Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Tổ chức hoạt động giáo dục STEM cho học sinh ở các trường tiểu học trên địa bàn Thành phố Thái Nguyên

Chia sẻ: Ganuongmuoimatong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:105

Thêm vào BST

Báo xấu

72
lượt xem 19
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là trên cơ sở nghiên cứu lí luận và thực tiễn, đề tài hướng tới việc xây dựng quy trình và đề xuất một số biện pháp tổ chức hoạt động giáo dục STEM cho học sinh cuối cấp tiểu học trên địa bàn thành phố Thái Nguyên nhằm phát huy được hiệu quả của hoạt động giáo dục này, đồng thời góp phần phát triển năng lực cho học sinh, nâng cao chất lượng tổ chức các hoạt động giáo dục ở nhà trường tiểu học.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Tổ chức hoạt động giáo dục STEM cho học sinh ở các trường tiểu học trên địa bàn Thành phố Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM –––––––––––––––––– TRẦN THU TRANG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH CÁC TRƯỜNG TIỂU HỌC TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN Ngành: Giáo dục học (Giáo dục tiểu học) Mã số: 8.14.01.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN THỊ THU HẰNG 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 đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và có nguồn gốc trích dẫn rõ ràng. Những kết luận khoa học của luận văn chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trần Thu Trang Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Thị Thu Hằng, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giảng viên trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, khoa Giáo dục tiểu học, khoa sau Đại học đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này. Do thời gian có hạn và năng lực bản thân vẫn còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót nhất định, tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các nhà giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn chỉnh hơn. Xin trân trọng cảm ơn! TÁC GIẢ LUẬN VĂN Trần Thu Trang 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 TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. iv DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................. v DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ ............................................. v MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 1. Lí do chọn đề tài .............................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 2 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu ................................................................. 2 4. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu...................................................................... 2 5. Giả thuyết khoa học ......................................................................................... 3 6. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................... 3 7. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 3 8. Cấu trúc luận văn ............................................................................................. 4 CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ............................................ 5 1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu về giáo dục STEM ....................................... 5 1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới .................................................................... 5 1.2. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM .................................................. 10 1.2.1. Khái niệm về STEM ................................................................................ 10 1.2.2. Khái niệm về giáo dục STEM ................................................................. 12 1.2.3. Mục tiêu giáo dục STEM ........................................................................ 13 1.2.4. Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM .............. 14 1.2.5. Các con đường giáo dục STEM cho học sinh ......................................... 16 1.3. Hoạt động trải nghiệm trong chương trình giáo dục tiểu học.......................... 19 1.3.1. Khái niệm................................................................................................. 19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
1.3.2. Mục tiêu ................................................................................................... 19 1.3.3. Đặc điểm ................................................................................................... 19 1.3.4. Vai trò ...................................................................................................... 20 1.3.5. Khả năng tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh tiểu học theo định hướng giáo dục STEM ....................................................................................... 20 1.4. Khái quát đặc điểm tâm sinh lý học sinh tiểu học với việc tổ chức hoạt động giáo dục STEM ......................................................................................... 21 1.4.1. Khái quát đặc điểm tâm sinh lý học sinh tiểu học ................................... 21 1.4.2. Vai trò của tổ chức hoạt động giáo dục STEM cho học sinh tiểu học .... 22 1.5. Thực trạng tổ chức hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM ở các trường tiểu học trên địa bàn Thành phố Thái Nguyên ............................. 23 1.5.1. Mục đích điều tra ...................................................................................... 23 1.5.2. Kế hoạch điều tra ....................................................................................... 24 1.5.3. Tiến hành điều tra ...................................................................................... 24 1.5.4. Đánh giá kết quả điều tra ......................................................................... 24 1.6. Tiểu kết chương 1 ....................................................................................... 28 CHƯƠNG 2. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH Ở CÁC TRƯỜNG TIỂU HỌC TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN .... 29 2.1. Nguyên tắc tổ chức hoạt động giáo dục STEM cho học sinh tiểu học ở các trường tiểu học trên địa bàn thành phố Thái Nguyên ........................................ 29 2.1.1. Đảm bảo phù hợp với đặc điểm tâm sinh lý của học sinh tiểu học ......... 29 2.1.2. Đảm bảo gắn với bối cảnh của thành phố Thái Nguyên .......................... 30 2.1.3. Đảm bảo tính sinh động, hấp dẫn và truyền cảm hứng học tập cho học sinh......................................................................................................... 30 2.1.4. Đảm bảo tính liên môn trong giáo dục STEM......................................... 31 2.1.5. Đảm bảo “tạo ra” sản phẩm sau khi học sinh tham gia hoạt động .......... 31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
2.2. Quy trình tổ chức hoạt động giáo dục STEM cho học sinh tiểu học ở các trường tiểu học trên địa bàn Thành phố Thái Nguyên ...................................... 31 2.2.1 Thiết kế hoạt động giáo dục STEM.......................................................... 31 2.2.2. Tổ chức hoạt động giáo dục STEM ......................................................... 34 2.2.3 Đánh giá hoạt động giáo dục STEM ........................................................ 36 2.3. Một số biện pháp tổ chức hoạt động giáo dục STEM cho học sinh tiểu học ở thành phố Thái Nguyên....................................................................................... 38 2.3.1. Xây dựng nội dung giáo dục STEM gắn với các nội dung giáo dục địa phương ............................................................................................................... 38 2.3.2 Sử dụng kết hợp nhiều phương pháp dạy học khác nhau khi tổ chức hoạt động giáo dục STEM ......................................................................................... 40 2.3.3. Kết hợp đánh giá quá trình và đánh giá kết quả hoạt động giáo dục STEM cho học sinh tiểu học.............................................................................. 41 2.3.4. Xây dựng mối quan hệ giữa các nhóm giáo viên và phụ huynh học sinh để tổ chức hoạt động giáo dục STEM ............................................................... 42 2.4. Minh họa thiết kế một số hoạt động giáo dục STEM cho học sinh cuối cấp Tiểu học ............................................................................................................. 43 2.4.1. Thiết kế thiết bị lọc nước để bảo vệ môi trường ..................................... 43 2.4.2. Thiết kế bao bì sản phẩm chè Tân Cương – Thái Nguyên ...................... 47 2.4.3. Thiết kế thiết bị bắt muỗi đơn giản.......................................................... 50 2.4.4. Thiết kế tuabin nước tạo ra điện .............................................................. 53 2.4.5. Em tập làm kĩ sư trồng chè ...................................................................... 56 2.5. Tiểu kết chương 2 ....................................................................................... 59 CHƯƠNG 3. THỬ NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................ 60 3.1. Mục đích thử nghiệm sư phạm ................................................................... 60 3.2. Nhiệm vụ thử nghiệm ................................................................................. 60 3.3. Đối tượng, địa bàn thử nghiệm ................................................................... 60 3.4. Tổ chức thử nghiệm .................................................................................... 61 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
3.5. Nội dung thử nghiệm .................................................................................. 62 3.6. Kết quả thử nghiệm .................................................................................... 66 3.6.1. Đánh giá định lượng ................................................................................ 66 3.6.2. Đánh giá định tính ................................................................................... 69 3.6.3. Đánh giá về hứng thú học tập của học sinh ............................................. 71 3.7. Những kết luận rút ra từ thử nghiệm .......................................................... 72 3.8. Tiểu kết chương 3 ....................................................................................... 73 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .............................................................................. 75 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN ................................................................................. 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 78 PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STEM Science, Technology, Engineering, Mathematics STEAM Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông CNTT Công nghệ thông tin PPDH Phương pháp dạy học 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 Sự hiểu biết của giáo viên về STEM.................................................... 24 Bảng 1.2 Sự phát triển các năng lực ở học sinh thông qua giáo dục STEM ....... 25 Bảng 1.3 Mức độ tổ chức hoạt động STEM ở trường tiểu học ........................... 25 Bảng 1.4. Đánh giá về mức độ tham gia của học sinh trong các hoạt động STEM .............................................................................. ..26 Bảng 1.5. Những thuận lợi và khó khăn của giáo viên trong quá trình tổ chức hoạt động giáo dục STEM ............................................................................ 27 Bảng 2.1. Phiếu đánh giá quá trình tham gia, kết quả hoạt động của học sinh ... 41 Bảng 3.1. Kế hoạch thử nghiệm .......................................................................... 63 Bảng 3.2. Bảng tiêu chí đánh giá xếp loại học sinh ............................................ 64 Bảng 3.3. Kết quả bài kiểm tra trước khi thử nghiệm ......................................... 67 Bảng 3.4. Kết quả bài kiểm tra sau khi thử nghiệm ............................................ 68 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Hình 1.1. Mối liên quan của Khoa học, Công Nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong giáo dục STEM .................................................................................................... 16 Hình 1.2. Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất ....................... 16 Hình 1.3. Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học .................................... 17 Hình 1.4. Chủ đề STEM môn phối hợp............................................................... 17 Sơ đồ 2.1. Quy trình tổ chức hoạt động giáo dục STEM .................................... 38 Hình 3.1. Biểu đồ biểu diễn tần suất kết quả bài kiểm tra trước thử nghiệm...... 67 Hình 3.2. Biểu đồ biểu diễn tần suất kết quả bài kiểm tra sau thử nghiệm ......... 68 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn v
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài 1.1. Đất nước ta đang bước trên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Vì vậy, giáo dục và đào tạo - một trong những quốc sách hàng đầu của đất nước cũng đòi hỏi phải tạo ra những con người năng động, sáng tạo. Hoạt động giáo dục ở trường tiểu học sau năm 2018 cần quán triệt tinh thần và mục tiêu của Nghị quyết số 29-NQ/TW về Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, nghĩa là cần tổ chức các hoạt động giáo dục theo hướng tăng cường sự trải nghiệm, nhằm phát huy tính sáng tạo cho học sinh, tạo ra các môi trường khác nhau để học sinh được trải nghiệm nhiều nhất, đồng thời là sự khởi nguồn sáng tạo, biến những ý tưởng sáng tạo của học sinh thành hiện thực để các em thể hiện hết khả năng sáng tạo của bản thân mình. 1.2. Các hoạt động giáo dục được tổ chức nhằm định hướng, tạo điều kiện cho học sinh quan sát, suy nghĩ và tham gia các hoạt động thực tiễn, qua đó khuyến khích, động viên và tạo điều kiện cho các em tích cực nghiên cứu, tìm ra các giải pháp mới, sáng tạo những cái mới trên cơ sở kiến thức đã học trong nhà trường và những gì đã trải qua trong thực tiễn cuộc sống, từ đó hình thành ý thức, phẩm chất, kĩ năng sống và năng lực cho học sinh. 1.3. Giáo dục STEM xuất hiện ở Việt Nam trong vài năm trở lại đây, hiện nay mới đang ở bước truyền thông và mang tính thử nghiệm, chưa thực sự trở thành một hoạt động giáo dục chính thức trong nhà trường. Tuy nhiên, giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kĩ năng cần thiết cho học sinh thế kỉ 21 sẽ là mô hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của thế giới. Do vậy, giáo dục STEM rất cần sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội. Mục tiêu giáo dục STEM là nhằm phát triển các năng lực cốt lõi của học sinh như: hợp tác, giao tiếp, sáng tạo, làm việc nhóm, phản biện... Để thực hiện thành công giáo dục STEM trong nhà trường, bước đầu có thể triển khai dưới hình thức câu lạc bộ theo sở thích và khả năng của mỗi học sinh, nhằm giúp học sinh phát triển năng lực cá nhân và có cơ hội khẳng định mình. Bên cạnh đó, hệ thống cơ sở vật chất của nhà trường sẽ giúp triển khai các giờ dạy học STEM đạt hiệu quả tốt. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
1.4. Tổ chức hoạt động giáo dục STEM sẽ giúp học sinh liên kết các kiến thức khoa học và toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn, cho phép học sinh tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề theo các cách khác nhau nhằm đạt kết quả tốt hơn; cung cấp cho học sinh cơ hội sáng tạo, dám nghĩ, dám làm. Tuy nhiên, trong các nhà trường tiểu học hiện nay, việc tổ chức các hoạt động giáo dục nói chung và giáo dục thông qua STEM nói riêng vẫn còn là vấn đề khá mới và chưa được thực hiện một cách hệ thống. Chính vì những lí do trên, chúng tôi đã chọn đề tài “Tổ chức hoạt động giáo dục STEM cho học sinh ở các trường tiểu học trên địa bàn Thành phố Thái Nguyên” để nghiên cứu. Hy vọng rằng đề tài này sẽ góp phần giúp học sinh tích cực, chủ động hơn, qua đó phát triển các năng lực cần thiết. 2. Mục đích nghiên cứu Trên cơ sở nghiên cứu lí luận và thực tiễn, đề tài hướng tới việc xây dựng quy trình và đề xuất một số biện pháp tổ chức hoạt động giáo dục STEM cho học sinh cuối cấp tiểu học trên địa bàn thành phố Thái Nguyên nhằm phát huy được hiệu quả của hoạt động giáo dục này, đồng thời góp phần phát triển năng lực cho học sinh, nâng cao chất lượng tổ chức các hoạt động giáo dục ở nhà trường tiểu học. 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu Khách thể nghiên cứu: Quá trình giáo dục ở trường tiểu học Đối tượng nghiên cứu: Quá trình thiết kế và tổ chức hoạt động giáo dục STEM cho học sinh cuối cấp tiểu học trên địa bàn thành phố Thái Nguyên. 4. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu - Nội dung nghiên cứu: Thiết kế và tổ chức một số hoạt động giáo dục STEM cho học sinh các lớp cuối cấp tiểu học thông qua hoạt động trải nghiệm. - Địa bàn nghiên cứu: Tiến hành điều tra thực trạng và thực nghiệm sư phạm tại một số trường trên địa bàn thành phố Thái Nguyên: Trường Tiểu học Nguyễn Huệ, Trường Tiểu học Trưng Vương, Trường Tiểu học Phúc Trìu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
5. Giả thuyết khoa học Hoạt động giáo dục STEM ở trường tiểu học của thành phố Thái Nguyên hiện còn khá mới và hiệu quả tổ chức chưa cao. Nếu thiết kế được một số hoạt động giáo dục STEM cho học sinh cuối cấp tiểu học một cách phù hợp sẽ giúp học sinh hệ thống hoá các kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Từ đó, góp phần phát triển ở học sinh các năng lực cần thiết, đáp ứng được yêu cầu về đổi mới giáo dục bậc tiểu học trong giai đoạn mới. 6. Nhiệm vụ nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu những vấn đề sau: - Hệ thống hóa, khái quát hóa một số vấn đề lí luận về tổ chức hoạt động giáo dục STEM cho học sinh tiểu học thông qua hoạt động trải nghiệm. - Thiết kế các mẫu phiếu điều tra và tiến hành khảo sát thực trạng tổ chức hoạt động giáo dục nói chung và giáo dục STEM nói riêng tại một số trường tiểu học hiện nay. - Xây dựng quy trình một số hoạt động giáo dục STEM và đề xuất một số biện pháp tổ chức hoạt động giáo dục STEM cho học sinh cuối cấp tiểu học thông qua hoạt động trải nghiệm tại một số trường tiểu học ở thành phố Thái Nguyên. - Tổ chức thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm nghiệm, đánh giá giả thuyết nêu ra. 7. Phương pháp nghiên cứu 7.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lí luận Nghiên cứu các tài liệu về giáo dục học, tâm lý học, triết học, các công trình nghiên cứu khoa học trên thế giới và Việt Nam về hoạt động trải nghiệm và giáo dục STEM cho học sinh tiểu học để làm rõ cơ sở lý luận của đề tài. 7.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Tiến hành điều tra, quan sát các hoạt động của giáo viên và học sinh trong quá trình dạy học và giáo dục nhằm xác định hiểu biết và quan điểm của giáo viên về việc tổ chức hoạt động giáo dục STEM. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
- Tiến hành trao đổi trực tiếp với giáo viên để tìm hiểu những nội dung, phương pháp, hình thức mà giáo viên thường sử dụng trong quá trình tổ chức hoạt động giáo dục. Những thuận lợi và khó khăn của họ thường gặp trong quá trình tổ chức hoạt động giáo dục nói chung và hoạt động giáo dục STEM nói riêng. - Trò chuyện với học sinh nhằm tìm hiểu thái độ, hứng thú trong học tập và các hoạt động giáo dục của các em, những điều mà các em mong muốn có được trong những giờ học tại trường. - Xây dựng và sử dụng các bảng kiểm tra năng lực của học sinh trong quá trình tham gia các hoạt động giáo dục STEM. Xác định nhiệm vụ và xây dựng nội dung, tiến hành các hoạt động thực nghiệm sư phạm. 7.3. Phương pháp thống kê toán học trong nghiên cứu khoa học giáo dục Sử dụng các phần mềm thống kê để liệt kê, mô tả, phân tích, xử lí các số liệu điều tra, khảo sát, thực nghiệm nhằm làm rõ các vấn đề thực tiễn liên quan đến đề tài nghiên cứu. 8. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm có 3 chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn Chương 2: Tổ chức hoạt động giáo dục STEM cho học sinh ở các trường tiểu học trên địa bàn thành phố thái nguyên Chương 3: Thử nghiệm sư phạm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu về giáo dục STEM 1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới Trong một thập kỷ trở lại đây nghiên cứu về giáo dục STEM đã, đang được rất nhiều nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu và xu hướng nghiên cứu về lĩnh vực này sẽ còn tiếp tục được phát triển. Theo thống kê của Josh Brown – Trường đại học Illinois giai đoạn 2007 - 2010 tại Mỹ có 60 bài báo khoa học liên quan trực tiếp đến giáo dục STEM được xuất bản từ 8 tạp chí nổi tiếng trong lĩnh vực giáo dục của Mỹ, điều này cho thấy cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu về giáo dục STEM [20]. Với mục đích nghiên cứu về xu hướng giáo dục STEM, Yuan-Chung Yu và cộng sự đã tập hợp và phân tích các tài liệu về giáo dục STEM trong cơ sở dữ liệu ISI giai đoạn từ 1992 - 2013 cho thấy từ năm 2008 cho tới nay xu hướng nghiên cứu về giáo dục STEM phát triển rất mạnh, cụ thể năm 2008 có khoảng 15 bài báo thì đến năm 2013 số lượng đã tăng lên gần 100 bài báo. Nội dung chủ yếu của các bài báo này đều xoay quanh vấn đề tìm hiểu các kiến thức trong giáo dục STEM. Cũng trong giai đoạn này, Mỹ là quốc gia có nhiều nghiên cứu về giáo dục STEM nhất với 200 công trình (52%), tiếp theo đó là Anh với 36 công trình (9,35%); Hà Lan, Úc, mỗi quốc gia có 16 nghiên cứu (4,16%); các quốc gia Tây Ban Nha, Ixaren, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada, Đức, Đài Loan tổng cộng có 67 công trình; các quốc gia còn lại trên thế giới có 50 công trình. Nghiên cứu cũng chỉ ra 5 lĩnh vực liên quan đến giáo dục STEM bao gồm: Giáo dục học, Tâm lí học, Kĩ thuật, Dịch vụ khoa học chăm sóc sức khỏe và Khoa học máy tính [29]. Bên cạnh đó, hiện nay trên thế giới có một số khuynh hướng nghiên cứu về giáo dục STEM như: lịch sử, quá trình phát triển, tầm quan trọng của giáo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
dục STEM tiêu biểu là các tác giả Morrison, Amanda Roberts, David W. White, William E. Dugger, Ryan Brown… Những nghiên cứu theo hướng này tập trung tìm hiểu về bản chất của STEM, vai trò của STEM trong lịch sử phát triển khoa học công nghệ của loài người, những nhận thức về giáo dục STEM. [20], [25] Tích hợp giáo dục STEM là một hướng nghiên cứu khá cơ bản về giáo dục STEM được rất nhiều nhà khoa học, tổ chức giáo dục quan tâm. Tiêu biểu là công trình của Honey và cộng sự [22]. Đây là kết quả nghiên cứu trong một thời gian dài của nhóm các chuyên gia thuộc nhiều lĩnh vực của Ủy ban tích hợp giáo dục STEM (Mỹ) dưới sự ủng hộ của Viện Kĩ thuật Quốc gia và Ban khoa học giáo dục của Hội đồng nghiên cứu quốc gia Mỹ. Nghiên cứu này là một kinh nghiệm quý báu về tích hợp giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông hệ 12 năm của Mỹ. Cụ thể: nghiên cứu đã mô tả về khung lí thuyết tích hợp giáo dục STEM, tổng quan nghiên cứu những kinh nghiệm tích hợp giáo dục STEM, những nghiên cứu liên quan đến việc thiết kế tích hợp những trải nghiệm STEM, ngữ cảnh cho việc triển khai tích hợp STEM. Gần đây, đã có một số nghiên cứu đề cập đến yếu tố Nghệ thuật (Art) trong giáo dục STEM và đề xuất về dạy học liên ngành STEAM. Từ đó mở ra hướng nghiên cứu về những hiểu biết của giáo dục STEM. Bên cạnh những nghiên cứu về giáo dục STEM, hiện nay nhiều trường Đại học ở Mỹ đã có những chương trình đào tạo thạc sĩ về dạy học tích hợp giáo dục STEM. Các chương trình này hướng tới việc đào tạo ra thế hệ những nhà lãnh đạo, những nhà giáo dục STEM thế kỷ 21 với những hiểu biết sâu rộng về tính chất liên ngành của STEM và những cách tiếp cận mới cho việc giảng dạy và học tập các nội dung STEM. Các khóa học được thiết kế để truyền cảm hứng cho các giáo viên niềm đam mê về lĩnh vực STEM và những khả năng để có thể giảng dạy nội dung STEM một cách hấp dẫn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Tại Pháp, giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học. Trong giai đoạn chính của bậc Tiểu học, học sinh được học về Toán học, Khoa học tự nhiên và Công nghệ. Học sinh đã được tham gia các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy sự quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ, bên cạnh đó phát triển tư duy phê phán của học sinh. Mục tiêu là nâng cao sự hiểu biết của học sinh về thế giới từ cả hai yếu tố tự nhiên và nhân tạo. Từ cấp tiểu học đến THCS, học sinh được tham gia 78 giờ thí nghiệm khoa học mỗi năm [23]. Ở bậc THCS, học sinh được học về Toán học, Khoa học (Vật lí, Hóa học, Khoa học Sự sống và Trái đất), Công nghệ. Học sinh được tập trung học tập để hiểu về các nguyên lí của Toán học và giải quyết các vấn đề Toán học. Đặc biệt hiện nay, Pháp đang triển khai một chương trình học tập về tích hợp Khoa học và Công nghệ; cung cấp một chương trình bao gồm các nội dung về Vật lí, Hóa học, Khoa học sự sống và trái đất, Công nghệ. Tuy nhiên, các nội dung này được dạy tích hợp chứ không phải là một môn học riêng biệt [23]. Ở trong chương trình THPT của Pháp, giáo dục STEM được dành thời lượng đáng kể. Trong năm đầu tiên, mỗi tuần, học sinh học Toán học 4 giờ; học Vật lí, Hóa học, Thực hành thể thao, Vũ trụ 3 giờ. Tuy nhiên chỉ có nửa giờ mỗi tuần cho nghiên cứu về Khoa học đời sống và trái đất. Môn học này được dạy thông qua ba chủ đề: cơ thể con người và sức khỏe; trái đất và các hành tinh; hành trình tiến hóa của sự sống. Cũng trong năm học đầu tiên học sinh được tham gia vào chủ đề khám phá có liên quan đến STEM như: Công nghệ sinh học; Y tế và xã hội; Phát minh và đổi mới công nghệ, kĩ thuật…[23]. Kế hoạch giáo dục của Malaysia giai đoạn 2013 - 2015 gồm 11 lĩnh vực then chốt. Trong số đó là cung cấp quyền bình đẳng tiếp cận nền giáo dục đạt chất lượng quốc tế. Dự báo của kế hoạch giáo dục trong tương lai, các trường học của Malaysia đang chuyển dịch theo hướng kĩ thuật số toàn diện hơn. Bộ Giáo dục Malaysia khuyến khích trường học kết hợp với các đối tác để thực hiện những chuyển đổi giáo dục với nhiều chương trình đã được bổ sung vào Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
nhà trường như: Robotics, E-learning, truyền thông đa phương tiện trong giảng dạy… Xu hướng trong giáo dục Malaysia cho thấy STEM đang dần trở nên phổ biến và quan trọng hơn. STEM có mặt ở khắp mọi nơi và định hình trong cuộc sống hàng ngày. Học sinh được tiếp xúc với giáo dục STEM sẽ có cơ hội nhận được việc làm và tiếp cận việc làm có thu nhập tốt hơn. Vì vậy, các trường học có chất lượng tốt ở Malaysia đang tiếp nhận các môn liên quan đến STEM ngày càng nhiều hơn [10]. 1.1.2. Giáo dục STEM ở Việt Nam Mô hình giáo dục STEM được đưa vào Việt Nam từ năm 2010 thông qua Liên doanh DTT – EDUSPEC phối hợp với Trường Icarnegie – Hoa Ky dựa trên nền tảng là 2 môn học Công nghệ thông tin và Robotics cho khối phổ thông từ lớp 1 đến lớp 12. Mô hình này đã được mở rộng triển khai thí điểm tại các trường phổ thông thuộc 3 thành phố Hà Nội, Đà Nẵng và Thành phố Hồ Chí Minh. Các nội dung chương trình STEM được triển khai dựa theo tiêu chuẩn quốc tế và phù hợp với mục tiêu của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo. Hiện nay một số tổ chức giáo dục cũng đã triển khai các hoạt động giáo dục STEM như công ty Endeavor Learning Institute và Học viện sáng tạo S3. Tuy nhiên, các hoạt động giáo dục STEM này chưa phải là hoạt động giáo dục chính thức trong các trường phổ thông mà chỉ là các hoạt động độc lập của các công ty giáo dục như là một mảng kinh doanh và hoạt động truyền thông cộng đồng. Thực hiện chủ trương đổi mới đồng bộ hình thức dạy học, phương pháp dạy học và kiểm tra, đánh giá kết quả giáo dục; để tăng cường việc gắn liền dạy học trong nhà trường với thực tiễn cuộc sống và góp phần hình thành năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. Từ năm 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức cuộc thi “Ý tưởng trẻ thơ”, “Robotics”... Cuộc thi là cơ hội khuyến khích học sinh vận dụng kiến thức của các môn học khác nhau để giải quyết các tình huống thực tiễn nhằm tăng cường khả năng vận dụng tổng hợp, khả năng tự học, tự nghiên cứu của học sinh; thúc đẩy việc gắn kiến thức Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
lí thuyết và thực hành trong nhà trường với thực tiễn đời sống; đẩy mạnh thực hiện dạy học theo phương châm "học đi đôi với hành"; góp phần đổi mới hình thức, phương pháp và đổi mới kiểm tra, đánh giá kết quả học tập; thúc đẩy sự tham gia của gia đình, cộng đồng vào công tác giáo dục. Đối với giáo viên, đây cũng là cơ hội khuyến khích giáo viên sáng tạo, thực hiện dạy học theo chủ đề, chủ điểm có nội dung liên quan đến nhiều môn học và gắn liền với thực tiễn; tăng cường hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học. Vào năm học 2015 - 2016, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã khuyến khích đưa nội dung giáo dục STEM vào trong chương trình giáo dục đào tạo. Từ năm 2015, các tỉnh như Nam Định, Hải Phòng, Nghệ An, Hải Dương, Đồng Tháp đã và đang triển khai nhiều hoạt động về giáo dục STEM. Đây là những bước đi quan trọng nhằm phát triển một chương trình giáo dục theo định hướng STEM mang tầm quốc gia. Dự án thí điểm “Áp dụng phương pháp giáo dục STEM của Vương quốc Anh vào bối cảnh Việt Nam 2016 – 2017” được triển khai từ tháng 1/2016. Tháng 2 vừa qua, Hội đồng Anh đã kết hợp với Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức giai đoạn 4 của dự án – rà soát và đánh giá phương pháp giáo dục theo định hướng STEM (Khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán) tại 15 trường THCS và THPT thuộc Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Nam Định và Quảng Ninh. Sở Giáo dục và Đào tạo Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, Cần Thơ, Đà Nẵng đều đã có chỉ đạo: Tiếp tục quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp khoa học – công nghệ - kĩ thuật – toán học (Science – Technology – Engineering – Mathematics : STEM) trong việc thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan. Tuy nhiên, tất cả mới chỉ là khởi đầu, theo thừa nhận của nhiều cán bộ quản lí, giáo dục STEM là khái niệm còn khá mơ hồ, chưa có nhiều điều kiện để triển khai đại trà trên cả nước; đặc biệt là những vùng nông thôn, miền núi vì thiếu cơ sở vật chất và đội ngũ giáo viên chưa đủ năng lực. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Ở Việt Nam hiện nay đã có một số công trình nghiên cứu về dạy học liên quan đến STEM. Ví dụ như trong đề tài “Mô hình STEM đơn giản về chủ đề ánh sáng – màu sắc” của tác giả Nguyễn Thị Diễm Hương đã đề cập đến vai trò, lợi ích cũng như phương pháp để dạy và học STEM. Đồng thời cũng đưa ra quy trình để xây dựng bộ thí nghiệm, các mô hình STEM đơn giản về chủ đề ánh sáng – màu sắc như: Đèn trân châu; Xe mini chạy bằng pin mặt trời;… [5] Trong đề tài “Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM” của tác giả Lê Xuân Quang đã đề cập đến một số khái niệm liên quan đến STEM cũng như tổng quan lịch sử nghiên cứu STEM của các nước trên thế giới. Đồng thời đưa ra các đặc điểm cũng như quy trình để tổ chức dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. Đề tài cũng đã tiến hành xây dựng chủ đề, nội dung học tập, thiết kế các nhiệm vụ học tập môn Công nghệ cho học sinh lớp 8. [17] Đỗ Thị Thanh Hải trong nghiên cứu “Tổ chức hoạt động dạy học STEM về dòng điện xoay chiều nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh” đã xây dựng nội dung học tập cũng như đề xuất tiến trình dạy học dự án một số kiến thức phần “Dòng điện xoay chiều” trong môn Vật lí 12 theo định hướng giáo dục STEM [4]. Như vậy, nhìn chung các công trình nghiên cứu về STEM ở nước ta tập trung chủ yếu ở cấp Trung học cơ sở và Trung học phổ thông. Ít có công trình nghiên cứu nào tập trung ở cấp Tiểu học. 1.2. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM 1.2.1. Khái niệm về STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học) [25]. STEM là thuật ngữ rút gọn được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của Mỹ. Thuật ngữ này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ (NSF) vào năm 2001. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn
Trước đó, năm 1990, NSF dùng thuật ngữ SMET tuy nhiên thuật ngữ này có cách phát âm giống từ “SMUT” (một từ có ý nghĩa không tích cực), vì vậy SMET sau này được đổi thành STEM. Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng các kiến thức Khoa học của học sinh không chỉ giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên mà còn có thể vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày. Ở tiểu học, kĩ năng này được hình thành và phát triển chủ yếu qua môn Tự nhiên và xã hội lớp 1, 2, 3 và môn Khoa học lớp 4, 5. Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng, quản lí, hiểu và đánh giá công nghệ của học sinh. Nó cung cấp cho học sinh những cơ hội để hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp cho học sinh những kĩ năng để có thể phân tích được sự ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày của học sinh và của cộng đồng… Engineering (Kĩ thuật): Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở học sinh về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật. Kĩ thuật cung cấp cho học sinh những cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên tường minh trong cuộc sống của họ. Kĩ thuật cũng cung cấp cho học sinh những kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất. Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển ở học sinh khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra. Hiện nay thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp. Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn