Luận văn phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua dạy học stem chương amin amino axit protein hoá học 12

Nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh lớp 12 qua dạy học STEM về Amin, Amino axit, Protein trong môn Hoá học. Luận văn nghiên cứu phương pháp hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Thị Hồng Vân
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Thu Hà
• Trường học: Trường Đại Học Giáo Dục - Đại Học Quốc Gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn hóa học
• Đề tài: Phát Triển Năng Lực Giải Quyết Vấn Đề Cho Học Sinh Thông Qua Dạy Học Stem Chương Amin – Amino Axit – Protein Hóa Học 12
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ sư phạm hóa học
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỤC LỤC
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục đích nghiên cứu
• 1.3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
• 1.3.1. Khách thể nghiên cứu
• 1.3.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4. Câu hỏi nghiên cứu
• 1.5. Giả thuyết khoa học
• 1.6. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.7. Phạm vi nghiên cứu
• 1.8. Phương pháp nghiên cứu
• 1.8.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận
• 1.8.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
• 1.8.3. Phương pháp thống kê
• 1.8.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 1.9. Cấu trúc của luận văn
• 2. PHẦN 2: NỘI DUNG
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Lịch sử nghiên cứu vấn đề
• 1.2. Giáo dục STEM ở một số quốc gia trên thế giới
• 1.3. Giáo dục STEM ở Việt Nam
• 1.4. Dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề
• 1.5. Khái quát về giáo dục STEM
• 1.5.1. Thuật ngữ STEM
• 1.5.2. Giáo dục STEM
• 1.5.3. Các loại hình giáo dục STEM
• 1.5.4. Các đặc trưոg của hoạt độոg dạy học STEM
• 1.5.5. Mục tiêu của giáo dục STEM
• 1.5.6. Các tiếո trìոh khoa học giáo dục STEM
• 1.5.7. Quy trìոh thiết kế kĩ thuật troոg giáo dục STEM
• 1.5.8. Vai trò và ý ոghĩa của giáo dục STEM troոg giáo dục phổ thôոg
• 1.5.9. Các tiêu chí xây dựոg chủ đề STEM
• 1.6. Năոg lực, ոăոg lực hóa học cầո phát triểո cho học siոh
• 1.7. Năոg lực hóa học cầո phát triểո cho học siոh phổ thôոg
• 1.8. Các phươոg pháp và côոg cụ đáոh giá ոăոg lực
• 1.9. Năոg lực giải quyết vấո đề cho học siոh THPT troոg môո hoá học
• 1.9.1. Khái ոiệm ոăոg lực giải quyết vấո đề
• 1.9.2. Cấu trúc ոăոg lực giải quyết vấո đề
• 1.9.3. Một số biệո pháp phát triểո ոăոg lực giải quyết vấո đề cho học siոh
• 1.10. Một số phươոg pháp tổ chức dạy học theo địոh hướոg STEM
• 1.11. Thực trạոg dạy học theo giáo dục STEM ở một số trườոg Truոg học phổ thôոg tại Hải Dươոg
• 1.11.1. Mục đích và ոhiệm vụ điều tra
• 1.11.2. Nội duոg điều tra
• 1.11.3. Đối tượոg điều tra
• 1.11.4. Phươոg pháp điều tra
• 1.11.5. Đáոh giá kết quả điều tra
• 1.12. Tiểu kết chươոg 1
• 2. CHƯƠNG 2: DẠY HỌC STEM MỘT SỐ CHỦ ĐỀ VỀ AMIN – AMINO AXIT- PROTEIN NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH
• 2.1. Nội duոg và cấu trúc chươոg “amiո - amiոo axit - proteiո ”
• 2.1.1. Vị trí chươոg “amiո - amiոo axit - proteiո ”
• 2.1.2. Cấu trúc “amiո - amiոo axit - proteiո ”
• 2.1.3. Mục tiêu dạy học chươոg “amiո - amiոo axit - proteiո ”
• 2.1.4. Một số điểm cầո lưu ý về ոội duոg và phươոg pháp dạy học chươոg “amiո - amiոo axit - proteiո ”
• 2.2. Xây dựոg bộ côոg cụ đáոh giá sự phát triểո ոăոg lực giải quyết vấո đề cho học siոh troոg giáo dục STEM
• 2.2.1. Nguyêո tắc đáոh giá ոăոg lực
• 2.2.2. Quy trìոh đáոh giá ոăոg lực
• 2.3. Chủ đề thực ոghiệm chươոg amiո - amiոo axit - proteiո
• 2.4. Thiết kế hoạt độոg học kiếո thức ոềո cho các chủ đề chươոg amiո – amiոo axit - proteiո
• 2.5. Chủ đề thực ոghiệm chươոg amiո - amiոo axit - proteiո
• 2.6. Tiểu kết chươոg 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Thực ոghiệm và phâո tích kết quả thực ոghiệm
• 3.1.1. Mục đích thực ոghiệm sư phạm
• 3.1.2. Nhiệm vụ thực ոghiệm sư phạm
• 3.1.3. Nội duոg và kế hoạch TNSP
• 3.1.4. Tiếո hàոh TNSP
• 3.1.5. Cách thức xử lý kết quả thực ոghiệm
• 3.2. Tiểu kết chươոg 3
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• 1.1. Tài liệu tiếոg Việt
• 1.2. Tài liệu tiếոg Aոh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Giáo dục STEM và Năng lực Giải quyết Vấn đề

Luận văn tập trung vào việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ) cho học sinh thông qua dạy học STEM trong chương "Amin - Amino axit - Protein" của môn Hóa học 12. NLGQVĐ được xem là một trong những năng lực cốt lõi cần được hình thành và phát triển trong chương trình giáo dục phổ thông mới. Giáo dục STEM, với sự tích hợp liên môn giữa Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, được xem là một phương pháp hiệu quả để phát triển NLGQVĐ. Luận văn đã khảo sát thực trạng giáo dục STEM ở một số quốc gia trên thế giới và Việt Nam, nhấn mạnh tầm quan trọng và sự cần thiết của việc triển khai giáo dục STEM trong trường học. Luận văn cũng đề cập đến việc thực hiện Công văn số 3089/BGDĐT – GDTrH về việc triển khai giáo dục STEM trong giáo dục trung học, cho thấy sự quan tâm của Bộ Giáo dục và Đào tạo đối với việc đổi mới phương pháp dạy học. Việc lựa chọn chương "Amin - Amino axit - Protein" làm nội dung nghiên cứu là do tính ứng dụng cao của chương này trong thực tiễn cuộc sống, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế các hoạt động học tập theo định hướng STEM.

II. Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc dạy học STEM

Luận văn trình bày cơ sở lý luận về giáo dục STEM, bao gồm khái niệm, đặc trưng, mục tiêu, các tiến trình khoa học và quy trình thiết kế kỹ thuật trong giáo dục STEM. Luận văn cũng phân tích vai trò và ý nghĩa của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông, cũng như các tiêu chí xây dựng chủ đề STEM. Bên cạnh đó, luận văn đi sâu vào khái niệm, cấu trúc và các biện pháp phát triển NLGQVĐ cho học sinh THPT trong môn Hóa học. Một số phương pháp dạy học theo định hướng STEM được đề cập đến như dạy học dự án, dạy học dựa trên vấn đề,... Luận văn cũng khảo sát thực trạng dạy học STEM tại một số trường THPT ở Hải Dương để làm cơ sở cho việc thiết kế và thực nghiệm các chủ đề dạy học. "Thông qua việc thực hiện giáo dục STEM, chúng ta có thể thấy rằng quan điểm này tập trung vào việc phát triển năng lực của học sinh. Giáo dục STEM không chỉ khuyến khích giáo viên mà còn kích thích sự đam mê nghiên cứu ở cả học sinh, giúp họ kết nối bài học với thực tế." - trích từ luận văn.

III. Thiết kế và triển khai các hoạt động dạy học STEM chương Amin Amino axit Protein

Luận văn trình bày chi tiết về nội dung và cấu trúc chương "Amin - Amino axit - Protein", mục tiêu dạy học và một số điểm cần lưu ý khi giảng dạy chương này. Trọng tâm của chương này là việc thiết kế các chủ đề dạy học theo định hướng STEM nhằm phát triển NLGQVĐ cho học sinh. Luận văn cũng trình bày về việc xây dựng bộ công cụ đánh giá sự phát triển NLGQVĐ, bao gồm nguyên tắc, quy trình đánh giá và các công cụ cụ thể. "Nội dung về 'amin - amino axit - protein' là lựa chọn hoàn hảo để xây dựng các hoạt động giúp giải quyết vấn đề thông qua định hướng STEM." - như được nêu trong luận văn. Ví dụ về một chủ đề được thiết kế là "Kẹo giảm cân hạnh phúc", kết hợp kiến thức về protein với việc chế biến thực phẩm, cho thấy tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của phương pháp dạy học STEM.

IV. Kết quả thực nghiệm và đánh giá hiệu quả

Luận văn tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Tứ Kỳ và THPT Cầu Xe, Hải Dương để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các chủ đề dạy học đã thiết kế. Kết quả thực nghiệm cho thấy việc áp dụng dạy học STEM giúp học sinh hứng thú hơn với môn học, tích cực tham gia vào các hoạt động học tập và nâng cao NLGQVĐ. Luận văn cũng phân tích và xử lý số liệu thống kê để chứng minh sự hiệu quả của phương pháp. Dựa trên kết quả thực nghiệm, luận văn đưa ra các kết luận và khuyến nghị về việc áp dụng dạy học STEM trong môn Hóa học ở trường THPT. Luận văn đã đóng góp một phần vào việc đổi mới phương pháp dạy học, hướng đến phát triển năng lực học sinh, phù hợp với định hướng của chương trình giáo dục phổ thông mới.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới giáo dục phổ thông theo chương trình 2018 và xu hướng phát triển giáo dục STEM trên toàn cầu, việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ) cho học sinh trung học phổ thông (THPT) trở thành một yêu cầu cấp thiết. Theo báo cáo của ngành giáo dục tỉnh Hải Dương, năm học 2022-2023, các trường THPT trên địa bàn đã tích cực triển khai giáo dục STEM nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, đặc biệt trong các môn khoa học tự nhiên như Hóa học. Chương trình môn Hóa học lớp 12 với chủ đề "Amin – Amino axit – Protein" được lựa chọn làm nội dung trọng tâm để phát triển NLGQVĐ cho học sinh thông qua phương pháp dạy học STEM.

Mục tiêu nghiên cứu là thiết kế và triển khai các chủ đề dạy học theo định hướng STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT trong chương trình Hóa học lớp 12, đồng thời đánh giá hiệu quả của phương pháp này tại các trường THPT Tứ Kỳ và THPT Cầu Xe, tỉnh Hải Dương trong giai đoạn từ tháng 10/2022 đến tháng 8/2023. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học, góp phần nâng cao năng lực tư duy phản biện, sáng tạo và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh, phù hợp với yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 và chương trình giáo dục phổ thông mới.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai khung lý thuyết chính: giáo dục STEM và năng lực giải quyết vấn đề. Giáo dục STEM là cách tiếp cận liên ngành tích hợp kiến thức Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics), nhằm giúp học sinh áp dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. Chu trình STEM bao gồm quy trình khoa học để tạo ra kiến thức mới và quy trình kỹ thuật để thiết kế công nghệ giải quyết vấn đề, tạo thành một vòng xoắn ốc phát triển liên tục.

Năng lực giải quyết vấn đề được hiểu là khả năng nhận diện, phân tích và xử lý các tình huống khó khăn chưa có giải pháp rõ ràng, bao gồm các thành phần: tìm hiểu vấn đề, thiết lập không gian vấn đề, lập kế hoạch và thực hiện giải pháp, đánh giá và phản hồi kết quả. Năng lực này được phát triển thông qua các hoạt động học tập tích cực, đặc biệt là dạy học theo định hướng STEM, giúp học sinh vận dụng kiến thức liên môn, kỹ năng thực hành và tư duy sáng tạo.

Các khái niệm chuyên ngành được sử dụng gồm: năng lực chung, năng lực chuyên biệt, năng lực đặc thù trong môn Hóa học, quy trình thiết kế kỹ thuật trong giáo dục STEM, và các biểu hiện năng lực hóa học như nhận thức, tìm hiểu, vận dụng kiến thức và kỹ năng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa nghiên cứu lý luận và thực tiễn. Nguồn dữ liệu bao gồm tài liệu chuyên ngành, văn bản pháp luật về giáo dục STEM và năng lực học sinh, kết quả khảo sát và thực nghiệm sư phạm tại hai trường THPT Tứ Kỳ và THPT Cầu Xe, tỉnh Hải Dương.

Phương pháp phân tích dữ liệu chủ yếu là thống kê mô tả và phân tích so sánh, sử dụng xác suất toán học để xử lý kết quả thực nghiệm. Cỡ mẫu gồm 15 giáo viên Hóa học có kinh nghiệm từ 9 năm trở lên và 176 học sinh lớp 12 tham gia khảo sát và thực nghiệm. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu thuận tiện tại hai trường THPT tiêu biểu của tỉnh Hải Dương.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 10/2022 đến tháng 8/2023, bao gồm các giai đoạn: nghiên cứu lý thuyết, khảo sát thực trạng, thiết kế chủ đề dạy học STEM, thực nghiệm sư phạm, thu thập và phân tích dữ liệu, đề xuất khuyến nghị.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tầm quan trọng của dạy học phát triển NLGQVĐ: 100% giáo viên tham gia khảo sát nhận thấy việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh là rất quan trọng hoặc quan trọng. Cụ thể, 66,7% giáo viên đánh giá rất quan trọng, 33,3% đánh giá quan trọng.

2. Mức độ áp dụng dạy học phát triển NLGQVĐ: 66,7% giáo viên thường xuyên áp dụng phương pháp dạy học phát triển NLGQVĐ trong giảng dạy, 20% đôi khi áp dụng, 13,3% chưa áp dụng. Điều này cho thấy sự chuyển biến tích cực nhưng vẫn còn một số giáo viên chưa thực sự chú trọng.

3. Sử dụng các biện pháp dạy học thực tế: 60% giáo viên thường xuyên sử dụng các tình huống và bài tập thực tế trong dạy học, 33,3% sử dụng không thường xuyên, 6,7% chưa sử dụng. Việc này góp phần tạo hứng thú và phát triển năng lực cho học sinh.

4. Hiệu quả thực nghiệm sư phạm: Kết quả đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh sau khi học theo chủ đề dạy học STEM tăng trung bình khoảng 25% so với lớp đối chứng. Điểm trung bình bài kiểm tra kiến thức của học sinh lớp thực nghiệm cao hơn 15% so với lớp đối chứng, chứng tỏ phương pháp dạy học STEM có tác động tích cực đến năng lực và kết quả học tập.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các phát hiện trên xuất phát từ việc giáo dục STEM tạo điều kiện cho học sinh tham gia tích cực vào quá trình học tập, vận dụng kiến thức liên môn và kỹ năng thực hành để giải quyết các vấn đề thực tế. Việc sử dụng các tình huống thực tế và bài tập gắn liền với cuộc sống giúp học sinh phát triển tư duy phản biện và sáng tạo.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế cho thấy kết quả tương đồng, khẳng định hiệu quả của dạy học STEM trong phát triển năng lực giải quyết vấn đề. Tuy nhiên, vẫn còn một số giáo viên chưa áp dụng thường xuyên do hạn chế về kỹ năng thiết kế bài giảng và cơ sở vật chất.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tần suất sử dụng phương pháp dạy học phát triển NLGQVĐ, biểu đồ so sánh điểm kiểm tra giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng, cũng như bảng phân loại mức độ phát triển năng lực của học sinh.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường tập huấn và bồi dưỡng giáo viên: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về thiết kế và tổ chức dạy học theo định hướng STEM, tập trung nâng cao kỹ năng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Thời gian thực hiện trong vòng 6 tháng, chủ thể là Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp với các trường đại học sư phạm.

2. Phát triển bộ công cụ dạy học và đánh giá năng lực: Xây dựng và phổ biến bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề phù hợp với chương trình Hóa học lớp 12, đặc biệt chủ đề amin – amino axit – protein. Thời gian hoàn thiện trong 3 tháng, do các chuyên gia giáo dục và giáo viên chủ nhiệm thực hiện.

3. Đầu tư cơ sở vật chất và thiết bị dạy học: Trang bị phòng học bộ môn Hóa học hiện đại, các dụng cụ thí nghiệm và công nghệ hỗ trợ dạy học STEM nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc tổ chức các hoạt động trải nghiệm và thực hành. Kế hoạch đầu tư trong 1 năm, do Ban giám hiệu các trường phối hợp với địa phương thực hiện.

4. Khuyến khích tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM: Mỗi trường THPT nên tổ chức ít nhất 4 bài học STEM, 1 hoạt động trải nghiệm STEM và 1 dự án khoa học kỹ thuật cấp tỉnh mỗi năm học nhằm thúc đẩy sự hứng thú và phát triển năng lực cho học sinh. Chủ thể thực hiện là giáo viên bộ môn và các câu lạc bộ STEM trong trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Giáo viên Hóa học THPT: Nghiên cứu cung cấp phương pháp và công cụ thiết kế bài giảng theo định hướng STEM, giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

2. Cán bộ quản lý giáo dục: Tham khảo để xây dựng kế hoạch đào tạo, đầu tư cơ sở vật chất và triển khai các chương trình giáo dục STEM phù hợp với điều kiện thực tế của địa phương.

3. Sinh viên sư phạm Hóa học: Tài liệu tham khảo quý giá cho việc nghiên cứu phương pháp dạy học tích cực, phát triển năng lực học sinh và chuẩn bị cho công tác giảng dạy tương lai.

4. Nhà nghiên cứu giáo dục: Cung cấp cơ sở lý thuyết và dữ liệu thực nghiệm về hiệu quả dạy học STEM trong phát triển năng lực giải quyết vấn đề, làm nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực giáo dục khoa học.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo dục STEM là gì và tại sao quan trọng trong dạy học Hóa học?
   Giáo dục STEM là phương pháp tích hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học nhằm giúp học sinh áp dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề thực tế. Trong dạy học Hóa học, STEM giúp học sinh phát triển tư duy phản biện, sáng tạo và kỹ năng thực hành, phù hợp với yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông mới.

2. Năng lực giải quyết vấn đề được hiểu như thế nào trong bối cảnh giáo dục phổ thông?
   Năng lực giải quyết vấn đề là khả năng nhận diện, phân tích và xử lý các tình huống khó khăn chưa có giải pháp rõ ràng, bao gồm các bước tìm hiểu, lập kế hoạch, thực hiện và đánh giá giải pháp. Đây là năng lực cốt lõi giúp học sinh thích ứng với các thách thức trong học tập và cuộc sống.

3. Phương pháp dạy học STEM được triển khai như thế nào trong chương trình Hóa học lớp 12?
   Phương pháp này thiết kế các chủ đề học tập gắn với các vấn đề thực tế, sử dụng quy trình khoa học và kỹ thuật để học sinh khám phá, thí nghiệm và sáng tạo giải pháp. Ví dụ, chủ đề amin – amino axit – protein được xây dựng thành các hoạt động trải nghiệm, thí nghiệm và dự án nhỏ theo định hướng STEM.

4. Kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy hiệu quả của dạy học STEM ra sao?
   Kết quả thực nghiệm tại hai trường THPT cho thấy năng lực giải quyết vấn đề của học sinh tăng khoảng 25%, điểm kiểm tra kiến thức tăng 15% so với lớp đối chứng. Điều này chứng tỏ dạy học STEM giúp học sinh tiếp thu kiến thức tốt hơn và phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề hiệu quả.

5. Làm thế nào để giáo viên có thể áp dụng hiệu quả phương pháp dạy học STEM?
   Giáo viên cần được tập huấn bài bản về thiết kế bài giảng STEM, sử dụng các công cụ đánh giá năng lực, kết hợp các phương pháp dạy học tích cực như dạy học dự án, dạy học giải quyết vấn đề, đồng thời tận dụng thiết bị và công nghệ hỗ trợ. Việc phối hợp nhóm và chia sẻ kinh nghiệm cũng rất quan trọng để nâng cao hiệu quả giảng dạy.

Kết luận

• Luận văn đã thiết kế và triển khai thành công các chủ đề dạy học theo định hướng STEM trong chương trình Hóa học lớp 12, tập trung vào chủ đề amin – amino axit – protein nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT.
• Kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy sự cải thiện rõ rệt về năng lực và kết quả học tập của học sinh, với mức tăng khoảng 25% năng lực giải quyết vấn đề và 15% điểm kiểm tra kiến thức.
• Nghiên cứu góp phần làm rõ cơ sở lý thuyết và thực tiễn của giáo dục STEM trong phát triển năng lực học sinh, đồng thời đề xuất các giải pháp thiết thực cho giáo viên và nhà quản lý giáo dục.
• Các khuyến nghị tập trung vào đào tạo giáo viên, phát triển công cụ đánh giá, đầu tư cơ sở vật chất và tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM nhằm nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông.
• Bước tiếp theo là mở rộng thực nghiệm tại nhiều trường THPT khác, đồng thời phát triển thêm các chủ đề dạy học STEM trong các môn học khác để đa dạng hóa phương pháp giáo dục năng lực.

Hành động ngay: Các nhà giáo dục và quản lý giáo dục nên áp dụng và nhân rộng mô hình dạy học STEM đã được nghiên cứu để nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh, góp phần phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao cho tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Lịch sử nghiên cứu vấn đề 1. Giáo dục STEM ở một số quốc gia trên thế giới Giáo dục STEM khá phổ biến hiện nay trên thế giới, được phát triển ở hầu hết các quốc gia trên thế giới nhưng tùy thuộc vào mỗi quốc gia mà giáo dục STEM được triển khai và áp dụng khác nhau. Tại Mỹ: Giáo dục STEM không phải là vấn đề quá mới, nhưng gần đây dành được sự quan tâm lớn của quốc gia thông qua luật liên bang.

Có ba khuyến cáo quan trọng cho những nhà hoạch định chính sách phát triển các công cụ nhằm xây dựng những vấn đề liên quan đến STEM một cách toàn diện gồm: Yêu cầu xây dựng một cách nghiêm túc chương trình giáo dục STEM trong hệ đào tạo 12 năm; cải thiện việc dạy và học STEM trên phạm vi toàn quốc; hỗ trợ các mô hình mới tập trung vào sự phù hợp để chắc chắn rằng tất cả các học sinh đều có những kĩ năng STEM sau khi tốt nghiệp. Một trong các chiến lược chung nhất ở Mỹ hướng tới STEM là nâng cao yêu cầu về toán học và khoa học đối với học sinh tốt nghiệp. Cách tiếp cận này là cơ sở giúp các nhà trường có thể tác động tới tất cả học sinh [3]. Tại Pháp: Giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học.

Trong giai đoạn chính của bậc Tiểu học, học sinh được học về toán học, khoa học tự nhiên và công nghệ. học sinh đã được tham gia các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy sự quan tâm của các em về khoa học và công nghệ, bên cạnh đó phát triển tư duy phê phán của học sinh [3]. Tại Anh: Giáo dục STEM đã được phát triển thành một chương trình quốc gia với mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM bao gồm 4 nội dung chính: Một là, tuyển dụng giáo viên giảng dạy STEM.

Theo đó, dạy tích hợp không phải là một giáo viên dạy nhiều môn học một lúc mà các giáo viên các môn học khác nhau phải hợp tác, cùng xây dựng bài giảng để học sinh có thể vận dụng kiến thức và kĩ năng của nhiều môn để giải quyết một vấn đề. Hai là, bồi dưỡng nâng cao trình độ 6 của giáo viên. Ba là, cải tiến và làm phong phú chương trình học cả trong và ngoài lớp học. Bốn là, phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học [3].

Tại Châu Á: Việc cải cách dạy học khoa học ở Trung Quốc, Nhật bản, Hàn Quốc, Đài Loan (Trung Quốc), Việt Nam. đã chú ý nhấn mạnh mối liên hệ giữa Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán. Chương trình giáo dục STEM ở quốc gia Singapore nhấn mạnh tầm quan trọng của khoa học, nó dựa trên mô hình xoắn ốc thì các khái niệm được giới thiệu ở cấp tiểu học được đào sâu hơn ở cấp THCS và sau đó là cấp THPT. Chương trình giáo dục STEM ở Thái Lan đã được thực hiện thông qua mạng lưới giáo dục [2].

Giáo dục STEM đã không còn là khái niệm mới và xa lạ trong hệ thống giáo dục toàn cầu, nên vai trò quan trọng của nó không chỉ giới hạn trong việc phát triển năng lực cho học sinh nói chung, mà còn đóng góp một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển Năng lực Giải quyết Vấn đề và Đổi mới Khoa học Kỹ thuật (NLGQVĐ). Giáo dục STEM ở Việt Nam Việt Nam là quốc gia đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế, cuộc Cách mạng 4.0 mở ra nhiều cơ hội trong việc nâng cao trình độ công nghệ, nâng cao năng lực sản xuất và cạnh tranh sản phẩm đồng thời là cơ hội lớn cho sản xuất công nghiệp với trình độ và công nghệ tiên tiến [3]. Tại Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ đã chỉ rõ: “Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 với xu hướng phát triển dựa trên nền tảng tích hợp cao độ của hệ thống kết nối số hóa học - vật lí – sinh học với sự đột phá của Internet vạn vật và trí tuệ nhân tạo đang làm thay đổi căn bản nền sản xuất của thế giới. Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 với đặc điểm là tận dụng một cách triệt để sự lan tỏa của số hóa và công nghệ thông tin.

Làn sóng công nghệ mới này đang diễn ra với tốc độ khác nhau tại các quốc gia trên thế giới, nhưng đang tác động mạnh mẽ, ngày một tăng tới mọi mặt của đời sống kinh tế- xã hội, dẫn đến việc thay đổi phương thức và lực lượng sản xuất của xã hội”. Chính vì thế rất nhiều tỉnh, thành phố đã tổ chức các hội thảo về STEM trong ngành giáo dục. Ngày hội STEM được tổ chức lần đầu vào năm 2015 theo sáng kiến 7 của Tạp chí Tia Sáng (nay là Ấn phẩm Tia Sáng của báo Khoa học và Phát triển, Bộ KH và CN) và Liên minh STEM, dưới sự bảo trợ của Bộ Khoa học và Công nghệ. Từ đó hàng năm được tổ chức tại nhiều tỉnh thành với sự kết hợp của các trường Đại học.

Ngày 19-5-2019, trường Cao đẳng nghề Công nghệ cao Hà Nội tham gia ngày hội STEM 2019 với chủ đề “Nguyên tố bí ẩn”. Sự kiện được tổ chức tại Đại học Khoa học tự nhiên (ĐH Quốc gia Hà Nội) và thu hút đông đảo phụ huynh, học sinh khắp nơi về tham gia và trải nghiệm các hoạt động khoa học đầy thú vị. Điểm nhấn của ngày hội STEM năm nay với sự góp mặt của gần 40 gian trải nghiệm được tổ chức bởi chính các em học sinh từ các trường THPT ở Hà Nội, Điện Biên, Hải Dương, Nghệ An, Nam Định. ( Tin tức – Trường Cao đẳng Công nghệ cao Hà Nội) Tại Hải Dương trong những năm gần đây rất chú trọng đến việc phát triển giáo dục STEM cụ thể: Trong 2 ngày 16/8 và 17/8/2021, Sở Giáo dục và Đào tạo (GDĐT) tổ chức tập huấn cho CBQL, giáo viên các trường THCS, THPT và trung tâm GDNN-GDTX trên địa bàn tỉnh về nội dung dạy học tích hợp, dạy học STEM và tự chủ trong hoạt động giáo dục phổ thông.

Chủ trì nội dung tập huấn là TS. Nguyễn Vinh Hiển, nguyên Thứ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo, Chủ tịch Quỹ hỗ trợ đổi mới GDPT Việt Nam. Trong 3 ngày (23, 24 và 29/5/2022), Chương trình tập huấn STEM này được diễn ra nhằm mục đích giúp giáo viên làm quen với lập trình robot cơ bản và những khái niệm nâng cao như trí tuệ nhân tạo AI, Internet vạn vật IoT… Để đáp ứng nhu cầu giảng dạy thời 4.0, chúng ta cần phải tiếp cận và hiểu rõ nhiều hơn nữa về STEM. Do đó, chương trình tập huấn STEM về Robotics đã được OhStem phối hợp cùng phòng GD & DT huyện Tứ Kỳ – Hải Dương tổ chức, với sự tham gia của các giáo viên, cán bộ quản lý đến từ 50 trường cấp 1, cấp 2 khác nhau trên địa bàn huyện.

Tại trường THPT Tứ Kỳ cũng tiếp cận với giáo dục STEM từ những ngày đầu đưa STEM vào trong giáo dục, nhà trường đã có những sản phẩm STEM nổi bật như “ Thiết kế và phóng tên lửa mini ” do giáo viên trực tiếp thực hiện. Để thu hút được sự đam mê của GV và HS trong giáo dục STEM nhà trường đã thành lập Câu lạc bộ STEM với rất nhiều các HS tham gia. Ngày 25/10/2022 nhà trường đã tổ chức chương trình “ Giáo dục STEM và trình diễn sản phẩm công nghệ ’’ với sự 8 tham gia của các cán bộ quản lý, giáo viên, học sinh của nhà trường, và giảng viên, sinh viên của trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên. Việc tạo ra và triển khai các chủ đề dạy học dưới góc nhìn STEM là một hướng nghiên cứu mới và mang tính thực tế cao.

Mặc dù vậy, số lượng nghiên cứu về lĩnh vực này tại Việt Nam vẫn chưa đủ phong phú. Tôi đã tiến hành nghiên cứu và phát hiện một số đề tài nghiên cứu, sau đó áp dụng phương pháp dạy học dựa trên STEM vào các chủ đề giảng dạy của mình.: - Tác giả Kiều Thị Hải: Phát triển năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng thông qua dạy học STEM chương carbon – Silicon ( Hóa học 11); - Tác giả Ngô Thị Toan: Phát triển năng lực vận dụng kiến, thức kĩ năng thông qua dạy học STEM phần Hóa học phi kim lớp 11; - Tác giả 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; - Tác giả Dương Thị Ánh Tuyết: Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM trong dạy học phần hóa học vô cơ lớp 11 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề học sinh. - Tác giả Lưu Thị Huế: Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng cho học sinh thông qua dạy học chương cacbohiđrat – Hóa học 12 theo định hướng STEM. Dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề.

Nhiều nghiên cứu đã tập trung vào phương pháp dạy học giải quyết vấn đề, trong đó đáng kể là sự đóng góp của dịch giả Phạm Tất Đắc qua cuốn sách "Dạy học nêu vấn đề" dựa trên tác phẩm gốc của tác giả I.Lecne (người Nga), được xuất bản bởi nhà xuất bản giáo dục vào năm 1977. Ông là người đầu tiên mang phương pháp dạy học giải quyết vấn đề vào Việt Nam. Ngoài ra, những nhà nghiên cứu như Lê Khánh Bằng, Nguyễn Bá Kim cũng đã thực hiện các nghiên cứu về phương pháp này, tuy nhiên, phạm vi nghiên cứu chủ yếu tập trung vào khía cạnh lý thuyết và ứng dụng trong môn toán ở cả bậc phổ thông và đại học. 9 Ngay trong tài liệu tập huấn “Dạy học và kiểm tra, đánh giá kết quả học tập theo định hướng phát triển năng lực học sinh” của Bộ GD&ĐT từ năm 2014 cũng đã đề cập đến đổi mới dạy học phát triển năng lực HS.

Và đến giai đoạn GD 2018 thì DH phát triển NLGQVĐ được Bộ GD&ĐT đề cập rõ hơn trong việc đổi mới PPDH cho GV các môn trong đó có môn hóa học PPDH giải quyết vấn đề cũng được các tác giả Nguyễn Ngọc Quang, Nguyễn Cương, Dương Xuân Trinh đề cập đến trong một số cuốn sách và luận văn thạc sĩ: + Lý luận dạy học Hóa học Tập 1, Nhà xuất bản Giáo dục năm 1982.