dưỡng năng lực DHTH STEM cho GV ........... 93 3.3.1. Phương pháp chung ........................................................................................ 94 3.3.2. Kế hoạch tổ chức bồi dưỡng ........................................................................... 94 3.4. Phương pháp đánh giá khóa bồi dưỡng năng lực DHTH STEM cho GV ......... 95 3.4.1. Mục tiêu đánh giá............................................................................................ 95 3.4.2. Hình thức đánh giá.......................................................................................... 95 3.4.3. Phương pháp đánh giá, thu thập và xử lí số liệu ............................................ 96 3.4.4. Thiết kế các công cụ kiểm tra, đánh giá ......................................................... 96 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3........................................................................................ 108 CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................ 109 4.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ....................................................................... 109
v 4.2. Đối tượng và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm .......................................... 109 4.2.1. Đối tượng, địa bàn thực nghiệm sư phạm..................................................... 109 4.2.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ............................................................. 110 4.3.3. Thực nghiệm sư phạm thăm dò ..................................................................... 110 4.4. Thực nghiệm sư phạm vòng 1 .......................................................................... 111 4.4.1. Tiến trinh thực nghiệm sư phạm vòng 1........................................................ 111 4.4.2. Phân tích kết quả thực nghiệm vòng 1 .......................................................... 113 4.4.3. Kết luận quá trình thực nghiệm sư phạm vòng 1 và định hướng điều chỉnh ở thực nghiệm sư phạm vòng 2 .................................................................................. 125 4.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2 ............................................................. 127 4.5.1. Tiến trình thực nghiệm sư phạm vòng 2........................................................ 127 4.5.2. Phân tích định tính kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2 ............................ 128 4.5.3. Phân tích định lượng kết quả TN vòng thứ hai ............................................. 131 4.5.4. Kết quả về sự phản hồi của GV và HS sau khóa BD .................................... 144 4.5.6. Kết luận thực nghiệm sư phạm vòng 2 .......................................................... 147 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4........................................................................................ 148 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ....................................................................... 149 1. Kết luận ............................................................................................................... 149 2. Khuyến nghị ........................................................................................................ 150 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .......................................... 151 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 152 PHỤ LỤC
vi DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Đọc là BD Bồi dưỡng BH Bài học CBQL Cán bộ quản lí CSHV Chỉ số hành vi CĐ Chủ đề CNTT Công nghệ thông tin CT Chương trình DH Dạy học DHKH Dạy học kết hợp DHTH Dạy học tích hợp DHVM Dạy học vi mô ĐG Đánh giá ĐT Đào tạo GD Giáo dục GV Giáo viên GTTB Giá trị trung bình HĐ Hoạt động HS Học sinh KH Khoa học KT Kiến thức KHDH Kế hoạch dạy học NC Nghiên cứu NCBH Nghiên cứu bài học NCKH Nghiên cứu khoa học NL Năng lực PT Phổ thông PP Phương pháp THCS Trung học cơ sở TNSP Thực nghiệm sư phạm
vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các quan điểm về cấu trúc NLDH của các nhà NC trên thế giới .............. 8 Bảng 1.2. Các quan điểm về cấu trúc NLDH của các nhà NC ở Việt Nam ............... 9 Bảng 1.3. Các quan điểm về cấu trúc NL DHTH STEM .......................................... 10 Bảng 2.1. Bảng giải thích các thuật ngữ liên quan đến STEM................................. 22 Bảng 2.2. Phiếu học tập HĐ 1_ CĐ STEM “Chế tạo bè nổi” ................................. 27 Bảng 2.3. Phiếu ĐG bản thiết kế_ CĐ STEM “Chế tạo bè nổi” .............................. 27 Bảng 2.4. Phiếu ĐG sản phẩm_ CĐ STEM “Chế tạo bè nổi” ................................. 28 Bảng 2.5 Các đặc trưng của DHTH STEM .............................................................. 34 Bảng 2.6. Cấu trúc NL DHTH STEM dành cho GV Trung học cơ sở. ..................... 38 Bảng 2.7. Mô tả các biểu hiện của các CSHV .......................................................... 40 Bảng 2.8. Mô tả các tiêu chí chất lượng của các CSHV .......................................... 44 Bảng 3.1. Các CSHV thuộc cấu trúc NL DHTH STEM được tập trung BD ............ 85 Bảng 3.2. Hướng dẫn sử dụng tài liệu BD GV về GD STEM ................................... 91 Bảng 3.3. Mối liên hệ giữa các nguyên tắc BD & các CSHV cần BD với các HĐBD và công cụ thu thập & ĐG ........................................................................ 97 Bảng 3.4. Mẫu phiếu ĐG kế hoạch DH CĐ STEM .................................................. 99 Bảng 3.5. Mẫu phiếu ĐG giờ dạy CĐ/ BH STEM .................................................. 101 Bảng 3.6. Bảng rubric ĐG một số CSHV cần tập trung BD .................................. 104 Bảng 4.1. So sánh KHDH CĐ/ BH STEM của các nhóm trước và sau tác động ... 117 Bảng 4.2. Bảng rubric đánh giá chỉ số hành vi NT1.1 ........................................... 133 Bảng 4.3. Bảng rubric đánh giá chỉ số hành vi NT1.2 ........................................... 133 Bảng 4.4. Bảng rubric đánh giá chỉ số hành vi NT1.3 ........................................... 134 Bảng 4.5. Bảng rubric đánh giá chỉ số hành vi NT1.4 ........................................... 134 Bảng 4.6. Các giá trị thống kê tự ĐG NL DHTH STEM của GV ........................... 144
viii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Các bước xây dựng CĐ/ BH STEM ......................................................... 24 Hình 2.2. Tiến trình DH CĐ/ BH STEM .................................................................. 25 Hình 2.3. Thí nghiệm 1_ CĐ STEM “Chế tạo bè nổi” ............................................. 26 Hình 2.4. Bản thiết kế_ CĐ STEM “Chế tạo bè nổi” ............................................... 29 Hình 2.5. Các bước xây dựng cấu trúc NL ............................................................... 31 Hình 2.6. Quy trình xây dựng khung NL DHTH STEM ............................................ 35 Hình 2.7. Các bước xây dựng CTBD GV .................................................................. 66 Hình 2.8. Quy trình xây dựng CT BD ....................................................................... 67 Hình 2.9. Sơ đồ cấu trúc quy trình tổ chức BD GV về NL DHTH STEM................. 69 Hình 2.10. Quy trình tổ chức BD giai đoạn 1 ........................................................... 71 Hình 2.11. Quy trình tổ chức BD giai đoạn 2 ........................................................... 73 Hình 2.12. Các đồ thị thể hiện các thông tin về đối tượng khảo sát ........................ 75 Hình 2.13 Đồ thị biểu diễn số lượng GV đã tìm hiểu những lĩnh vực liên quan đến STEM ................................................................................................... 76 Hình 2.14. Đồ thị biểu diễn mức độ sử dụng các kênh thông tin khi soạn giáo án của GV ....................................................................................................... 76 Hình 2.15. Đồ thị biểu diễn số lượng GV kết hợp các môn học khác trong DH ...... 77 Hình 2.16. Đồ thị biểu diễn mức độ gắn lí thuyết với thực tiễn và giải quyết vấn đề thực tiễn trong DH ..................................................................................... 77 Hình 2.17. Đồ thị biểu diễn mức độ sử dụng các PPDH khác nhau trong DH ........ 78 Hình 2.18. Đồ thị biểu diễn tỉ lệ tham gia TH về GD STEM và mức độ DH CĐ STEM...... 79 Hình 2.19. Đồ thị biểu diễn mức độ cần thiết của một số vấn đề thuộc hợp phần NL nhận thức về DHTH STEM ........................................................................ 79 Hình 2.20. Đồ thị biểu diễn mức độ cần thiết của một số vấn đề thuộc hợp phần NL thiết kế KHDH CĐ STEM .......................................................................... 80 Hình 2.21. Đồ thị biểu diễn mức độ cần thiết của một số vấn đề thuộc hợp phần NL thực hiện KHDH CĐ STEM....................................................................... 80 Hình 2.22. Đồ thị biểu diễn mức độ cần thiết của một số vấn đề thuộc hợp phần NL ĐG và điều chỉnh KHDH CĐ STEM ......................................................... 81
ix Hình 2.23. Đồ thị biểu diễn GTTB về sự cần thiết BD một số nội dung GD STEM ... 81 Hình 2.24. Đồ thị biểu diễn các khảo sát về CT BD ................................................. 82 Hình 3.1. Cấu trúc CT BDGV về NL DHTH STEM ................................................. 87 Hình 3.2. Mô tả nội dung tài liệu BD GV về NL DHTH STEM ................................ 90 Hình 3.3. Mô tả sơ đồ trang web https://khoahocstem.com/ .................................... 93 Hình 4.1. Tiến trình TN SP vòng 1.......................................................................... 112 Hình 4.1. Tiến trình TN SP vòng 1.......................................................................... 112 Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn giá trị trung bình ĐG trang web https://khoahocstem.com/ theo một số tiêu chí của GV sau TH ........................................................ 120 Hình 4.3. Đồ thị biểu diễn điểm bài Test trước và sau TH TNSP vòng 1............... 121 Hình 4.4. Đường phát triển NL của các CSHV thuộc NL nhận thức về DHTH STEM theo giá trị trung bình các mức độ của GV tham gia tập huấn ............... 122 Hình 4.5. Đường phát triển NL của các CSHV thuộc NL thực hiện KHDH CĐ STEM theo giá trị trung bình các mức độ của GV tham gia tập huấn .... 124 Hình 4.6. Đồ thị biểu diễn GTTB theo một số tiêu chí ĐG giờ dạy STEM ở HĐ 1, HĐ 3 và HĐ 5 của các nhóm GV (TNSP 1) ............................................ 125 Hình 4.7. Tiến trình TN SP vòng 2.......................................................................... 128 Hình 4.8. Đồ thị biểu diễn GTTB về một số quan niệm GV liên quan đến GD STEM trước và sau TH ....................................................................................... 131 Hình 4.9. Đồ thị biểu diễn tỉ lệ % số GV không trả lời được một số quan niệm về GD STEM trước và sau TH ..................................................................... 132 Hình 4.10. Đồ thị biểu diễn tỉ lệ % số GV trả lời đúng và đầy đủ một số quan niệm về GD STEM trước và sau TH ................................................................. 132 Hình 4.11. Đồ thị thể hiện sự thay đổi các mức độ (tiêu chí chất lượng) ở HĐ 1 và HĐ 3 của các CSHV thuộc NL nhận thức về DHTH STEM .................... 135 Hình 4.12. Đồ thị biểu diễn GTTB theo một số tiêu chí ĐG KHDH lần 1 và lần 2 .... 136 Hình 4.13. Đồ thị biểu diễn mức độ đạt được các CSHV TK 2.2, TK 2.4, TK 2.5, TK 2.6 của 23 nhóm trường THCS ở thành phố Quảng Ngãi ....................... 137 Hình 4.14. Bản tiêu chí ĐG sản phẩm của nhóm 7 ở HĐBD 6 và HĐBD 9 ........ 138 Hình 4.15. Bản tiêu chí ĐG sản phẩm của nhóm 23 ở HĐBD 6 và HĐBD 9 ...... 139
x Hình 4.16. Trích sản phẩm đợt 1 của nhóm 20 (Trường THCS Lê Hồng Phong).... 139 Hình 4.17. Trích sản phẩm đợt 2 của nhóm 20 (Trường THCS Lê Hồng Phong).... 140 Hình 4.18. Trích sản phẩm của nhóm 14 (Trường THCS Tịnh An) ....................... 141 Hình 4.19. Trích sản phẩm của nhóm 14 (Trường THCS Tịnh An) ....................... 142 Hình 4.20. Trích sản phẩm của nhóm 14 (Trường THCS Tịnh An) ....................... 142 Hình 4.21. Trích sản phẩm của nhóm 14 (Trường THCS Tịnh An) ....................... 143 Hình 4.22. Đồ thị biểu diễn giá trị trung bình tự ĐG NL DHTH STEM trước TH và sau TH ................................................................................................. 143 Hình 4.23. Đồ thị biểu diễn số lượng GV khảo sát tiếp tục NC về GD STEM sau khóa TH .................................................................................................... 144 Hình 4.24. Đồ thị biểu diễn sự phản hồi của GV về hiệu quả của khóa BD .......... 145 Hình 4.25. Đồ thị biểu diễn GTTB về sự phản hồi của HS sau khi học CĐ STEM .. 146
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong thế kỷ 21, người lao động cần phải đáp ứng các tiêu chí như có kỹ năng giải quyết vấn đề, sáng tạo, đổi mới, phản biện, làm việc nhóm để tồn tại và đóng góp vào sự phát triển của xã hội [176] và Giáo dục (GD) STEM là một trong những giải pháp chuẩn bị để thích ứng với những thách thức của thế kỷ 21 [180]. GD STEM giúp cải thiện khả năng của học sinh (HS) trong việc giải quyết vấn đề, trở thành người đổi mới, độc lập và có thể kết nối những gì đã được học với các hoạt động (HĐ) hàng ngày. GD STEM được triển khai ở nhiều quốc gia để chuẩn bị cho công dân có khả năng đa chiều, đối mặt với cuộc sống hiện đại. GD STEM chuẩn bị cho HS các kỹ năng cá nhân và xã hội để hợp tác với những người khác [176]. Thông qua GD STEM, với nội dung học tập liên quan trực tiếp đến cuộc sống thực, HS không chỉ thu nhận đươc kiến thức mà còn có thể vận dụng linh hoạt các kiến thức có được vào giải quyết những vấn đề trong cuộc sống hàng ngày của mình. Theo ý kiến này, nhiều chuyên gia khẳng định: GD STEM cho phép HS trải nghiệm học tập ứng dụng và thực tế, GD STEM đã tạo nên tiềm năng của HS khi dạy cho HS K-12 các chủ đề (CĐ) STEM, những tiềm năng này có thể khiến HS quan tâm đến các môn học STEM và theo đuổi sự nghiệp STEM ([23], [27], [40]). Trong triển khai GD STEM, nhiều nghiên cứu khẳng định là giáo viên (GV) có vai trò rất quan trọng trong việc nâng cao năng lực liên quan đến GD STEM của HS ([31], [33], [27]). Tuy nhiên, các nghiên cứu cũng cho thấy GV đang gặp nhiều trở ngại trong việc triển khai GD STEM ([34], [27]). Những trở ngại đã được chỉ ra như: GV thiếu kiến thức về nội dung STEM, khó thay đổi về phương pháp dạy học (PPDH) ([61], [32], [155]); mặc dù giữ vai trò quan trọng trong việc dạy và học nhưng GV luôn phải đối mặt với thách thức để theo kịp với nền tảng kiến thức đang phát triển nhanh chóng trong GD ([74]); kiến thức nội dung sư phạm, công nghệ và cách tiếp cận học tập dựa trên thiết kế cũng được coi là những thách thức liên tục đối với GV STEM ([55], [51], [65], [34]). Những khó khăn trên đặt ra yêu cầu thực tiễn là GV phải được thường xuyên bồi dưỡng những kiến thức và phương pháp, cách thức triển khai GD STEM. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của việc bồi dưỡng GV (TPD) trong GD STEM ([78], [165], [38], [57], [75], [59], [115], [100]). Bồi dưỡng (BD) GV
2 STEM hiệu quả có thể giúp GV nâng cao kiến thức STEM ([75]) và xác định được các CĐ phù hợp ([60]). GV có thể chuyển các PPDH hiện có thành dạy học (DH) dựa trên dự án hoặc thiết kế kỹ thuật trong khi tham gia vào các chương trình (CT) BD ([87], [140]). Ngay cả các GV cũng cảm thấy bớt khó khăn hơn và tự tin hơn trong việc dạy học CĐ STEM sau những khóa phát triển chuyên môn phù hợp về STEM ([26], [41]). Sự phát triển chuyên môn này là then chốt trước và trong khi triển khai trong lớp học STEM. Có thể nói rằng sự hỗ trợ liên tục giữ vai trò quan trọng trong thành công của tích hợp công nghệ và kỹ thuật trong lớp học ([181], [47], [169]). Ở Việt Nam, Bộ GD & ĐT cũng đánh giá (ĐG) cao phương thức GD STEM trong việc phát triển năng lực (NL) HS, cụ thể là triển khai GD STEM ở các trường phổ thông (PT) trong CTGDPT 2018. Như vậy, các trường PT phải có cơ sở vật chất cùng đội ngũ GV có khả năng dạy học tích hợp (DHTH) các lĩnh vực thuộc Khoa học, Toán, Kĩ thuật và Công nghệ. Tuy nhiên, GVPT hiện nay chỉ được đào tạo đơn môn hoặc hai môn, chưa được đào tạo về năng lực DHTH STEM. Vấn đề bồi dưỡng GV ở nước ta cũng được các nhà nghiên cứu (NC) GD và lí luận DH Việt Nam như: Hồ Ngọc Đại, Nguyễn Ngọc Bảo, Hà Thị Đức, Trần Bá Hoành, Phạm Minh Hạc, Hà Thế Ngữ, Thái Duy Tuyên, Trần Khánh Đức…. quan tâm. Các nghiên cứu đều xác định mục đích chủ yếu của BD GV là bổ sung cập nhật kiến thức (KT) chuyên môn, nâng cao NL SP của người GV [10]. Gần đây, để chuẩn bị triển khai thực hiện CTGDPT 2018, một trong các mục tiêu trọng tâm của CT phát triển các trường SP để nâng cao NL đội ngũ GV, CBQL cơ sở GDPT (CT ETEP) là phát triển NL nghề nghiệp cho đội ngũ GV và CBQL. Các khảo sát cho thấy, nhiều GV còn khá bỡ ngỡ và gặp khó khăn khi vận dụng DH chủ đề/ bài học (CĐ/ BH) STEM (Kết quả khảo sát 82 GV đang dạy ở một số trường THCS thuộc tỉnh Quảng Ngãi vào tháng 10 năm 2017 cho thấy 82,9 % số GV chưa tìm hiểu về STEM, 79,3% số GV khảo sát chưa tìm hiểu về GD STEM và 96,3 % GV chưa tìm hiểu ngày hội STEM). Để BDGV về GD STEM đạt hiệu quả cần phải lựa chọn hình thức BD phù hợp. Qua NC, hình thức dạy học kết hợp (DHKH) giúp người học chủ động, linh hoạt sắp xếp lịch học, nội dung học, tăng cơ hội tương tác, chia sẻ, DHKH còn có nhiều ưu điểm khác như đa dạng các hình thức DH, gia tăng cơ hội tiếp cận tài nguyên học tập, mở rộng không gian lớp học, … rất phù hợp để áp dụng ở các khóa BDGV. Đồng thời, công tác BDGV về GD STEM đạt hiệu quả cũng cần có những NC cụ thể về nội
3 dung CT, quy trình BD đồng thời lựa chọn PP BD phù hợp nhằm giúp GVPT phát triển những NL cần thiết để DH các CĐ STEM, đáp ứng với sự phát triển GD của đất nước và thế giới. Xuất phát từ các lí do trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên trung học cơ sở” 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng cấu trúc năng lực dạy học tích hợp STEM, từ đó xây dựng chương trình bồi dưỡng giáo viên theo hình thức dạy học kết hợp để thực hiện trong quá trình bồi dưỡng nhằm phát triển năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên trung học cơ sở. 3. Giả thuyết nghiên cứu Nếu xây dựng được cấu trúc năng lực dạy học tích hợp STEM, từ đó thiết kế được chương trình bồi dưỡng giáo viên trung học cơ sở về giáo dục STEM theo hình thức dạy học kết hợp (nội dung, phương tiện hỗ trợ, kế hoạch tổ chức bồi dưỡng) thì có thể phát triển được năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu: ✓ Nghiên cứu cơ sở lý luận về năng lực dạy học tích hợp STEM. ✓ Xây dựng cấu trúc của năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên THCS. ✓ Khảo sát thực trạng năng lực dạy học tích hợp STEM và nhu cầu bồi dưỡng về giáo dục STEM của giáo viên trung học cơ sở. ✓ Nghiên cứu cơ sở lí luận về bồi dưỡng giáo viên để lựa chọn hình thức, phương pháp bồi dưỡng, đề xuất nguyên tắc xây dựng chương trình bồi dưỡng phù hợp nhằm phát triển năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên. ✓ Thiết kế quy trình xây dựng chương trình bồi dưỡng và quy trình tổ chức bồi dưỡng nhằm phát triển năng lực dạy học tích hợp STEM cho giáo viên THCS. ✓ Xây dựng nội dung chương trình, phương tiện hỗ trợ khóa bồi dưỡng và kế hoạch bồi dưỡng cụ thể. ✓ Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của quy trình bồi dưỡng, điều chỉnh các hoạt động bồi dưỡng, học liệu, website, công cụ đánh giá và đánh giá sự phát triển năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên. 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5.1. Đối tượng nghiên cứu
4 - Cấu trúc năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên THCS. - Việc phát triển năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên trung học cơ sở thông qua các hoạt động ở khóa bồi dưỡng. 5.2. Phạm vi nghiên cứu - Các hoạt động bồi dưỡng giáo viên qua các chủ đề STEM thuộc chương trình trung học cơ sở. - Quá trình dạy học thử nghiệm một số chủ đề STEM ở các trường trung học cơ sở thuộc tỉnh Quảng Ngãi. 6. Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp nghiên cứu lý luận: + Nghiên cứu lý luận về dạy học tích hợp STEM, năng lực dạy học tích hợp STEM, bồi dưỡng GV, hình thức dạy học kết hợp trong bồi dưỡng GV. + Nghiên cứu tài liệu, sách giáo khoa về một số môn học thuộc lĩnh vực STEM ở trung học cơ sở - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn (PP điều tra, PP Delphi, PP quan sát sư phạm, PP thực nghiệm sư phạm): + Điều tra thực tiễn về xu thế giáo dục STEM + Điều tra thực trạng về năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên trung học cơ sở ở nước ta hiện nay + Khảo sát nhu cầu bồi dưỡng về năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên trung học cơ sở + Xin ý kiến chuyên gia về cấu trúc năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên trung học cơ sở + Tiến hành thực nghiệm tại tỉnh Quảng Ngãi. + Bồi dưỡng giáo viên về năng lực dạy học tích hợp STEM, đánh giá năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên. - Phương pháp hỗ trợ (PP thống kê toán học…): + Luận án đã sử dụng phần mềm SPSS 20 để xử lý, phân tích số liệu thu được trong các mẫu điều tra và thực nghiệm. 7. Đóng góp mới của luận án Về lí luận:
5 - Xây dựng được cấu trúc năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên trung học cơ sở - Xác định được các nguyên tắc để thực hiện việc xây dựng chương trình bồi dưỡng và tổ chức bồi dưỡng GV nhằm phát triển năng lực dạy học tích hợp STEM - Phát triển quy trình xây dựng chương trình bồi dưỡng và đề xuất quy trình tổ chức bồi dưỡng nhằm phát triển năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên trung học cơ sở Về thực tiễn: - Xây dựng khóa bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp STEM cho giáo viên THCS (bao gồm trang web https://khoahocstem.com/, tài liệu bồi dưỡng giáo viên về GD STEM, bộ công cụ đánh giá năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên) - Trong quá trình thực nghiệm sư phạm, cùng với giáo viên trung học cơ sở xây dựng được kế hoạch dạy học của 26 chủ đề STEM (3 chủ đề STEM ở thực nghiệm sư phạm vòng 1 và 23 chủ đề STEM ở thực nghiệm sư phạm vòng 2 được trình bày trên trang web https://khoahocstem.com/) 8. Cấu trúc luận án Luận án có cấu trúc như sau: Phần mở đầu Phần nội dung Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Chương 2: Cơ sở lí luận và thực tiễn về việc bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp STEM của giáo viên trung học cơ sở Chương 3: Thiết kế chương trình bồi dưỡng năng lực dạy học tích hợp STEM cho giáo viên trung học cơ sở Chương 4: Thực nghiệm sư phạm Phần kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục
6 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Các nghiên cứu về năng lực dạy học tích hợp STEM 1.1.1. Nghiên cứu về khái niệm giáo dục STEM và dạy học tích hợp STEM Các nhà quản lý khoa học (KH) tại Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF _ Nation Science Foundation) lần đầu sử dụng thuật ngữ “SMET” để viết tắt các lĩnh vực “Khoa học, Toán học, Kĩ thuật, Công nghệ” vào những năm 1990 và đổi thành thuật ngữ “STEM” vào năm 2001 [154]. Sau đó, CTDH tập trung vào STEM đã được mở rộng sang nhiều quốc gia khác như: Vương quốc Anh, Trung Quốc, Pháp, Úc, Đài Loan, Hàn Quốc, …Và khái niệm GD STEM cũng được nhiều nhà GD NC. Một số NC về khái niệm GD STEM với quan điểm tập trung vào khoa học và toán học nhưng ít chú ý đến 2 lĩnh vực còn lại là công nghệ và kĩ thuật như các NC của Sanders (2009), Wang và cộng sự (2011), Breiner và cộng sự (2012) ([154], [177], [52]). Mặc dù các tác giả quan niệm GD STEM là PP tiếp cận theo hướng TH các môn học thuộc STEM nhưng chỉ với mục đích chủ yếu là cải thiện trình độ khoa học và toán học cho HS. Cũng cùng quan điểm TH các lĩnh vực STEM nhưng một số NC khác đã quan tâm đến công nghệ và kĩ thuật như Bybee (2010); Hoachlander và Yanofsky (2011) ([56], [90]). Với quan điểm này, GD STEM không chỉ giúp HS cải thiện trình độ khoa học mà còn phát triển NL công nghệ và kĩ thuật, thiết kế, thậm chí Hoachlander và Yanofsky (2011) còn đề cập đến cả sáng tạo và nghệ thuật. Các nhà NC còn nhấn mạnh việc ứng dụng thực tế trong GD STEM ([91], [125], [168]). Với các kết quả NC phong phú và nhiều lĩnh vực như trên, các tác giả đã làm rõ các khía cạnh về GD STEM như: khái niệm GD STEM, hình thức tổ chức, hiệu quả của GD STEM trong từng bối cảnh, môn học đối với việc phát trển NL HS. Một số tác giả ở Việt Nam cũng đã NC những vấn đề liên quan đến GD STEM (đề tài NC trong luận án của các tác giả Lê Xuân Quang, Nguyễn Thị Thùy Trang) và viết một số sách về GD STEM (GD STEM trong nhà trường PT của tác giả Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải (đồng chủ biên)). Các tác giả đã trình bày những vấn đề cơ bản nhất về GD STEM, tổng hợp các NC và xu hướng GD STEM trên thế giới và
7 ở Việt Nam, các tác giả cũng đã trình bày rất chi tiết mục tiêu, ND, PP, PT và cách ĐG trong GD STEM, quy trình xây dựng và tổ chức thực hiện CĐ STEM đồng thời hướng dẫn GD STEM trong từng môn học và trong HĐ GD ([21], [2]). Bộ GD & ĐT cũng đã quan tâm NC và triển khai thực hiện GD STEM ở các trường PT. Trong CTGDPT năm 2018, Bộ GD & ĐT đã trình bày khái niệm GD STEM dựa trên quan niệm về chu trình STEM (bao gồm quy trình kĩ thuật và quy trình NCKH). Trong công văn số 3089/ BGDĐT- GDTrH về việc triển khai GD STEM trong GD trung học đã chỉ rõ các hình thức GD STEM, khái niệm BH STEM, quy trình xây dựng và tiến trình DH, cách ĐG BH STEM, đồng thời hướng dẫn tổ chức thực hiện BH STEM ở trường PT [7]. Qua NC, chúng tôi nhận thấy quy trình xây dựng CĐ/ BH STEM và tiến trình DH CĐ/ BH STEM được thể hiện khá chi tiết và đầy đủ trong công văn số 3089 nên chúng tôi dự định sẽ sử dụng để hướng dẫn GV thực hiện trong việc xây dựng KHDH và tổ chức DH CĐ/ BH STEM trong quá trình BD GV về GD STEM. Nghiên cứu các khái niệm trên, chúng tôi rút ra một vài nhận định về DHTH STEM như sau: ✓ là phương pháp tiếp cận liên ngành ✓ trang bị cho người học những kiến thức tích hợp các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học ✓ giúp người học giải quyết vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể Dựa trên quan niệm về DHTH STEM như trên, chúng tôi tìm hiểu về năng lực DHTH STEM và bồi dưỡng GV về năng lực DHTH STEM. 1.1.2. Nghiên cứu về năng lực dạy học 1.1.2.1. Quan niệm về khái niệm năng lực và năng lực dạy học Các nhà tâm lý học, GD học, lí luận DH đã NC khái niệm NL với các quan điểm khác nhau. Với quan điểm dựa vào thuộc tính tâm lý, các nhà NC coi NL là một thuộc tính của cá nhân ([179], [11], [9]). Nhiều nhà NC khác quan niệm NL là khả năng hành động, thực hiện thành công một nhiệm vụ cụ thể ([178], [68], [129]) Đối với khái niệm NL chuyên môn, các nhà khoa học Ukraine và Nga trùng với quan điểm của các nhà khoa học Mỹ hiện đại (Donald M. Medli, MacNeil, D.
8 Moberli, D. Crukshenk, M. Randsell, J. Stronge, v.v.). NL chuyên môn được định nghĩa theo hai khía cạnh: thứ nhất là khả năng giải quyết các công việc và sự sẵn sàng thực hiện chuyên môn của riêng một người; thứ hai là đặc điểm kết quả, được ĐG bởi các sản phẩm của HĐ nghề nghiệp để xác định các đặc điểm cá nhân của một người đáp ứng kỳ vọng của người sử dụng lao động và xã hội. NL nghề nghiệp của GV được coi là sự thống nhất giữa lý thuyết và thực hành thông qua việc thực hiện các HĐGD và tính chuyên nghiệp của GV; cấu trúc NL nghề nghiệp của GV có thể được bộc lộ thông qua các kĩ năng GD, NL thực hiện các HĐ SP và thái độ đối với nghề nghiệp [160]. Skvortsova S. A. (2013) và Akpan, B. B. (2002) có cùng quan điểm về NLDH, đều cho rằng NLDH bao gồm 2 khía cạnh là cá nhân và chuyên nghiệp ([160], [25]). Cũng NC về NLDH nhưng Hwang & Baek (2008) quan niệm NLDH gồm NL lý thuyết và NL thực hành ([92]). Tuy nhiên, các khái niệm NL DH đều đề cập đến khả năng thực hiện các HĐDH. 1.1.2.2. Nghiên cứu về cấu trúc năng lực dạy học Các nhà NC có những quan điểm khác nhau về cấu trúc NLDH. Bảng 1.1 dưới đây tóm lược các cách tiếp cận KH thể hiện nhiều quan điểm khác nhau về cấu trúc NL nghề nghiệp GV. Bảng 1.1. Các quan điểm về cấu trúc NLDH của các nhà NC trên thế giới Các quan điểm về cấu trúc NL V. A. Slastenin (2000) V. N. N. N. I. M. Dr Adrienne [161] Vvede Lobanov Zakharova và Asha Kozan nsky a (1997) I.N. Fedekin Thakur Naumescu (2003) [110] (2010) [185] (2014) (2008) [24] [175] [70] - Khả năng "chuyển" - NL - Thành - Kiến thức - NL - NL nhận nội dung của quá trình giao phần chuyên môn chuyên thức luận GD thành cụ thể mục tiếp quan - NL pháp lí môn - NL NC tiêu SP trọng về - NL thông tin - NL xã thông tin và hội