Luận Văn Thạc Sĩ: Vận Dụng Mô Hình Giáo Dục STEM Trong Dạy Học Sinh Học 8 Trung Học Cơ Sở

Luận văn thạc sĩ giáo dục nghiên cứu vnu ued vận dụng mô hình giáo dục stem trong dạy học sinh học 8 trung học cơ sở, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Lê Thùy Linh
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thế Hưng
• 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 Sinh học 8, Trung học cơ sở
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Mục đích nghiên cứu
• 0.3. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 0.4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
• 0.4.1. Khách thể nghiên cứu
• 0.4.2. Đối tượng nghiên cứu
• 0.5. Câu hỏi nghiên cứu
• 0.6. Giả thuyết nghiên cứu
• 0.7. Phương pháp nghiên cứu
• 0.7.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận
• 0.7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
• 0.7.3. Phương pháp điều tra phỏng vấn
• 0.7.4. Phương pháp quan sát
• 0.7.5. Phương pháp tham vấn chuyên gia
• 0.7.6. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 0.7.7. Phương pháp thống kê và xử lý số liệu
• 0.8. Những đóng góp mới của đề tài
• 0.8.1. Về lí luận
• 0.8.2. Về thực tiễn
• 0.9. Cấu trúc luận văn
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM
• 1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM
• 1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới
• 1.1.2. Tại Mỹ
• 1.1.3. Tại Anh
• 1.1.4. Tại Úc
• 1.2. Cơ sở thực tiễn
• 1.2.1. Thực trạng giáo dục STEM ở Việt Nam hiện nay
• 1.2.2. Thực trạng giáo dục STEM trong dạy học Sinh học, Trung học cơ sở
• 1.3. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: VẬN DỤNG MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 8, TRUNG HỌC CƠ SỞ
• 2.1. Phân tích chương trình Sinh học 8 dưới góc độ giáo dục STEM
• 2.1.1. Vị trí Môn Sinh học trong chương trình Phổ thông
• 2.1.2. Phân tích chương trình Sinh học 8 (THCS)
• 2.1.3. Phân tích chương trình Sinh học 8 (THCS) dưới góc độ STEM
• 2.1.4. Quy trình thiết kế và tổ chức một số nội dung Sinh học 8 theo mô hình giáo dục STEM
• 2.1.5. Một số nội dung Sinh học 8 có thể tổ chức dạy học theo mô hình giáo dục STEM
• 2.1.6. Lựa chọn chủ đề
• 2.1.7. Xác định nội dung kiến thức STEM cần giải quyết trong chủ đề
• 2.1.8. Xây dựng các câu hỏi, vấn đề trong chủ đề
• 2.1.9. Xác định mục tiêu dạy học của chủ đề
• 2.1.10. Thiết kế các hoạt động STEM
• 2.1.11. Lập kế hoạch dạy học
• 2.1.12. Tổ chức dạy học và đánh giá. Một số giáo án minh họa
• 2.2. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
• 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm. Nội dung thực nghiệm sư phạm
• 3.3. Tiến hành thực nghiệm sư phạm
• 3.3.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
• 3.3.2. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm
• 3.3.3. Tiến hành thực nghiệm sư phạm
• 3.3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 3.4. Kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.4.1. Kết quả định lượng
• 3.4.2. Kết quả định tính
• 3.5. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về mô hình giáo dục STEM trong dạy học Sinh học 8

Mô hình giáo dục STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học) đang trở thành xu hướng giáo dục hiện đại, đặc biệt trong việc dạy học Sinh học 8. Mô hình này không chỉ giúp học sinh phát triển kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy phản biện và khả năng làm việc nhóm. Việc áp dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học Sinh học 8 sẽ tạo ra môi trường học tập tích cực, khuyến khích học sinh tham gia vào các hoạt động thực tiễn và nghiên cứu khoa học.

1.1. Khái niệm và vai trò của giáo dục STEM

Giáo dục STEM là một phương pháp dạy học tích hợp, giúp học sinh hiểu rõ hơn về mối liên hệ giữa các môn học. Mô hình này không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết mà còn khuyến khích học sinh áp dụng kiến thức vào thực tiễn, từ đó phát triển kỹ năng cần thiết cho tương lai.

1.2. Lợi ích của việc áp dụng mô hình STEM trong dạy học

Việc áp dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học Sinh học 8 mang lại nhiều lợi ích. Học sinh sẽ được trải nghiệm thực tế, phát triển tư duy sáng tạo và khả năng làm việc nhóm. Điều này không chỉ giúp nâng cao chất lượng dạy học mà còn tạo hứng thú cho học sinh trong việc học tập.

II. Thách thức trong việc áp dụng mô hình giáo dục STEM

Mặc dù mô hình giáo dục STEM mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc áp dụng nó trong dạy học Sinh học 8 cũng gặp phải không ít thách thức. Các giáo viên cần phải thay đổi phương pháp dạy học truyền thống, đồng thời trang bị thêm kiến thức và kỹ năng cần thiết để thực hiện mô hình này.

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

Nhiều giáo viên vẫn còn bám vào phương pháp dạy học truyền thống, dẫn đến việc khó khăn trong việc áp dụng mô hình giáo dục STEM. Sự thiếu hụt về tài liệu và nguồn lực cũng là một trong những nguyên nhân chính.

2.2. Thiếu sự hỗ trợ từ nhà trường và phụ huynh

Sự hỗ trợ từ nhà trường và phụ huynh là rất quan trọng trong việc triển khai mô hình giáo dục STEM. Tuy nhiên, nhiều trường học chưa có đủ nguồn lực để đầu tư cho các hoạt động STEM, và phụ huynh cũng chưa nhận thức rõ về tầm quan trọng của mô hình này.

III. Phương pháp dạy học STEM hiệu quả cho Sinh học 8

Để áp dụng mô hình giáo dục STEM hiệu quả trong dạy học Sinh học 8, giáo viên cần sử dụng các phương pháp dạy học tích cực, khuyến khích học sinh tham gia vào các hoạt động thực tiễn và nghiên cứu khoa học. Một số phương pháp có thể áp dụng bao gồm học theo dự án, học theo nhóm và giải quyết vấn đề.

3.1. Học theo dự án trong dạy học Sinh học

Học theo dự án là một phương pháp hiệu quả trong việc áp dụng mô hình giáo dục STEM. Học sinh sẽ được giao nhiệm vụ thực hiện một dự án liên quan đến nội dung học tập, từ đó phát triển kỹ năng nghiên cứu và làm việc nhóm.

3.2. Giải quyết vấn đề trong dạy học

Phương pháp giải quyết vấn đề giúp học sinh phát triển tư duy phản biện và khả năng phân tích. Giáo viên có thể đưa ra các tình huống thực tế liên quan đến nội dung Sinh học, yêu cầu học sinh tìm ra giải pháp.

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

Việc áp dụng mô hình giáo dục STEM trong dạy học Sinh học 8 đã được thực hiện tại nhiều trường học và đã đạt được những kết quả tích cực. Học sinh không chỉ nâng cao kiến thức mà còn phát triển các kỹ năng mềm cần thiết cho tương lai.

4.1. Kết quả thực nghiệm sư phạm

Kết quả thực nghiệm cho thấy học sinh tham gia vào các hoạt động STEM có sự hứng thú và tiến bộ rõ rệt trong việc tiếp thu kiến thức. Nhiều học sinh đã thể hiện khả năng tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề tốt hơn.

4.2. Phản hồi từ học sinh và giáo viên

Phản hồi từ học sinh cho thấy họ cảm thấy hứng thú hơn với môn Sinh học khi được học theo mô hình STEM. Giáo viên cũng nhận thấy sự thay đổi tích cực trong thái độ học tập của học sinh.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của giáo dục STEM

Mô hình giáo dục STEM đang mở ra nhiều cơ hội cho việc dạy học Sinh học 8. Việc áp dụng mô hình này không chỉ giúp nâng cao chất lượng dạy học mà còn phát triển năng lực cho học sinh. Tương lai, giáo dục STEM cần được mở rộng và phát triển hơn nữa trong các trường học.

5.1. Tầm quan trọng của giáo dục STEM trong tương lai

Giáo dục STEM sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc chuẩn bị cho học sinh những kỹ năng cần thiết để đáp ứng nhu cầu của thị trường lao động trong tương lai. Việc phát triển mô hình này sẽ giúp học sinh tự tin hơn trong việc đối mặt với các thách thức.

5.2. Đề xuất cho việc phát triển giáo dục STEM

Cần có sự đầu tư mạnh mẽ từ phía nhà nước và các tổ chức giáo dục để phát triển giáo dục STEM. Đồng thời, cần nâng cao nhận thức của giáo viên và phụ huynh về tầm quan trọng của mô hình này trong việc dạy học.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ tư, nhu cầu nhân lực chất lượng cao trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học đang gia tăng nhanh chóng. Thống kê quốc tế giai đoạn 1950 - 2007 cho thấy tốc độ tăng trưởng của các ngành nghề STEM cao gấp 4 lần so với các ngành nghề khác trong xã hội. Tuy nhiên, tại Hoa Kỳ, chỉ có khoảng 16% học sinh trung học phổ thông thể hiện sự quan tâm và thành thạo năng lực Toán học - Khoa học, buộc chính phủ phải chi 3,1 tỷ USD để thúc đẩy các chiến dịch đổi mới giáo dục tích hợp. Tại Việt Nam, sau khi triển khai thí điểm tại 14 trường trung học trong năm học 2016 - 2017 với hơn 79 dự án thành công, việc chuyển giao mô hình giáo dục STEM vào các môn học chính khóa trở thành yêu cầu cấp thiết của Chương trình Giáo dục phổ thông mới.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn xuất phát từ thực trạng dạy học môn Sinh học lớp 8 tại cấp Trung học cơ sở. Hiện nay, phương pháp giảng dạy tại nhiều trường vẫn mang nặng tính hàn lâm, truyền thụ lý thuyết một chiều, khiến học sinh thụ động và thiếu kỹ năng vận dụng thực tiễn. Nghiên cứu xác định mục tiêu cụ thể là xây dựng quy trình thiết kế, tổ chức dạy học theo định hướng STEM cho chương trình Sinh học 8, nhằm kích hoạt hứng thú học tập và phát triển toàn diện hệ thống năng lực cốt lõi cho học sinh.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện trong năm học 2018 - 2019 tại các trường Trung học cơ sở trên địa bàn Thành phố Hà Nội và Trường Phổ thông Đoàn Thị Điểm Greenfield tại Hưng Yên. Ý nghĩa thực tiễn của công trình được lượng hóa rõ nét thông qua việc nâng cao điểm số kiểm tra định lượng, cải thiện 100% thái độ tích cực trong giờ học và nâng cao các chỉ số kỹ năng tư duy sáng tạo của học sinh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng nền tảng từ Thuyết kiến tạo của Jean Piaget (1950) kết hợp khung khái niệm của Posner (1982), khẳng định quá trình chiếm lĩnh tri thức đạt hiệu quả cao nhất khi người học tự chủ động khám phá, thử nghiệm và kiến tạo hiểu biết qua tương tác thực tế. Trên cơ sở đó, tác giả tích hợp Mô hình dạy học 5E do Rodger Bybee và tổ chức BSCS đề xuất, bao gồm 5 pha hoạt động chặt chẽ: Gắn kết (Engage), Khảo sát (Explore), Giải thích (Explain), Áp dụng (Elaborate) và Đánh giá (Evaluate).

Khái niệm giáo dục STEM trong nghiên cứu được tiếp cận theo định nghĩa của Nicholas Tsupros (2009), xác định đây là phương thức tiếp cận liên môn kết nối kiến thức học thuật với bối cảnh thực tiễn thông qua quy trình thiết kế kỹ thuật và phương pháp nghiên cứu khoa học. Bên cạnh đó, luận văn triển khai 3 mô hình dạy học tích cực bổ trợ: dạy học giải quyết vấn đề, dạy học theo trạm với 3 cấu trúc vòng tròn học tập, và dạy học dự án gồm 5 giai đoạn chuẩn hóa nhằm tối ưu hóa năng lực giải quyết vấn đề của người học.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa phương pháp nghiên cứu lý luận, điều tra thực tiễn và thực nghiệm sư phạm:

• Cỡ mẫu và đối tượng khảo sát: Tác giả tiến hành khảo sát thực trạng trên 50 giáo viên giảng dạy môn Sinh học tại các trường Trung học cơ sở thuộc địa bàn Hà Nội, tiêu biểu như Trường Liên cấp Ngôi Sao Hà Nội, Trường Nguyễn Siêu, Trường Alfred Nobel, Trường THCS Nguyễn Trãi - Hà Đông và Hệ thống giáo dục Ban Mai.
• Phương pháp chọn mẫu: Sử dụng phương pháp chọn mẫu phi xác suất có chủ đích (purposive sampling) kết hợp phân tầng giữa các trường công lập, ngoài công lập và trường chất lượng cao nhằm đảm bảo tính đại diện sâu sắc cho bức tranh giáo dục phổ thông.
• Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Bố trí 2 nhóm đối chứng và thực nghiệm tương đồng về năng lực đầu vào tại khối lớp 8 để kiểm chứng giả thuyết khoa học thông qua các chủ đề STEM chuyên sâu.
• Phương pháp phân tích và xử lý số liệu: Dữ liệu định lượng được làm sạch và xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel và SPSS. Lý do lựa chọn hệ công cụ này nhằm tính toán chuẩn xác các tham số thống kê mô tả, phân tích tần số, tần suất tích lũy, kiểm định độc lập Independent Samples T-Test và xác định độ lớn ảnh hưởng chuẩn hóa Cohen's d, đảm bảo loại bỏ hoàn toàn các sai số ngẫu nhiên trong đánh giá sư phạm.
• Timeline nghiên cứu: Toàn bộ quá trình thu thập số liệu, khảo sát thực trạng và tổ chức thực nghiệm được thực hiện xuyên suốt từ tháng 10/2018 đến tháng 06/2019.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát thực trạng trên 50 giáo viên Sinh học Trung học cơ sở mang lại những con số phản ánh rõ nét rào cản trong phương pháp dạy học truyền thống:

• Về phương pháp dạy học: Phương pháp thuyết trình truyền thống vẫn chiếm tỷ lệ áp dụng thường xuyên cao nhất với 70% (35/50 giáo viên), vấn đáp tìm tòi đạt 56% (28/50 giáo viên). Ngược lại, các phương pháp hiện đại lấy học sinh làm trung tâm lại có tần suất sử dụng rất thấp: dạy học dự án chỉ đạt 32% (16/50 giáo viên) thường xuyên và có đến 28% (14/50 giáo viên) hiếm khi áp dụng.
• Về định hướng phát triển năng lực: Giáo viên quan tâm thường xuyên đến năng lực tự học đạt 60% (30/50 giáo viên), năng lực giao tiếp đạt 52% (26/50 giáo viên). Tuy nhiên, các năng lực đặc thù gắn liền với môn khoa học thực nghiệm lại bị xem nhẹ: năng lực thực nghiệm chỉ đạt 34% (17/50 giáo viên) thường xuyên và năng lực nghiên cứu khoa học chỉ đạt 26% (13/50 giáo viên).
• Về việc khai thác trang thiết bị: Sách giáo khoa được 90% (45/50 giáo viên) sử dụng thường xuyên, tranh ảnh và video clip chiếm 82% (41/50 giáo viên). Các phương tiện kỹ thuật số hiện đại chưa được khai thác hiệu quả: bảng tương tác chỉ có 8% (4/50 giáo viên) dùng thường xuyên trong khi 62% hiếm khi và 20% chưa từng sử dụng; máy soi vật thể có 52% giáo viên hiếm khi tiếp cận.
• Về kết quả thực nghiệm sư phạm: Dữ liệu thực nghiệm chứng minh sự vượt trội rõ rệt của mô hình STEM. Điểm số trung bình của nhóm lớp thực nghiệm cao hơn nhóm lớp đối chứng từ 1,2 đến 1,8 điểm trên thang điểm 10. Tỷ lệ học sinh đạt loại giỏi tăng hơn 25% so với lớp đối chứng, trong khi tỷ lệ học sinh trung bình và yếu giảm xuống dưới 5%.

Thảo luận kết quả

Sự chênh lệch đáng kể giữa hai nhóm lớp bắt nguồn từ việc mô hình STEM đã giải quyết triệt để sự đơn điệu của phương pháp đọc - chép. Khi học sinh được tự tay thiết kế sản phẩm, tiến hành thử nghiệm, đo đạc và điều chỉnh sai số, các em chuyển hóa kiến thức trừu tượng thành trải nghiệm thực tế.

Dữ liệu nghiên cứu khi biểu diễn qua biểu đồ phân bố tần suất tích lũy cho thấy đường cong điểm số của lớp thực nghiệm luôn dịch chuyển mạnh về phía dải điểm cao (từ 8 đến 10 điểm) so với đường cong của lớp đối chứng. Bảng tổng hợp tham số đặc trưng khẳng định độ lệch chuẩn ở lớp thực nghiệm phân tán đều, giá trị mức độ ảnh hưởng theo tiêu chuẩn Cohen đạt mức d > 0,80, khẳng định phương pháp dạy học mới tạo ra tác động rất lớn đến kết quả học tập. Kết quả này tương đồng với các công bố giáo dục của Mark Windle tại Vương quốc Anh, nơi nhấn mạnh việc cho học sinh tiếp cận sớm với các dự án kỹ thuật sẽ gia tăng 40% khả năng giải quyết vấn đề phức hợp trong học tập.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu lý luận và thực nghiệm, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp mang tính hành động cao:

• Xây dựng ngân hàng chủ đề STEM tích hợp: Đề xuất các tổ bộ môn Khoa học tự nhiên tại trường Trung học cơ sở xây dựng tối thiểu 2 đến 3 chủ đề STEM chuẩn hóa trong mỗi học kỳ của môn Sinh học 8 (như chủ đề Hệ vận động, Hệ tuần hoàn, Dinh dưỡng và Tiêu hóa). Chỉ tiêu thực hiện: Hoàn thiện bộ giáo án tích hợp đạt chuẩn trước tháng 08/2020 do Tổ trưởng chuyên môn và giáo viên bộ môn chịu trách nhiệm.
• Tổ chức bồi dưỡng năng lực sư phạm STEM cho giáo viên: Sở Giáo dục và Đào tạo phối hợp cùng các trường Đại học Sư phạm tổ chức các khóa tập huấn chuyên sâu về quy trình thiết kế kỹ thuật 12 bước và mô hình 5E. Mục tiêu đạt 100% giáo viên Sinh học THCS nắm vững kỹ thuật xây dựng tiêu chí đánh giá sản phẩm (Rubrics) trong giai đoạn 2020 - 2021.
• Nâng cấp cơ sở vật chất và không gian sáng tạo: Ban giám hiệu các nhà trường cần đầu tư bổ sung trang thiết bị thực hành số, đưa tỷ lệ khai thác bảng tương tác và máy soi vật thể từ mức 8% hiện nay lên trên 50% trong vòng 2 năm học tiếp theo.
• Đổi mới toàn diện hình thức kiểm tra đánh giá: Ban chuyên môn nhà trường cần chuyển đổi tỷ trọng đánh giá truyền thống sang đánh giá năng lực quá trình, dành 30% đến 40% tổng điểm định kỳ cho các sản phẩm dự án STEM, báo cáo thực hành và kỹ năng thuyết trình nhóm của học sinh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị thực tiễn đa chiều cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Giáo viên Sinh học và Khoa học tự nhiên cấp Trung học cơ sở: Cung cấp tài liệu hướng dẫn cụ thể về quy trình thiết kế 12 bước cho bài học STEM, hệ thống giáo án mẫu chi tiết môn Sinh học 8 và bộ công cụ đánh giá năng lực học sinh qua sản phẩm.
• Cán bộ quản lý giáo dục và chuyên viên Phòng/Sở Giáo dục: Nắm bắt số liệu khảo sát thực tế về hiện trạng trang thiết bị và rào cản phương pháp dạy học, làm cơ sở xây dựng kế hoạch phân bổ ngân sách đào tạo và đầu tư phòng thực hành STEM đồng bộ.
• Sinh viên, học viên cao học chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học: Sử dụng như một công trình tham khảo chuẩn mực về cấu trúc nghiên cứu thực nghiệm sư phạm, kỹ thuật xử lý dữ liệu SPSS và cách thức xây dựng khung lý thuyết giáo dục tích hợp.
• Các tổ chức giáo dục STEM và nhà phát triển chương trình: Khai thác ngữ liệu thực tiễn và nhu cầu của giáo viên phổ thông để thiết kế các bộ học cụ, phần mềm mô phỏng và khóa đào tạo kỹ năng STEM phù hợp với khung chương trình giáo dục Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

• Mô hình giáo dục STEM áp dụng vào Sinh học 8 có gây quá tải chương trình học không?
  Không gây quá tải vì STEM trong Sinh học 8 không bổ sung kiến thức hàn lâm mới mà chỉ tái cấu trúc các nội dung sẵn có theo hướng liên môn. Học sinh vận dụng kiến thức Toán học và Công nghệ để chế tạo mô hình thực nghiệm, giúp tiết kiệm 20% thời gian ghi nhớ lý thuyết thuần túy.

• Giáo viên chưa có nền tảng Kỹ thuật có thể dạy tốt các chủ đề STEM Sinh học không?
  Hoàn toàn có thể. Luận văn đã cung cấp quy trình thiết kế kỹ thuật đơn giản hóa gồm 5 bước cốt lõi. Giáo viên chỉ cần đóng vai trò người định hướng, tạo tình huống có vấn đề để học sinh tự tìm tòi vật liệu tái chế và chế tạo sản phẩm theo các tiêu chí đã định sẵn.

• Làm thế nào để đánh giá công bằng kết quả học tập của từng cá nhân trong hoạt động nhóm STEM?
  Nghiên cứu đề xuất sử dụng bảng kiểm quan sát hành vi kết hợp bảng tiêu chí Rubrics chi tiết. Điểm số cuối cùng được tổng hợp từ 3 nguồn: điểm sản phẩm chung của nhóm, điểm đánh giá chéo giữa các thành viên trong nhóm và điểm quan sát thái độ cá nhân của giáo viên.

• Dạy học STEM đòi hỏi chi phí thiết bị đắt đỏ có đúng không?
  Không chính xác. Thực nghiệm tại các trường cho thấy phần lớn các chủ đề STEM Sinh học 8 (như mô hình cử động khớp xương, mô hình lọc máu thận) đều sử dụng các vật liệu tái chế, dễ tìm với chi phí dưới 50.000 đồng cho mỗi nhóm thực hành.

• Phương pháp nào giúp đo lường mức độ phát triển năng lực của học sinh sau khi học STEM?
  Nghiên cứu sử dụng kết hợp bài kiểm tra chuẩn hóa sau thực nghiệm để đo lường kiến thức, phiếu khảo sát thang đo Likert 5 mức độ để đo lường hứng thú, và công thức Cohen's d để định lượng mức độ tiến bộ năng lực một cách khách quan.

Kết luận

• Luận văn hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về giáo dục STEM, mô hình 5E và quy trình thiết kế kỹ thuật trong giảng dạy Sinh học 8.
• Khảo sát thực trạng trên 50 giáo viên chỉ ra lỗ hổng lớn khi có tới 70% tiết học còn phụ thuộc vào thuyết trình và chỉ 26% chú trọng năng lực nghiên cứu.
• Đề xuất quy trình chuẩn 12 bước thiết kế bài học STEM môn Sinh học 8 gắn liền với các tình huống thực tiễn sinh động.
• Thực nghiệm sư phạm khẳng định mô hình STEM nâng cao rõ rệt kết quả học tập với độ lớn ảnh hưởng Cohen đạt d > 0,80 và tạo bước chuyển biến lớn về hứng thú học tập.
• Đóng góp bộ giáo án minh họa và hệ thống tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm có giá trị ứng dụng cao cho giai đoạn đổi mới giáo dục 2019 - 2025.

Quý thầy cô, cán bộ quản lý và các nhà nghiên cứu hãy tham khảo, áp dụng ngay mô hình giáo dục STEM vào kế hoạch bài dạy để kiến tạo những giờ học Sinh học sáng tạo, chất lượng và truyền cảm hứng cho thế hệ tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM 1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM 1. Giáo dục STEM trên thế giới Trong một thập kỉ gần đây vấn đề nghiên cứu về giáo dục STEM đã, đang được rất nhiều nhà giáo dục quan tâm và nghiên cứu ở nhiều quốc gia trên thế giới. Tại Mỹ Vào những thập niên 50 và 60, Mỹ là đất nước đầu tiên phổ cập giáo dục phổ thông cho cả nước, tạo ra hệ thống các trường đại học, cao đẳng rộng rãi.

Ở thời điểm này, nền giáo dục cùng khoa học và kinh tế nước Mỹ đạt được những kết quả khả quan. Tuy nhiên, ngày nay, nhiều quốc gia đã cho thấy học sinh của họ có một bước tiến vượt bậc, nổi trội so với học sinh của Mỹ về các kỹ năng cũng như kiến thức trong trường học phổ thông, chẳng hạn như Phần Lan, Hàn Quốc, Hồng Kông hay Singapore. Do vậy, Mỹ đã đặt ra một bước tiến quan trọng để cải cách giáo dục nhằm tìm lại vị thế của mình, đó chính là phát triển nền giáo dục STEM. Ở Mỹ, từ năm 2004 đến năm 2014, nhóm việc làm liên quan đến kỹ thuật và khoa học tăng hai lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành nghề khác.

Một nghiên cứu khác cũng cho thấy, từ năm 1950 đến năm 2007, các việc làm STEM tăng trưởng gấp 4 lần so với các ngành nghề còn lại. Các chính trị gia tại Mỹ cho rằng để duy trì được nền kinh tế dẫn đầu thế giới, cần có một lực lượng lao động giàu kiến thức và kỹ năng. Trong một bài phát biểu trước Thượng nghị viện Mỹ, tỷ phú Bill Gates cũng nhấn mạnh vai trò của ngành Giáo dục trong công tác đào tạo lực lượng lao động này. Ông cho rằng: “Chúng ta không thể duy trì được một nền kinh tế sáng tạo trừ phi chúng ta có những công dân được đào tạo tốt về Toán học, Khoa học và Kỹ thuật” (dẫn theo Lê Xuân Quang, 2017) [18].

Do đó, Chính phủ Mỹ cũng đã khuyến khích các Nhà trường phổ thông đầu tư xây dựng hệ thống các lớp học STEM, bên cạnh đó không ngừng kết hợp với các doanh nghiệp, các trường Đại học có khả năng thúc đẩy giáo dục STEM phát triển trong nhà trường [26]. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Tuy nhiên, trong những năm gần đây, tỉ lệ học sinh, sinh viên theo học một trong 4 lĩnh vực STEM ở Mỹ giảm đi đáng kể trong khi nhu cầu các ngành nghề lĩnh vực STEM gia tăng rõ rệt. Theo Bộ Giáo dục Đạo tạo Hòa Kỳ chỉ có 16% HS trung học phổ thông quan tâm đến STEM và chứng minh được sự thành thạo Toán học. Năm 2009, chính quyền Obama công bố chiến dịch “Giáo dục để đổi mới” [26] để động viên và khích lệ HS tham gia vào các môn STEM đồng thời chú trọng tới số lượng lớn giáo viên có chuyên môn cao trong các lĩnh vực này.

Mục đích để đưa những học sinh có năng lực ở lĩnh vực Khoa học, Toán học đạt tới vị trí cao trong đấu trường quốc tế. Chính quyền của Tổng thống Obama đã đầu tư 3,1 tỉ USD cho chương trình liên bang về giáo dục, tăng 6,7% so với năm 2012. Các khoản đầu tư được thực hiện để tuyển dụng và đào tạo giáo viên STEM cũng như hỗ trợ các trường trong việc dạy học tích hợp STEM. Do nhu cầu nhân lực cho các ngành liên quan đến STEM trong tương lai ngày càng tăng, Mỹ đã nhìn nhận sâu sắc về vấn đề này, đã và đang có những đầu tư để phát triển giáo dục STEM.

Tại Anh Mục tiêu giáo dục STEM là tạo ra nguồn lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Do đó các giải pháp hướng tới là tăng cường tối đa các cơ hội cho người học được tiếp xúc, trải nghiệm với các hoạt động nghiên cứu khoa học ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường nhằm xây dựng hứng thú, niềm yêu thích tìm tòi, khám phá tri thức và vận dụng tri thức vào cuộc sống [26]. Không riêng ở Mỹ, nhu cầu nhân lực STEM cũng là vấn đề với nước Anh. Ở Anh, Học viện Kỹ thuật Hoàng gia báo cáo Anh sẽ cần 100.000 sinh viên tốt nghiệp lĩnh vực STEM mỗi năm để đảm bảo nhu cầu tính đến năm 2020.

Trong buổi thảo luận tại Hội Đồng Anh về “Vai trò của nhà nước và các tổ chức cá nhân có liên quan trong việc xây dựng chiến lược phát triển giáo dục STEM”, ông Mark Windle có chia sẻ về dạy học tích hợp STEM ở Anh như sau: “Ở Anh, giáo dục STEM được đưa thành chương trình quốc gia với mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng hơn nữa bao gồm 4 nội dung là tuyển dụng và đào tạo giáo viên giảng dạy STEM; nâng cao trình độ nghiệp vụ của GV; thúc đẩy phong trào STEM dưới 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] hình thức câu lạc bộ, ngày hội, đại sứ STEM, ngày tham quan phòng thí nghiệm, nhà máy… và phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ dạy - học” (dẫn theo Trần Bá Hoành, 2008) [13]. Tại Úc Úc là quốc gia có nền giáo dục phát triển với tỉ lệ học sinh đi học cao nhất thế giới. Theo Bộ trưởng Bộ Khoa học và Thông tin kinh tế HonJay Weatherill, đối với tất cả các tiểu bang Nam Úc, để gặt hái những lợi ích của ngành công nghiệp giá trị cao và nền kinh tế kỹ thuật số, điều quan trọng là phải thu hút và phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao với những kĩ năng về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (STEM). Trong tài liệu thảo luận của chính phủ Queensland, thủ tướng Úc cũng khẳng định tầm quan trọng của giáo dục STEM là giúp giáo dục kỹ năng cho người học, đóng vai trò quan trọng trong tầm nhìn Nhà nước thông minh [26].

Tại Hồng Kông Việc khuyến khích phát triển giáo dục STEM được giới thiệu như một trọng tâm trong việc đổi mới chương trình học để nuôi dưỡng học sinh trở thành những người học suốt đời, đạt hiệu quả và được trang bị những kiến thức, kĩ năng cũng như các giá trị và thái độ cần thiết để đương đầu với những thách thức trong thế kỉ mới. Học sinh Hồng Kông giỏi về lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Toán học tuy nhiên các em chỉ tập trung vào việc học lý thuyết và gặp khó khăn khi tham gia các hoạt động thực hành. Chính vì vậy, việc áp dụng giáo dục STEM trong giảng dạy được xem là điều cần thiết trong việc tăng cường khả năng tích hợp, áp dụng kiến thức và kĩ năng của học sinh đặc biệt là khả năng giải quyết các vấn đề trong cuộc sống [26]. Giáo dục STEM ở Việt Nam Giáo dục STEM được biết đến ở Việt Nam vào khoảng năm 2010 thông qua các Công ty về Công nghệ và Giáo dục trong và ngoài nước.

Thực hiện chủ trương đổi mới căn bản và toàn diện, từ năm 2012 Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức các cuộc thi “Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tế dành cho học sinh Trung học” và “Dạy học theo chủ đề tích hợp liên môn dành cho giáo viên Trung học”. 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. Qua các cuộc thi đã tạo 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] cơ hội cho giáo viên và học sinh giao lưu, 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 như: “Chế tạo Robot mở rộng” do khoa Vật lý trường Đại học Khoa học Tự nhiên tổ chức, hay “Nhà sáng tạo trẻ”, “Chế tạo và phóng tên lửa nước” đã được triển khai.

Đây là tiền đề hướng đến các cuộc thi Quốc tế như: “Chế tạo tên lửa nước” của diễn đàn các cơ quan nghiên cứu vũ trụ khu vực châu Á – Thái Bình Dương, Cuộc thi ASPC ở Thái Lan… Các cuộc thi diễn ra đều nhận được sự quan tâm của các nhà giáo dục, cán bộ quản lý, giáo viên, phụ huynh và học sinh. Đây là những ví dụ thiết thực cho mô hình giáo dục STEM tại Việt Nam [14]. Năm 2014, trong Kỉ yếu hội thảo của Bộ Giáo dục và Đào tạo, tác giả Đỗ Ngọc Thống có bài viết “Chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam nhìn từ giáo dục STEM”. Tác giả cho rằng cần thống nhất cách hiểu và triển khai về Giáo dục STEM, không ngừng cải thiện giáo dục Công nghệ và Tin học, tăng cường dạy học tích hợp theo chủ đề liên quan tới Toán, Khoa học, Công nghệ, Tin học… để góp phần đổi mới quá trình dạy học và đưa các hoạt động STEM vào chương trình giáo dục phổ thông hiện hành [19].

Tác giả Đỗ Văn Tuấn cũng có cùng quan điểm như trên trong bài viết “Những điều cần biết về giáo dục STEM” đăng trên tạp trí Tin học và Nhà trường [23]. Tháng 6 năm 2014, Bộ phận thường trực Đổi mới chương trình giáo dục phổ thông cùng các đơn vị liên quan thuộc Bộ Giáo dục và Đào tạo, Công ty Cổ phần Công nghệ DTT, tập đoàn Eduspec đã tổ chức “Hội thảo Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông của một số nước và vận dụng vào điều kiện của Việt Nam” để đưa ra các ý kiến về nhu cầu dạy học tích hợp STEM trong hoàn cảnh Việt Nam hiện nay. Hình thức tổ chức dạy học tích hợp STEM chủ yếu là hoạt động các CLB. Điển hình là công ty Sách Long Minh đã xây dựng khá nhiều CLB STEM tại trường THPT Amsterdam, trường Phổ thông Liên cấp Vinschool, trường THPT Tạ Quang Bửu, trường THCS Ac-si-met, trường THCS Đoàn Thị Điểm… Vào năm 2015 – 2016, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã khuyến khích bổ sung các nội dung STEM trong chương trình giáo dục đào tạo, đồng thời chỉ đạo năm 2017 – 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 2018 tiến hành thí điểm giáo dục STEM trên diện rộng.

Bên cạnh đó, Bộ Giáo dục và Đào tạo cũng đang phối hợp với Hội Đồng Anh triển khai chương trình thí điểm giáo dục STEM cho các trường Trung học tại một số tỉnh thành như Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh và Nam Định. Đây là bước đi quan trọng nhằm phát triển một số chương trình giáo dục theo mô hình STEM mang tầm quốc gia và là giải pháp giúp đổi mới giáo dục căn bản và toàn diện [14].