Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Xây dựng và sử dụng một số chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh lớp 10 trung học phổ thông

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:153

Thêm vào BST

Báo xấu

44
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài “Xây dựng và sử dụng một số chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh lớp 10 trung học phổ thông” với mong muốn giúp học sinh không chỉ lĩnh hội tốt kiến thức mà còn tích cực, chủ động, say mê tự tìm kiếm và chọn lọc kiến thức, vận dụng kiến thức học được vào đời sống thực tế, phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, nâng cao chất lượng dạy và học ở trường phổ thông. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Xây dựng và sử dụng một số chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh lớp 10 trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Trần Thế Sang XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh - 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Trần Thế Sang XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngành : Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Hóa học Mã số : 814 0111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. TRẦN TRUNG NINH Thành phố Hồ Chí Minh - 2019
LỜI CẢM ƠN Luận văn được hoàn thành với sự nỗ lực, cố gắng của bản thân, cùng với sự động viên, giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô, gia đình, bạn bè và các em học sinh. Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS. TS. Trần Trung Ninh, người đã nhiệt tình, tận tâm hướng dẫn, dành nhiều thời gian để đọc và góp ý, có những lời khuyên quý báu, luôn động viên tôi trong quá trình xây dựng đề cương và thực hiện đề tài. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô trường ĐH Sư phạm TP.HCM, ĐH Sư phạm Hà Nội đã trực tiếp giảng dạy, giúp tôi có cơ hội học tập và nâng cao trình độ chuyên môn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Quý Thầy Cô Khoa Hóa học, Ban Giám Hiệu, Phòng Sau đại học trường ĐHSP TP. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi học tập nghiên cứu, công tác và hoàn thành khóa học. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Quý Thầy Cô và các em học sinh ở trường THPT Gia Định và THPT Lăk (tỉnh Đắk Lắk) đã giúp đỡ tôi trong thời gian điều tra thực trạng và thực nghiệm sư phạm. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã thường xuyên động viên, khuyến khích, hỗ trợ để tôi có thể hoàn thành luận văn. Với thời gian có hạn nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được sự nhận xét, góp ý xây dựng từ thầy cô và các bạn để luận văn được hoàn chỉnh hơn. Một lần nữa, tôi xin gửi lời tri ân đến tất cả mọi người! Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 3 năm 2019 TÁC GIẢ Trần Thế Sang
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực, khách quan và chưa từng được công bố trong bất kì công trình khoa học nào khác, các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc và được phép công bố. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 3 năm 2019 HỌC VIÊN THỰC HIỆN Trần Thế Sang
MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục các bảng Danh mục các hình MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1 Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ............................. 7 1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu ..................................................................................... 7 1.1.1. Trên thế giới................................................................................................ 7 1.1.2. Ở Việt Nam ................................................................................................. 8 1.2. Định hướng đổi mới giáo dục hiện nay ............................................................... 12 1.2.1. Một số quan điểm chỉ đạo đổi mới giáo dục phổ thông ........................... 12 1.2.2. Những định hướng đổi mới chương trình giáo dục phổ thông ................. 13 1.3. Tổng quan về giáo dục STEM ............................................................................. 16 1.3.1. Định nghĩa................................................................................................. 16 1.3.2. Vai trò của giáo dục STEM ...................................................................... 17 1.3.3. Đặc điểm của giáo dục STEM .................................................................. 18 1.3.4. Hình thức tổ chức giáo dục STEM ........................................................... 19 1.4. Tổng quan về Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo ........................................ 22 1.4.1. Năng lực .................................................................................................... 22 1.4.2. Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo .................................................... 25 1.5. Thực trạng việc giáo dục STEM và phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo ở một số trường THPT ......................................................................... 30 1.5.1. Mục đích điều tra ...................................................................................... 30 1.5.2. Đối tượng điều tra ..................................................................................... 30 1.5.3. Phương pháp điều tra ................................................................................ 30 1.5.4. Kết quả điều tra ......................................................................................... 30 Tiểu kết chương 1 ..................................................................................................... 40
Chương 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH LỚP 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG ....... 41 2.1. Tổng quan về chương trình Hóa học lớp 10 THPT ............................................. 41 2.1.1. Chương trình môn Hóa học lớp 10 THPT ................................................ 41 2.1.2. Mục tiêu dạy học của chương trình Hóa học lớp 10 ................................ 42 2.1.3. Phân tích nội dung và cấu trúc logic của chương trình Hóa học lớp 10 THPT .................................................................................................... 42 2.2. Xây dựng các chủ đề STEM trong chương trình lớp 10 THPT........................... 44 2.2.1. Điều kiện triển khai giáo dục STEM ........................................................ 44 2.2.2. Thiết kế chủ đề STEM .............................................................................. 44 2.2.3. Tổ chức thực hiện chủ đề STEM .............................................................. 47 2.2.4. Tiêu chí đánh giá chủ đề STEM ............................................................... 50 2.3. Thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo thông qua giáo dục STEM............................................................................................ 51 2.3.1. Cơ sở thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực ............................................ 51 2.3.2. Bộ công cụ đánh giá ................................................................................. 56 2.4. Một số chủ đề STEM thực nghiệm .................................................................... 71 2.4.1. Thiết bị lọc làm giảm hàm lượng axit trong nước .................................... 71 2.4.2. Chế tạo hệ thống tên lửa sử dụng nguyên liệu trong đời sống thực tiễn ..................................................................................................... 79 2.4.3. Thiết kế hệ thống theo dõi tốc độ phản ứng lên men đường .................... 86 Tiểu kết chương 2 ..................................................................................................... 94 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................................ 95 3.1. Mục đích thực nghiệm ......................................................................................... 95 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm .......................................................................... 95 3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm ........................................................................... 95 3.3.1. Địa bàn thực nghiệm sư phạm .................................................................. 95 3.3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm .............................................................. 95 3.3.3. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm ............................................................... 96 3.3.4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm............................................................... 96
3.3.5. Một số hình ảnh thực nghiệm sư phạm .................................................... 97 3.4. Phương pháp xử lý kết quả thực nghiệm ........................................................... 100 3.4.1. Phương pháp định tính ............................................................................ 100 3.4.2. Phương pháp định lượng......................................................................... 100 3.5. Kết quả thực nghiệm .......................................................................................... 101 3.5.1. Kết quả đánh giá về mặt định tính .......................................................... 101 3.5.2. Kết quả đánh giá về mặt định lượng ....................................................... 102 Tiểu kết chương 3 ................................................................................................... 117 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 120 PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Đọc là 1 ĐG Đánh giá 2 GQVĐ và ST Giải quyết vấn đề và sáng tạo 3 GV Giáo viên 4 HS Học sinh 5 NL Năng lực 6 PP Phương pháp 7 STĐ Sau tác động 8 TBNL Trung bình năng lực 9 THPT Trung học phổ thông 10 TNSP Thực nghiệm sư phạm 11 TTĐ Trước tác động
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Bảng so sánh một số đặc trưng cơ bản của chương trình định hướng nội dung và chương trình định hướng năng lực......................... 13 Bảng 1.2. Số lượng GV và HS ở các trường THPT tham gia điều tra thực trạng .............................................................................................. 31 Bảng 1.3. Thống kê thâm niên dạy học của GV tham gia khảo sát ...................... 31 Bảng 1.4. Mức độ tiếp xúc với khái niệm STEM của GV .................................... 31 Bảng 1.5. Kết quả đánh giá mức độ quan trọng của giáo dục STEM ở Việt Nam ............................................................................................... 32 Bảng 1.6. Mức độ quan tâm của GV đối với STEM ............................................. 32 Bảng 1.7. Kết quả điều tra việc dạy học chủ đề STEM của GV ........................... 32 Bảng 1.8. Mức độ quan tâm các năng lực thông qua bài giảng của GV ............... 33 Bảng 1.9. Tầm quan trọng của việc phát triển năng lực GQVĐ và ST cho HS .... 34 Bảng 1.10. Mức độ hướng dẫn HS vận dụng kiến thức vào thực tiễn .................... 34 Bảng 1.11. Những khó khăn GV gặp phải khi sử dụng PPDH nhằm phát triển NL GQVĐ và ST .................................................................................. 34 Bảng 1.12. Những kỹ năng GV rèn luyện cho HS khi dạy học môn Hóa học ........ 35 Bảng 1.13. Mức độ tiếp xúc với khái niệm giáo dục STEM của HS ...................... 36 Bảng 1.14. Mức độ quan tâm đối với STEM của HS .............................................. 36 Bảng 1.15. Kết quả điều tra việc học tập các chủ đề STEM của HS ...................... 37 Bảng 1.16. Mức độ HS được GV hướng dẫn vận dụng kiến thức vào thực tiễn .... 37 Bảng 1.17. Thái độ của HS khi phát hiện các vấn đề trong học tập ........................ 37 Bảng 1.18. Mức độ các kỹ năng của HS được rèn luyện ........................................ 38 Bảng 2.1. Nội dung các chương và sự phân bố các tiết học môn Hóa học 10 THPT ..................................................................................................... 41 Bảng 2.2. Cách thức tổ chức hoạt động của HS trong các chủ đề STEM ............. 47 Bảng 2.3. Các tiêu chí đánh giá chủ đề STEM ...................................................... 50 Bảng 2.4. Bảng mô tả các tiêu chí và chỉ báo mức độ đánh giá sự phát triển năng lực GQVĐ và ST .......................................................................... 52 Bảng 2.5. Bảng kiểm quan sát đánh giá năng lực GQVĐ và ST của HS .............. 56
Bảng 2.6. Phiếu đánh giá của HS nhằm đánh giá NL GQVĐ và ST .................... 58 Bảng 2.7. Biên bản hoạt động nhóm ..................................................................... 59 Bảng 3.1. Danh sách trường, giáo viên, lớp và số lượng học sinh tham gia TNSP ..................................................................................................... 96 Bảng 3.2. Danh sách chủ đề STEM thực nghiệm.................................................. 97 Bảng 3.3. Điểm bài kiểm tra trước và sau tác động của các lớp TNSP .............. 102 Bảng 3.4. Phân loại kết quả học tập của HS qua điểm bài kiểm tra .................... 103 Bảng 3.5. Phân phối tần suất và tần suất lũy tích điểm bài kiểm tra của các lớp thực nghiệm .................................................................................. 104 Bảng 3.6. Các tham số đặc trưng của điểm bài kiểm tra của các lớp TNSP ....... 106 Bảng 3.7. Phân loại NL GQVĐ và ST của HS .................................................... 107 Bảng 3.8. Bảng tổng hợp kết quả ĐG NL GQVĐ và ST khi chấm bài kiểm tra trước và sau tác động ..................................................................... 107 Bảng 3.9. Bảng thống kê điểm TB NL GQVĐ và ST và các tham số trong bài kiểm tra trước và sau tác động ...................................................... 109 Bảng 3.10. Bảng kết quả kiểm định độ tin cậy của điểm số bài kiểm tra đánh giá NL GQVĐ và ST .......................................................................... 109 Bảng 3.11. Bảng tổng hợp kết quả ĐG NL GQVĐ và ST khi chấm phiếu 1 và phiếu 2 ................................................................................................. 111 Bảng 3.12. Bảng điểm trung bình của các tiêu chí GV đánh giá NL GQVĐ VÀ ST của HS thông qua việc chấm phiếu 1 và phiếu 2 .......................... 113 Bảng 3.13. Bảng thống kê điểm TB NL GQVĐ và ST và các tham số trong chấm điểm phiếu 1 và phiếu 2 ............................................................ 114 Bảng 3.14. Bảng kết quả kiểm định độ tin cậy của dữ liệu (điểm số) trong chấm phiếu 1 và phiếu 2 ..................................................................... 114 Bảng 3.15. Bảng tỉ lệ % kết quả điều tra thái độ của HS sau TN.......................... 115
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất ......................... 20 Hình 1.2. Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học ..................................... 20 Hình 1.3. Các phần liên môn nối tiếp nhau .......................................................... 21 Hình 1.4. Cấu trúc năng lực hành động ................................................................ 24 Hình 1.5. Cấu trúc của năng lực GQVĐ và ST .................................................... 28 Hình 3.1. Hình ảnh các nhóm thực hiện bài kiểm tra trực tuyến .......................... 97 Hình 3.2. Hình ảnh bản vẽ thiết kế của các nhóm ................................................ 97 Hình 3.3. Hình ảnh các nhóm tiến hành chế tạo sản phẩm ................................... 98 Hình 3.4. Hình ảnh các nhóm tiến hành thử nghiệm sản phẩm ............................ 98 Hình 3.5. Một số hình ảnh HS trình bày sản phẩm ............................................... 99 Hình 3.6. Một số hình ảnh hoạt động nhóm ......................................................... 99 Hình 3.7. Hình ảnh sản phẩm.............................................................................. 100 Hình 3.8. Biểu đồ phân loại điểm bài kiểm tra của lớp 10CL - Trường THPT Gia Định ............................................................................................... 103 Hình 3.9. Biểu đồ phân loại điểm bài kiểm tra của lớp 10A16 - Trường THPT Lăk....................................................................................................... 104 Hình 3.10. Đồ thị đường lũy tích điểm bài kiểm tra của lớp 10CL ...................... 105 Hình 3.11. Đồ thị đường lũy tích điểm bài kiểm tra của lớp 10A16 .................... 106 Hình 3.12. Biểu đồ sự tiến bộ các tiêu chí ĐG NL GQVĐ và ST khi chấm bài kiểm tra trước và sau tác động của các lớp thực nghiệm .............. 108 Hình 3.13. Biểu đồ sự tiến bộ của NL GQVĐ và ST khi chấm bài kiểm tra trước và sau tác động của các lớp thực nghiệm .................................. 108 Hình 3.14. Biểu đồ sự tiến bộ các tiêu chí ĐG NL GQVĐ và ST khi chấm phiếu 1 và phiếu 2 ............................................................................... 113 Hình 3.15. Biểu đồ sự tiến bộ của NL GQVĐ và ST khi chấm phiếu 1 và phiếu 2 ................................................................................................. 114
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 với trung tâm là sự phát triển mạnh mẽ của trí tuệ nhân tạo, internet, robot, công nghệ nano,… đã mở ra những cơ hội và thách thức mới cho nền giáo dục nước ta. Với sự thay đổi nhanh chóng của công nghệ, đòi hỏi giáo dục phải đem lại cho người học cả tư duy những kiến thức kỹ năng mới, khả năng sáng tạo, thích ứng với thách thức và những yêu cầu mới mà các phương pháp giáo dục truyền thống không thể đáp ứng. Ở nước ta, Nghị quyết 29 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng 04/11/2013 về Đổi mới căn bản, toàn diện Giáo dục và Đào tạo đã nêu rõ nhiệm vụ “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ và đồng bộ các yếu tố cơ bản của giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển phẩm chất, năng lực của người học”, trong đó đặc biệt nhấn mạnh đến việc “Học đi đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội”. Bên cạnh đó, chương trình giáo dục phổ thông tổng thể của Bộ Giáo dục và Đào tạo 07/2017 xem năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo là một trong những năng lực cốt lõi mà nền giáo dục cần phải hình thành phát triển cho học sinh. Trong những năm qua, nền giáo dục nước ta đã có nhiều đổi mới về nội dung, phương pháp dạy và học theo hướng: Giáo viên không chỉ truyền thụ kiến thức mà cần dạy cho học sinh cách chiếm lĩnh kiến thức; học sinh không chỉ tiếp nhận kiến thức một cách thụ động mà còn phải tích cực chủ động tìm kiếm thông tin, vận dụng một cách sáng tạo kiến thức đã học vào thực tiễn. Trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, giáo dục Khoa học Tự nhiên có ý nghĩa vô cùng quan trọng, do đó việc dạy Khoa học Tự nhiên như thế nào trong giai đoạn phát triển thực tại luôn là vấn đề đáng quan tâm. Để phù hợp với xu hướng chung của thế giới trong chương trình giáo dục mới của Việt Nam sắp tới, giáo dục Khoa học Tự nhiên được chủ trương tích hợp thành một môn ở THCS và phân hóa sâu thành các môn ở THPT. Bên cạnh đó với mục tiêu nâng cao năng lực, tính sáng tạo của học sinh, giáo dục Khoa học Tự
2 nhiên cần đi đôi với các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, thực nghiệm khoa học. Đồng nghĩa với điều này là sự đòi hỏi về một mô hình giáo dục mới có thể thỏa mãn xu hướng phát triển nêu trên. Trong các mô hình giáo dục mới hiện nay, giáo dục STEM (Science - Khoa học, Technology - Công nghệ, Engineering - Kỹ thuật và Math - Toán học) đang là một mô hình nhận được nhiều chú ý trên thế giới và trong nước. Đây là mô hình giáo dục được Hoa Kỳ áp dụng chính cho hầu hết các bang nhằm thúc đẩy sự phát triển một cách toàn diện cả về kỹ năng lẫn kiến thức cho người học. STEM trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng về các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Các kiến thức và kĩ năng này phải được giảng dạy tích hợp giúp người học có thể áp dụng những kiến thức đó trong những bối cảnh cụ thể. Mô hình STEM sử dụng phương pháp “học qua hành”, người học có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lý thuyết. Giáo viên không phải là người truyền dạy kiến thức mà chỉ hướng dẫn để người học tự xây dựng kiến thức. STEM mang đến các hoạt động trải nghiệm thực tế, thông qua đó người học không chỉ được trang bị các kỹ năng STEM mà còn được trang bị các kỹ năng phù hợp trong thế kỉ 21. Người học STEM có khả năng tự giải quyết vấn đề thông qua phối hợp kiến thức và kỹ năng các môn vận dụng trong công việc, đặc biệt là ngành nghề liên quan đến Kỹ thuật - Công nghệ. Trong chiến lược phát triển công nghiệp Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035 chú trọng đào tạo nguồn nhân lực công nghiệp có kĩ năng, có năng lực sáng tạo; ưu tiên phát triển và chuyển giao công nghệ đối với các ngành. Trong đó, Chính phủ đã xác định 3 nhóm ngành công nghiệp lựa chọn ưu tiên phát triển gồm: công nghiệp chế biến chế tạo, điện tử và viễn thông, năng lượng mới và năng lượng tái tạo (theo Quyết định số 879/QĐ-TTg ngày 09/06/2014 của Thủ tướng Chính phủ về việc Phê duyệt chiến lược phát triển công nghiệp việt nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035). Song song với xu hướng giáo dục và xu hướng nghề nghiệp STEM, theo một báo cáo của STEMconnector.org, vào năm 2018, ước tính cần 8,65 triệu lao động trong công việc liên quan đến STEM. Các ngành sản xuất phải đối mặt với sự thiếu hụt nguồn nhân lực được đào tạo các chuyên ngành liên
3 quan đến STEM. Qua đó nhận thấy sự phù hợp, cần thiết và cấp thiết của giáo dục STEM đối với sự phát triển của xã hội hiện nay. 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 trường phổ thông. Tuy nhiên, giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kĩ năng cần thiết cho HS thế kỉ 21 sẽ là mô hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của cả thế giới. Do vậy, giáo dục STEM rất cần sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội. Hiện nay ở Việt Nam, STEM và giáo dục STEM nói riêng vẫn chưa được nghiên cứu sâu. Các bài viết, tài liệu về giáo dục STEM ở Việt Nam hiện nay mới chỉ mang tính chất thông tin và bình luận. Hiện nay, các công trình bàn về cơ sở lí luận của giáo dục STEM và vận dụng nó vào dạy học bộ môn còn ít. Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi quyết định chọn đề tài: “Xây dựng và sử dụng một số chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh lớp 10 trung học phổ thông” với mong muốn giúp học sinh không chỉ lĩnh hội tốt kiến thức mà còn tích cực, chủ động, say mê tự tìm kiếm và chọn lọc kiến thức, vận dụng kiến thức học được vào đời sống thực tế, phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, nâng cao chất lượng dạy và học ở trường phổ thông nói chung và bộ môn Hóa học nói riêng. 2. Đối tượng và khách thể nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các chủ đề STEM và hoạt động giáo dục chương trình Hóa học lớp 10 THPT. - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học Hóa học tại các trường THPT ở Việt Nam. - Thời gian nghiên cứu: từ tháng 10/2017 đến tháng 10/2018. - Vấn đề nghiên cứu: Khi sử dụng mô hình STEM trong hoạt động giáo dục sẽ giúp năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của HS lớp 10 THPT được phát triển như thế nào, hiệu quả dạy học được nâng cao ra sao?
4 3. Mục đích nghiên cứu Xây dựng, sử dụng các chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh lớp 10 THPT, góp phần nâng cao chất lượng, hiệu quả dạy học trong giai đoạn nền giáo dục chuyển mình phát triển mạnh mẽ. 4. Nhiệm vụ của đề tài Để đạt được những yêu cầu trên, đề tài cần thực hiện những nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu mục tiêu, chương trình, nội dung kiến thức hóa học lớp 10 THPT; - Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh thông qua dạy học STEM và việc ứng dụng STEM trong dạy học Hóa học, cụ thể ở chương trình lớp 10 THPT; - Xây dựng một số chủ đề STEM để dạy học phần Hóa học chương trình lớp 10 THPT; - Thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh lớp 10; - Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm nghiệm giả thuyết khoa học, đánh giá tính khả thi và hiệu quả của việc sử dụng phương pháp STEM trong các giáo án đã xây dựng; - Vận dụng Toán thống kê để phân tích kết quả thực nghiệm, đánh giá mức độ hiệu quả của để tài nghiên cứu. 5. Phạm vi nghiên cứu - Do điều kiện thời gian có hạn nên đề tài chỉ tập trung nghiên cứu việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh lớp 10 THPT thông qua việc sử dụng các chủ đề STEM trong các hoạt động giáo dục. - Địa bàn nghiên cứu: 2 trường THPT + THPT Gia Định, TP. Hồ Chí Minh. + THPT Lăk, tỉnh Đăk Lăk. - Thời gian nghiên cứu: năm học 2017 - 2018.
5 6. Giả thuyết khoa học Nếu làm rõ các cơ sở lý luận và thực tiễn, GV hiểu và sử dụng mô hình STEM trong dạy học hóa học lớp 10 sẽ phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh lớp 10 THPT và góp phần nâng cao chất lượng dạy học Hóa học ở trường THPT. 7. Phương pháp và phương tiện nghiên cứu 7.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu các tài liệu về chủ trương, đường lối phát triển giáo dục của Đảng và Nhà nước Việt Nam; - Nghiên cứu các tài liệu về lý luận dạy học Hóa học, về tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học Hóa học ở trường THPT; - Nghiên cứu sách giáo khoa, giáo trình và các tài liệu về phương pháp dạy học Hóa học cần cho việc xây dựng tiến trình dạy học; - Nghiên cứu các tài liệu giới thiệu về STEM trên thế giới và ở Việt Nam; - Nghiên cứu các tài liệu hỗ trợ cho việc thiết kế các chủ đề STEM; - Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến việc sử dụng mô hình STEM trong dạy học Hóa học; - Phân tích tổng quan các nguồn tài liệu đã thu thập. 7.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Thiết kế các chủ đề STEM dạy học Hóa học được cụ thể hóa ở lớp 10 THPT; - Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo; - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tiến hành thực nghiệm có đối chứng ở trường phổ thông để đánh giá hiệu quả của tiến trình dạy học và các giải pháp sư phạm đã đề ra; - Trao đổi với GV và HS các vấn đề nghiên cứu. 7.3. Phương pháp thống kê Ứng dụng toán học thống kê để xử lý số liệu và trình bày kết quả thực nghiệm sư phạm, phân tích và rút ra kết luận của đề tài. 8. Những đóng góp mới của đề tài - Thiết kế và tổ chức các hoạt động giáo dục có sử dụng một số chủ đề STEM
6 trong chương trình hóa học 10. - Sử dụng mô hình STEM trong dạy học Hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, góp phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Hóa học. 9. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài (33 trang). Chương 2: Xây dựng và sử dụng một số chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh lớp 10 trung học phổ thông (53 trang). Chương 3: Thực nghiệm sư phạm (23 trang)
7 Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu 1.1.1. Trên thế giới - Vào những thập niên 50 và 60, Mỹ là nước đầu tiên phổ cập giáo dục phổ thông cho cả nước và cũng là nước đầu tiên tạo ra hệ thống các trường cao đẳng, đại học rộng rãi (Đỗ Văn Tuấn, 2016). Hệ thống giáo dục của họ vào thời điểm này được đánh giá là một trong số những quốc gia hàng đầu thế giới, cùng với đó là những kết quả tuyệt vời mà nền khoa học và kinh tế Mỹ đạt được. Tuy nhiên, ngày nay nhiều nước đã cho thấy học sinh của họ có một bước tiến vượt bậc và nổi trội so với học sinh của Mỹ về các kỹ năng cũng như kiến thức trong trường học phổ thông, chẳng hạn như Phần Lan, Hàn Quốc, Hongkong hay Singapore. Một trong những bước đi quan trọng của Mỹ trong cải cách giáo dục để tìm lại vị thế của mình là phát triển giáo dục STEM. - Thuật ngữ STEM được sử dụng phổ biến sau một cuộc họp liên ngành về giáo dục khoa học được tổ chức tại Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ năm 2001. - Trên khắp thế giới, nhiều quốc gia có sự quan tâm tới giáo dục STEM, đã có nhiều tài liệu về STEM, các sáng kiến giáo dục STEM khác nhau về phạm vi, quy mô, loại, nhóm dân số mục tiêu và nguồn tài trợ ra đời. Ở Canada: Canada đứng thứ 12 trong số 16 nước ngang bằng về tỷ lệ sinh viên tốt nghiệp theo học các chương trình STEM, với 21,2%, cao hơn Hoa Kỳ, nhưng thấp hơn các nước như Pháp, Đức và Áo. Phần Lan, có hơn 30% sinh viên tốt nghiệp đại học đến từ các ngành khoa học, toán học, khoa học máy tính, và các chương trình kỹ thuật (The Conference Board of Canada, 2013). Ở Hồng Kông: Giáo dục STEM đã không được thúc đẩy trong các trường học địa phương ở Hồng Kông cho đến những năm gần đây. Vào tháng 11 năm 2015, Văn phòng Giáo dục của Hồng Kông đã đưa ra một tài liệu mang tên Promotion of STEM Education đề xuất các chiến lược và khuyến nghị về việc thúc đẩy giáo dục STEM (Curriculum Development Council, 2015). Ở Châu Phi: Một danh sách các tổ chức hiện đang tham gia vào các hoạt động giáo dục STEM và tiếp cận rộng khắp Châu Phi cận Sahara đã nổi lên. Các tổ
8 chức có quy mô, phạm vi, cơ chế tài trợ và tuyên bố sứ mệnh. Tuy nhiên, tất cả đều tập trung vào việc cải thiện giáo dục STEM ở lục địa. Sự phát triển STEM ở Châu Phi được hình thành chủ yếu bởi các nhà tài trợ quốc tế và các mối quan hệ đối tác song phương và đa phương (Nkem Khumbah, 2016). Ở Úc: Đã có rất nhiều chương trình và nỗ lực thiết lập cách tiếp cận quốc gia về giáo dục STEM ở Úc. Trong năm 2009, chương trình iSTEM (Invigorating STEM) được thành lập như là một chương trình làm giàu tri thức cho học sinh trung học ở Sydney, Úc. Chương trình tập trung vào việc cung cấp các hoạt động cho sinh viên quan tâm và gia đình của họ trong STEM. Thành công của chương trình đã dẫn đến nhiều trường đại học và tổ chức khoa học hỗ trợ cho chương trình. Chương trình iSTEM (iSTEM.com.au) cũng tổ chức một chương trình làm giàu để đưa học sinh và giáo viên vào Chương trình Học viện Không gian Hoa Kỳ (Spacecamp.com.au). - Bên cạnh đó, trong giáo dục cũng có nhiều tài liệu liên quan đến STEM như: + Dạy và học STEM của các tác giả Richard M.Felder và Rebecca Brent (Teaching and Learning STEM: A Practical Guide, 2016) đã trình bày một loạt các kế hoạch dựa trên nghiên cứu thực tế để thiết kế và giảng dạy các khóa học STEM ở các trường trung học, cao đẳng, đại học. Cuốn sách dựa trên kiến thức và kinh nghiệm rộng lớn của các tác giả trong giáo dục STEM. Các mô tả hấp dẫn và minh họa tốt của nó sẽ trang bị cho giáo viên thực hiện các kế hoạch trong các tiết học và giải quyết hiệu quả các vấn đề (bao gồm cả sự phản biện của học sinh) có thể xảy ra trong quá trình thực hiện. + Hướng dẫn hiệu quả cho các môn học STEM: từ học lý thuyết đến giảng dạy của tác giả Mastascusa E.J. (Effective Instruction for STEM Disciplines: From Learning Theory to College Teaching, 2011) đã cung cấp những hiểu biết cần thiết nhằm cải thiện chất lượng giáo dục STEM cũng như giúp học sinh chuẩn bị tốt hơn để giải quyết các vấn đề đặt ra trong thời đại công nghệ. 1.1.2. Ở Việt Nam - Thực hiện Nghị quyết Trung ương số 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công
9 nghiệp hoá, hiện đại hoá trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế, phương thức giáo dục tích hợp Khoa học - Kĩ thuật - Công nghệ - Toán, gọi tắt là STEM, đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo chỉ đạo triển khai từ năm học 2014 - 2015 thông qua việc chỉ đạo các cơ sở giáo dục xây dựng và thực hiện dạy học theo chủ đề tích hợp, liên môn và tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học. - Ngày 04/05/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành chỉ thị số 16/CT-TTg về Tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ 4, giao nhiệm vụ cho Bộ Giáo dục và Đào tạo: “Thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017 - 2018”. - Trước và trong khi triển khai thí điểm giáo dục STEM tại các trường trung học, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức các Hội thảo, Tập huấn cán bộ quản lí, giáo viên cốt cán về giáo dục STEM. Theo Chương trình Giáo dục STEM của Hội Đồng Anh (2017), năm học 2016 - 2017, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã phối hợp với Hội đồng Anh triển khai thí điểm giáo dục STEM tại 14 trường trung học trên địa bàn 5 tỉnh/ thành phố (Hà Nội, Nam Định, Quảng Ninh, Hải Phòng, Hải Dương), đồng thời triển khai Mô hình trường học gắn với sản xuất, kinh doanh tại địa phương đem lại những kết quả bước đầu tích cực: + Trên 50 chủ đề học tập đã được triển khai ở các nhà trường tham gia thí điểm + Đến tháng 3/2017, đã có nhiều trường trong số các trường thí điểm đã tổ chức ngày hội STEM, trong đó tổ chức cho học sinh trình bày, chia sẻ các sản phẩm học tập; tổ chức Hội thảo chia sẻ kinh nghiệm về giáo dục STEM: Trường Olympia Hà Nội; Trường THCS Trưng Vương, Hà Nội; Trương THPT Chuyên Lê Hồng Phong, Nam Định;… + Việc huy động cộng đồng tham gia vào việc tổ chức thực hiện các chủ đề STEM đã được các nhà trường thực hiện có hiệu quả, ví dụ toàn bộ giáo viên và phụ huynh học sinh của trường THPT Nam Sách II đã sử dụng sản phẩm nước rửa chén của chính học sinh trường mình sản xuất…