CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THUC TIEN VE DẠY HỌC CHỦ ĐÈ VAT SÓNG TRONG MON KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP TÁM THONG QUA BÀI HỌC STEM 1. TONG QUAN VỀ GIÁO DUC STEM 1. Khái niệm và thuật ngữ Thuật ngữ STEM đã xuất hiện từ những năm 1990, là từ viết tắt cho 4 lĩnh vực Khoa học (Science), Technology (Công nghệ), Engincering (Ky thuật), Mathematics (Toán học).
Thuật ngữ Giáo dục STEM được giới thiệu lần đầu tiên bởi bởi Judith Ramaley - giám đốc Quỹ Khoa học Hoa Kỳ (NSF) vào năm 2001 (Russell Tytler, 2007). "Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình hoc, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lòng ghép với các bài học trong thé giới thực, ở đó các học sinh áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỳ thuật và toán vào trong các bối cảnh cu thé, giúp kết nỗi giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc va các tô chức toàn cầu, dé từ đó phát trién các năng lực trong lĩnh vực STEM va cùng với đó có thé cạnh tranh trong nền kinh kế mới” (Tsupros, Kohler, & Hallinen, 2009). Tác giả cho rằng, giáo dục STEM lả quan điểm học tập tiếp cận liên ngành, các kiến thức được kết hợp với bải học thực tế ở bồi cảnh cụ thé, Nhằm tạo sự kết nỗi giữa nhà trường và doanh nghiệp để người học có cơ hội phát trién năng lực, tăng khả năng thích ứng trong nên kinh tế mới. Theo Sanders, giáo dục STEM là sự tích hợp giữa ít nhất hai lĩnh vực hoặc môn học trong các lĩnh vực Khoa học, Ki thuật, Công Nghề, Toán học hoặc một môn học khác trong trường học(Mark Sanders, 2009).
Theo quan điểm này, STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn dé giải quyết các van đề thực tiễn. Tóm lại, giáo đục STEM là quan điểm tiếp cận liên môn, tạo cơ hội cho HS vận dụng các kiến thức đã học vảo thực tế nhằm hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho người học. GV có thể lựa chọn một số môn học để tích hợp tùy thuộc vào đặc điểm của chủ dé dé triển khai dạy học STEM. Trong đẻ tài nghiên cứu, giáo đục STEM được hiểu theo quan điểm giáo dục tích hợp kiến thức liên môn nhằm giúp HS vận dụng các kiến thức về khoa học, công nghệ, khoa hoc, kĩ thuật và toán học đề giải quyết một số vấn dé thực tiễn cụ thé.
Các bai học dé cập tới các van đẻ thực tế, HS phải vận dụng các kiến thức, ki năng, tư duy khám pha đê giải quyết các vấn đẻ đặt ra. Mục tiêu giáo dục STEM Trong bối cảnh giáo dục tại Việt Nam, mục tiêu giáo dục STEM đặt ra đáp ứng các yêu cầu của chương trình phô thông 2018(Lé Xuân Quang, 2017). Ong đã nhận định rằng STEM có mục tiêu tăng cường giáo dục những kĩ năng, kiến thức cơ ban, tư duy sáng tao, khả năng thích nghỉ những yêu cau cla cuộc cách mạng lần thứ 4. Đầu tiên là phát triển các năng lực đặc thù của các môn học STEM cho HS.
Các môn học thuộc lĩnh vực STEM cung cấp một số năng lực tương ứng nhằm phát triển năng lực và tư duy của HS. Thứ hai, phát triển năng lực cốt lỗi cho HS.Trong Chương trình giáo dục phỏ thông 2018, giáo dục STEM chủ trọng đến việc phát triển các năng lực cốt lỗi — năng lực cơ bản, thiết yéu của mỗi con người dé sống và làm việc hiệu quả hơn đáp ứng nhu cầu phát triển từng ngày của xã hội. Việc day học theo định hướng phát triển năng lực đóng vai trò quan trọng trong việc định hướng cho HS phát huy những khả năng vốn có dé hình thành các năng lực cốt lõi. Thứ ba, định hướng được nghề nghiệp.
Giáo dục STEM cung cấp những kién thức, kĩ năng nên tảng nhằm đáp ứng các ngành nghề tương lai. Từ đó tạo nguồn lực lao động có năng lực, phẩm chất tốt góp phần xây dựng và phát triển đất nước. Các hình thức tô chức giáo duc STEM Trong công văn 3089 dé cập ring tùy thuộc vào đặc thù của môn học. điều kiện cơ sở vật chất, các trường có thé linh động tổ chức các hình thức giáo dục STEM.
Có ba hình thức tổ chức giáo dục STEM cụ thê như sau: 1. Day học các mon khoa học theo bài học STEM Đây là hình thức tỏ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Các bài dạy STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn theo hướng tiếp cận nội môn hoặc liên môn nhưng van bám sát chương trình của môn học. Vì thé không làm phat sinh thêm thoi gian học tập.
Bai học STEM được sử dung trong các môn học của lĩnh vực STEM, là sự kết hợp giữa tim tòi nguyên lí khoa học và vận dụng nó trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm nhằm giải quyết vấn đề đặt ra hay đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Thông qua bai học STEM, GV có thé định hướng sản phẩm giải quyết van dé đặt ra. Theo định hướng của Bộ giáo dục và Đảo tạo, bài học STEM được thiết kế dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật (EDP - Engineering Design Process) được Billiard và các cộng sự (2014) đề xuất nhằm mang lại hiệu qua để cung cấp cau trúc quy trình day học và dé xuất cách tô chức trong bối cảnh phù hợp với việc phát triển bài học STEM. Thông qua đó, HS có thẻ rèn luyện khả năng tổng hợp.
xây dung, thử nghiệm và đánh giá. Mỗi bài học STEM được tô chức gồm năm hoạt động chính: (1) Xác định van đẻ thiết kế, chế tạo một sản phẩm ứng dụng giải quyết van dé hoặc sản phẩm theo yêu cau; (2) Nghiên cứu kiến thức nền (bao gồm kiến thức trong bai học can sử dung dé giải quyết van đề hoặc sản phẩm theo yêu cau) vả dé xuất giải pháp; (3) Lựa chọn giải pháp thiết kế; (4) Chế tao mẫu, thử nghiệm va đánh giá; (5) Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh. 10 Bai hoc STEM chú trong thiết kế, chế tao cũng như định hướng sản phẩm giải quyết van đề đặt ra. Từ đó đó có thé phát triển tư duy sáng tao và giải quyết van đề cho HS, qua đó cũng nâng cao năng lực khám phá khoa hoc, HS được tự mình khám phá tri thức khoa học, vận dụng tri thức đó đẻ thiết kế, chế tạo các sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra, phát triển tư đuy thiết kể, năng lực giải quyết vấn dé và sáng tao (dé chiếm lĩnh tri thức khoa học); năng lực vẻ kĩ thuật, công nghệ trong vẽ thiết kế sản phẩm, lựa chọn vả gia công vật liệu; kha năng thiết kế, lập trình va lắp rap mạch điện điều khién va tự động hóa, in 3D, công nghệ ToT, Robotics,.
Việc học của HS giống như công việc của các ki sư (Engincer). Một trong những đặc trưng cơ bản của bài học STEM là nó có cách tô chức kết hợp giữa hoạt động trên lớp và hoạt động ngoài giờ học. Trong đó, những hoạt động như xác định van dé, lựa chọn giải pháp, chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh sẽ được bố trí trong lớp. còn những hoạt động còn lại sẽ được diễn ra ở phạm vỉ bên ngoài lớp học.
Trong nghiên cứu nảy, tôi đã lựa chọn thiết kế tiến trình đạy học bải học STEM tuân theo quy trình thiết kế kĩ thuật. Tổ chức hoạt động trái nghiệm STEM Hình thức hoạt động trải nghiệm STEM thu hút nhiều sự quan tâm của xã hội. Thông qua các hoạt động trải nghiệm STEM, HS được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kĩ thuật trong thực tiễn đời sống, giúp HS nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán học với đời song thực tiễn. Từ đó nâng cao hứng thú học tập, giúp định hướng nghé nghiệp tương lai.
Ngoài ra, cũng có the triển khai hoạt động trải nghiệm STEM thông qua nhiều hình thức như câu lạc bộ hoặc các hoạt động trai nghiệm thực tế. Các hình thức t6 chức này cho phép HS lựa chọn các hoạt động một cách tự nguyện theo sở thích va năng khiêu của HS. Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa hoc, kĩ thuật. Các hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật trong giáo duc STEM không mang tính đại trà mà chủ yếu đành cho những HS có năng lực, sở thích, sự hứng thú với các hoạt động tim tỏi khám phá khoa học, kỹ thuật nhằm giái quyết các van đẻ thực tiễn.
Đây cũng là tiền đề dé HS tiễn hành các hoạt động nghiên cứu hướng đến các thi khoa học kĩ thuật và cuộc thi sáng tạo thanh thiểu niên nhỉ đồng toàn quốc. TONG QUAN VỀ DẠY HỌC KHAM PHA Dạy học khám phá (DHKP) (Inquiry-Based Learning - IBL) la một phương pháp sư phạm chú trọng vảo việc học sinh tự mình khám phá va xây dựng kiến thức thông qua qua trình đặt câu hỏi, tìm kiểm thông tin, phân tích dit liệu và rút ra kết luận. Thay vì truyền thụ kiến thức một cách thụ động, IBL khuyến khích học sinh chủ động tham gia vào quá trình học tập, từ đó phát triển tư duy phản biện, kỹ năng giải quyết van dé và khả năng sáng tao.(Schwab, 1960) Cho đến nay. có nhiều cách giải thích, quan niệm khác nhau vẻ dạy học khám phá.
Từ những năm 1960, đạy học khám phá (Inquiry-based learning - IBL) là một mô hình đạy học tích cực nhận được nhiều sự quan tâm. Khái niệm “dạy học khám pha” được đưa ra lần đầu tiên bởi Jerome S. Ông cho rằng việc học tập phải la một quá trình tích cực hoá tư duy của người học, người học được học bằng cách tư đuy, khám phá vấn đề từ đó HS kiến tạo ý tưởng mới hay khái niệm mới trên cơ sở vốn kiến thức của họ. Ông đẻ nghị rằng việc đạy học phải làm sao khuyến khích người học khám phá ra các dit kiện và các môi liên hệ cho chính họ.
(Bruner, 2006) Dạy học khám phá là phương pháp dạy học tích cực khuyến khích HS tự học dựa trên kiến thức va kinh nghiệm trong quá khứ sử dụng trí tưởng tượng và sáng tạo, kết hợp tìm kiểm thông tin mới dé tìm ra bản chất và mỗi tương quan giữa chúng thông qua các hoạt động tìm tòi khám phá bằng cách đặt ra những câu hỏi, thu thập. điều tra, phân tích dir liệu, qua đó rèn luyện tính cách tích cực cho ban thân. Trong chương trình giáo dục phô thông 2018. với định hướng chú trọng phát triển năng lực, phẩm chất người học.
Trong quá trình day - học là thay vì GV là 12 người truyền thụ kiến thức chủ yếu thì hiện nay HS phải là trung tâm của quá trình này.