Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục của tác giả Lê Thịnh có tiêu đề "Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM trong môn Vật lí ở trường trung học phổ thông", chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí, được thực hiện tại Trường Đại học Vinh vào năm 2024 dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Phạm Thị Phú.

Tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ yêu cầu đổi mới giáo dục phổ thông theo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực học sinh, đặc biệt là việc triển khai định hướng giáo dục STEM trong Chương trình Giáo dục phổ thông (GDPT) 2018. Mặc dù Chương trình GDPT 2018 và các văn bản chỉ đạo của Bộ Giáo dục và Đào tạo (như Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/8/2020) đã nhấn mạnh vai trò của giáo dục STEM, song việc tích hợp các môn học thuộc lĩnh vực STEM trong chương trình vẫn ở trạng thái mở. Giáo viên bộ môn Vật lí phải tự lực thiết kế và tổ chức các chủ đề tích hợp STEM (iSTEM) trong điều kiện dạy học đơn môn, hoạt động trải nghiệm hoặc chuyên đề học tập lựa chọn. Khoảng trống nghiên cứu được chỉ ra là: các tiêu chí đánh giá chủ đề STEM hiện hành vẫn áp dụng chung theo tiêu chí bài học của Công văn số 5555/BGDĐT-GDTrH ngày 8/10/2014, chưa phản ánh đầy đủ đặc trưng kỹ thuật - công nghệ; đồng thời thiếu một khung lý thuyết đồng bộ từ phân loại cấp độ, bộ tiêu chí nhận diện, quy trình thiết kế đến mô hình tổ chức dạy học và công cụ đánh giá năng lực học sinh trong môn Vật lí cấp trung học phổ thông (THPT).

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là đề xuất khung lý thuyết về xây dựng và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM, từ đó áp dụng để thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề iSTEM trong môn Vật lí ở trường THPT nhằm phát triển đồng thời năng lực Vật lí cùng năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo (GQVĐ & ST) của học sinh.

Giả thuyết khoa học của luận án được phát biểu: Nếu khung lý thuyết về thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM bám sát các tiêu chí đặc trưng của chủ đề iSTEM, được sắp xếp dựa theo các yếu tố cấu trúc của quá trình dạy học, thì việc thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM theo khung lý thuyết này trong môn Vật lí ở trường THPT sẽ vừa phát triển năng lực Vật lí vừa phát triển được năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh.

Các câu hỏi nghiên cứu của đề tài gồm 5 câu hỏi:

  1. Chủ đề iSTEM là gì? Phân loại chủ đề iSTEM như thế nào?
  2. Tiêu chí nào để nhận diện chủ đề iSTEM?
  3. Làm thế nào để xây dựng chủ đề dạy học iSTEM?
  4. Tổ chức dạy học chủ đề iSTEM như thế nào?
  5. Đánh giá năng lực Vật lí và năng lực GQVĐ & ST của học sinh trong dạy học chủ đề iSTEM như thế nào?

Đối tượng nghiên cứu của luận án là giáo dục STEM, quá trình dạy học môn Vật lí và mục tiêu, nội dung các môn khoa học (Hóa học, Sinh học), Công nghệ, Toán học ở trường THPT. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các chủ đề iSTEM trong dạy học môn Vật lí ở trường THPT, với địa bàn khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm tại các trường THPT thuộc Thành phố Hồ Chí Minh.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng thuật lịch sử nghiên cứu về giáo dục tích hợp STEM trên phạm vi quốc tế và tại Việt Nam qua nhiều nhóm công trình:

Về nghiên cứu quốc tế, tác giả phân tích quá trình chuyển dịch thuật ngữ từ SMET sang STEM do Tổ chức Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF) khởi xướng, và thuật ngữ "integrated STEM" (iSTEM) được các tác giả như Sanders và Wells (2008, 2012), Heil, Pearson và Burger (2013) hệ thống hóa. Các nghiên cứu tổng quan về sự phát triển STEM tại các châu lục được trích dẫn gồm Josh Brown (2007–2010), Yoan-Chung Yu (2008), các nghiên cứu của Morrison (2006), Amanda Roberts (2012), David W. White, William E. Dugger (2010), Ryan Brown, Tuyên bố Kuching của Hiệp hội Giáo dục Khoa học Quốc tế (ICASE, 2010), báo cáo của Joyce & Dzoga (2011) tại Châu Âu, các chính sách tại Châu Phi (MasterCard Foundation/SSA, 2000). Về mô hình dạy học và tích hợp, tác giả điểm lại 6 cốt lõi tích hợp của Moore, Johnson, Peters-Burton và Guzey (2016); nghiên cứu phân biệt tích hợp theo bối cảnh và tích hợp nội dung của Moore và Smith (2014); mô hình tiếp cận của Roehrig, Wang, Moore và Park (2012); 3 phương pháp tiếp cận Silo, Embedded, Integrated của Roberts (2012); khung phân loại tiếp cận của Barakos (2012); mô hình chuỗi tích hợp liên tục của Jacobs (2010), Fogarty (2009), Drake và Burns (2004), Bybee (2013); các mức độ tích hợp từ đơn môn đến xuyên môn của Vasquez (2014) và Alex Delaforce (2016); mô hình quy trình thiết kế kỹ thuật EDP 8 bước của Massachusetts, quy trình EDP 7 bước tại Malaysia của Siew N. (2017) và các nghiên cứu của Reeve (2013), Lilia Halim (2012), Ahmad Zamri Khairani (2017), Ong Eng Teck và Md Nasir Ibrahim (2015), Muhammad Abd Hadi (2015).

Về nghiên cứu tại Việt Nam, luận án khái quát thực tiễn triển khai giáo dục STEM qua các câu lạc bộ Robotics, Lego Education (Việt Tinh Anh, DTT-EDUSPEC, Sài Gòn Tech), các cuộc thi Olympic tháng 4, Robotacon, MYOR, Ngày hội STEM quốc gia và Dự án thí điểm của Hội đồng Anh phối hợp với Bộ Giáo dục và Đào tạo (2016–2017) tại 15 trường thuộc 5 tỉnh phía Bắc. Về các luận án và tài liệu nghiên cứu chuyên sâu, tác giả phân tích công trình của:

  • Lê Xuân Quang (2017): Luận án tiến sĩ về dạy học môn Công nghệ lớp 8 theo định hướng giáo dục STEM;
  • Nguyễn Thanh Nga và cộng sự (2019): Tài liệu thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh THCS và THPT;
  • Phạm Văn Vương (2020): Luận án tiến sĩ về dạy học tích hợp theo mô hình STEM thông qua môn Vật lí THPT (chuyên ngành Lý luận và Lịch sử giáo dục), đề xuất 5 bước quy trình dạy học và 4 tiêu chí chủ đề, nhưng tác giả Lê Thịnh chỉ ra rằng quy trình này chưa tách bạch giai đoạn thiết kế với thực hiện, đồng thời 4 tiêu chí còn thiếu vắng yếu tố sản phẩm công nghệ - kỹ thuật;
  • Nguyễn Thị Thùy Trang (2021): Luận án về phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm Hóa học;
  • Lê Hải Mỹ Ngân (2022): Luận án về tổ chức dạy học chủ đề STEM Robotics nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THCS.

Khoảng trống được luận án xác định là: Cho đến năm 2023, chưa có công trình nào công bố một khung lý thuyết hoàn chỉnh về "Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM trong dạy học đơn môn Vật lí ở trường THPT" nhằm phát triển năng lực Vật lí và năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh, có sự phân cấp độ tích hợp rõ ràng từ nội môn đến liên môn đầy đủ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

Luận án dựa trên cơ sở khoa học của bộ môn Vật lí (môn khoa học thực nghiệm, cơ sở của thiết bị khoa học công nghệ, sử dụng Toán học làm công cụ), các lý thuyết dạy học tích cực (mô hình 5E của Bybee, 6E của Burke, 7E của Eisenkraft, quy trình Thiết kế Kỹ thuật EDP), cùng hệ thống văn bản quy phạm pháp luật của Việt Nam (Nghị quyết số 29-NQ/TW, Chỉ thị 16/CT-TTg, Quyết định 522/QĐ-TTg, Thông tư 32/2018/TT-BGDĐT ban hành Chương trình GDPT 2018, Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH và Công văn 5555/BGDĐT-GDTrH).

Tác giả đề xuất khung phân loại 3 cấp độ chủ đề iSTEM trong môn Vật lí:

  • Cấp độ 1 (Tích hợp nội môn): Tích hợp liên kết từng phân môn, từng chương hoặc các cấp lớp khác nhau trong môn Vật lí theo 2 kiểu: lồng ghép đồng tâm hoặc liên kết màng.
  • Cấp độ 2 (Tích hợp STEM khuyết): Tích hợp theo kiểu đa môn, liên môn hoặc nhúng vận dụng kiến thức từ 2 môn học/lĩnh vực STEM trở lên (nhưng chưa bao phủ toàn bộ 4 lĩnh vực S-T-E-M).
  • Cấp độ 3 (Tích hợp STEM đầy đủ): Tích hợp đa môn, liên môn hoặc xuyên môn vận dụng đầy đủ kiến thức của cả 4 lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, có thể mở rộng kết hợp với Tin học, Nghệ thuật để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh giải quyết vấn đề thực tiễn.
Cấp độ chủ đề iSTEM Hình thức tích hợp Phạm vi môn học tham gia Đặc điểm cấu trúc kiến thức
Cấp độ 1 (Nội môn) Đồng tâm hoặc liên kết màng 01 môn (Vật lí) Kết nối các mạch kiến thức, chương hồi hoặc giữa các khối lớp trong nội bộ môn Vật lí.
Cấp độ 2 (STEM khuyết) Đa môn, liên môn, nhúng Từ 02 đến 03 lĩnh vực STEM Kết hợp kiến thức môn Vật lí với Công nghệ hoặc Toán/Hóa học; chưa hội tụ đủ cả 4 thành tố S-T-E-M.
Cấp độ 3 (STEM đầy đủ) Đa môn, liên môn, xuyên môn Đầy đủ cả 04 lĩnh vực S, T, E, M (mở rộng Tin học/Nghệ thuật) Hòa trộn kiến thức 4 thành tố giải quyết vấn đề thực tiễn; làm mờ ranh giới môn học, tạo ra sản phẩm kỹ thuật trọn vẹn.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Thu thập, phân tích, tổng hợp và hệ thống hóa các tài liệu về giáo dục STEM, chương trình môn Vật lí 2018 để xây dựng khung lý thuyết, quy trình thiết kế và mô hình tổ chức dạy học.
  • Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Sử dụng phiếu điều tra, bảng hỏi khảo sát và phỏng vấn chuyên gia đối với giáo viên THPT tại Thành phố Hồ Chí Minh nhằm tìm hiểu nhận thức, mức độ quan tâm và thực trạng thiết kế, tổ chức dạy học chủ đề STEM.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm theo 2 vòng tại trường THPT (vòng 1 trên lớp 11CA2; vòng 2 trên lớp 10C Tin), sử dụng phương pháp nghiên cứu trường hợp để theo dõi sự phát triển năng lực của học sinh.
  • Phương pháp thống kê toán học: Xử lý định lượng dữ liệu điều tra thực trạng và điểm số đánh giá năng lực của học sinh qua các công cụ bảng kiểm, phiếu đánh giá rubric, phiếu đánh giá sản phẩm vật chất, phiếu đánh giá bài thuyết trình và phiếu đánh giá đồng đẳng.

Nội dung chính theo từng chương

Luận án có tổng dung lượng chính văn gồm 4 chương (từ trang 1 đến trang 157), kèm phần kết luận, danh mục công trình, tài liệu tham khảo và 49 trang phụ lục.

Cấu trúc luận án:

Chương 1: Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục tích hợp STEM ở trường trung học phổ thông

Chương 1 khái quát quá trình hình thành, phát triển và tầm quan trọng của giáo dục STEM trên thế giới (Bắc Mỹ, Châu Âu, Châu Úc, Đông Á, Đông Nam Á và Châu Phi). Chương này phân tích chi tiết các tiếp cận lý thuyết về tích hợp STEM của các tác giả quốc tế (Sanders, Roberts, Barakos, Fogarty, Jacobs, Vasquez, Delaforce) và thực tiễn triển khai tại Việt Nam. Tác giả chỉ ra rằng mặc dù có nhiều phong trào và cuộc thi STEM, việc đưa giáo dục STEM vào chương trình chính khóa môn Vật lí cấp THPT theo Chương trình GDPT 2018 vẫn thiếu một hệ thống cơ sở lý luận và phương pháp luận đồng bộ. Tác giả kết luận chương bằng việc xác lập 5 câu hỏi nghiên cứu làm kim chỉ nam cho toàn bộ luận án.

Chương 2: Cơ sở lý luận và thực tiễn xây dựng chủ đề dạy học tích hợp STEM trong môn Vật lí ở trường trung học phổ thông

Chương 2 là chương có dung lượng lớn nhất (77 trang), tập trung giải quyết các cơ sở nền tảng:

  1. Bản chất và đặc điểm của dạy học iSTEM trong môn Vật lí: Xác định Vật lí là môn khoa học thực nghiệm giữ vai trò nền tảng khoa học (S) trong mối liên hệ với Công nghệ (T), Kỹ thuật (E) và Toán học (M).
  2. Phân loại cấp độ iSTEM: Luận chứng chi tiết 3 cấp độ tích hợp (nội môn kiểu đồng tâm/màng; STEM khuyết; STEM đầy đủ).
  3. Bộ tiêu chí nhận diện chủ đề iSTEM và quy trình thiết kế: Xây dựng quy trình thiết kế chủ đề iSTEM và quy trình tổ chức dạy học theo Quy trình Thiết kế Kỹ thuật (EDP) phối hợp các mô hình dạy học khám phá.
  4. Khung đánh giá năng lực: Xây dựng cấu trúc biểu hiện hành vi, bảng tiêu chí và phiếu đánh giá (rubric) cho 2 nhóm năng lực:
    • Năng lực Vật lí: Nhận thức vật lí, tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí, vận dụng kiến thức kỹ năng đã học.
    • Năng lực Giải quyết vấn đề và Sáng tạo (GQVĐ & ST): Nhận ra ý tưởng mới, xác định và làm rõ vấn đề, đề xuất và lựa chọn giải pháp, thiết kế và chế tạo sản phẩm, thử nghiệm và đánh giá.
    • Các công cụ đánh giá đi kèm gồm: Phiếu đánh giá sản phẩm vật chất, Phiếu đánh giá thuyết trình sản phẩm và Phiếu đánh giá đồng đẳng cá nhân/nhóm.
  5. Khảo sát thực trạng: Khảo sát nhận thức, mức độ quan tâm và kỹ thuật giảng dạy của giáo viên THPT tại Thành phố Hồ Chí Minh, khẳng định tính cần thiết phải có tài liệu hướng dẫn cụ thể về quy trình thiết kế chủ đề iSTEM đơn môn Vật lí.

Chương 3: Xây dựng chủ đề dạy học iSTEM trong môn Vật lí trung học phổ thông

Chương 3 tiến hành phân tích Chương trình GDPT môn Vật lí 2018, xác định tính tích hợp của nội dung môn Vật lí với các môn học khác trong nhóm STEM. Trên cơ sở đó, tác giả thiết kế chi tiết 3 chủ đề minh họa tương ứng với 3 cấp độ tích hợp:

  • Chủ đề 1 (Cấp độ 1 - Nội môn): "Đèn trang trí"
    • Kiến thức tích hợp: Nguồn điện, định luật Ôm cho đoạn mạch và toàn mạch, dòng điện trong chất bán dẫn (LED), thiết kế mạch điện và gấp giấy Origami tạo hình vỏ đèn.
    • Hồ sơ chủ đề gồm: Mục tiêu, tiêu chí sản phẩm, sơ đồ khối, bản vẽ thiết kế chi tiết, phiếu hướng dẫn tự nghiên cứu kiến thức nền, kế hoạch chế tạo và phiếu đánh giá.
  • Chủ đề 2 (Cấp độ 2 - STEM khuyết): "Quạt điện mini"
    • Kiến thức tích hợp: Từ trường, lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện, động cơ điện một chiều, nguyên lý khí động học cánh quạt, mạch điều khiển nguồn điện.
    • Hồ sơ chủ đề gồm: Sơ đồ liên kết kiến thức STEM, sơ đồ giải thuật lập trình, tiêu chí sản phẩm quạt mini, tiến độ chế tạo và tiêu chí nghiệm thu.
  • Chủ đề 3 (Cấp độ 3 - STEM đầy đủ): "Máy rửa tay sát khuẩn tự động"
    • Kiến thức tích hợp: Cảm biến hồng ngoại/quang điện, mạch tích hợp, lập trình vi điều khiển Arduino (Tin học/Công nghệ), cơ cấu bơm áp lực và tính chất dung dịch sát khuẩn (Hóa học/Sinh học), tính toán lưu lượng và thời gian phun (Toán học).
    • Hồ sơ chủ đề gồm: Sơ đồ hóa kiến thức iSTEM với sản phẩm (CFG), sơ đồ khối lệnh lập trình Arduino, bản vẽ kỹ thuật cơ khí, kế hoạch dạy học chi tiết và hệ thống tiêu chí đánh giá năng lực học sinh.

Chương 4: Thực nghiệm sư phạm

Chương 4 trình bày quá trình thực nghiệm sư phạm tại Thành phố Hồ Chí Minh qua 2 giai đoạn:

  • Thực nghiệm vòng 1: Tiến hành tại lớp 11CA2 với chủ đề "Đèn trang trí" nhằm kiểm tra tính khả thi của quy trình tổ chức dạy học, tính phù hợp của phiếu học tập và hoàn thiện các công cụ đánh giá.
  • Thực nghiệm vòng 2: Tiến hành tại lớp 10C Tin với cả 3 chủ đề ("Đèn trang trí", "Quạt điện mini" và "Máy rửa tay sát khuẩn tự động").
  • Phương pháp theo dõi và đánh giá: Sử dụng phương pháp nghiên cứu trường hợp (case study), phân công nhóm học tập, theo dõi hoạt động lập kế hoạch, hàn kết nối mạch điện, lập trình vi điều khiển, thuyết trình và nghiệm thu sản phẩm.
  • Kết quả định lượng: Thu thập và xử lý điểm số đánh giá nhóm, đánh giá cá nhân, điểm đánh giá sản phẩm vật chất và thuyết trình. Biểu đồ diễn biến cho thấy sự tăng trưởng rõ rệt về điểm số biểu hiện hành vi của năng lực Vật lí và năng lực GQVĐ & ST của học sinh diện nghiên cứu qua từng chủ đề từ cấp độ 1 đến cấp độ 3. Kết quả thực nghiệm khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án tự nêu những đóng góp mới về mặt lý luận và thực tiễn như sau:

Đóng góp về mặt lý luận

  1. Đề xuất khung phân loại các cấp độ tích hợp của chủ đề iSTEM trong dạy học môn Vật lí cấp THPT gồm 3 cấp độ: Cấp độ 1 (Nội môn - kiểu đồng tâm và liên kết màng), Cấp độ 2 (STEM khuyết) và Cấp độ 3 (STEM đầy đủ).
  2. Xây dựng bộ tiêu chí nhận diện và đánh giá chủ đề iSTEM phù hợp với đặc thù dạy học đơn môn Vật lí trong mối liên kết với các lĩnh vực S-T-E-M.
  3. Đề xuất quy trình thiết kế chủ đề dạy học iSTEM trong môn Vật lí theo hướng tường minh, phân định rõ giai đoạn chuẩn bị kế hoạch và giai đoạn thực hiện.
  4. Lựa chọn và đề xuất mô hình tổ chức hoạt động dạy học chủ đề iSTEM theo Quy trình Thiết kế Kỹ thuật (EDP), tích hợp các mô hình dạy học khám phá nhằm phát triển năng lực Vật lí và năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh.
  5. Thiết lập hệ thống công cụ đánh giá năng lực gồm các bảng biểu hiện hành vi, phiếu đánh giá sản phẩm vật chất, phiếu đánh giá bài thuyết trình và phiếu đánh giá đồng đẳng.

Đóng góp về mặt thực tiễn

  1. Thiết kế hoàn chỉnh hồ sơ dạy học của 3 chủ đề iSTEM minh họa cho 3 cấp độ trong chương trình môn Vật lí THPT: "Đèn trang trí" (Cấp độ 1), "Quạt điện mini" (Cấp độ 2) và "Máy rửa tay sát khuẩn tự động" (Cấp độ 3).
  2. Cung cấp quy trình chế tạo, sơ đồ khối mạch điện, sơ đồ thuật ngữ lập trình Arduino và các sản phẩm vật chất thực tế do học sinh tự tay thiết kế và chế tạo trong quá trình thực nghiệm sư phạm.
  3. Cung cấp dữ liệu thực nghiệm sư phạm và số liệu khảo sát thực trạng làm cơ sở tham khảo cho việc tổ chức hoạt động giáo dục STEM tại các trường THPT.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong văn bản luận án:

  • Hạn chế: Địa bàn khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm chủ yếu tập trung tại một số trường THPT trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh (chẳng hạn như các lớp chuyên Tin/chọn tại địa bàn), quy mô mẫu nghiên cứu trường hợp chưa bao phủ toàn bộ các vùng miền có điều kiện cơ sở vật chất dạy học khác nhau. Nghiên cứu mới chỉ tập trung giới hạn trong phạm vi môn Vật lí cấp THPT.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng việc thiết kế hệ thống chủ đề iSTEM cho tất cả các mạch nội dung kiến thức của toàn bộ chương trình môn Vật lí lớp 10, lớp 11 và lớp 12 theo Chương trình GDPT 2018; đồng thời triển khai thử nghiệm diện rộng tại các địa phương khác và nghiên cứu các biện pháp bồi dưỡng năng lực dạy học iSTEM cho giáo viên Vật lí THPT.

Giá trị tham khảo

Luận án mang lại giá trị tham khảo chuyên môn cho các đối tượng:

  • Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí, Khoa học giáo dục: Tham khảo khung lý thuyết phân loại cấp độ iSTEM, bộ tiêu chí nhận diện chủ đề và các công cụ đo lường đánh giá năng lực học sinh qua bảng kiểm rubric.
  • Giáo viên môn Vật lí và giáo viên các môn KHTN/Công nghệ tại trường THPT: Sử dụng trực tiếp quy trình thiết kế và kế hoạch dạy học chi tiết của 3 chủ đề ("Đèn trang trí", "Quạt điện mini", "Máy rửa tay sát khuẩn tự động") để tổ chức bài học STEM hoặc hoạt động trải nghiệm theo hướng dẫn của Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH.
  • Cán bộ quản lý giáo dục, chuyên viên phụ trách chuyên môn: Tham khảo các tiêu chí đánh giá chủ đề STEM kỹ thuật để xây dựng tiêu chuẩn kiểm tra, đánh giá tiết dạy chuyên đề STEM tại các cơ sở giáo dục trung học.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án phân chia chủ đề iSTEM trong môn Vật lí thành những cấp độ nào? Luận án đề xuất 3 cấp độ tích hợp:

  • Cấp độ 1 (Tích hợp nội môn): Liên kết các mạch kiến thức hoặc chương hồi trong môn Vật lí theo kiểu lồng ghép đồng tâm hoặc liên kết màng (ví dụ: chủ đề "Đèn trang trí").
  • Cấp độ 2 (STEM khuyết): Tích hợp từ 2 đến 3 môn thuộc lĩnh vực STEM theo hình thức liên môn hoặc nhúng (ví dụ: chủ đề "Quạt điện mini").
  • Cấp độ 3 (STEM đầy đủ): Tích hợp toàn diện cả 4 lĩnh vực S-T-E-M, có thể kết hợp thêm Tin học và Nghệ thuật (ví dụ: chủ đề "Máy rửa tay sát khuẩn tự động").

2. Ba chủ đề thực nghiệm sư phạm trong luận án được thiết kế gắn với những nội dung kiến thức nào?

  • Chủ đề "Đèn trang trí" (Cấp độ 1): Gắn với kiến thức nguồn điện, định luật Ôm, chất bán dẫn (đèn LED) và kỹ thuật tạo hình vỏ đèn.
  • Chủ đề "Quạt điện mini" (Cấp độ 2): Gắn với kiến thức từ trường, lực từ, động cơ điện một chiều và nguyên lý khí động học.
  • Chủ đề "Máy rửa tay sát khuẩn tự động" (Cấp độ 3): Gắn với kiến thức cảm biến quang điện/hồng ngoại, mạch điện điều khiển, lập trình vi điều khiển Arduino, tính chất hóa học của dung dịch sát khuẩn và tính toán áp lực bơm.

3. Luận án sử dụng những công cụ nào để đánh giá năng lực của học sinh? Luận án xây dựng bảng mô tả biểu hiện hành vi và đánh giá kết hợp qua 4 công cụ chính:

  • Bảng rubric đánh giá năng lực Vật lí và năng lực GQVĐ & ST theo các mức độ biểu hiện hành vi;
  • Phiếu đánh giá sản phẩm vật chất (chất lượng kỹ thuật, tính thẩm mỹ, độ bền, tính sáng tạo);
  • Phiếu đánh giá bài thuyết trình sản phẩm dự án;
  • Phiếu đánh giá đồng đẳng giữa các cá nhân trong nhóm và giữa các nhóm học tập.

4. Khung tổ chức dạy học chủ đề iSTEM của luận án được vận dụng theo mô hình nào? Khung tổ chức dạy học được xây dựng dựa trên Quy trình Thiết kế Kỹ thuật (Engineering Design Process - EDP), kết hợp linh hoạt với các mô hình dạy học khám phá (như mô hình 5E, 6E, 7E), dẫn dắt học sinh từ bước xác định vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất giải pháp, thiết kế, chế tạo nguyên mẫu, thử nghiệm - điều chỉnh đến báo cáo và nghiệm thu sản phẩm.

5. Thực nghiệm sư phạm được tiến hành ở đâu và qua mấy giai đoạn? Thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại các trường THPT ở Thành phố Hồ Chí Minh qua 2 vòng:

  • Vòng 1: Thực nghiệm chủ đề "Đèn trang trí" tại lớp 11CA2 để kiểm chuẩn quy trình và phiếu học tập.
  • Vòng 2: Thực nghiệm toàn diện cả 3 chủ đề ("Đèn trang trí", "Quạt điện mini", "Máy rửa tay sát khuẩn tự động") tại lớp 10C Tin, đánh giá sự phát triển năng lực của học sinh theo phương pháp nghiên cứu trường hợp.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lê Thịnh đã giải quyết câu hỏi nghiên cứu về việc thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM trong dạy học đơn môn Vật lí cấp trung học phổ thông. Luận án đóng góp hệ thống cơ sở lý luận qua việc đề xuất phân loại 3 cấp độ iSTEM, bộ tiêu chí nhận diện và quy trình tổ chức dạy học theo Quy trình Thiết kế Kỹ thuật; đồng thời đóng góp thực tiễn qua hồ sơ 3 chủ đề minh họa ("Đèn trang trí", "Quạt điện mini", "Máy rửa tay sát khuẩn tự động"). Kết quả thực nghiệm sư phạm khẳng định tính khả thi của khung lý thuyết và cho thấy sự chuyển biến tích cực về năng lực Vật lí cùng năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh.