GIÁO TRÌNH BỒI DƯỠNG NGHIỆP VỤ SƯ PHẠM DẠY TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG, TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP S P GIÁO DỤC STEM K TRONG GIÁO DỤC NGHỀ NGHIỆP T LƯU HÀNH NỘI BỘ NĂM 2022 GIÁO TRÌNH BỒI DƯỠNG NGHIỆP VỤ SƯ PHẠM DẠY TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG, TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP S P GIÁO DỤC STEM TRONG GIÁO DỤC NGHỀ NGHIỆP K T TÁC GIẢ: BÙI VĂN HỒNG PHAN NGUYỄN TRÚC PHƯƠNG NGUYỄN QUỐC TIỆP LƯU HÀNH NỘI BỘ NĂM 2022 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dẫn dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Giáo dục STEM đang được vận dụng phổ biến trong giáo dục phát triển năng lực người học và đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu của nền công nghiệp 4. Trong chương trình giáo dục phổ thông năm 2018, giáo dục STEM đã được vận dụng trong nhiều môn học, hoạt động giáo dục ở mọi cấp học.
Trong Giáo dục nghề nghiệp, giáo dục STEM giúp thúc đẩy quá trình đổi mới phương pháp dạy học. Thông qua tiếp cận giáo dục STEM, phương pháp và hình thức tổ chức dạy học phát triển năng lực người học được bổ sung, làm rõ và phong phú thêm, giúp nhà giáo có thêm cơ sở khoa học để lựa chọn, sử dụng phương pháp và hình thức tổ chức dạy học phù hợp với đặc điểm dạy học. Tài liệu này được biên soạn sử dụng cho chương trình bồi dưỡng nghiệp vụ sư phạm (nhà giáo dạy trình độ cao đẳng, trung cấp) trong giáo dục nghề nghiệp và được cấu trúc thành 3 bài sau: Bài 1: Những vấn đề chung về STEM và giáo dục STEM. Bài 2: Cơ sở lý luận về giáo dục STEM và mô hình dạy học.
Bài 3: Thiết kế và tổ chức dạy học trong đào tạo nghề theo định hướng giáo dục STEM. Trân trọng ! MỤC LỤC STT NỘI DUNG TRANG BÀI 1. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ STEM VÀ GIÁO DỤC 1 1 STEM 2 1. Khái nhiệm STEM 1 3 2.
Vai trò và đặc điểm của giáo dục STEM 7 4 3. Nội dung và hình thức giáo dục STEM 12 BÀI 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM VÀ MÔ HÌNH 5 15 DẠY HỌC 6 1. Quan điểm tích hợp trong giáo dục STEM 15 7 2.
Lý thuyết học tập ứng dụng trong giáo dục STEM 19 8 3. Mô hình dạy học 31 9 4. Phương pháp dạy học 41 10 5. Học tập phục vụ cộng đồng 64 BÀI 3.
THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC TRONG ĐÀO TẠO 11 68 NGHỀ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 12 1. Mục tiêu và đặc điểm nội dung giáo dục nghề nghiệp 68 2. Dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong giáo dục nghê 13 72 nghiệp 14 3. Thiết kế dạy học STEM 73 4.
Tổ chức mô hình câu lạc bộ STEM trong các cơ sở giáo dục nghề 15 88 nghiệp 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 BÀI 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ STEM VÀ GIÁO DỤC STEM A. MỤC TIÊU Hoàn thành bài học này, người học có khả năng: - Kiến thức: Trình bày được khái niệm, mục đích, vai trò và đặc điểm giáo dục STEM; nội dung và hình thức giáo dục STEM. - Kỹ năng: So sánh giáo dục STEM và giáo dục truyền thống. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Nhận thức đúng ý nghĩa và vai trò của giáo dục STEM đối với giáo dục nghề nghiệp.
Tích cực, chủ động tìm hiểu, nghiên cứu ứng dụng giáo dục STEM trong đào tạo nghề tại đơn vị. STEM và giáo dục STEM 1. Khái niệm STEM STEM là thuật ngữ viết tắt bằng tiếng Anh của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và methematics (Toán học). STEM là thuật ngữ rút gọn được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học của Mỹ.
Thuật ngữ này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ (NSF) vào năm 2001. Trước đó, năm 1990, NSF dùng thuật ngữ SMET tuy nhiên thuật ngữ này có cách phát âm giống từ “SMUT” (một từ có ý nghĩa không tích cực), vì vậy SMET sau nay được đổi thành STEM. Thuật ngữ STEM hiện nay được dùng trong 2 ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp. (Lê Xuân Quang, 2017) Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM được hiểu với nghĩa là giáo dục STEM trong đó: Science (Khoa 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 người học, không chỉ giúp người học 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): nhằm phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và đánh giá công nghệ của người học. Nó cung cấp cho người học những cơ hội để hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp cho người học những kỹ năng để có thể phân tích được sự ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày của người học và của cộng đồng… Engineering (Kỹ thuật): nhằm phát triển sự hiểu biết ở về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kỹ thuật. Kỹ thuật cung cấp cho người học những cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên tường minh trong cuộc sống của họ. Kỹ thuật cũng cung cấp cho người học những kỹ năng để có thể vận 1 dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất.
Mathematics (Toán học): nhằm phát triển ở người học khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra. Ở ngữ cảnh nghề nghiệp STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics), ví dụ: Nhóm ngành nghề về CNTT; Y sinh; Kỹ thuật, Điện tử và Truyền thông… (Chu Cẩm Thơ, 2016) Nghề nghiệp STEM là nghề nghiệp trong (hoặc liên quan tới) các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán và Y học –những ngành nghề có nhu cầu cao và là động lực phát triển kinh tế trong tương lai. (Columbus State Community College) Tùy từng ngữ cảnh khác nhau mà STEM được hiểu như là các môn học hay các lĩnh vực. Khái niệm Giáo dục STEM Hiện nay Giáo dục STEM có nhiều cách hiểu khác nhau dựa trên nhu cầu đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư và giáo dục STEM nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu về giáo dục STEM có nhiều cách hiểu chính về giáo dục STEM khác nhau như sau: - Giáo dục STEM là phương 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 trường (Sanders, 2009).
- Giáo dục STEM kết hợp các lĩnh vực thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế thay vì dạy chúng như các đối tượng tách biệt và rời rạc (Hom, 2014). - Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức lý thuyết được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc người học được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, kỹ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể, tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp, cho phép người học phát triển những kỹ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới (Tsupros & Hallinen, 2009). - Giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho người học những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn. - Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là sự quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học.
Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học” 2 (U. Department of Education, 2007). Giáo dục STEM được định nghĩa rộng và bao quát nhất. Mục đích của Giáo dục STEM.
Mục đích giáo dục STEM ở các quốc gia có khác nhau nhưng đều hướng tới sự tác động đến người học, hướng tới vận dụng kiến thức các môn học để giải quyết các vấn đề thực tiễn nhằm đáp ứng các mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội của đất nước. Tùy theo bối cảnh, mục tiêu giáo dục STEM ở các quốc gia có khác nhau. Tại Úc, mục tiêu của giáo dục STEM là xây dựng kiến thức nền tảng của quốc gia nhằm đáp ứng các thách thức đang nổi lên của việc phát triển một nền kinh tế cho thế kỷ 21 (Sanders,2009) Tại Anh, mục tiêu giáo dục STEM là tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Còn tại Mỹ, ba mục tiêu cơ bản cho giáo dục STEM là: trang bị cho tất cả các công dân những kỹ năng về STEM, mở rộng lực lượng lao động trong lĩnh vực STEM bao gồm cả phụ nữ và dân tộc thiểu số nhằm khai thác tối đa tiềm năng con người của đất nước, tăng cường số lượng người học sẽ theo đuổi và nghiên cứu chuyên sâu về các lĩnh vực STEM.
(Sanders,2009) Tại Mỹ, tất cả các môn thuộc các lĩnh vực STEM đều tạo cơ hội tăng cường cho các kỹ năng của thế kỷ 21. Người học có thể phát triển các kỹ năng thế kỷ như khả năng thích ứng, giao tiếp phức tạp, kỹ năng xã hội, giải quyết vấn không theo lối mòn, tự quản lý, tự phát triển và tư duy hệ thống. Người học được trình bày quá trình khảo sát hay các dự án học tập, cơ hội giúp người học phát triển kỹ năng thế kỷ 21. Các chủ đề được đề cập đến như: hiệu quả sử dụng năng lượng, sử dụng tài nguyên, chất lượng môi trường và giảm thiểu nguy cơ.
Các năng lực mà người học cần để hiểu và giải quyết các vấn đề thực tế liên quan đến các năng lực STEM trước khi đề cập đến các môn khác.