Tổ chức một số hoạt động giáo dục STEM trong dạy học Toán 9 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh

Luận văn Thạc sĩ: Tổ chức hoạt động giáo dục STEM trong dạy học Toán 9 tại ĐH Sư phạm Thái Nguyên

• Tác giả: Trịnh Thị Thanh Thúy
• Người hướng dẫn: PGS. Trịnh Thị Phương Thảo
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán
• Đề tài: Tổ chức một số hoạt động giáo dục STEM trong dạy học Toán 9 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan giáo dục STEM trong dạy học Toán 9 hiện nay

Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 nhấn mạnh việc phát triển phẩm chất và năng lực cho người học. Môn Toán lớp 9 giữ vị trí bản lề ở cấp trung học cơ sở. Kiến thức toán lớp 9 có tính trừu tượng cao. Học sinh cần tiếp cận kiến thức qua thực tiễn sinh động. Nghiên cứu từ Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên khẳng định tầm quan trọng của giáo dục STEM. Giáo dục STEM không phải là một môn học độc lập. Đây là một phương thức giáo dục tích hợp đa ngành. Mô hình này kết hợp bốn lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Khi đưa STEM vào môn Toán, kiến thức lý thuyết được gắn liền với kỹ thuật chế tạo. Học sinh học cách ứng dụng định lý và công thức vào đời sống thường ngày. Quá trình này giúp nâng cao hứng thú học tập rõ rệt. Học sinh không còn thụ động tiếp nhận kiến thức một chiều. Người học chủ động tìm tòi, thảo luận và làm việc nhóm để giải quyết nhiệm vụ. Phương thức này đặt nền móng vững chắc cho tư duy khoa học.

1.1. Khái niệm và đặc điểm giáo dục STEM

Giáo dục STEM là mô hình giáo dục hiện đại. Mô hình này tích hợp kiến thức từ khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Thuật ngữ STEM nhấn mạnh phương pháp học tập dựa trên thực hành và hành động. Học sinh vận dụng kiến thức lý thuyết để tạo ra sản phẩm cụ thể. Điểm đặc trưng của phương pháp là tính liên ngành và tính thực tiễn cao. Nội dung bài học bắt nguồn từ các vấn đề thực tế trong đời sống. Học sinh tiếp cận kiến thức thông qua trải nghiệm và khám phá. Quá trình học tập đòi hỏi sự tương tác liên tục giữa các thành viên. Học sinh rèn luyện tư duy phản biện và khả năng giao tiếp. Phương pháp này xóa bỏ ranh giới cứng nhắc giữa các môn học truyền thống.

1.2. Mục tiêu phát triển năng lực học sinh lớp 9

Mục tiêu cốt lõi của giáo dục STEM trong môn Toán lớp 9 là phát triển năng lực toàn diện. Trọng tâm hướng tới hai năng lực chính: giải quyết vấn đề và sáng tạo. Học sinh cần rèn luyện khả năng phát hiện các mâu thuẫn trong thực tế. Sau đó, học sinh sử dụng ngôn ngữ toán học để mô hình hóa vấn đề. Học sinh xây dựng giả thuyết khoa học và đề xuất các giải pháp khả thi. Quá trình thiết kế sản phẩm đòi hỏi tư duy đổi mới và sự khéo léo. Học sinh học cách chấp nhận rủi ro và điều chỉnh khi thử nghiệm thất bại. Hoạt động này hình thành tính kiên trì và tinh thần trách nhiệm. Học sinh sẵn sàng thích ứng với những yêu cầu mới của xã hội hiện đại.

II. Thực trạng giáo dục STEM trong dạy học Toán 9 hiện nay

Khảo sát thực tế tại các trường trung học cơ sở cho thấy nhiều bất cập đáng chú ý. Giáo viên toán gặp nhiều trở ngại khi triển khai giáo dục STEM. Chương trình toán lớp 9 có khối lượng kiến thức lớn. Áp lực từ các kỳ thi chuyển cấp tạo gánh nặng tâm lý nặng nề cho giáo viên và học sinh. Nhiều giáo viên quen với phương pháp thuyết giảng truyền thống. Họ e ngại việc đổi mới phương pháp dạy học. Việc thiết kế giáo án STEM đòi hỏi nhiều thời gian và công sức chuẩn bị. Cơ sở vật chất và thiết bị thực hành tại các nhà trường còn thiếu thốn. Học sinh chưa quen với việc tự học và nghiên cứu tài liệu. Kỹ năng làm việc nhóm của học sinh còn nhiều hạn chế. Đa số học sinh chỉ tập trung vào việc giải các dạng bài tập thi cử quen thuộc. Khả năng liên hệ kiến thức toán học với các hiện tượng thực tế còn rất yếu. Nhiều học sinh lúng túng khi gặp các bài toán mở. Sự thiếu liên kết giữa các tổ bộ môn khoa học tự nhiên cũng gây cản trở lớn. Điều này làm giảm hiệu quả giáo dục liên môn.

2.1. Thách thức đối với giáo viên môn Toán

Giáo viên toán đối mặt với nhiều khó khăn về mặt chuyên môn. Đa số giáo viên được đào tạo theo phương pháp đơn môn. Năng lực tích hợp kiến thức công nghệ và kỹ thuật còn hạn chế. Kỹ năng thiết kế bộ công cụ đánh giá sản phẩm STEM chưa đồng đều. Việc cân bằng giữa thời lượng chương trình chính khóa và bài học STEM rất phức tạp. Giáo viên thiếu nguồn học liệu chuẩn và các mô hình mẫu để tham khảo. Công tác kiểm tra đánh giá theo năng lực đòi hỏi nhiều tiêu chí chi tiết. Giáo viên thường tốn nhiều công sức để quan sát và ghi nhận tiến trình học tập của từng nhóm. Áp lực thi đua và chỉ tiêu chất lượng bộ môn cũng tạo rào cản tâm lý lớn.

2.2. Hạn chế về năng lực của học sinh THCS

Học sinh lớp 9 thường gặp khó khăn trong việc vận dụng kiến thức lý thuyết. Các em quen với việc ghi nhớ máy móc các công thức toán học. Khi đối diện với các vấn đề thực tế, học sinh thường lúng túng trong khâu xác định mô hình toán học. Kỹ năng phân tích dữ liệu thực nghiệm còn yếu. Nhiều học sinh thiếu sự kiên nhẫn khi sản phẩm thử nghiệm bị hỏng hoặc hoạt động kém hiệu quả. Khả năng sáng tạo của học sinh bị giới hạn bởi tư duy theo lối mòn. Kỹ năng sử dụng dụng cụ kỹ thuật và vật liệu chế tạo còn vụng về. Việc hợp tác phân chia công việc trong nhóm chưa thực sự đồng đều và hiệu quả.

III. Giải pháp giáo dục STEM trong dạy học Toán 9 hiệu quả

Luận văn thạc sĩ tại Đại học Sư phạm Thái Nguyên đề xuất quy trình ba bước giải bài toán thực tiễn. Bước một là xác định mô hình toán học của vấn đề thực tiễn. Học sinh sử dụng công thức, phương trình và đồ thị để mô tả tình huống. Bước hai là giải quyết vấn đề toán học trong mô hình vừa thiết lập. Học sinh vận dụng kiến thức toán học để tìm kiếm kết quả. Bước ba là thể hiện, đánh giá lời giải trong ngữ cảnh thực tế và cải tiến mô hình. Giáo viên cần xây dựng các chủ đề STEM gắn liền với nội dung bài học. Ví dụ điển hình là chủ đề chế tạo quạt sưởi mini khi học về khối đa diện. Hoạt động này giúp trừu tượng hóa hình học không gian thành sản phẩm trực quan. Giáo viên giữ vai trò người hướng dẫn và định hướng. Học sinh tự tay phác thảo bản vẽ, tính toán diện tích vật liệu và lắp ráp thiết bị. Quá trình kiểm nghiệm thực tế giúp học sinh phát hiện sai sót để tối ưu hóa sản phẩm. Phương pháp này biến lớp học thành xưởng sáng tạo thực thụ.

3.1. Quy trình thiết kế bài học STEM môn Toán

Quy trình thiết kế bài dạy STEM đòi hỏi tính khoa học và chặt chẽ. Giáo viên bắt đầu từ việc lựa chọn nội dung kiến thức toán học phù hợp. Tình huống xuất phát phải chứa đựng vấn đề thực tế cần giải quyết. Nhiệm vụ học tập cần kích thích sự tò mò và óc khám phá của học sinh. Kế hoạch bài dạy cần xác định rõ mục tiêu kiến thức và kỹ năng liên môn. Giáo viên chuẩn bị các tiêu chí đánh giá sản phẩm thông qua bảng kiểm rubric rõ ràng. Học sinh làm việc theo nhóm để lên ý tưởng thiết kế và chọn lựa nguyên liệu tái chế. Giáo viên đóng vai trò cố vấn chuyên môn trong từng giai đoạn.

3.2. Phương pháp đánh giá năng lực sáng tạo

Đánh giá năng lực sáng tạo cần kết hợp đa dạng các hình thức kiểm tra. Đánh giá quá trình giữ vai trò then chốt trong giáo dục STEM. Giáo viên theo dõi sự tham gia và mức độ đóng góp của từng cá nhân trong nhóm. Bộ công cụ đánh giá bao gồm phiếu quan sát thái độ, hồ sơ học tập và báo cáo dự án. Học sinh tự đánh giá kết quả của bản thân và đánh giá đồng đẳng lẫn nhau. Tiêu chí chấm điểm sản phẩm dựa trên tính ứng dụng, thẩm mỹ và sự tối ưu chi phí. Giáo viên khuyến khích các ý tưởng đột phá và giải pháp cải tiến kỹ thuật. Đánh giá tích cực giúp học sinh tự tin phát huy tiềm năng.

IV. Ứng dụng giáo dục STEM trong dạy học Toán 9 thành công

Nghiên cứu của Đại học Sư phạm Thái Nguyên chứng minh hiệu quả vượt trội của mô hình STEM. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại trường THCS Nguyễn Du cho thấy sự chuyển biến rõ rệt. Học sinh nâng cao hứng thú đối với môn Toán và cải thiện kết quả học tập. Năng lực giải quyết vấn đề và năng lực sáng tạo của học sinh tăng lên đáng kể sau các dự án học tập. Mô hình giáo dục STEM mở ra hướng đi bền vững cho các trường phổ thông. Nhà trường cần chủ động tạo điều kiện về cơ sở vật chất và không gian sáng chế. Ban giám hiệu cần khuyến khích các tổ chuyên môn phối hợp xây dựng bài giảng liên ngành. Việc nhân rộng các chủ đề STEM như chế tạo quạt sưởi mini mang lại giá trị thực tiễn to lớn. Đây là giải pháp hữu hiệu giúp triển khai thành công Chương trình Giáo dục phổ thông 2018. Học sinh được trang bị kiến thức vững chắc và kỹ năng thế kỷ 21. Sự chuyển dịch phương pháp này góp phần hiện đại hóa nền giáo dục nước nhà.

4.1. Khả năng nhân rộng mô hình tại các trường THCS

Mô hình giáo dục STEM môn Toán lớp 9 có khả năng thích ứng linh hoạt tại nhiều địa phương. Các trường học khu vực miền núi và trung du đều có thể triển khai phù hợp. Giáo viên tận dụng các vật liệu tái chế giá rẻ để tiết kiệm chi phí tổ chức. Sinh hoạt chuyên môn theo cụm trường giúp giáo viên trao đổi kinh nghiệm thiết kế bài dạy. Nền tảng công nghệ thông tin hỗ trợ chia sẻ kho học liệu mở một cách nhanh chóng. Nhà trường xây dựng các câu lạc bộ khoa học để nuôi dưỡng đam mê cho học sinh. Các hoạt động trải nghiệm này thu hút sự quan tâm và ủng hộ tích cực từ phía phụ huynh.

4.2. Khuyến nghị nâng cao chất lượng dạy học STEM

Các cơ sở giáo dục cần đẩy mạnh bồi dưỡng chuyên môn thường xuyên cho đội ngũ giáo viên. Khóa tập huấn cần tập trung vào kỹ năng phát triển kế hoạch bài dạy và phương pháp chế tạo mô hình. Các trường đại học sư phạm cần cập nhật học phần giáo dục STEM vào chương trình đào tạo sinh viên. Ngành giáo dục cần có chính sách đầu tư trang thiết bị dạy học thực hành tối thiểu cho các trường. Hình thức kiểm tra đánh giá định kỳ cần bổ sung các câu hỏi có tính ứng dụng thực tiễn cao. Sự phối hợp chặt chẽ giữa nhà trường, gia đình và xã hội sẽ tạo điều kiện thuận lợi nhất cho học sinh phát triển năng lực.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục theo định hướng phát triển năng lực người học là trọng tâm của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 ban hành kèm Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT. Thực hiện Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH năm 2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo, giáo dục STEM trở thành cầu nối vững chắc gắn kết tri thức trường học với thực tiễn đời sống. Tuy nhiên, trong môn Toán lớp 9, học sinh thường gặp nhiều khó khăn trước các nội dung trừu tượng như hình học không gian và khối đa diện. Phương pháp truyền thụ một chiều khiến người học thụ động, làm giảm đáng kể khả năng sáng tạo.

Để giải quyết vấn đề này, tác giả Trịnh Thị Thanh Thúy đã thực hiện luận văn thạc sĩ chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán tại Trường Đại học Sư phạm thuộc Đại học Thái Nguyên năm 2024. Mục tiêu nghiên cứu là thiết kế và tổ chức chuỗi hoạt động trải nghiệm STEM trong môn Toán 9 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh. Đề tài được triển khai khảo sát tại 8 trường trung học cơ sở trên địa bàn thành phố Sông Công, tỉnh Thái Nguyên với 50 giáo viên và 650 học sinh từ tháng 12 năm 2023 đến tháng 6 năm 2024. Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua 3 chủ đề học tập thực nghiệm có tính ứng dụng cao, đạt độ tin cậy với tỷ lệ tương đồng Turnitin là 27%, mang lại giải pháp đổi mới thiết thực cho giáo viên trung học cơ sở.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu kết hợp hai mô hình cốt lõi: lý thuyết học tập trải nghiệm của David Kolb và chu trình thiết kế kỹ thuật STEM 5 bước theo định hướng của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Mô hình của David Kolb vận hành qua 4 giai đoạn: trải nghiệm cụ thể, quan sát có phản ánh, khái quát hóa khái niệm và thử nghiệm tích cực. Chu trình STEM được cụ thể hóa thành 5 bước: xác định vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất giải pháp thiết kế, chế tạo thử nghiệm và báo cáo hoàn thiện sản phẩm.

Đề tài làm sáng tỏ 4 khái niệm nền tảng: giáo dục STEM liên môn, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo và mô hình hóa toán học. Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo được cấu trúc thành 6 thành tố phù hợp với học sinh trung học cơ sở, gồm: nhận ra ý tưởng mới, phát hiện và làm rõ vấn đề, hình thành triển khai ý tưởng, đề xuất giải pháp, lập kế hoạch hoạt động và tư duy độc lập. Mỗi thành tố được đo lường qua bảng rubric 3 mức độ: mức 1 tương ứng 1 điểm, mức 2 tương ứng 2 điểm và mức 3 tương ứng 3 điểm.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập từ 50 giáo viên dạy toán (43 nữ chiếm 86%, 7 nam chiếm 14%) và 650 học sinh lớp 9 hợp lệ sau khi loại bỏ 30 phiếu lỗi từ 680 phiếu khảo sát ban đầu. Phương pháp chọn mẫu phân tầng kết hợp thuận tiện được triển khai tại 8 trường trung học cơ sở thuộc thành phố Sông Công. Quy mô mẫu đại diện đầy đủ cho các địa bàn, từ trường trung tâm như THCS Nguyễn Du với 358 học sinh đến trường vùng ven như TH&THCS Vinh Sơn với 15 học sinh.

Tác giả lựa chọn kết hợp phương pháp phân tích thống kê mô tả định lượng và nghiên cứu trường hợp thực nghiệm định tính. Lý do lựa chọn là phương pháp định lượng giúp đo lường chính xác thực trạng nhận thức của giáo viên và học sinh, trong khi đánh giá định tính qua hồ sơ học tập và sản phẩm giúp kiểm chứng sự tiến bộ năng lực một cách chân thực. Quá trình khảo sát diễn ra vào tháng 12 năm 2023 và hoàn thành thực nghiệm vào tháng 6 năm 2024.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát thực tiễn đã chỉ ra 4 phát hiện trọng tâm:

Thứ nhất, hiểu biết của học sinh về giáo dục STEM còn hạn chế. Có 268 trên 650 học sinh, chiếm tỷ lệ 41,8%, chưa từng tiếp cận khái niệm này. Đa số học sinh còn lại hiểu nhầm STEM là hoạt động làm đồ thủ công handmade hoặc bảo vệ môi trường.

Thứ hai, tần suất tham gia hoạt động STEM rất thấp. Có tới 428 học sinh, chiếm 65,9%, chưa từng tham gia hoạt động trải nghiệm STEM nào. Tỷ lệ học sinh tham gia 1 lần là 12,0% (78 em), 2 lần là 11,4% (74 em) và chỉ có 7,5% (49 em) được tham gia từ 3 lần trở lên.

Thứ ba, có sự cách biệt giữa nhận thức và thực tế giảng dạy của giáo viên. Dù 90% giáo viên khẳng định STEM gắn kết toán học với đời sống và 60% ủng hộ triển khai, nhưng chỉ có 15 trên 50 giáo viên từng tổ chức dạy học STEM. Số giáo viên duy trì thường xuyên chỉ đạt 10% (5 trên 50 người).

Thứ tư, 46% học sinh nhận định học trải nghiệm STEM vất vả hơn học truyền thống. Dù vậy, vẫn có tới 42% học sinh mong muốn được học toán theo định hướng STEM nhiều hơn.

Thảo luận kết quả

Thực trạng trên bắt nguồn từ thói quen dạy học thuyết giảng một chiều, áp lực thi tuyển sinh vào lớp 10 và sự thiếu thốn các chủ đề STEM toán học bám sát khung chương trình. Giáo viên gặp khó khăn khi liên kết kiến thức toán học với các môn khoa học và kỹ thuật.

So sánh với các nghiên cứu giáo dục gần đây, kết quả này hoàn toàn tương đồng khi phản ánh môn Toán có độ trễ triển khai STEM cao hơn so với môn Vật lí và Hóa học.

Dữ liệu nghiên cứu được trình bày trực quan qua biểu đồ hình cột so sánh tần suất tham gia STEM giữa các trường học và bảng phân phối tần suất đánh giá 5 mức độ phát triển năng lực của học sinh. Việc trực quan hóa dữ liệu qua bảng biểu giúp nhận diện rõ sự tiến bộ về kỹ năng và thái độ của người học. Để giải quyết các hạn chế trên, tác giả đã thiết kế thành công 3 chủ đề thực nghiệm: Chế tạo quạt sưởi mini, Thiết kế hộp đựng bánh kẹo Tết và Làm mũ Halloween, giúp tháo gỡ rào cản trừu tượng của hình học không gian lớp 9.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu, tác giả đề xuất 4 giải pháp cụ thể:

Thứ nhất, biên soạn và chuẩn hóa từ 2 đến 3 chủ đề giáo dục STEM toán học mỗi học kỳ. Tổ bộ môn Toán tại các trường trung học cơ sở chịu trách nhiệm thiết kế kế hoạch bài dạy bám sát nội dung chương trình Toán 9 trong giai đoạn 2024 - 2026, nhằm mục tiêu giảm 30% thời gian chuẩn bị giáo án cho giáo viên.

Thứ hai, tập huấn chuyên môn định kỳ cho 100% giáo viên dạy Toán lớp 9 về chu trình kỹ thuật 5 bước và kỹ năng sử dụng rubric đánh giá. Phòng Giáo dục và Đào tạo phối hợp cùng các trường sư phạm tổ chức bồi dưỡng vào tháng 8 hàng năm, phấn đấu 85% giáo viên làm chủ kỹ thuật tổ chức hoạt động trải nghiệm.

Thứ ba, đầu tư cơ sở vật chất và cấp kinh phí tối thiểu 10 triệu đồng mỗi năm học cho hoạt động trải nghiệm toán học. Ban giám hiệu nhà trường cùng hội đồng phụ huynh chủ động cân đối ngân sách, bảo đảm 100% học sinh khối 9 được thực hành chế tạo ít nhất 2 sản phẩm STEM trong năm học.

Thứ tư, đổi mới đề kiểm tra định kỳ bằng cách bổ sung 15% đến 20% câu hỏi gắn liền với thực tiễn đời sống. Hội đồng bộ môn các cấp ban hành hướng dẫn thực hiện từ năm học 2024 - 2025, tạo động lực rèn luyện năng lực tư duy độc lập và giải quyết vấn đề sáng tạo cho học sinh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là nguồn tư liệu hữu ích cho 4 nhóm đối tượng sau:

Nhóm thứ nhất là giáo viên dạy Toán cấp trung học cơ sở, đặc biệt là giáo viên khối 9. Thầy cô có thể áp dụng ngay quy trình 5 bước và 3 giáo án mẫu hoàn chỉnh để giảng dạy phần hình học không gian, biến kiến thức trừu tượng thành trải nghiệm thực tế.

Nhóm thứ hai là cán bộ quản lý và tổ trưởng chuyên môn nhà trường. Dữ liệu thực chứng từ 50 giáo viên và 650 học sinh giúp cán bộ quản lý xây dựng kế hoạch đổi mới phương pháp giảng dạy theo Công văn 3089 và Chương trình 2018.

Nhóm thứ ba là sinh viên ngành Sư phạm Toán học. Sinh viên có thể học hỏi cách xây dựng thang đo rubric 3 mức độ, phương pháp chọn mẫu tại 8 trường học và quy trình thiết kế công cụ khảo sát khoa học.

Nhóm thứ tư là các nhà nghiên cứu giáo dục. Công trình cung cấp bộ khung 6 tiêu chí năng lực giải quyết vấn đề sáng tạo, làm nền tảng mở rộng nghiên cứu trong giai đoạn đổi mới giáo dục đến năm 2030.

Câu hỏi thường gặp

Luận văn đã thiết kế những chủ đề STEM toán học cụ thể nào? Tác giả thiết kế 3 chủ đề thực tiễn: Chế tạo quạt sưởi mini gắn với khối đa diện; Thiết kế hộp đựng bánh kẹo Tết ứng dụng hình trụ; và Làm mũ Halloween ứng dụng hình nón. Cả 3 chủ đề đều vận dụng quy trình kỹ thuật 5 bước, giúp học sinh nắm vững kiến thức toán học thông qua chế tạo sản phẩm thực tế.

Dạy học STEM có làm ảnh hưởng đến thời gian luyện thi vào lớp 10 không? Dạy học STEM không làm ảnh hưởng đến tiến độ ôn tập. Khảo sát từ 50 giáo viên cho thấy việc lồng ghép 2 đến 3 chủ đề STEM giúp học sinh hiểu sâu bản chất lý thuyết, giảm 20% thời gian phải giải thích lại phần hình học không gian phức tạp khi ôn thi tuyển sinh lớp 9 lên lớp 10.

Làm thế nào để đánh giá năng lực từng học sinh khi làm việc nhóm? Nghiên cứu xây dựng bảng rubric gồm 6 tiêu chí thành phần với 3 mức điểm từ 1 đến 3. Giáo viên kết hợp chấm sản phẩm thực tế, theo dõi hồ sơ học tập và sử dụng phiếu đánh giá đồng đẳng để phân loại chính xác mức độ đạt chuẩn của 100% học sinh tham gia hoạt động nhóm.

Các trường vùng khó khăn có đủ điều kiện áp dụng mô hình này không? Mô hình hoàn toàn khả thi tại các trường vùng khó khăn. Thực tế tại Trường TH&THCS Vinh Sơn với 15 học sinh tham gia cho thấy các em đã sử dụng vật liệu tái chế như bìa carton và que kem để hoàn thành sản phẩm đạt chuẩn với chi phí chỉ dưới 30.000 đồng cho mỗi nhóm.

Mức độ liêm chính học thuật của luận văn được kiểm định ra sao? Luận văn bảo đảm tính liêm chính học thuật theo quy định đào tạo thạc sĩ của Đại học Thái Nguyên năm 2024. Kết quả kiểm tra đối chiếu qua phần mềm Turnitin đạt tỷ lệ tương đồng 27%, khẳng định tính độc lập và giá trị khoa học tin cậy của toàn bộ kết quả nghiên cứu.

Kết luận

• Giáo dục STEM là giải pháp trọng tâm nhằm thực hiện thành công mục tiêu phát triển năng lực của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018.
• Bộ dữ liệu thực tế từ 50 giáo viên và 650 học sinh tại 8 trường trung học cơ sở cung cấp bức tranh chân thực về dạy học toán.
• Quy trình 5 bước được xây dựng khoa học, gắn kết chặt chẽ kiến thức toán học với chu trình thiết kế kỹ thuật.
• Hệ thống 3 chủ đề thực nghiệm kèm bảng rubric 6 tiêu chí đem lại công cụ dạy học và đánh giá hiệu quả.
• Đề xuất 4 nhóm giải pháp khả thi để nhân rộng mô hình trong giai đoạn 2024 - 2026.

Luận văn của tác giả Trịnh Thị Thanh Thúy đóng góp cơ sở lý luận và thực tiễn vững chắc cho phương pháp dạy học toán. Các nhà trường hãy áp dụng ngay chuỗi chủ đề STEM này trong năm học 2024 - 2025 để nâng cao chất lượng giáo dục và khơi dậy đam mê sáng tạo cho học sinh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1. Tổng quan nghiên cứu Các nghiên cứu về giáo dục STEM ở trường THCS Hiện nay, trên thế giới và ở Việt Nam, đã có khá nhiều nghiên cứu về dạy học STEM ở phổ thông, các nghiên cứu này thường tập trung nhiều vào lĩnh vực Khoa học tự nhiên (bộ môn lí, hóa, sinh) chẳng hạn có thể kể đến một số nghiên cứu như: Các nghiên cứu trước đó cũng đã phân tích các cơ hội nhằm phát triển năng lực cho HS thông qua các hoạt động giáo dục STEM. Việc lồng ghép "giáo dục STEM vào các môn, chuyên đề học tập, góp phần phát triển phẩm chất, NL của HS, là cơ sở thực tiễn giúp các cơ sở giáo dục có biện pháp cải tiến việc giảng dạy STEM về nội dung, phương pháp, hình thức và điều kiện giảng dạy" [8]. Còn tác giả Trần Thanh Thảo trong Luận văn Thạc sĩ Khoa học giáo dục đã trình bày khái quát cơ sở lý luận về dạy học chủ đề tích hợp STEM nhằm phát triển NL tìm hiểu tự nhiên của HS THCS.

Tác giả đã xây dựng và thiết kế quy trình tổ chức dạy học nhằm phát triển NL cho HS và tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng [28]. "Đối với giảng dạy STEM trong môn toán ở trường phổ thông tác giả Phạm Nguyễn Hồng Ngự, Hoàng Thị Trà My đã đưa ra thiết kế một số chủ đề giáo dục STEM trong dạy học môn Toán" [25]. Các nghiên cứu về phát triển NL GQVĐ và sáng tạo trong giáo dục STEM Trong việc giảng dạy các môn khoa học tự nhiên, GV thường sử dụng phương pháp giáo dục STEM để khuyến khích sự phát triển của NL GQVĐ và sáng tạo ở HS [17]. Nhằm phát triển NL GQVĐ và sáng tạo ở HS tiểu học, tác giả đề xuất qui trình thiết kế và tổ chức dạy học Toán theo hướng giáo dục STEM và cụ thể hoá quy trình này bằng việc thiết kế và tổ chức dạy học chuyên đề 5 STEM: "Chế tạo mô hình robot".

GV cần dành nhiều thời lượng và quan trọng là phải biết phối hợp các biện pháp dạy học sáng tạo cho phù hợp nhằm phát triển NL GQVĐ và tính sáng tạo của HS [32]. Theo nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thị Nhị, Lê Xuân Trí: "Phát triển NL GQVĐ và sáng tạo cho HS khi dạy học chủ đề “Máy bơm nước tự động” ở trường THCS theo mô hình giáo dục STEM” đăng trên tạp chí Khoa học giáo dục Việt nam số 32 tháng 08/2020 đã đưa ra một số giải pháp phát triển "NL GQVĐ và sáng tạo cho HS thông qua dạy học các chủ đề tích hợp khoa học tự nhiên bằng mô hình giáo dục STEM" [18]. "Có bài viết phân tích ưu thế của PP "Học tập qua trải nghiệm" với việc phát triển năng lực sáng tạo cho HS trong dạy học Toán; đề xuất quy trình thiết kế và tổ chức các hoạt động trải nghiệm trong dạy học môn Toán ở Trung học cơ sở theo hướng phát triển năng lực sáng tạo cho HS" [11]. Có nghiên cứu đã chỉ ra sự liên quan giữa dạy học theo định hướng STEM và phát triển NL GQVĐ và sáng tạo, đồng thời đề xuất khung NL GQVĐ và sáng tạo trong dạy học Sinh học ở trường phổ thông theo định hướng giáo dục STEM [24].

Các nghiên cứu cho thấy để có kết quả tốt về giáo dục STEM thì mỗi người GV cần được trang bị các kiến thức cốt lõi do đó công tác đào tạo GV vô cùng quan trọng. Đã có các nghiên cứu về vấn đề này như: Theo chương trình Giáo dục phổ thông 2018, chương trình Tự nhiên và Xã hội có quan điểm chú trọng tính "vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống, tích hợp các môn học cùng chủ đề", nhằm thực hiện Giáo dục STEM. Để đạt được mục tiêu này, cần thay đổi phương pháp dạy học theo hoạt động STEM song hành cùng với công tác đào tạo đội ngũ GV [22]. Một quy trình thiết kế kế hoạch bài dạy theo phương pháp STEM cũng đã được nghiên cứu trước đó đề xuất để giúp GV tự tìm hiểu và tự thiết kế kế hoạch bài dạy một cách hiệu quả hơn.

Nghiên cứu đã sử dụng phương pháp thực nghiệm cùng với ý kiến của các chuyên gia để xác định quy trình này. Kết quả nghiên cứu cho thấy, có thể sử dụng quy trình thiết kế bài dạy theo 6 bước: (1) Tìm hiểu 6 công văn 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo; (2) Nghiên cứu kế hoạch bài dạy minh hoạ; (3) Biên soạn khung kế hoạch bài dạy; (4) Trình bày chi tiết kế hoạch bài dạy; (5) Đánh giá kế hoạch bài dạy; (6) Chỉnh sửa, hoàn thiện kế hoạch bài dạy [4]. Kết quả nghiên cứu có thể mở rộng cho các chủ đề khác nhau trong dạy học các môn STEM [14]. Một số nhận xét ban đầu Mặc dù các nghiên cứu đã đề cập đến quy trình STEM cũng như đưa ra các chiến lược và quy trình chung cho giáo dục STEM nhưng việc vận dụng các quy trình này vào tổ chức dạy học các nội dung kiến thức cụ thể còn phụ thuộc rất nhiều vào: đặc thù của nội dung kiến thức, điều kiện tổ chức giáo dục ở nhà trường cũng như NL nhận thức của HS.

Đây cũng là điều khó khăn cho GV trong việc vận dụng hiệu quả các quy trình trong thực tiễn giáo dục STEM ở nhà trường. Ở nước ta, đã và đang có nhiều tác giả tiếp tục nghiên cứu về giáo dục STEM. Trong các nghiên cứu, các tác giả đều đã đưa ra cơ sở lý thuyết về hoạt động giáo dục STEM qua đó tiến tới đã xây dựng và thiết kế quy trình tổ chức dạy học nhằm phát triển NL cho HS và tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng. Tuy vậy hoạt động nghiên cứu hoạt động giáo dục STEM trong dạy học toán trong đó có cấp THCS còn có số lượng rất hạn chế đặc biệt là lớp 9.

Thêm vào đó, theo định hướng của Chương trình GDPT 2018 thì phát triển NL GQVĐ và sáng tạo cho HS là một nhiệm vụ rất quan trọng vì thế tác giả đã lựa chọn đề tài: "Tổ chức một số hoạt động giáo dục STEM trong dạy học toán 9 nhằm phát triển NL GQVĐ và sáng tạo cho HS" để mong muốn đóng góp về mặt lý luận và thực tiễn ứng dụng trong dạy học cho HS. Cơ sở lý luận về giáo dục STEM 1. Quan niệm, đặc điểm của giáo dục STEM 1. Khái niệm STEM STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học) [23], [33].

Cụ thể, STEM bao gồm: 7 - Science (Khoa học): bao hàm các kiến thức môn Vật lí, Hoá học, Sinh học và Khoa học trái đất, giúp HS hiểu được môi trường thiên nhiên và vận dụng kiến thức vào xử lý các tình huống khoa học trong đời sống hàng ngày. - Technology (Công nghệ): phát triển kỹ năng nắm bắt, nghiên cứu, hiểu và phân tích công nghệ của HS, giúp họ hiểu sâu thêm các xu hướng phát triển của công nghệ và tác động của công nghệ mới đối với đời sống. - Engineering (Kỹ thuật): phát triển khả năng hiểu biết của HS đối với cách công nghệ đang phát triển trong việc xây dựng kỹ thuật. Nó giúp kết hợp kiến thức từ nhiều bộ môn với nhau và giúp các kiến thức trở nên dễ hiểu hơn.

Trong quá trình xây dựng các sản phẩm, dự án hay thiết kế các qui trình công nghệ, kỹ thuật cũng trang bị cho HS các kĩ năng về vận dụng kiến thức căn bản của Khoa học và Toán học. - Math (Toán học): đây là môn học giúp phát triển kỹ năng tư duy, phân tích và diễn đạt vấn đề một cách hữu hiệu bằng phương pháp phân tích, lý giải và đưa ra các lời giải về các hiện tượng toán học hoặc các trường hợp cụ thể. Giáo dục STEM Có nhiều khái niệm khác nhau về giáo dục STEM: - Theo Kelley and Knowles (2016) [38]: Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp, hỗ trợ, tăng cường giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học ở tiểu học và trung học lên đến trình độ sau đại học. Khi nói đến giáo dục STEM đây là nghĩa rộng.

8 Bộ Giáo dục Hoa Kỳ định nghĩa: "giáo dục STEM là phương pháp giáo dục nhằm mục đích khuyến khích, thúc đẩy, giáo dục STEM từ tiểu học đến trung học và đại học. Đây là một định nghĩa rộng về giáo dục STEM" [33]. Theo Lê Xuân Quang (2017), “giáo dục STEM là một quan điểm giáo dục theo tiếp cận liên ngành, kết hợp các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Trong đó, nội dung học tập được kết nối với thực tiễn, và phương pháp dạy học định hướng hành động” [23].

Tóm lại, giáo dục STEM là về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Các kiến thức và kỹ năng này phải được 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 được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Đặc điểm của giáo dục STEM Đầu tiên là Cách tiếp cận liên ngành/môn: Liên ngành thể hiện sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau trong các ngành. Do vậy, nếu một chương trình học, một trường học chỉ có nhiều môn, nhiều giáo viên dạy các ngành khác nhau mà không có sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau thì chưa được gọi là giáo dục STEM.

Thứ hai là Lồng ghép với các bài học trong thế giới thực. Đó là thể hiện tính thực tiễn và tính ứng dụng kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề thực tế. Ở đây, không còn rào cản của việc học kiến thức lý thuyết với ứng dụng. Do vậy, các chương trình giáo dục STEM nhất thiết phải hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc sống.

Thứ ba là Kết nối từ trường học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu., Quá trình giáo dục STEM không chỉ hướng đến vấn đề cụ thể của địa phương mà phải đặt trong mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hướng chung của thế giới. Ví dụ: biến đổi khí hậu, năng lượng tái tạo… 9 1. Dạy học tích hợp Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn (Interdisciplinary) và thông qua thực hành, ứng dụng.