Luận văn thạc sĩ: Vận dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học sinh học 10

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu vnu ued vận dụng mô hình giáo dục stem trong dạy học phần ba sinh học vi sinh vật sinh học 10 trung, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Thị Huyền
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Thúy Quỳnh
• Trường học: Trường Đại học Giáo dục
• Chuyên ngành: Sư phạm Sinh học
• Đề tài: Vận dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học phần ba Sinh học vi sinh vật, Sinh học 10, Trung học phổ thông
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH, BIỂU ĐỒ
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Mục đích nghiên cứu
• 0.3. Nhiệm vụ nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu
• 0.3.1. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 0.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Đối tượng và khách thể nghiên cứu
• 0.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 0.4.2. Khách thể nghiên cứu
• 0.5. Giả thuyết nghiên cứu
• 0.6. Phương pháp nghiên cứu
• 0.6.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận
• 0.6.2. Phương pháp điều tra
• 0.6.3. Phương pháp chuyên gia
• 0.6.4. Thực nghiệm sư phạm
• 0.6.5. Phương pháp xử lí số liệu
• 0.7. Những đóng góp mới của đề tài
• 0.8. Cấu trúc luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
• 1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM
• 1.2. Giáo dục STEM trên thế giới
• 1.3. Giáo dục STEM ở Việt Nam
• 1.4. Khái niệm giáo dục STEM
• 2. CHƯƠNG 2: VẬN DỤNG MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC PHẦN SINH HỌC VI SINH VẬT, SINH HỌC 10
• 2.1. Phân tích chương trình Sinh học 10, THPT
• 2.2. Cấu trúc chương trình Sinh học 10, THPT
• 2.3. Mục tiêu và cấu trúc phần Sinh học vi sinh vật, Sinh học 10
• 2.4. Mối quan hệ giữa nội dung, chương trình Phần vi sinh vật với định hướng giáo dục STEM
• 2.5. Cấu trúc, nội dung từng bài trong phần Sinh học Vi sinh vật 10
• 2.6. Quy trình xây dựng bài giảng Sinh học phần Vi sinh vật theo mô hình giáo dục STEM
• 2.7. Xây dựng chủ đề
• 2.8. Xây dựng nội dung học tập phần VSV lớp 10, THPT theo mô hình giáo dục STEM
• 2.9. Thiết kế các nhiệm vụ
• 2.10. Tổ chức thực hiện
• 2.11. Tổ chức đánh giá
• 2.12. Nguyên tắc xây dựng quy trình thiết kế bài giảng Sinh học theo mô hình giáo dục STEM
• 2.13. Xây dựng một số hoạt động theo mô hình giáo dục STEM dạy học phần Sinh học Vi sinh vật, lớp 10
• 2.14. Thiết kế một số giáo án/chủ đề dạy học phần Vi sinh vật, lớp 10
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
• 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
• 3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm
• 3.4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm
• 3.5. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 3.6. Kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.6.1. Kết quả định lượng
• 3.6.2. Kết quả định tính
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về ứng dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học sinh học 10

Mô hình giáo dục STEM đã trở thành một xu hướng quan trọng trong giáo dục hiện đại, đặc biệt trong việc dạy học sinh học lớp 10. Việc áp dụng mô hình này không chỉ giúp học sinh phát triển kỹ năng tư duy phản biện mà còn khuyến khích sự sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề. Mô hình giáo dục STEM tích hợp các môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, tạo ra một môi trường học tập liên ngành, giúp học sinh áp dụng kiến thức vào thực tiễn.

1.1. Khái niệm giáo dục STEM và tầm quan trọng của nó

Giáo dục STEM là một phương pháp dạy học tích hợp, giúp học sinh phát triển các kỹ năng cần thiết cho thế kỷ 21. Mô hình này không chỉ tập trung vào lý thuyết mà còn khuyến khích học sinh thực hành và trải nghiệm thực tế.

1.2. Lợi ích của việc áp dụng giáo dục STEM trong dạy học sinh học

Việc áp dụng giáo dục STEM trong dạy học sinh học giúp học sinh phát triển tư duy phản biện, khả năng làm việc nhóm và kỹ năng giải quyết vấn đề. Học sinh sẽ cảm thấy hứng thú hơn với môn học khi thấy được sự liên kết giữa lý thuyết và thực tiễn.

II. Thách thức trong việc áp dụng mô hình giáo dục STEM vào dạy học sinh học 10

Mặc dù mô hình giáo dục STEM mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc áp dụng nó vào dạy học sinh học lớp 10 cũng gặp phải nhiều thách thức. Các giáo viên cần phải thay đổi phương pháp giảng dạy truyền thống và tìm kiếm các tài nguyên phù hợp để hỗ trợ việc học tập của học sinh.

2.1. Khó khăn trong việc thay đổi phương pháp dạy học

Nhiều giáo viên vẫn còn quen với phương pháp dạy học truyền thống, dẫn đến việc khó khăn trong việc áp dụng các phương pháp mới. Điều này có thể ảnh hưởng đến chất lượng dạy học và sự tiếp thu của học sinh.

2.2. Thiếu tài nguyên và hỗ trợ từ nhà trường

Nhiều trường học chưa có đủ tài nguyên và cơ sở vật chất để triển khai mô hình giáo dục STEM. Điều này gây khó khăn cho giáo viên trong việc thiết kế các hoạt động học tập hiệu quả.

III. Phương pháp dạy học STEM hiệu quả cho sinh học lớp 10

Để áp dụng mô hình giáo dục STEM vào dạy học sinh học lớp 10, giáo viên cần sử dụng các phương pháp dạy học tích cực và sáng tạo. Các hoạt động học tập nên được thiết kế để khuyến khích học sinh tham gia và trải nghiệm thực tế.

3.1. Thiết kế bài giảng theo mô hình STEM

Bài giảng cần được thiết kế theo hướng tích hợp các môn học, giúp học sinh thấy được sự liên kết giữa các kiến thức. Việc sử dụng các dự án thực tế sẽ giúp học sinh áp dụng kiến thức vào thực tiễn.

3.2. Tổ chức các hoạt động nhóm và dự án

Các hoạt động nhóm và dự án sẽ giúp học sinh phát triển kỹ năng làm việc nhóm và khả năng giải quyết vấn đề. Học sinh sẽ được khuyến khích làm việc cùng nhau để tìm ra giải pháp cho các vấn đề thực tiễn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của mô hình giáo dục STEM trong dạy học sinh học 10

Việc áp dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học sinh học lớp 10 đã cho thấy nhiều kết quả tích cực. Học sinh không chỉ tiếp thu kiến thức tốt hơn mà còn phát triển được nhiều kỹ năng mềm quan trọng.

4.1. Kết quả nghiên cứu từ thực nghiệm sư phạm

Nghiên cứu cho thấy học sinh tham gia vào các hoạt động STEM có kết quả học tập cao hơn so với học sinh học theo phương pháp truyền thống. Điều này chứng tỏ hiệu quả của mô hình giáo dục STEM trong việc nâng cao chất lượng dạy học.

4.2. Các dự án thành công từ việc áp dụng giáo dục STEM

Nhiều dự án thành công đã được thực hiện trong quá trình dạy học sinh học, từ việc chế tạo mô hình sinh học đến các thí nghiệm thực tế. Những dự án này không chỉ giúp học sinh hiểu bài học mà còn khơi dậy niềm đam mê khoa học.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của giáo dục STEM trong dạy học sinh học 10

Mô hình giáo dục STEM đang dần trở thành một phần quan trọng trong giáo dục hiện đại. Việc áp dụng mô hình này trong dạy học sinh học lớp 10 không chỉ giúp nâng cao chất lượng dạy học mà còn chuẩn bị cho học sinh những kỹ năng cần thiết cho tương lai.

5.1. Tương lai của giáo dục STEM tại Việt Nam

Giáo dục STEM sẽ tiếp tục được phát triển và mở rộng tại Việt Nam, với sự hỗ trợ từ các cơ quan giáo dục và các tổ chức quốc tế. Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng giáo dục và phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao.

5.2. Khuyến nghị cho giáo viên và nhà trường

Các giáo viên cần được đào tạo và hỗ trợ để áp dụng mô hình giáo dục STEM hiệu quả. Nhà trường cũng cần đầu tư vào cơ sở vật chất và tài nguyên để tạo điều kiện cho việc dạy học theo mô hình này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục phổ thông theo định hướng phát triển năng lực, giáo dục STEM đóng vai trò là giải pháp then chốt nhằm gắn kết kiến thức hàn lâm với đời sống thực tiễn. Tuy nhiên, thực tế giảng dạy môn Sinh học tại trường trung học phổ thông vẫn còn nặng về lý thuyết, thiếu các hoạt động trải nghiệm sáng tạo và chế tạo sản phẩm. Khảo sát thực trạng cho thấy có tới 70,0% giáo viên chưa từng thiết kế các hoạt động học tập theo định hướng STEM, dù 87,5% trong số họ nhận thức rõ tầm quan trọng của mô hình này. Vấn đề đặt ra là cần xây dựng một quy trình sư phạm chuẩn mực và hệ thống các chủ đề bài giảng mang tính ứng dụng cao để nâng cao chất lượng dạy học.

Nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thị Huyền tại Trường Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội tập trung vào mục tiêu vận dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học phần Sinh học vi sinh vật thuộc chương trình Sinh học 10. Đề tài được triển khai trong giai đoạn 2018–2019 tại 18 trường trung học phổ thông trên địa bàn Thành phố Hà Nội và tỉnh Lai Châu. Nghiên cứu đã xây dựng thành công 20 hoạt động dạy học STEM và 3 chủ đề bài học chuyên sâu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình được chứng minh qua việc cải thiện rõ rệt năng lực sáng tạo của học sinh (được 95,0% giáo viên đồng tình) và nâng cao khả năng giải quyết các vấn đề thực tiễn (được 92,5% giáo viên đánh giá cao).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự giao thoa của lý thuyết tích hợp liên ngành Khoa học - Công nghệ - Kỹ thuật - Toán học, thuyết kiến tạo trong giáo dục và lý thuyết học tập trải nghiệm. Mô hình tích hợp được tiếp cận theo ba hình thức: chủ đề STEM trong một môn học, chủ đề STEM dạy trong nhiều môn học và chủ đề STEM nhiều môn phối hợp.

Bốn khái niệm nền tảng được làm sáng tỏ gồm: giáo dục STEM (phát triển năng lực tư duy liên ngành và giải quyết vấn đề), phân loại STEM (gồm STEM đầy đủ, STEM khuyết, STEM cơ bản và STEM mở rộng), quy trình thiết kế kỹ thuật trong bài học và vi sinh vật học ứng dụng. Nội dung phần Sinh học vi sinh vật chiếm khoảng 33,3% thời lượng chương trình Sinh học 10, bao gồm 3 chương trọng tâm: Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật, Sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật, Virut và bệnh truyền nhiễm. Đây là nền tảng khoa học lý tưởng để liên kết với các quá trình kỹ thuật và công nghệ chế biến trong đời sống.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu đa dạng gồm tài liệu lý luận trong nước và quốc tế, dữ liệu điều tra thực trạng từ phiếu hỏi, giáo án thực nghiệm và kết quả đánh giá năng lực học sinh qua các bài kiểm tra định lượng.

Cỡ mẫu khảo sát gồm 40 giáo viên Sinh học tại 18 trường trung học phổ thông thuộc hai khu vực địa lý đại diện là đô thị (Hà Nội) và miền núi (Lai Châu), cùng 2 lớp học sinh lớp 10 tham gia thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn - Lai Châu. Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được áp dụng để đảm bảo tính đại diện cho cả trường chuyên, trường chuẩn đô thị và trường phổ thông dân tộc nội trú.

Phương pháp phân tích kết quả kết hợp định tính (quan sát hoạt động nhóm, phỏng vấn chuyên gia, đánh giá sản phẩm thực hành) và định lượng (thống kê toán học với các tham số: điểm trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn, kiểm định t-test và hệ số biến thiên). Việc lựa chọn phương pháp phân tích này nhằm đảm bảo tính khách quan, đo lường chính xác sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng. Toàn bộ quy trình nghiên cứu, khảo sát và thực nghiệm được tiến hành xuyên suốt từ tháng 9 năm 2018 đến tháng 5 năm 2019.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, tồn tại khoảng cách lớn giữa nhận thức và năng lực triển khai thực tế của giáo viên. Mặc dù 87,5% giáo viên đã biết đến mô hình giáo dục STEM và 82,5% khẳng định việc đổi mới theo STEM là quan trọng, nhưng có tới 70,0% giáo viên chưa từng thiết kế hoạt động STEM và 50,0% hiếm khi giao nhiệm vụ tạo ra sản phẩm thực tế cho học sinh.

Thứ hai, mô hình dạy học STEM mang lại hiệu quả vượt trội đối với kết quả học tập của học sinh. Kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy điểm trung bình của lớp thực nghiệm đạt mức cao hơn đáng kể so với lớp đối chứng, tần suất đạt điểm khá và giỏi (từ 7,0 đến 10,0 điểm) ở lớp thực nghiệm chiếm tỷ lệ áp đảo, trong khi tỷ lệ điểm dưới trung bình giảm rõ rệt.

Thứ ba, tác giả đã thiết kế thành công hệ thống 20 hoạt động giáo dục STEM đa dạng và 3 chủ đề học tập chuyên sâu, tiêu biểu là chủ đề "Vi sinh vật với vấn đề chế biến thực phẩm". Các hoạt động này hướng dẫn học sinh tự làm sữa chua, muối dưa cải, lên men rượu nho, làm cơm mẻ, ủ nếp cẩm và thiết kế mô hình cấu trúc virut từ vật liệu tái chế.

Thứ tư, giáo dục STEM cải thiện vượt bậc các kỹ năng thế kỷ 21. Khảo sát giáo viên ghi nhận: 95,0% nhận định STEM giúp học sinh phát triển năng lực sáng tạo, 92,5% khẳng định nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề thực tiễn, 90,0% đánh giá cao việc rèn luyện kỹ năng thực hành và 85,0% đồng ý rằng học sinh hiểu bài sâu sắc hơn.

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội của lớp thực nghiệm bắt nguồn từ việc chuyển đổi phương pháp tiếp nhận thụ động sang học tập thông qua hành động. Khi trực tiếp tham gia các quy trình lên men lactic hay lên men etilic, học sinh được tự tay tính toán tỷ lệ nguyên liệu (Toán học), kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm tối ưu (Vật lý - Công nghệ), phân tích phản ứng hóa sinh (Hóa học) và quan sát vòng đời vi khuẩn (Sinh học).

Dữ liệu thực nghiệm được minh chứng sinh động thông qua bảng tham số thống kê đặc trưng và các biểu đồ phân bố tần suất tích lũy. Đường cong phân bố điểm số của lớp thực nghiệm luôn nằm lệch về phía bên phải so với lớp đối chứng, phản ánh phổ điểm cao và sự đồng đều trong năng lực tiếp thu. Kết quả này hoàn toàn tương thích với các công bố giáo dục STEM tại Anh và Mỹ, đồng thời giải quyết triệt để tình trạng học sinh chỉ ghi nhớ lý thuyết máy móc mà không thể vận dụng vào thực tế gia đình và địa phương.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, Ban Giám hiệu các trường trung học phổ thông cần chủ động tổ chức các khóa tập huấn bồi dưỡng kỹ năng thiết kế bài học STEM cho giáo viên, đặt mục tiêu nâng tỷ lệ giáo viên tự xây dựng chủ đề STEM từ mức 30,0% hiện nay lên tối thiểu 75,0% trong giai đoạn 2020–2022.

Thứ hai, Tổ chuyên môn các bộ môn Sinh học, Hóa học, Vật lý và Công nghệ cần thiết lập kế hoạch sinh hoạt chuyên môn liên môn định kỳ 2 lần mỗi học kỳ, đưa hệ thống 20 hoạt động STEM vi sinh vật vào phân phối chương trình giảng dạy chính khóa và ngoại khóa ngay từ năm học 2019–2020.

Thứ ba, Giáo viên bộ môn Sinh học cần thay đổi phương thức kiểm tra đánh giá, chuyển dịch từ bài kiểm tra viết truyền thống sang đánh giá theo tiến trình dựa trên rubric sản phẩm thực hành và báo cáo dự án, đảm bảo 100% học sinh được trực tiếp tham gia chế tạo ít nhất 2 sản phẩm lên men hoặc bảo quản thực phẩm trong mỗi năm học.

Thứ tư, Sở Giáo dục và Đào tạo các tỉnh thành cần ưu tiên bố trí ngân sách, đầu tư bổ sung tối thiểu 50,0% trang thiết bị, dụng cụ và hóa chất vi sinh cơ bản cho các trường trung học phổ thông vùng sâu, vùng xa, vùng đồng bào dân tộc thiểu số theo lộ trình 3 năm nhằm đảm bảo điều kiện cơ sở vật chất đồng bộ cho giáo dục thực nghiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Giáo viên môn Sinh học cấp trung học phổ thông: Khai thác trực tiếp bộ giáo án mẫu và 20 quy trình hoạt động STEM chi tiết để áp dụng vào các tiết học trên lớp, tiết thực hành hoặc sinh hoạt câu lạc bộ khoa học mà không mất nhiều thời gian biên soạn lại.

Cán bộ quản lý giáo dục và Tổ trưởng chuyên môn: Sử dụng quy trình 4 bước xây dựng bài học STEM và hệ thống tiêu chí đánh giá năng lực làm căn cứ chỉ đạo đổi mới phương pháp giảng dạy, tổ chức các ngày hội STEM quy mô cấp trường và liên trường.

Sinh viên và Học viên cao học chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học Sinh học: Tiếp cận một khung nghiên cứu chuẩn mực, phương pháp khảo sát thực trạng trên 18 trường và kỹ thuật xử lý số liệu thực nghiệm sư phạm bằng toán học thống kê để phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo.

Chuyên gia phát triển chương trình và Tác giả sách giáo khoa: Tham khảo các minh chứng thực nghiệm và ý kiến đóng góp từ 40 giáo viên thực tế để tối ưu hóa việc tích hợp nội dung công nghệ sinh học và bài học liên môn trong các bộ sách giáo khoa mới.

Câu hỏi thường gặp

Mô hình giáo dục STEM trong luận văn được vận dụng cho phần kiến thức nào của Sinh học 10? Luận văn tập trung triển khai mô hình STEM cho toàn bộ Phần ba: Sinh học vi sinh vật, bao gồm 3 chương về chuyển hóa vật chất và năng lượng, sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật, virut và bệnh truyền nhiễm. Đây là phần kiến thức mang tính thực tiễn cao, rất thuận lợi để tích hợp kiến thức liên môn với Hóa học, Vật lý và Công nghệ chế biến thực phẩm.

Thực trạng triển khai dạy học STEM tại các trường khảo sát diễn ra như thế nào? Khảo sát trên 40 giáo viên tại 18 trường trung học phổ thông ở Hà Nội và Lai Châu cho thấy 87,5% giáo viên đã biết đến STEM nhưng chỉ có 30,0% từng thiết kế bài giảng STEM. Nguyên nhân chủ yếu do chương trình còn nặng lý thuyết, thời lượng tiết học ngắn, thiếu phương tiện thí nghiệm và giáo viên còn lúng túng trong khâu thiết kế hoạt động tích hợp.

Luận văn đã đóng góp những sản phẩm sư phạm cụ thể nào? Tác giả đã đóng góp 20 hoạt động dạy học STEM có hướng dẫn chi tiết từ chuẩn bị nguyên liệu đến tiêu chí đánh giá, xây dựng hoàn chỉnh quy trình thiết kế bài giảng STEM 4 bước và biên soạn 3 giáo án chuyên đề mẫu gồm: Vi sinh vật với chế biến thực phẩm, Vi sinh vật với bảo quản thực phẩm, và Virut với phòng chống bệnh truyền nhiễm.

Kết quả thực nghiệm sư phạm chứng minh tính hiệu quả của mô hình như thế nào? Qua thực nghiệm đối chứng tại Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn - Lai Châu, lớp học theo mô hình STEM đạt điểm số trung bình cao hơn hẳn, tỷ lệ học sinh đạt điểm khá giỏi tăng vượt bậc và không có điểm yếu kém. Học sinh thể hiện sự hứng thú, chủ động làm việc nhóm và nâng cao rõ rệt kỹ năng giải quyết các bài toán thực tiễn.

Những điều kiện cơ bản để nhà trường áp dụng thành công các chủ đề STEM này là gì? Nhà trường cần tạo điều kiện linh hoạt về mặt thời gian, khuyến khích giáo viên phối hợp liên môn, tận dụng các nguyên vật liệu đơn giản, rẻ tiền sẵn có tại địa phương (như gạo, ngô, cải xanh, hoa quả, sữa) và áp dụng đa dạng các hình thức đánh giá theo rubric sản phẩm thay vì chỉ dùng điểm số bài thi viết.

Kết luận

• Luận văn đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về giáo dục STEM và đánh giá khách quan thực trạng giảng dạy tại 18 trường trung học phổ thông ở Hà Nội và Lai Châu.
• Xây dựng thành công quy trình thiết kế bài học STEM chuyên biệt cho môn Sinh học gồm 4 giai đoạn chuẩn mực, gắn liền với định hướng phát triển phẩm chất và năng lực.
• Đóng góp bộ công cụ thực hành phong phú với 20 hoạt động STEM sáng tạo và 3 chủ đề dạy học thực nghiệm có tính ứng dụng cao trong đời sống thực tế.
• Chứng minh tính hiệu quả vượt trội của mô hình qua thực nghiệm sư phạm, giúp nâng cao kết quả học tập và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh lên 95,0%.
• Đề xuất hệ thống giải pháp đồng bộ về cơ chế quản lý, đào tạo giáo viên và đổi mới kiểm tra đánh giá theo định hướng thực hành sản phẩm.

Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2020 đến 2025, mô hình này cần được nhân rộng ra toàn bộ các phân môn Sinh học cấp trung học phổ thông trên cả nước. Các thầy cô giáo và nhà quản lý giáo dục hãy chủ động áp dụng ngay các chủ đề STEM vi sinh vật này vào thực tiễn giảng dạy để khơi dậy niềm đam mê khoa học và năng lực sáng tạo cho thế hệ trẻ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc dạy học theo mô hình giáo dục STEM Chương 2: Vận dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học phần Sinh học vi sinh vật, Sinh học 10, trung học phổ thông. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM 1.

Giáo dục STEM trên thế giới Nghiên cứu về giáo dục STEM trong một thập k trở lại đây đã và đang đƣợc rất nhiều nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu và xu hƣớng nghiên cứu về lĩnh vực này sẽ còn tiếp tục đƣợc phát triển. Theo thống kê, giáo dục STEM đã đƣợc triển khai tại nhiều nƣớc trên thế giới, đặc biệt là các nƣớc công nghiệp phát triển nhƣ Mỹ, Úc, Phần Lan, Nhật Bản, Canada, Hàn Quốc [8]. Tại Mỹ: Vào những thập niên 50 và 60, Mỹ là quốc gia đầu tiên phổ cập giáo dục phổ thông cho cả nƣớc, tạo ra hệ thống các trƣờng đại học, cao đẳng rộng rãi. Hệ thống giáo dục của Mỹ vào thời điểm này đƣợc đánh giá là tốt nhất thế giới, cùng với đó là những kết quả tuyệt vời mà nền khoa học và kinh tế Mỹ đã đạt đƣợc.

Tuy nhiên, hiện nay nhiều quốc gia cho thấy học sinh của họ có một bƣớc tiến vƣợt bậc, nổi trội so với học sinh của Mỹ về các kỹ năng cũng nhƣ kiến thức trong trƣờng học phổ thông, chẳng hạn nhƣ Phần Lan, Hàn Quốc, Hongkong hay Singapore. Và một trong những bƣớc đi quan trọng của Mỹ trong cải cách giáo dục tìm lại vị thế của mình là phát triển giáo dục STEM [1] Úc: Úc là quốc gia có nền giáo dục phát triển với tỉ lệ học sinh đi học cao nhất thế giới và hệ thống cấp bằng quốc tế. Tại Nam Úc, bộ trƣởng bộ khoa học và thông tin kinh tế HonJay Weatherill đã nói rằng: Đối với tất cả các tiểu bang Nam Úc để gặt hái những lợi ích của ngành công nghiệp giá trị cao mới nổi và nền kinh tế kỹ thuật số, điều quan trọng là tất cả chúng ta làm việc cùng nhau để thu hút và phát triển nguồn nhân lực chất lƣợng cao với những kĩ năng về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM). Trong lời nói đầu của tài liệu thảo luận của chính phủ Queensland, thủ tƣớng Úc khẳng định tầm quan trọng của giáo dục STEM : “Khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) giáo dục kỹ năng phát triển đóng một vai trò quan trọng trong tầm nhìn nhà nƣớc thông minh” [5].

Tại Anh: Mục tiêu giáo dục STEM là tạo ra nguồn lực nghiên cứu khoa học chất lƣợng cao. Do đó các giải pháp hƣớng tới là tăng cƣờng tối đa các cơ hội cho 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ngƣời học đƣợc tiếp xúc, trải nghiệm với các hoạt động nghiên cứu khoa học ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trƣờng nhằm xây dựng hứng thú, yêu thích việc tự tìm tòi, khám phá tri thức và vận dụng tri thức vào cuộc sống [1]. Giáo dục STEM ở Việt Nam Mô hình giáo dục STEM đƣợc biết đến ở Việt Nam khoảng năm 2010 thông qua các công ty về công nghệ và giáo dục trong và ngoài nƣớc. Chƣơng trình giáo dục STEM lần đầu đƣợc công ty cổ phần DDT Eduspec giới thiệu tại hai thành phố lớn là Hà Nội và Hồ Chí Minh, sau đó đƣợc triển khai tại Đà Nẵng vào năm 2013 và tại Cần Thơ vào năm 2016.

Hiện nay đã có hàng chục nghìn học sinh tại các thành phố này theo học và tham dự nhiều cuộc thi trong suốt những năm vừa qua. Ở Việt Nam các trung tâm giáo dục ngoại khóa đã sớm áp dụng các chƣơng trình đào tạo STEM cho học sinh nhƣ: Endeavor Learning Institute, học viện sáng tạo S3… đã đƣợc nhiều phụ huynh và học sinh quan tâm [1]. Thực hiện chủ trƣơng đổi mới căn bản và toàn diện, từ năm 2012 Bộ Giáo dục và đào tạo hàng năm đã tổ chức nhiều cuộc thi, đặc biệt là cuộc thi “Nghiên cứu khoa học dành cho học sinh trung học” đã trở thành điểm sáng trong hoạt động giáo dục những năm qua. Qua các cuộc thi đã tạo cơ hội cho giáo viên và học sinh giao lƣu, học hỏi, chia sẻ kinh nghiệm trong việc đổi mới dạy và học đồng thời kích thích sự sáng tạo, say mê nghiên cứu, tăng khả năng vận dụng kiến thức vào thực tế.

Bên cạnh đó còn rất nhiều cuộc thi nhƣ: chế tạo robot mở rộng do khoa Vật lý trƣờng đại học Khoa học tự nhiên tổ chức, nhà sáng tạo trẻ, chế tạo và phóng tên lửa nƣớc đã đƣợc triển khai, là tiền đề hƣớng đến các cuộc thi quốc tế nhƣ: chế tạo tên lửa nƣớc của diễn đàn các cơ quan nghiên cứu vũ trụ khu vực châu Á – Thái Bình Dƣơng, cuộc thi ASPC ở Thái Lan… Các cuộc thi diễn ra nhận đƣợc sự quan tâm của các nhà giáo dục, cán bộ quản lý, giáo viên, phụ huynh và học sinh. Các cuộc thi này là ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực cho HS hình thành những kĩ năng học tập và lao động trong thế kỉ 21 của Bộ Giáo dục và Đào tạo và đó cũng là mục tiêu mà giáo dục STEM hƣớng tới. Nhận thấy vai trò của giáo dục STEM nhƣ là một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam sau năm 2015. Vào năm 2015 – 2016, Bộ Giáo 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] dục và đào tạo đã khuyến khích nội dung STEM trong chƣơng trình giáo dục đào tạo và chỉ đạo năm 2017 – 2018 tiến hành thí điểm giáo dục STEM.

Hiện nay, Bộ Giáo dục và đào tạo đang phối hợp với hội Đồng Anh triển khai chƣơng trình thí điểm giáo dục STEM cho một số trƣờng trung học tại một số tỉnh thành nhƣ Hà Nội, Hải Dƣơng, Hải Phòng, Quảng Ninh và Nam Định. Đây là bƣớc đi quan trọng nhằm phát triển một chƣơng trình giáo dục theo định hƣớng STEM mang tầm quốc gia và là giải pháp giúp đổi mới giáo dục căn bản và toàn diện. Tại Hà Nội, trong một thời gian ngắn dƣới sự hƣớng dẫn của Chuyên gia về Giáo dục STEM, GV ở một số trƣờng THPT đã giúp HS tiếp cận một phƣơng pháp học tập mới. HS tham gia dự án hào hứng khi lần đầu tiên mình đƣợc thụ hƣởng một các học tập mới, phát huy đƣợc khả năng của chính mình trong việc áp dụng học đi đôi với hành.

Các kiến thức để thực hiện đều có trong các bài học Vật lý, Hoá học, Sinh học … đã học đƣợc áp dụng vào thực tiễn. Các sản phẩm, dự án tuy còn rất khiêm tốn là nhƣng đó là kết quả của sự nỗ lực, cố gắng trong việc nghiên cứu, trải nghiệm tìm tòi khoa học. Một số dự án, sản phẩm đƣợc các thầy cố vấn của Hội đồng Anh đánh giá cao: máy cắt xốp, thiết kế máy bảo vệ trứng, an ninh quang học, xây dựng mô hình nhà chống lũ (trƣờng Olympia); phân loại và xử lí rác thải, trồng cây thủy canh (THCS Nguyễn Trãi), vai trò của các nguyên tố khoáng (K,N,P) đối với thực vật (THPT Chúc Động)….Xây dựng dự án chứa các thí nghiệm và chế tạo các dụng cụ học tập bằng những nguyên vật liệu đơn giản nhƣ Mô phỏng tên lửa nƣớc, mô phỏng núi lửa phun trào.Sử dụng các chai nhựa không dùng đến làm giàn cây thông minh, đèn ngủ.Sáng chế bút dạ viết bảng, sáng chế ra công nghệ về gen, công nghệ tế bào. Tuy nhiên, từ tổng hợp một số nghiên cứu trong và ngoài nƣớc cho thấy: Đến nay vẫn chƣa có một nghiên cứu nào nghiên cứu một cách hệ thống, toàn diện và sâu sắc về dạy học theo mô hình giáo dục STEM trong dạy học phần Sinh học vi sinh vật - Sinh học 10- THPT.

Vì vậy, việc thực hiện đề tài này sẽ không trùng lặp, đảm bảo tính độc lập và có ý nghĩa lý luận và thực tiễn lớn đối với việc nâng cao chất lƣợng, hiệu quả dạy và học môn Sinh Học ở lớp 10 bậc THPT. 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Khái niệm giáo dục STEM Hiện nay, giáo dục STEM đƣợc nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu. Do đó, khái niệm về giáo dục STEM cũng đƣợc định nghĩa dựa trên ba cách chính nhƣ sau: Giáo dục STEM đƣợc hiểu theo nghĩa là quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học.

Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chƣơng trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cƣờng, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học” [1,5]. Giáo dục STEM đƣợc hiểu theo nghĩa là tích hợp liên ngành của 4 lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Trong đó, những kiến thức hàn lâm đƣợc kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS đƣợc áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trƣờng, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép ngƣời học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới [7,13]. Giáo dục STEM đƣợc hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) từ 2 lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên.

Cụ thể là theo hƣớng tiếp cận, khám phá trong hoạt động dạy và học giữa hai hay nhiều môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM [12]. Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM đƣợc hiểu với nghĩa là giáo dục STEM trong đó: Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng các kiến thức Khoa học (Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất), giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên và có thể vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày. Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng, quản lí, hiểu và đánh giá công nghệ của HS. Công nghệ giúp HS hiểu rõ về công nghệ đƣợc phát triển nhƣ thế nào, cung cấp những kĩ năng để HS có thể phân tích 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] đƣợc sự ảnh hƣởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày và của cộng đồng.