Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Sinh học: Vận dụng mô hình giáo dục STEAM trong dạy học chương I chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật Sinh học 11 – Trung học phổ thông

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:97

Thêm vào BST

Báo xấu

51
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cấu trúc đề tài gồm phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn được dự kiến trình bày trong 3 chương: Chương 1 - Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài; Chương 2 - Vận dụng mô hình giáo dục STEAM trong dạy học phần “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật”- Sinh học 11- THPT; Chương 3 - Thực nghiệm sư phạm. 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 Sư phạm Sinh học: Vận dụng mô hình giáo dục STEAM trong dạy học chương I chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật Sinh học 11 – Trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC PHẠM THỊ HUYỀN VẬN DỤNG MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEAM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG I CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG Ở THỰC VẬT SINH HỌC 11 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC HÀ NỘI – 2020
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC PHẠM THỊ HUYỀN VẬN DỤNG MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEAM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG I CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG Ở THỰC VẬT SINH HỌC 11 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN NGÀNH: LL&PP DẠY HỌC BỘ MÔN SINH HỌC MÃ SỐ: 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Mai Văn Hƣng HÀ NỘI – 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả của luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Tác giả luận văn Phạm Thị Huyền
LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc hoàn thành tại Bộ môn Lý luận và phƣơng pháp dạy học Sinh học, Khoa Sƣ phạm, Trƣờng Đại học Giáo Dục – Đại học Quốc Gia Hà Nội. Trong quá trình nghiên cứu tôi đã nhận đƣợc những sự giúp đỡ vô cùng quý báu của các tập thể và cá nhân. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Mai Văn Hƣng đã tận tâm giúp đỡ, hƣớng dẫn tôi trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các giảng viên, cán bộ trƣờng Đại học Giáo Dục, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trƣờng. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu, các thầy giáo, cô giáo và các em học sinh trƣờng THPT B Nghĩa Hƣng, tỉnh Nam Định đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi điều tra, tiến hành thực nghiệm trong quá trình nghiên cứu luận văn. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và các học viên lớp cao học Sinh QH-2018S, trƣờng Đại học Giáo dục đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài này. Hà Nội, ngày tháng năm 2020
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 I. Lý do chọn đề tài ........................................................................................ 1 2. Mục đích nghiên cứu.................................................................................. 3 3. Nhiệm vụ nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu ............................................... 3 4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu ........................................................... 4 5. Giả thuyết nghiên cứu ................................................................................ 4 6. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................... 4 7. Những đóng góp mới của đề tài ................................................................. 5 8. Cấu trúc đề tài ............................................................................................ 5 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ................. 6 1.1. Lịch sử nghiên cứu .................................................................................. 6 1.1.1. Trên thế giới ......................................................................................... 6 1.1.2. Ở Việt Nam .......................................................................................... 9 1.2 Cơ sở lý luận .......................................................................................... 11 1.2.1 Một số khái niệm................................................................................ 11 1.2.2 Vai trò của giáo dục STEAM.............................................................. 14 1.2.3 Mô hình STEAM ............................................................................... 18 1.2.4. Mô hình giáo dục STEAM trong trƣờng THPT ................................ 22 1.2.5 Định hƣớng giáo dục STEAM trong chƣơng trình giáo dục phổ thông mới .... 26 1.2.6. Lợi ích của giáo dục STEAM ........................................................... 27 1.3. Cơ sở thực tiễn ...................................................................................... 30 1.3.1. Đặc điểm của đối tƣợng điều tra nghiên cứu ..................................... 31 1.3.2. Hiểu biết của GV về STEAM ............................................................ 33 1.3.3. Thực trạng dạy học STEM/STEAM .................................................. 34 1.3.4. Thực trạng học tập của HS lớp 11 trong dạy học môn Sinh học theo định hƣớng giáo dục STEAM. ..................................................................... 36 Tiếu kết chƣơng I ............................................................................................ 38 CHƢƠNG 2: VẬN DỤNG MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEAM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG I « CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG Ở THỰC VẬT » SINH HỌC 11 - THPT ........................................................... 39 2.1. Phân tích chƣơng trình và sách giáo khoa ............................................ 39
2.1.1. Chƣơng trình Sinh học THPT ............................................................ 39 2.1.2. Sách giáo khoa Sinh học 11 ............................................................... 41 2.2. Các bƣớc xây dựng chủ đề STEAM ..................................................... 42 2.2.1 Các bƣớc để xây dựng chủ đề STEAM .............................................. 42 2.2.2 Yêu cầu của chủ đề STEAM ............................................................... 43 2.3. Thiết kế chủ đề STEAM cho phần chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở thực vật – sinh học 11. ................................................................................. 43 2.3.1 Xây dựng chủ đề STEAM:.................................................................. 43 2.3.2 Quy trình thiết kế bài học STEAM ..................................................... 45 2.3.3 Thiết kế mô hình STEAM dạy học chủ đề “phòng học xanh sáng tạo”... 47 2.4. Xây dựng bộ công cụ đánh giá.............................................................. 52 2.4.1. Câu hỏi bài tập ................................................................................... 52 2.4.2. Hồ sơ học tập ..................................................................................... 53 Tiểu kết chƣơng 2............................................................................................ 55 CHƢƠNG 3 : THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .................................................. 56 3.1. Mục đích thực nghiệm .......................................................................... 56 3.2. Nội dung thực nghiệm........................................................................... 56 3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm .................................................................... 56 3.4 Thời gian và địa điểm thực nghiệm. ...................................................... 56 3.6. Kết quả thực nghiệm ............................................................................. 60 3.6.1. Kết quả định tính ................................................................................ 60 3.6.2. Kết quả định lƣợng............................................................................. 61 Tiểu kết chƣơng 3............................................................................................ 70 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ................................................................. 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 72 PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ CLB Câu lạc bộ ĐC Đối chứng GDPT Giáo dục phổ thông GV Giáo viên HS Học sinh NXB Nhà xuất bản SGK Sách giáo khoa TN Thực nghiệm Tr. Trang THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông Science, Technology, Engineering and Mathemetics, (khoa học, công nghệ, kỹ STEM thuật và toán học) Science, Technology, Engineering, Art and Mathemetics (khoa học, công nghệ, STEAM kỹ thuật, nghệ thuật và toán học) ……..
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Phân bố giới tính của GV trong khảo sát thực trạng ...................... 31 Bảng 1.2. Phân bố tuổi nghề của giáo viên trong khảo sát ............................. 32 Bảng 3.1 Các bài học thực nghiệm sƣ phạm................................................... 56 Bảng 3.2. So sánh giá trị mức độ ảnh hƣởng theo tiêu chí Cohen .................. 59 Bảng 3.3 Điểm của các cặp lớp lần 1 .............................................................. 61 Bảng 3.4 Các tham số đặc trƣng kiểm tra lần 1 ............................................. 62 Bảng 3.5. Tần suất (%) học sinh đạt điểm Xi bài kiểm tra 1 tiết của lớp đối chứng và lớp thực nghiệm............................................................... 63 Bảng 3.6. Phân bố tần suất tích lũy điểm số bài kiểm tra ............................... 63 Bảng 3.7 Điểm của các cặp lớp lần 2 .............................................................. 65 Bảng 3.8 Các tham số đặc trƣng kiểm tra lần 2 .............................................. 66 Bảng 3.9. Tần suất (%) học sinh đạt điểm Xi bài kiểm tra 1 tiết .................... 67 Bảng 3.10. Phân bố tần suất tích lũy điểm số bài kiểm tra (lần 2) ................. 67
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Mô hình tháp STEAM ..................................................................... 19 Hình 1.2. Mục tiêu giáo dục STEAM ............................................................. 22 Hình 1.3 Phân bố tỷ lệ GV đã đƣợc tập huấn STEM/STEAM và đã tham gia giảng dạy ......................................................................................... 32 Hình 1.4. Vai trò của các môn thành phần trong STEAM.............................. 33 Hình 1.5. Mối quan hệ giữa các môn STEAM ............................................... 33 Hình 1.6. Các khái niệm STEAM và phƣơng pháp giảng dạy ....................... 34 Hình 1.7. Sử dụng tình huống thực tiễn trong giảng dạy ................................ 34 Hình 1.8. Thầy/ cô có tự tin khi tham gia giảng dạy STEAM ........................ 35 Hình 1.9. Hình thức tổ chức STEAM ............................................................. 35 Hình 1.10. Thống kê số lƣợng HS đã học môn Sinh theo định hƣớng STEAM .. 36 Hình 1.11. Thống kê về sự hứng thú của HS sau khi đã đƣợc học chủ đề theo định hƣớng giáo dục STEAM ......................................................... 37 Hình 3.1. Phân bố tần số điểm của HS lần 1.................................................. 61 Hình 3.2. Phân bố tần số tích lũy kết quả bài kiểm tra (lần 1)........................ 64 Hình 3.3. Tần số phân bố điểm ở các lớp lần 2 .............................................. 65 Hình 3.4. Phân bố tần số tích lũy kết quả bài kiểm tra lần 2 .......................... 68
MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài 1.1. Xuất phát từ nhiệm vụ đổi mới giáo dục, đổi mới phương pháp dạy học ở trường THPT Trong nội dung chƣơng trình hành động của Bộ Giáo dục và Đào tạo thực hiện Chiến lƣợc phát triển giáo dục Việt Nam 2011 - 2020, Kết luận số 51- KL/TW ngày 29/10/2012 của Hội nghị lần thứ 6 Ban Chấp hành Trung ƣơng Đảng khóa XI và Chỉ thị số 02/CT – TTg ngày 22/01/2013 của Thủ tƣớng về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo có ghi rõ nhiệm vụ căn bản của ngành giáo dục giai đoạn 2011 - 2015 là: “Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, nâng cao chất lƣợng nguồn nhân lực, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trƣờng định hƣớng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế”. Trong đó, đặc biệt chú trọng đổi mới nội dung, phƣơng pháp dạy học, thi, kiểm tra và đánh giá chất lƣợng giáo dục. Và “Dạy học phải gắn liền với thực tế, giải quyết đƣợc các vấn đề, các yêu cầu của thực tế.” [1] 1.2. Xuất phát từ đặc điểm và thực trạng dạy học Sinh học Trong thời gian gần đây, phƣơng pháp dạy học STEM, giáo dục STEM đƣợc nhắc tới nhiều, không chỉ bởi các thầy giáo cô giáo, các chuyên gia giáo dục, mà còn có cả các chính trị gia, lãnh đạo các tập đoàn công nghệ toàn cầu. Điều đó cho thấy vai trò và ý nghĩa quan trọng của giáo dục STEM. Việc khuyến khích, thúc đẩy giáo dục STEM tại mỗi quốc gia đều hƣớng tới mục đích sau cùng là phát triển nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các ngành nghề liên quan đến khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Nhờ vậy mà nâng cao đƣợc sức cạnh tranh của nền kinh tế của quốc gia đó trong bối cảnh toàn cầu hóa và sự phát triển vƣợt bậc của khoa học và công nghệ, mà đang hiện hữu là cuộc cách mạng 4.0. Ra đời từ những năm 70 của thế kỷ XX, STEM (viết tắt của Khoa học – Science, Công nghệ – Technology, Kỹ thuật – Engineering, và Toán học – Mathematics) đã luôn là một phƣơng pháp giáo dục hàng đầu tại thời điểm 1
lúc bấy giờ. STEM tập trung vào việc đào tạo cho học sinh về 4 lĩnh vực trên. Tuy nhiên, chủ trƣơng của nền giáo dục hiện đại ngày nay lại đánh giá cao tầm quan trọng của Nghệ thuật trong việc thúc đẩy sự đổi mới và sáng tạo, đó cũng chính là lý do tại sao phƣơng pháp giáo dục STEAM ra đời. STEAM là ý tƣởng sáng tạo ban đầu của Trƣờng Thiết kế Rhode Island (Mỹ), sau đó đƣợc sử dụng bởi nhiều nhà giáo dục và dần dần lan rộng ra cả Hoa Kỳ. Đây là một phƣơng pháp tiếp cận giáo dục kiểu mới, trong đó Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật, và Toán học cùng đƣợc sử dụng để giảng dạy và hƣớng dẫn cho học sinh. STEAM là một sự chuyển đổi từ cách thức giáo dục truyền thống, dựa vào tiêu chuẩn điểm số để đánh giá, sang một phƣơng pháp giáo dục hiện đại và lý tƣởng, trong đó quá trình học tập và kết quả học tập cùng đƣợc xem trọng nhƣ nhau. STEAM là phƣơng pháp học tập chủ yếu dựa trên thực hành và các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, do đó, học sinh đƣợc tiếp cận phƣơng pháp giáo dục này có những ƣu thế nổi bật nhƣ: kiến thức khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học chắc chắn, khả năng sáng tạo, tƣ duy logic, hiệu suất học tập và làm việc vƣợt trội và có cơ hội phát triển các kỹ năng mềm toàn diện hơn mà mục tiêu của nền giáo dục Việt Nam đã và đang hƣớng đến là đào tạo con ngƣời : “Sâu sắc về trí tuệ, phong phú về tâm hồn, cƣờng tráng về thể chất, đậm đà bản sắc dân tộc, và mang tính quốc tế chân chính”. [2]Trong bối cảnh hiện nay, chúng ta cần những chƣơng trình đào tạo kết hợp hài hòa giữa các bộ môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học và Nghệ thuật để đào tạo ra những thế hệ trẻ toàn diện cả về học thuật, và thúc đẩy sự sáng tạo bên trong của mỗi ngƣời. Chúng ta cần những ý tƣởng mới, những giải pháp mới cho các vấn đề hiện tại và sau này. Chúng ta cần đánh thức những “nghệ sĩ” bên trong chính những thế hệ học sinh nhỏ tuổi để các em có thể trở thành những công dân toàn cầu thực thụ. Chính vì thế, giáo dục STEAM có thể đƣợc coi là mô hình giáo dục thích ứng nhất với mục tiêu dạy học phát triển năng lực nhƣ hiện nay[7]. Song trong bối cảnh giáo dục Việt Nam hiện nay nói chung và đặc thù của 2
bộ môn Sinh học nói riêng, phƣơng pháp dạy học STEAM dƣờng nhƣ chƣa đƣợc vận dụng một cách thỏa đáng, một số thầy cô còn chƣa quan tâm hoặc có cái nhìn chƣa thấu đáo, vẫn còn những khoảng trống cần khai phá về phƣơng pháp này. Từ những lý do trên, với mong muốn nâng cao chất lƣợng dạy học môn Sinh học, nên tôi lựa chọn thực hiên đề tài: “Vận dụng mô hình giáo dục STEAM trong dạy học Chương I: Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật - Sinh học 11- THPT”. 2. Mục đích nghiên cứu Vận dụng mô hình giáo dục STEAM vào dạy học phần chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở thực vật – Sinh học 11 nhằm giúp học sinh có khả năng sử dụng kiến thức liên môn vào giải quyết các vấn đề thực tiễn trong bối cảnh của nó, tạo hứng thú, say mê học tập môn học. Từ đó góp phần phát triển cho học sinh năng lực giải quyết vấn đề và năng lực vận dụng kiến thức, nâng cao hiệu quả dạy học Sinh học. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu 3.1. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận về mô hình giáo dục STEAM trên thế giới và ở Việt Nam. - Thiết kế phiếu điều tra, bảng hỏi để xác định thực trạng về việc dạy và học theo mô hình giáo dục STEAM cho học sinh ở các trƣờng THPT. - Thiết kế phƣơng án dạy học theo mô hình giáo dục STEAM. - Thiết kế các công cụ và các tiêu chí đánh giá hiệu quả của việc dạy học theo mô hình giáo dục STEAM. - Thực nghiệm sƣ phạm nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài. 3.2. Phạm vi nghiên cứu - Mô hình giáo dục STEAM trong dạy học phần chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở thực vật - Sinh học 11- THPT. - Nghiên cứu này chỉ thực hiện trong chƣơng trình THPT tại trƣờng THPT B Nghĩa Hƣng. 3
4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu 4.1. Đối tượng nghiên cứu Tổ chức dạy học phần Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở thực vật - Sinh học 11 theo mô hình giáo dục STEAM. 4.2. Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học phần Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở thực vật - Sinh học 11- THPT. 5. Giả thuyết nghiên cứu Nếu tổ chức dạy học Chƣơng I. Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở thực vật - Sinh học 11- THPT theo mô hình giáo dục STEAM thì giúp học sinh có kỹ năng sử dụng kiến thức liên môn vào giải quyết các vấn đề thực tiễn, tạo hứng thú, say mê học tập môn học, từ đó góp phần phát triển cho học sinh năng lực giải quyết vấn đề và năng lực vận dụng kiến thức, nâng cao hiệu quả dạy học Sinh học. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 . Phương pháp nghiên cứu lí thuyết Nghiên cứu các tài liệu có liên quan nhƣ văn kiện, nghị quyết của Đảng và Nhà nƣớc; tài liệu về tâm lý học, lý luận học đại học, và các đề tài liên quan đến vấn đề nghiên cứu để làm cơ sở lí luận cho đề tài. 6.2. Phương pháp điều tra - Khảo sát, điều tra trên các đối tƣợng: GV, HS. - Phỏng vấn trao đổi trên các đối tƣợng: chuyên gia, cán bộ quản lý, GV, HS. 6.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Tổ chức giảng dạy thực nghiệm, phát phiếu điều tra; so sánh đối chiếu kết quả trƣớc và sau quá trình thực nghiệm ở từng lớp và giữa các lớp, chiều hƣớng biến đổi năng lực của học sinh giữa các lớp đối chứng và các lớp thực nghiệm. 6.4. Phương pháp phân tích - thống kê Sử dụng phần mềm excel trong đánh giá số liệu thu thập đƣợc trong điều tra. 4
7. Những đóng góp mới của đề tài - Góp phần hệ thống hóa cơ sở lí luận của việc dạy học theo mô hình giáo dục STEAM trong dạy học Sinh học phần chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở thực vật. - Đề xuất quy trình thiết kế phƣơng án dạy học theo mô hình giáo dục STEAM trong dạy học phần Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở thực vật - Sinh học 11- THPT. - Thiết kế đƣợc các công cụ nhằm phát triển năng lực cho HS trong dạy học theo mô hình giáo dục STEAM. - Thiết kế các tiêu chí đánh giá năng lực cho HS trong dạy học theo mô hình giáo dục STEAM. 8. Cấu trúc đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc dự kiến trình bày trong 3 chƣơng: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài Chương 2: Vận dụng mô hình giáo dục STEAM trong dạy học phần “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật”- Sinh học 11- THPT Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 5
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Lịch sử nghiên cứu 1.1.1. Trên thế giới Khi mỗi quốc gia bắt đầu một năm học mới, các nhà lãnh đạo giáo dục từ ngƣời đứng đầu nhà nƣớc đang phải đối mặt với một cam kết đổi mới giáo dục để tạo ra nguồn nhân lực mới cho nền kinh tế mới. Trong những năm 90 của thế kỉ 20, Lo ngại trƣớc sự thiếu hụt nghiêm trọng nguồn nhân lực chất lƣợng cao cho các ngành nghề liên quan đến khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học, chính phủ Mỹ đã có nhiều chính sách thu hút nguồn nhân lực chất lƣợng cao cho các ngành nghề trên. Ví dụ nhƣ chính sách cấp Visa làm việc cho các sinh viên nƣớc ngoài tốt nghiệp các ngành nghề thuộc các lĩnh vực về: khoa học, kĩ thuật, công nghệ và toán. Ban đầu quỹ khoa học quốc gia Mỹ (NSF) đã bắt đầu sử dụng từ viết tắt SMET thay cho khoa học, toán học, kĩ thuật và công nghệ (Science, Mathemetics, Engineering and Technology) (Mark Sanders – The Technology Teacher 2009) . Tuy nhiên, các nhân viên của NFS nhận thấy phát âm của SMET rất giống với từ “smut” (điều tục tĩu) từ đó thuật ngữ STEM ra đời thay thế cho SMET. STEM quan tâm đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, và chƣơng trình giảng dạy STEM tập trung vào giáo dục trong các ngành khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học.[21] Kể từ đó, chƣơng trình giảng dạy tập trung vào STEM đã đƣợc mở rộng ra nhiều quốc gia ngoài Hoa Kỳ, với các chƣơng trình đƣợc phát triển ở những nơi nhƣ Úc, Trung Quốc, Pháp, Hàn Quốc, Đài Loan và Vƣơng quốc Anh. Tại Mỹ Về chính sách phát triển giáo dục STEM tại Mỹ cũng đƣợc hình thành từ khá sớm, ngay sau thế chiến thứ 2, quỹ Khoa học quốc gia đã đƣợc thành lập nhằm tài trợ cho các nghiên cứu và giáo dục STEM cho các trƣờng đại học và phòng thí nghiệm. Năm 1957, ngay sau khi Liên Xô phóng thành công 6
con tàu Spunik lên không gian, cuộc đua về công nghệ hàng không vũ trụ giữa Mỹ và Liên Xô đã công khai diễn ra. Điều này đã giúp thúc đẩy giáo dục STEM tại Mỹ bằng việc thành lập cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA), cho đến tận ngày nay, NASA đã đóng góp rất lớn vào giáo dục STEM cho khối phổ thông và bậc cao tại Mỹ. Vào đầu những năm 2000, sau khi chính phủ Hoa Kỳ nhận đƣợc một số báo cáo quan trọng. Cụ thể, Rising Inside the Gathering Storm (2005), báo cáo của Viện Hàn lâm Khoa học, Kỹ thuật và Y học Quốc gia Hoa Kỳ, nhấn mạnh mối liên hệ giữa sự thịnh vƣợng, việc làm phụ thuộc vào khoa học và công nghệ. Sinh viên Hoa Kỳ đã không đạt trong các môn học STEM với tỷ lệ tƣơng đƣơng với sinh viên ở các quốc gia khác. Báo cáo dự đoán hậu quả thảm khốc nếu đất nƣớc không thể cạnh tranh trong nền kinh tế toàn cầu do kết quả của lực lƣợng lao động đƣợc chuẩn bị kém. Kết quả của các nghiên cứu quốc tế nhƣ TIMSS (Xu hƣớng nghiên cứu khoa học và toán học quốc tế), so sánh quốc tế định kỳ về kiến thức toán học và khoa học của học sinh lớp bốn và tám, và PISA (Chƣơng trình đánh giá học sinh quốc tế), đánh giá kiến thức và kỹ năng ba năm một lần 15 tuổi. Kết quả PISA 2006 chỉ ra rằng Hoa Kỳ có tỷ lệ học sinh kém tƣơng đối lớn và quốc gia này xếp thứ 21 (trong bảng 30 quốc gia) về đánh giá năng lực và kiến thức khoa học, điều này đã làm gia tăng mối quan tâm ở Hoa Kỳ. Nếu nƣớc Mỹ muốn tiếp tục duy trì vị trí số một về khoa học công nghệ, chính phủ cần chuẩn bị một nguồn nhân lực mạnh mẽ và dồi dào trong tƣơng lai. Mặt khác theo số liệu của một thống kê ở Mỹ cho thấy việc làm STEM có tốc độ tăng trƣởng gấp 4 lần so với tốc độ tăng trƣởng trung bình của các ngành khác nếu tính từ năm 1950 đến 2007. Trong khi đó, từ năm 2004 đến năm 2014 việc làm liên quan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26%, gấp hai lần so với tốc độ tăng trƣởng trung bình của các ngành nghề khác. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày 7
càng lớn, đòi hỏi ngành giáo dục cũng phải thay đổi để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Mặc dù giáo dục STEM đƣợc xem là một bƣớc đi quyết liệt của đổi mới giáo dục phổ thông tại Mỹ hiện nay, nhƣng nó không chỉ dừng lại ở lĩnh vực khoa học tự nhiên. Trong những năm gần đây, các nhà giáo dục đề xuất rằng để cho ra một sản phẩm công nghệ có thể thƣơng mại đƣợc, chúng ta không chỉ có tích hợp các kiến thức STEM mà phải cần có tƣ duy thiết kế, yếu tố nghệ thuật hay thẩm mỹ cần đƣợc tính đến trong quá trình sáng tạo sản phẩm và giải quyết vấn đề, nghĩa là STEM sẽ trở thành STEM + Art = STEAM. Trƣờng dạy nghề thiết kế Rhode Island đƣợc xem là trƣờng đi đầu tại Mỹ xây dựng chƣơng trình giáo dục theo cách tiếp cận STEAM. Tại Canada Canada đứng thứ 12 trong số 16 nƣớc về tỷ lệ sinh viên tốt nghiệp theo học các chƣơng trình STEM, với 21,2%, cao hơn Hoa Kỳ, nhƣng thấp hơn các nƣớc nhƣ Pháp, Đức và Áo. Tổ chức hƣớng đạo sinh Canada đã áp dụng các biện pháp tƣơng tự nhƣ đối tác Mỹ để thúc đẩy các lĩnh vực STEM cho thanh thiếu niên. Chƣơng trình STEM của họ bắt đầu vào năm 2015. Học bổng Schulich Leader: Trong năm 2011, nhà doanh nghiệp và nhà hảo tâm Canada Seymour Schulich thành lập Học bổng Schulich Leader, học bổng trị giá 100.000.000 đô la với 60.000 đô la cho sinh viên bắt đầu học đại học trong một chƣơng trình STEM tại 20 tổ chức trên khắp Canada. Mỗi năm 40 sinh viên Canada sẽ đƣợc lựa chọn để nhận giải thƣởng, hai ở mỗi tổ chức, với mục tiêu thu hút thanh thiếu niên có năng khiếu vào các lĩnh vực STEM Tại Pháp Giáo dục STEM đƣợc bao phủ ở mọi cấp học. Trong giai đoạn chính của bậc Tiểu học học sinh đƣợc học về Toán học, Khoa học tự nhiên và Công nghệ, học sinh đƣợc tham gia các hoạt động trải nghiệm nhằm thúc đẩy sự 8
quan tâm của các em về khoa học và công nghệ, bên cạnh đó phát triển tƣ duy phê phán của học sinh Tại Anh Giáo dục STEM đã đƣợc phát triển thành chƣơng trình quốc gia với mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lƣợng cao. Chƣơng trình giáo dục của Anh gồm 4 nội dung chính: một là, tuyển dụng giáo viên giảng dạy STEM. Hai là, bồi dƣỡng nâng cao trình độ của giáo viên. Ba là, cải tiến và làm phong phú chƣơng trình học cả trong và ngoài lớp học. Bốn là, phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy học. 1.1.2. Ở Việt Nam Khác với các nƣớc phát triển trên thế giới nhƣ Mỹ, giáo dục STEM du nhập vào Việt Nam không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ chính sách vĩ mô về nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho học sinh từ cấp tiểu học dến phổ thông trung học do các công ty công nghệ tại Việt Nam triển khai cùng với các tổ chức nƣớc ngoài. Ví dụ cuộc thi Robotics make X 2019 của Công ty Cp robot Công nghệ cao STEM Việt Nam hay một số cuộc thi robocon của các hãng nhƣ Lego và một số cuộc thi robocon của các hãng khác trong nƣớc. Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự lan toả với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau. Trong những năm gần đây, phong trào dạy học STEM ngày càng sôi nổi. Năm 2011, với sự phối hợp của Hội đồng Anh, Bộ GD&ĐT đã tiến hành mô hình thí điểm “Phòng lab tích hợp STEM bằng tiếng Anh” - một trong những nội dung của giáo dục STEM tại 14 trƣờng ở Hà Nội, TPHCM, Đà Nẵng. Nhiều trƣờng đã bắt đầu có câu lạc bộ STEM và hoạt động khá tích cực, thu hút đƣợc sự quan tâm của đông đảo học sinh nhƣ trƣờng Hà Nội - Amsterdam, Tạ Quang Bửu, Olympia, (Hà Nội), Trần Đại Nghĩa, Bùi Thị Xuân, Nguyễn Gia Thiều (TPHCM)... Từ ứng dụng của giáo dục STEM, 2 9
môn học mới là công nghệ thông tin và robotics đã đƣợc triển khai ở Hà Nội và TPHCM. Trong đó, với chƣơng trình robotics, học sinh đƣợc trang bị kiến thức về khoa học tự nhiên, nguyên lý cơ bản của các loại hình robot trong thực tế.[23] Để chủ động nắm bắt cơ hội, đƣa ra các giải pháp thiết thực tận dụng tối đa các lợi thế, đồng thời giảm thiểu những tác động tiêu cực của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 đối với Việt Nam, Chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tƣớng chính phủ ngày 04/5/2017 với nội dung nhƣ sau: " Cần tập trung thúc đẩy đào tạo về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, Ngoại Ngữ, Tin Học trong giáo dục phổ thông". Ngoài ra, Thủ tƣớng yêu cầu bộ Giáo Dục và Đào Tạo thúc đẩy chủ yếu đào tạo các môn giáo dục STEM với mục đích đƣa thế hệ trẻ phát triển theo một hƣớng mới và phát triển nhƣ trên thế giới đã làm đƣợc. Hiện nay, giáo dục STEAM đang đƣợc áp dụng ở mọi cấp học tại Việt Nam. Đối với Khối Mầm non và Tiểu học, giáo viên sẽ khuyến khích các bé tự do thử sức với nhiều ý tƣởng khác nhau, và không để cho cảm giác “sợ sai” kiềm chế khả năng của mình. Giáo viên sẽ là ngƣời luôn lắng nghe đa chiều và mang lại cho các em học sinh một nền tảng kiến thức thực tế ngay từ khi còn nhỏ. Ở bậc trung học, STEAM đòi hỏi và trang bị cho học sinh những kỹ năng đánh giá về nghề nghiệp, sở thích, cơ hội và sự phát triển trong bối cảnh lịch sử, hiện tại và tƣơng lai, từ quy mô địa phƣơng ra đến toàn cầu. Các em đƣợc học và áp dụng những kiến thức từ nền tảng đến chuyên sâu, những kỹ năng và sự kỷ luật thông qua việc thực hiện các dự án thực tế và việc nghiên cứu những cập nhập mới nhất về các lĩnh vực liên quan. Học sinh còn có cơ hội tự đánh giá niềm đam mê, sở thích, trải nghiệm và tài năng của chính mình nhằm cải thiện sự phát triển của mỗi cá nhân ngày qua ngày. Điều này vô cùng hữu ích cho các em khi theo đuổi những khát vọng tƣơng lai sau khi ra trƣờng. Với những ƣu điểm nổi trội trên, tin 10
rằng STEAM sẽ giúp đào tạo những đứa trẻ – với đủ mọi trình độ và khả năng, trở thành những công dân toàn cầu trong chính cộng đồng của mình. 1.2 Cơ sở lý luận 1.2.1 Một số khái niệm STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thƣờng đƣợc sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ đƣợc sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những ngƣời khác. Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. Giáo dục STEM cũng đƣợc quan niệm nhƣ là chƣơng trình đào tạo dựa trên ý tƣởng giảng dạy cho HS bốn lĩnh vực cụ thể Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học - trong một liên ngành và phƣơng pháp tiếp cận ứng dụng trong đó: Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng các kiến thức Khoa học (Vật lý, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất) của HS, không chỉ giúp HS 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. Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và đánh giá công nghệ của HS. Nó cung cấp cho HS những cơ hội để hiểu về công nghệ đƣợc phát triển nhƣ thế nào, cung cấp cho HS những kĩ năng để có thể phân tích đƣợc sự ảnh hƣởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày của HS và của cộng đồng… 11