Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục: Dạy học một số chủ đề toán 9 THCS theo định hướng giáo dục STEM

Chia sẻ: Ganuongmuoixa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:82

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu về dạy học tích hợp, về giáo dục STEM, thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề toán 9 theo hướng giáo dục STEM cho học sinh THCS. 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: Dạy học một số chủ đề toán 9 THCS theo định hướng giáo dục STEM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRẦN ĐĂNG KHẢI DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ TOÁN 9 THCS THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2020
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRẦN ĐĂNG KHẢI DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ TOÁN 9 THCS THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM Ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Toán Mã số: 8 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: TS Bùi Thị Hạnh Lâm THÁI NGUYÊN - 2020
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu: “Dạy học một số chủ đề toán 9 THCS theo định hƣớng giáo dục STEM” dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Bùi Thị Hạnh Lâm là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực chƣa đƣợc công bố. Thái Nguyên, tháng 12 năm 2020 Tác giả luận văn TRẦN ĐĂNG KHẢI i
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực của bản thân là sự giúp đỡ của khoa, trƣờng, các thầy cô bạn bè và gia đình. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ngƣời hƣớng dẫn khoa học - TS. Bùi Thị Hạnh Lâm đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin cảm ơn trƣờng Đại học Sƣ phạm - Đại học Thái Nguyên và sự giúp đỡ của các thầy cô giáo khoa Toán. Lời cảm ơn cuối cùng, tôi xin gửi tới bạn bè ở lớp Lí luận và phƣơng pháp dạy học môn Toán K26, đồng nghiệp và gia đình đã cổ vũ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài. Xin được trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 12 năm 2020 Tác giả TRẦN ĐĂNG KHẢI ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii MỤC LỤC............................................................................................................iii DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT ....................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU......................................................................... vii MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................... 2 4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu................................................................. 2 5. Giả thuyết khoa học của đề tài ........................................................................ 3 6. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................. 3 7. Cấu trúc của luận văn ...................................................................................... 3 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN .................................................. 4 1.1. Dạy học tích hợp ........................................................................................... 4 1.1.1. Quan niệm về dạy học tích hợp ................................................................. 4 1.1.2. Đặc trƣng của dạy học tích hợp ................................................................. 5 1.2. Giáo dục STEM ............................................................................................ 5 1.2.1. Quan niệm về STEM ................................................................................. 5 1.2.2. Quan niệm về giáo dục STEM .................................................................. 7 1.2.3. Đặc trƣng giáo dục STEM ......................................................................... 8 1.2.4. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM ................................................... 10 1.2.5. Một số tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM ............................................ 11 1.3. Dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM ................................................. 12 1.3.1. Đặc trƣng của bài học STEM .................................................................. 12 1.3.2. Quy trình thiết kế các chủ đề dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM ...... 14 1.3.3. Dạy học Toán theo định hƣớng giáo dục STEM ..................................... 16 iii
1.3.4. Vai trò của dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM đối với việc phát triển năng lực cho HS THPT ......................................................... 19 1.4. Thực trạng dạy môn Toán lớp 9 theo định hƣớng giáo dục STEM ........... 21 1.4.1. Thực trạng dạy học toán theo định hƣớng giáo dục STEM qua ý kiến của GV ........................................................................................... 21 1.4.2. Thực trạng dạy học toán 9 theo định hƣớng giáo dục STEM qua ý kiến của HS............................................................................................ 24 Kết luận chƣơng 1.............................................................................................. 26 Chƣơng 2: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ TOÁN 9 THCS THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM.............................. 27 2.1. Chủ đề 1. Hệ phƣơng trình và ứng dụng trong thực tiễn sản xuất ............. 27 2.1.1. Mục tiêu ................................................................................................... 27 2.1.2. Xác định các nội dung trọng tâm............................................................. 28 2.1.3. Xây dựng các hoạt động .......................................................................... 29 2.2. Chủ đề 2. Thiết kế cầu treo dây võng ......................................................... 35 2.2.1. Phần 1: Mục đích, yêu cầu ...................................................................... 35 2.2.2 Phần 2: Tiến trình dạy học........................................................................ 38 2.3. Chủ đề 3. Hình trụ trong cuộc sống............................................................ 46 2.3.1. Mục tiêu ................................................................................................... 46 2.3.2. Chuẩn bị của giáo viên và học sinh ......................................................... 47 2.3.3. Xác định nội dung trọng tâm ................................................................... 48 2.3.4. Xây dựng các hoạt động .......................................................................... 49 Kết luận chƣơng 2.............................................................................................. 55 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ........................................................... 56 3.1. Mục đích của thực nghiệm sƣ phạm ........................................................... 56 3.2. Nội dung thực nghiệm sƣ phạm ................................................................. 56 3.3. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm ................................................................ 56 3.4. Tổ chức thực nghiệm sƣ phạm ................................................................... 56 iv
3.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm .................................................................... 59 3.5.1. Đánh giá định tính ................................................................................... 59 3.5.2. Đánh giá định lƣợng ................................................................................ 60 Kết luận chƣơng 3.............................................................................................. 61 KẾT LUẬN CHUNG ......................................................................................... 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 64 PHỤ LỤC ............................................................................................................... v
DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ VIẾT TẮT Câu hỏi CH Dạy học DH Đối chứng ĐC Giải quyết vấn đề GQVĐ Giáo dục – Đào tạo GD – ĐT Giáo viên GV Hoạt động HĐ Học sinh HS Phƣơng pháp dạy học PPDH Sản phẩm SP Thực nghiệm TN Trung học cơ sở THCS Trung học phổ thông THPT vi
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Bảng 1.1. Số lƣợng GV Toán tham gia điều tra thực trạng ......................... 21 Bảng 1.2. Mức độ nhận thức của GV về giáo dục STEM ........................... 21 Bảng 1.3. Mức độ nhận thức của GV về ý nghĩa của giáo dục STEM. ...... 22 Bảng 1.4. Mức độ đánh giá của GV về sự cần thiết của giáo dục STEM ........... 22 Bảng 1.5. Nhận thức của GV về vai trò của môn Toán trong giáo dục STEM .................................................................................. 23 Bảng 1.6. Những khó khăn khi tổ chức dạy học chủ đề môn Toán theo định hƣớng giáo dục STEM ........................................................ 23 Bảng 1.7. Mức độ mong muốn của HS đƣợc học môn Toán theo định hƣớng giáo dục STEM ................................................................ 24 Bảng 1.8. Mức độ hứng thú của HS khi đƣợc học theo định hƣớng giáo dục STEM............................................................................ 25 Bảng 1.9. Mức độ HS đƣợc học các môn theo định hƣớng giáo dục STEM ...... 25 Bảng 1.10. Mức độ HS đƣợc học môn Toán lớp 9 theo định hƣớng giáo dục STEM ................................................................................... 25 Bảng 3.1. Bảng phân phối tần số điểm của bài kiểm tra ............................. 60 Bảng 3.2. Bảng phân phối tần suất điểm của bài kiểm tra .......................... 60 Biểu đồ 3.1. Biểu đồ phân phối tần suất điểm ................................................. 61 vii
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Dạy học tích hợp là một trong những nội dung quan trọng trong định hƣớng đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục, là một bƣớc chuyển từ cách tiếp cận nội dung giáo dục sang tiếp cận năng lực nhằm đào tạo con ngƣời có tri thức mới, năng lực, năng động, sáng tạo, tự chủ khi giải quyết các vấn đề trong thực tiễn cuộc sống. Những năm gần đây, với sự phát triển nhƣ vũ bão của khoa học và công nghệ, cùng với sự bùng nổ thông tin, tri thức nhân loại ngày càng đồ sộ, phong phú, kiến thức giữa các lĩnh vực càng gắn bó, liên quan mật thiết với nhau. Hơn nữa, xã hội ngày một phát triển, tự nó đặt ra yêu cầu đòi hỏi con ngƣời phải giải quyết rất nhiều tình huống trong cuộc sống. Giáo dục và đào tạo nói chung có nhiệm vụ phải trang bị cho con ngƣời năng lực giải quyết những yêu cầu ấy. Dạy học môn Toán ở THCS cũng không nằm ngoài định hƣớng này. Giáo dục STEM là một trong những định hƣớng giáo dục tích hợp đã đƣợc phát triển mạnh và đã đem lại những thành tựu tốt cho giáo dục ở Mỹ, Thái Lan, Canada, Úc,... “Bản chất của giáo dục STEM là thông qua việc tích hợp các môn học để trang bị cho ngƣời học khả năng vận dụng tổng hợp những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết các tình huống và yêu cầu của thực tiễn”. Trong “Chƣơng trình giáo dục phổ thông tổng thể” (ban hành ngày 27.12.2018), định hƣớng dạy học tích hợp đã đƣợc xác định rõ. Một trong những định hƣớng tích hợp mới đƣợc đề cập là tích hợp theo định hƣớng giáo dục STEM. Định hƣớng này đã đƣợc thể hiện trong chƣơng trình tổng thể, chƣơng trình môn học ở các cấp, bậc, lớp học. Định hƣớng giáo dục STEM là phù hợp với việc đổi mới chƣơng trình GDPT theo định hƣớng phát triển năng lực. Đối với Việt Nam, định hƣớng giáo dục STEM cũng đã đƣợc triển khai ở một số trƣờng và bƣớc đầu cũng đã có 1
đƣợc những kết quả tốt, tuy nhiên nhìn chung vấn đề này còn khá mới, khó thực hiện đối với cả GV và HS cũng nhƣ các cấp quản lí GD. Căn cứ công văn 3089/BGDĐT-GDTrH V/v triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học với mục đích: - Nâng cao nhận thức cho cán bộ quản lí và giáo viên về vị trí, vai trò và ý nghĩa của giáo dục STEM trong trƣờng trung học; thống nhất nội dung, phƣơng pháp và các hình thức tổ chức thực hiện giáo dục STEM trong nhà trƣờng; - Tăng cƣờng áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục trung học nhằm góp phần thực hiện mục tiêu của Chƣơng trình giáo dục phổ thông năm 2018; - Nâng cao năng lực cho cán bộ quản lí và giáo viên về việc tổ chức, quản lý, xây dựng và thực hiện dạy học theo phƣơng thức giáo dục STEM. Từ những lí do trên, đề tài đƣợc lựa chọn là: “Dạy học một số chủ đề toán 9 THCS theo định hƣớng giáo dục STEM”. 2. Mục đích nghiên cứu Trên cơ sở nghiên cứu về dạy học tích hợp, về giáo dục STEM, thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề toán 9 theo hƣớng giáo dục STEM cho học sinh THCS. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh, về dạy học tích hợp, về giáo dục STEM. Nghiên cứu thực trạng dạy học tích hợp và thực trạng dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM trong dạy học toán 9 THCS. Thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề toán 9 THCS theo định hƣớng giáo dục STEM. Thực nghiệm sƣ phạm để kiểm nghiệm tính hiệu quả và khả thi của một số chủ đề đã thiết kế. 4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: quá trình dạy học toán 9 ở trƣờng THCS. 2
- Đối tƣợng nghiên cứu: thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề toán 9 theo định hƣớng giáo dục STEM. 5. Giả thuyết khoa học của đề tài Nếu thiết kế đƣợc một số chủ đề toán 9 theo định hƣớng STEM và tổ chức thực hiện dạy học các chủ đề đó một cách hợp lí thì sẽ phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn cho học sinh lớp 9 THCS. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận Nghiên cứu các tài liệu về giáo dục học môn Toán, tâm lý học, lý luận dạy học môn Toán; các sách báo, các bài viết về khoa học toán phục vụ cho đề tài; các công trình nghiên cứu có các vấn đề liên quan đến dạy học STEM. 6.2. Phương pháp điều tra - quan sát Dự giờ, quan sát, điều tra - khảo sát bằng phiếu để tìm hiểu thực trạng dạy học toán 9 theo định hƣớng STEM ở trƣờng THCS. 6.3. Phương pháp nghiên cứu trường hợp Nghiên cứu trên từng cá thể HS riêng biệt để đánh giá sự phát triển kĩ năng STEM, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực vận dụng Toán học của học sinh sau khi thực nghiệm dạy học một số chủ đề toán 9 theo định hƣớng giáo dục STEM đã thiết kế. 6.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Tổ chức dạy thực nghiệm tại trƣờng THCS để xem xét tính khả thi và hiệu quả của nội dung nghiên cứu đã đƣợc đề xuất. 6.5. Phương pháp thống kê toán học Phân tích các số liệu điều tra thực trạng và số liệu thực nghiệm sƣ phạm. 7. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần “Mở đầu”, “Kết luận” và “Danh mục tài liệu tham khảo”, nội dung chính của luận văn đƣợc trình bày trong ba chƣơng: 3
Chƣơng 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Dạy học tích hợp 1.1.1. Quan niệm về dạy học tích hợp Dạy học tích hợp là một quan điểm dạy học nhằm hình thành và phát triển ở học sinh những năng lực cần thiết trong đó có năng lực vận dụng kiến thức để giải quyết có hiệu quả các tình huống thực tiễn. Thông qua dạy học tích hợp, học sinh có thể hiểu sâu sắc kiến thức, vận dụng kiến thức để giải quyết các tình huống toán học, tình huống lên môn và tình huống thực tiễn, hƣớng đến hình thành và phát triển năng lực cho học sinh. Vì vậy, dạy học tích hợp là xu thế tất yếu để thực hiện có hiệu quả đổi mới giáo dục phổ thông theo định hƣớng phát triển năng lực nhƣ hiện nay. Khái niệm dạy học tích hợp đƣợc đƣa ra dƣới nhiều tiếp cận khác nhau. Hội nghị phối hợp trong chƣơng trình của UNESCO, Paris 1972 có đƣa ra định nghĩa: Dạy học tích hợp đƣợc hiểu là giáo viên tổ chức để học sinh huy động đồng thời kiến thức, kỹ năng thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau nhằm giải quyết các nhiệm vụ học tập, thông qua đó lại hình thành những kiến thức, kỹ năng mới, từ đó phát triển những năng lực cần thiết [3]. Nhƣ vậy, dạy học tích hợp có thể hiểu đó là một quan điểm dạy học nhằm hình thành và phát triển ở học sinh những năng lực cần thiết trong đó có năng lực vận dụng kiến thức để giải quyết có hiệu quả các tình huống thực tiễn. Điều đó cũng có nghĩa là để đảm bảo cho mỗi học sinh biết vận dụng kiến thức đƣợc học trong nhà trƣờng vào các hoàn cảnh mới lạ, khó khăn, bất ngờ; qua đó trở thành một ngƣời công dân có trách nhiệm, một ngƣời lao động có năng lực. Dạy học tích hợp đòi hỏi việc học tập ở nhà trƣờng phổ thông phải đƣợc gắn với các tình huống của cuộc sống sau này mà học sinh có thể phải đối mặt và chính vì thế nó trở nên có ý nghĩa đối với học sinh. Nhƣ vậy, dạy học tích hợp sẽ phát huy tối đa sự trƣởng thành và phát triển năng lực của cá nhân mỗi 4
học sinh, giúp các em thành công trong vai trò ngƣời chủ gia đình, ngƣời công dân, ngƣời lao động tƣơng lai. 1.1.2. Đặc trưng của dạy học tích hợp Theo [1], dạy học tích hợp có những đặc điểm sau đây: - Thiết lập các mối quan hệ theo một logic nhất định những kiến thức, kỹ năng khác nhau để thực hiện một hoạt động phức hợp. - Lựa chọn những thông tin, kiến thức, kỹ năng cần cho học sinh thực hiện đƣợc các hoạt động thiết thực trong các tình huống học tập, đời sống hàng ngày, làm cho học sinh hòa nhập vào cuộc sống. - Làm cho quá trình học tập mang tính mục đích rõ rệt. - Giáo viên không đặt ƣu tiên truyền đạt kiến thức, thông tin đơn lẻ, mà phải hình thành ở học sinh năng lực tìm kiếm, quản lý, tổ chức sử dụng kiến thức để giải quyết vấn đề trong tình huống có ý nghĩa. - Khắc phục đƣợc thói quen truyền đạt và tiếp thu kiến thức, kỹ năng rời rạc làm cho con ngƣời trở nên "mù chữ chức năng", nghĩa là có thể đƣợc nhồi nhét nhiều thông tin, nhƣng không dùng đƣợc. Nhƣ vậy, dạy học tích hợp là cải cách giảm tải kiến thức không thực sự có giá trị sử dụng, để có điều kiện tăng tải kiến thức có ích. Để lựa chọn nội dung kiến thức đƣa vào chƣơng trình các môn học trƣớc hết phải trả lời kiến thức nào cần và có thể làm cho học sinh biết huy động vào các tình huống có ý nghĩa. Biểu hiện của năng lực là biết sử dụng các nội dung và các kỹ năng trong một tình huống có ý nghĩa, chứ không ở tiếp thụ lƣợng tri thức rời rạc. 1.2. Giáo dục STEM 1.2.1. Quan niệm về STEM Theo [13], từ khóa STEM đƣợc sử dụng lần đầu tiên từ những năm 2000 bởi Quỹ Khoa học Quốc gia (National Science Foundation – NSF), một cơ quan của chính phủ Hoa Kì với mục đích hỗ trợ nghiên cứu GD và các ngành khoa học kĩ thuật cơ bản ở tất cả các lĩnh vực y tế. Đó là từ viết tắt bởi bốn chữ 5
cái đầu tiên trong tổ hợp các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). S – Science (Khoa học) hiểu đơn giản là những gì liên quan đến viện tìm hiểu và khám phá thế giới tự nhiên. Ở trƣờng học từ cấp tiểu học cho đến trung học phổ thông và đại học, có rất nhiều môn học nghiên cƣu về thế giới tự nhiên nhƣ: vật lí, hóa học, sinh học, thiên văn học, địa chất, ... T – Technology (Công nghệ) có rất nhiều phát biểu khác nhau về khái niệm công nghệ, nhƣng tựu chung lại đều mong một ý nghĩa chung, đó là “... quá trình con ngƣời thay đổi thế giới tự nhiên để đáp ứng nhu cầu và mong muốn của mình” – theo công bố của Hội đồng nghiên cứu quốc gia (NRC) và Học viện kĩ thuật quốc gia (ANE). E – Engineering (Kĩ thuật) là những ngành nghề mà ở đó có kiến thức đạt đƣợc về khoa học tự nhiên và Toán học đƣợc áp dụng để phát triển các quy trình sản xuất tận dụng nguồn nguyên liệu sức mạnh của thiên nhiên nhằm phục vụ lợi ích của nhân loại (Theo Hội đồng Kiểm định kĩ thuật và Công nghệ - ABET, năm 2002). Các lĩnh vực của công nghệ, kĩ thuật có mối quan hệ chặt chẽ, bổ trợ cho nhau. M – Mathematics (Toán học) là khoa học về quy luật và mối quan hệ (Theo Hiệp hội vì sự tiến bộ của khoa học Mĩ). Toán học cung cấp một thứ ngôn ngữ chính xác cho Công nghệ, Khoa học và Kĩ thuật. Phát triển công nghệ, chẳng hạn nhƣ công nghệ máy tính cũng giúp ích rất nhiều cho Toán học, cũng nhƣ sự phát triển của toán học thƣờng tạo ra những sáng kiến đổi mới trong công nghệ. Những kiến thức và kĩ năng về các lĩnh vực trên đƣợc tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra đƣợc những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. STEM đƣợc hiểu là sự kết hợp giữa bốn ngành Khoa học, công nghệ, Kĩ thuật và Toán học thành một môn học mới, ở đó ngƣời học có cơ hội để tiếp 6
cận với thế giới trên nhiều khía cạnh hơn là chỉ đƣợc học từng phần kiến thức riêng rẽ và thực hành về nó. [1] Thuật ngữ STEM đƣợc dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau, đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp [9]. Trong ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa hoc, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Quan tâm đến việc tích hợp các môn trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho ngƣời học. Giáo dục STEM có thể đƣợc hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ nhƣ: chính sách STEM, chƣơng trình STEM, nhà trƣờng STEM, môn học STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM. Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM đƣợc hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Tùy từng ngữ cảnh khác nhau mà STEM đƣợc hiểu nhƣ là các môn học hay các lĩnh vực. Trong luận văn này, STEM đƣợc đặt trong ngữ cảnh giáo dục, tác giả quan niệm STEM theo cách quan tâm tới vai trò và sự tích hợp các môn học (Toán, Khoa học, Kỹ thuật và Công nghệ) trong chƣơng trình gắn liền với việc vận dụng các kiến thức, kĩ năng giải quyết các vấn đề thực tiễn, từ đó nâng cao hứng thú, hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS. 1.2.2. Quan niệm về giáo dục STEM Với những cách tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM sẽ đƣợc hiểu và triển khai theo những cách khác nhau. Giáo dục STEM đƣợc nhận thức và hoạt động theo hai cách hiểu chính nhƣ sau: Một là, giáo dục STEM đƣợc hiểu theo nghĩa là quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chƣơng trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cƣờng, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học”. Đây là nghĩa rộng khi 7
nói về giáo dục STEM. Đó chính là một chiến lƣợc, định hƣớng giáo dục nhằm thúc đẩy giáo dục bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học với mục tiêu đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề có liên quan, nhờ đó nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế. Hai là, giáo dục STEM đƣợc hiểu theo nghĩa là tích hợp. Hoặc là tích hợp đầy đủ cả bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Giáo dục STEM là một phƣơng pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm đƣợc kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc học sinh đƣợc áp dụng những kiến thức Khoa học Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trƣờng, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép ngƣời học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới. Hoặc là tích hợp khuyết, tức là tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Giáo dục STEM là phƣơng pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trƣờng [9]. Nhƣ vậy, giáo dục STEM về bản chất đƣợc hiểu là trang bị cho ngƣời học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Các kiến thức và kỹ năng này phải đƣợc tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra đƣợc những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Giáo dục STEM kết nối giữa kiến thức học đƣờng với thế giới thực, giải quyết các vấn đề thực tiễn, tạo hứng thú cho học sinh, hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh. 1.2.3. Đặc trưng giáo dục STEM Giáo dục STEM có các đặc trƣng sau: - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS: Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công 8
nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ. HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm. Hơn nữa, giáo dục STEM còn phát triển cho HS các kỹ năng nhƣ: Kỹ năng khoa học: HS đƣợc trang bị kiến thức về các khái niệm, các nguyên lý, các định luật và các cơ sở lý thuyết của GD khoa học. Mục tiêu quan trọng nhất là thông qua GD khoa học, HS có khả năng liên kết các kiến thức này để thực hành và có tƣ duy để sử dụng kiến thức vào thực tiễn để giải quyết các vấn đề trong thực tế. Kỹ năng công nghệ: HS có khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết và truy cập đƣợc công nghệ, từ những vật dụng đơn giản nhƣ cái bút, chiếc quạt đến những hệ thống phức tạp nhƣ mạng Internet, máy móc. Kỹ năng kỹ thuật: HS đƣợc trang bị kỹ năng sản xuất ra đối tƣợng và hiểu đƣợc quy trình để làm ra nó. Vấn đề này đòi hỏi HS phải có khả năng tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào để cân bằng các yếu tố liên quan (nhƣ khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có đƣợc một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình. Ngoài ra HS còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kĩ thuật. Kỹ năng toán học: Là kĩ năng nhìn nhận và nắm bắt đƣợc vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. HS có kĩ năng toán học sẽ có khả năng thể hiện các ý tƣởng một cách chính xác, có khả năng áp dụng các khái niệm và kĩ năng toán học vào cuộc sống hằng ngày. - Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội cũng nhƣ thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ đƣợc phát triển tƣ duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công… - Định hƣớng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học 9
cao hơn cũng nhƣ cho nghề nghiệp trong tƣơng lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lƣợng lao động có năng lực, phẩm chất tốt đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nƣớc. 1.2.4. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM Theo [13], các hình thức tổ chức giáo dục STEM bao gồm: 1. Dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trƣờng. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM đƣợc triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chƣơng trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. 2. Hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh đƣợc khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết đƣợc ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con ngƣời, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM. Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của các bên liên quan nhƣ trƣờng phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trƣờng đại học, doanh nghiệp. Trải nghiệm STEM còn có thể đƣợc thực hiện thông qua sự hợp tác giữa trƣờng phổ thông với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp. Theo cách này, sẽ kết hợp đƣợc thực tiễn phổ thông với ƣu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp. Các trƣờng phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh đƣợc học tập nâng cao trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh 10
vực STEM. Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của học sinh, diễn ra định kỳ, trong cả năm học. Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học. Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để học sinh thấy đƣợc sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực STEM. 3. Hoạt động nghiên cứu khoa học Giáo dục STEM có thể đƣợc triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với nhiều chủ đề khác nhau thuộc các lĩnh vực robot, năng lƣợng tái tạo, môi trƣờng, biến đổi khí hậu, nông nghiệp công nghệ cao… Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn. 1.2.5. Một số tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM Khi xây dựng một chủ đề giáo dục STEM, một số câu hỏi có thể gặp phải với các GV đó là liệu chủ đề đƣợc xây dựng có đúng theo tinh thần STEM hay không hay là một chủ đề tích hợp khoa học đơn thuần. Điều gì tạo nên sự phân biệt một chủ đề giáo dục STEM với các chủ đề học tập khác. Điều đầu tiên cần phải khẳng định trƣớc hết một chủ đề dạy học theo định hƣớng STEM phải là một chủ đề mang tính tích hợp. Khái niệm STEM hay giáo dục STEM là một khái niệm rộng và nhiều tầng bậc, do vậy điều này cũng ảnh hƣởng tới việc xác định hay cách đánh giá về một chủ đề giáo dục STEM. Trong nội dung trình bày dƣới đây nghiên cứu đề xuất một số tiêu chí nhằm xác định về một chủ đề giáo dục STEM. 1. Chủ đề STEM hƣớng tới giải quyết các vấn đề trong thế giới thực Vận dụng kiến thức STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn chính là mục tiêu của dạy học theo quan điểm STEM. Do vậy, bài học STEM không phải là để giải quyết các vấn đề mang tính tƣởng tƣợng và xa rời thực tế mà nó 11