Luận văn Tổ chức hoạt động thực hành thiết kế và dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho sinh viên khoa vật lý trường cao đẳng sư phạm Luang Nam Tha nước CHDCND Lào

Nội dung text: Luận văn Tổ chức hoạt động thực hành thiết kế và dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho sinh viên khoa vật lý trường cao đẳng sư phạm Luang Nam Tha nước CHDCND Lào

1. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Touma LAUENGLADTHAVONG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG THỰC HÀNH THIẾT KẾ VÀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO SINH VIÊN KHOA VẬT LÝ TRƯỜNG CAO ĐẲNG SƯ PHẠM LUANG NAM THA NƯỚC CHDCND LÀO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2020
2. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Touma LAUENGLADTHAVONG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG THỰC HÀNH THIẾT KẾ VÀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO SINH VIÊN KHOA VẬT LÝ TRƯỜNG CAO ĐẲNG SƯ PHẠM LUANG NAM THA NƯỚC CHDCND LÀO Ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý Mã số: 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: TS. Cao Tiến Khoa THÁI NGUYÊN - 2020
3. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn về đề tài “Tổ chức hoạt động thực hành thiết kế và DH theo định hướng giáo dục STEM, cho SV khoa Vật lý trường Cao đẳng Sư Phạm Luang Nam Tha nước CHDCND Lào.” là công trình nghiên cứu cá nhân của tôi trong thời gian qua, tại trường ĐHSP Thái Nguyên. Mọi số liệu sử dụng phân tích trong luận văn và kết quả nghiên cứu là do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách khách quan, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và chưa được công bố dưới bất kỳ hình thức nào. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sự không trung thực trong thông tin sử dụng trong công trình nghiên cứu này Thái nguyên, tháng 10 năm 2020 Tác giả Touma LAUENGLADTHAVONG i
4. LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được bài luận văn thạc sĩ này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình và người thân. Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới những người đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sau sắc tới cố vấn của tôi, TS. Cao Tiến Khoa, đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn sau sắc tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ Giáo dục Vật lý, khoa Vật lý - Trường ĐHSP Thái Nguyên, đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Mặc dù tôi đã có rất nhiều cố gắng, song khả năng có hạn nên bản luận văn không tránh khỏi những khiếm khuyết. Tôi rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và các bạn đọc để luận văn được hoàn chỉnh hơn. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới ban giám hiệu, các thầy cô giáo và các SV khoa Vật lý trường Cao đẳng Sư Phạm Luang Nam Tha, nước CHDCND Lào đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian dài học tập và nghiên cứu luận văn. ii
5. MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 1. Lí do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 3 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 4. Nhiệm vụ nghiên cứu 3 5. Phương pháp nghiên cứu 4 6. Giả thuyết khoa học 4 7. Đóng góp của đề tài 4 8.Cấu trúc của luận văn 4 Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 5 1.1. Các nghiên cứu về DH với việc bồi dưỡng NLST 5 1.1.1. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới 5 1.1.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam 10 1.1.3. Các nghiên cứu ở Lào 14 1.2. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực 17 1.2.1. Khái niệm năng lực 18 1.2.2. Cấu trúc năng lực 19 1.3. Năng lực sáng tạo 21 1.3.1. Một số khái niệm 21 1.3.2. Cấu trúc năng lực sáng tạo 22 1.3.3. Bồi dưỡng năng lực sáng tạo trong dạy nghề 24 1.4. Điều tra thực tiễn 26 1.4.1. Mục đích điều tra 26 iii
6. 1.4.2. Đối tượng điều tra 26 1.4.3. Phương pháp điều tra 27 1.4.4. Kết quả điều tra 27 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 31 Chương 2: XÂY DỰNG KẾ HOẠCH DẠY HỌC THỰC HÀNH "THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ (NĂNG LƯỢNG NƯỚC)" THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 32 2.1. Phân tích nội dung thực hành thiết kế và tổ chức DH trong đào tạo GV 32 2.1.1. Chương trình đào tạo trong Cao đằng Sự phạm 32 2.1.2. Mục tiêu chương trình năng lượng đối với SV Sư phạm 33 2.1.3. Phân tích nội dung kiến thức về chủ để năng lượng nước 33 2.2. Đề xuất một số nội dung thực hành thiết kế và tổ chức DH theo định hướng giáo dục STEM 34 2.2.1. Xác định vấn đề và nghiên cứu kiến thức nền trong thực tiễn 37 2.2.2. Xác định mục tiêu chủ đề trong hoạt động 38 2.2.3. Hình thành ý tưởng STEM và cách giải pháp 39 2.2.4. Phát triển và chế tạo mô hình TN sáng tạo, đưa SV vào hoạt động tìm tòi và khảo sát, định hướng hoạt động trải nghiệm và sản phẩm 40 2.2.5. Hoàn thiện thiết kế, thực nghiệm và đánh giá 41 2.3. Thiết kế tiến trình DH thực hành "thiết kế và tổ chức DH chủ đề (Năng lượng nước)" trong đào tạo GV 41 2.3.1. Xác định vấn đề và nghiên cứu kiến thức nền trong thực tiễn 41 2.3.2. Xác định mục tiêu chủ đề trong hoạt động 41 2.3.3. Hình thành ý tưởng STEM và cách giải pháp 43 2.3.4. Phát triển và chế tạo mô hình TN sáng tạo, đưa SV vào hoạt động tìm tòi và khảo sát, định hướng hoạt động trải nghiệm và sản phẩm 50 2.3.5. Hoàn thiện thiết kế, thực nghiệm và đánh giá 51 2.4. Xây dựng công cụ đánh giá NLST trong DH 51 2.4.1. Đánh giá NLST trong bài học 52 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 52 iv
7. Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 54 3.1. Tổ chức thực nghiệm sư phạm 54 3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm 54 3.1.2. Đối tượng và thời gian thực nghiệm 54 3.1.3. Phương pháp triển khai thực nghiệm 55 3.1.4. Nội dung thực nghiệm sư phạm 56 3.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm 57 3.2.1. Phân tích diễn biến hoạt động 57 3.2.2. Kết quả đánh giá định lượng về NLST của SV 60 3.2.3. Kết quả thực nghiệm với cả nhóm SV 64 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 66 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC v
8. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Mẫu thiết kế bài học 24 Bảng 2.1. Nội dung môn PPDH bộ môn vật lý 1,2 (Thiết kế tổ chức DH và TN ) 32 Bảng 2.2. Kiến thức lĩnh vực STEM trong chủ đề 40 Bảng 2.3. Kiến thức lĩnh vực STEM làm TN trong chủ đề 43 Bảng 3.1. Bảng kiểm quan sát NLST và tổ chức thực hành TN của SV 60 Bảng 3.2. Bảng tổng hợp kết quả đánh giá NLST của SV. 62 Bảng 3.3. Kết quả đánh giá NL thực nghiệm qua dự án. 64 vi
9. DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH Biểu đồ: Biểu đồ 1.1. Kết quả điều tra phần PPDH và tình trạng GD. 28 Biểu đồ 1.2. Kết quả điều tra phần PTDH và TN 28 Biểu đồ 1.3. Kết quả điều tra phần Sự sử dụng ICT và kĩ thuật hiện đại 29 Biểu đồ 1.4. Kết quả điều tra phần PPDH STEM 29 Biểu đồ 1.5. Kết quả điều tra kinh nghiệm và kiến thức nền trong qúa trình học tập của SV Cao đằng Sư phạm 30 Hình: Hình 1.1. Chu trình nghiên cứu giáo dục STEM 11 Hình 1.2. Các thành phần cấu trúc của năng lực 20 Hình 2.1. Sơ đồ 6 tiêu trí tổ chức hoạt động thực hành thiết kế và DH GD STEM 36 Hình 2.2. Sơ đồ 5 quy trình tổ chức hoạt động thực hành thiết kế và DH triển khai GD STEM các chủ để Vật lý học 37 Hình 2.3. Sơ đồ quy trình hình thành ý tưởng triển khai STEM. 40 Hình 3.1. Tỉ lệ đánh giá Mr Saly 63 Hình 3.2. Tỉ lệ đánh giá Mr Phonexay 63 Hình 3.3.Tỉ lệ đánh giá Miss Phonethip 64 vii
10. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT PPDH : Phương pháp dạy học CHDCND Lào : Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào GD : Giảng dạy CNTT : Công nghệ thông tin GDPT : Giáo dục phổ thông GV : Giáo viên SV : Sinh viên HS : Học sinh KH : Khoa học ST : Sáng tạo THPT : Trung học phổ thông TN : Thí nghiệm NLST : Năng lực sáng tạo viii
11. MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Kế hoạch phát triển kinh tế và xã hội quốc gia 5 năm lần thứ XIII từ năm 2016- 2020 đã gợi ý rằng nước CHDCND Lào sẽ có một số chính sách đổi mới và các hành vi pháp lý khác nhau đảm bảo cho những người tiếp cận giáo dục kỹ lưỡng và có chất lượng, cả hai đều đạt được kỳ vọng để phát triển nguồn nhân lực có kiến thức và khả năng đáp ứng sự phát triển kinh tế xã hội nói một cách cụ thể, đặt nền tảng cho việc tạo ra một lực lượng lao động có tay nghề cao, chất lượng cao có khả năng cạnh tranh và liên kết trong nước và quốc tế. Nhưng để đảm bảo đạt được những kỳ vọng này Chính phủ sẽ tiếp tục thiết lập, mở rộng chiến lược cải cách giáo dục của Lào để trở thành hiện thực. Thực hiện chính sách bồi dưỡng GV cùng với việc cung cấp đủ GV, cung cấp đầy đủ các thiết bị DH, cải thiện chính sách khuyến khích việc học và các chính sách khác phù hợp cho những người thực hiện nhiệm vụ của họ ở vùng xa, khuyến khích tư nhân tham gia phát triển cơ sở hạ tầng Giáo dục và Thể thao nhiều hơn. Đặc biệt là việc mở rộng trường mẫu giáo, tiểu học, trung học cơ sở, trung học phổ thông, cao đẳng ở nhiều nơi và nâng cao chất lượng giảng dạy trọng tâm là chất lượng của GV, các thiết bị DH, bồi dưỡng năng lực thực hành cho học sinh. Nước CHDCND Lào đang trong quá trình định hướng lại theo hướng của Đại hội Đảng IX và X, tất cả các ngành giáo dục phải tiến một bước mới để đảm bảo chất lượng DH của GV để có năng lực, đạo đức và tính sáng tạo, là một GV lành nghề, có thể thiết kế các PP giảng dạy cho phù hợp với thực tiễn, biết tạo ra phương tiện giảng dạy đơn giản, biết sử dụng CNTT, biết sử dụng các phương tiện DH để đáp ứng trong việc giảng dạy, cải thiện giảng dạy và đảm bảo chất lượng DH. Đối với Bộ Giáo dục và Thể thao Lào về tầm nhìn của giáo dục đến năm 2030, Chiến lược giáo dục đến năm 2025 đã định hướng chung là hệ giáo dục Lào phải có 3 đặc tính và 5 nguyên lý giáo dục cơ bản. Đó là đặc tính quốc gia, đặc tính khoa học - hiện đại và đặc tính quần chúng; đạo đức, trí tuệ, lao động, thể thao và nghệ thuật. Đồng thời, cụ thể đảm bảo phát triển năng lực của học sinh để biết sử dụng kĩ thuật, công nghệ thông tin và vận dụng kiến thức vào cuộc sống thực tiễn. 1
12. Hiện nay, tất cả các công việc trong các lĩnh vực đặc biệt là ngành giáo dục đang được tích cực triển khai đổi mới một cách nghiêm túc, hiệu quả về mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện DH, cũng như PP kiểm tra đánh giá kết quả. GV là nhân sự mà quan trọng nhất trong việc phát triền chất lượng giáo dục, chính phủ đã tập trung vào việc phát triển kiến thức và khả năng của các thầy cô giáo. Trước khi làm nghề GV phải tốt nghiệp bằng cao đẳng (Trường mầm non, tiêu học và trung học cơ sở), bằng đại học (Trường trung học phổ thông), bằng đại học- thạc sĩ (trường cao đẳng) và bằng thạc sĩ - tiến sĩ - PGS-GS (trường đại học). Do đó, GV tại các khu vực phải được qua quá trình tập huấn, có thể thích nghi với môi trường, có khả năng sáng tạo giáo án, kĩ năng sử dụng ICT, technology và các vật chất - chất liệu dễ kiếm tại khu vực tận dụng tối đa quá trình học tập. Ngoài ra, nhà nước còn nhấn mạnh GV phải chọn môn học mình thích và có tài năng, trau dồi ý tưởng cho GV phải biết yêu thích nghề nghiệp của mình, tạo ra những GV dạy giỏi, dạy tốt và trung thực. Hơn nữa, hệ giáo dục Lào còn có GV giám sát DH đề giải thích các vấn đề và theo dõi kiểm tra đánh giá riêng tại các vùng nhằm cho từng bước cải thiện việc DH. Việc quá trình giảng dạy mỗi môn học đều là thật khó và rất là quan trọng, nói riêng là môn Vật lý cho nên người GV phải nhấn mạnh theo đường triển khai mới, tiến hành phù hợp với từng chủ đề, cấp học, GV phải thúc đẩy SV biết tự học và có thể làm việc nhóm, rèn luyện kĩ năng sử dụng kiến thức trong hoạt động thực hành, tác động tư tưởng tâm trạng, SV có cơ hội thể hiện kĩ năng tư duy của mình, tự thực hiện các hoạt đọng vui chơi, hiểu được cơ sở lý thuyết và thực hành. Nói riêng là trong bài quá trình DH môn Vật lý phần “Năng lượng nước”. Các địa phương trong nước đã được tiến hành trong điều kiện khác nhau tùy thuộc vào môi trường khiến cho một số học sinh SV có kết quả học hành chưa tốt lắm, thiếu khả năng quan sát- thử nghiệm, có ít kinh nghiệm thực hành, không tham gia được trong hoạt động và không đảm xuất hiện nhiều. Đây là một vấn đề còn tồn động mà GV đang chú ý nghiên cứu để tìm cách giải pháp tốt hơn. Vì vậy, trong đề tài này, tác giả đề cập đến việc nghiên cứu qúa trình DH nhằm vận dụng lý thuyết - phương pháp giáo dục STEM. Vì đây là một phương pháp có thể giúp việc nâng cao hiệu quả của quá trình DH, trong giáo dục ở Lào và trên thế giới. STEM là một hình thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn thông qua thực 2
13. hành và ứng dụng bốn môn như: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toánhọc. Khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết công nghệ, từ những vật dụng đơn giản, học sinh được trang bị kỹ năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra TN. Vấn đề này đòi hỏi học sinh phải có khả năng tổng hợp và kết hợp để biết các yếu tố liên quan và một giải pháp tốt nhất trong thiết kế xây dựng quy trình và thể hiện các ý tưởng một cách chính xác. Điều này phù hợp với cách tiếp cận tích hợp trong chương trình GDPT mới ở Lào, sự nghiệp đổi mới, tiếp cận với sự phát triển của giáo dục thế giới hướng tới sự phát triển năng lực của học sinh SV cũng được triển khai mạnh mẽ. Vì vậy, tư tưởng này của giáo dục STEM cần được khai thác và đưa vào trong hệ giáo dục Lào và chương trình giảng dạy của các trường Cao đằng và trường Đại học đề có đường lối phát triển giáo dục cơ bản trong nước CHDCND Lào. Xuất phát từ những lí do trên, tác giả đã chọn "Tổ chức hoạt động thực hành thiết kế và dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho sinh viên khoa Vật lý trường Cao Đẳng Sư Phạm Luang Nam Tha nước CHDCND Lào". 2. Mục đích nghiên cứu Phát triển năng lực sáng tạo cho SV thông qua hoạt động thực hành Thiết kế và tổ chức hoạt động DH chủ đề DH Vật lý “Năng lượng nước” theo định hướng giáo dục STEM. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Năng lực sáng tạo cho sinh viên. - Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động thực hành Thiết kế và tổ chức hoạt động dạy học của SV phần “Năng lượng nước” theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho SV. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu dự thảo của Bộ Giáo dục và Thể thao về tầm nhìn giáo dục đến năm 2030, chiến lược giáo dục đến 2025 và kế hoạch phát triển giáo dục và thể thao 5 năm (giai đoạn từ 2016-2020) của nước CHDCND Lào. - Nghiên cứu cơ sở lý luận về tính sáng tạo và nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEM. 3
14. - Điều tra khả năng tham gia hoạt động DH về kiến thức và sự hiểu biết của SV. - Nghiên cứu chương trình đào tạo sư phạm Vật lý, khối nghiệp vụ sư phạm, học phần PPDH bộ môn Vật lý. - Xây dựng kế hoạch DH thực hành "Thiết kế và tổ chức hoạt động DH chủ đề " Năng lượng nước"" theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho SV. 5. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận: Nghiên cứu các tài liệu về tâm lí học, giáo dục học, lý luận PPDH môn vật lý, các tài liệu về tính sáng tạo và giáo dục STEM. - Nghiên cứu về thực tế việc phát triển năng lực sáng tạo tổ chức hoạt động thực hành STEM cho SV trường Cao đẳng Sư phạm Luang Nam Tha của nước CHDCND Lào hiện nay. 6. Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức hoạt động thực hành thiết kế dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong trường Cao đẳng Sư phạm Luang Nam Tha của nước CHDCND Lào sẽ góp phần phát triển năng lực sáng tạo của sinh viên. 7. Đóng góp của đề tài - Làm rõ cơ sở lý luận về tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho sinh viên ở trường Cao đẳng Sư phạm Luang Nam Tha của nước CHDCND Lào. - Thiết kế một số hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực sáng tạo của SV CĐSP. - Tổ chức một số hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM tại trường CĐSP LNT của nước CHDCND Lào. 8.Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn gồm có 03 chương: Chương1: Cơ sở lý luận và thực tiễn. Chương2: Xây dựng kế hoạch DH thực hành "Thiết kế và tổ chức hoạt động DH chủ đề (Năng lượng nước)" theo định hướng giáo dục STEM. Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 4
15. Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Các nghiên cứu về DH với việc bồi dưỡng NLST Khi nhắc đến công việc sự phát triển giáo dục của chúng ta hiện nay có thể nói được rằng việc quá trình DH là một trong tất cả con đường rất quan trọng mà các đất nước trên thế giời đang chủ ý làm hết sức để tìm hiểu con dường tốt nhất. Các nghiên cứu trong lớp học đã dược hoạt động khả lâu rồi và dược tiếp tục thực hành để mở rộng cho đến ngày hôm nay, điều này được thể hiện rõ nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước. Trong đó mỗi bài nghiên cứu đều có ưu điểm - nhược điểm khác nhau và có những bài mà nghiên cứu về PPDH ví dụ: PPST, PPUBD, E-lerning, STEM theo cách tự duy mình. Mỗi quốc gia đều đã phát triển những hoạt động, chính sách để thúc đầy sự phát triển của nền việc giáo dục cáng ngày tốt lên. Ngoài trong đó các khu vực lại có vấn đề riêng mà chúng ta không thể mô tả cụ thể được hết, một trong đó là nước Lào mà hiện nay chính phủ đang tìm phong cách lãnh đạo để chú ý và bắt buộc mọi người GV, học sinh và SV phải tuân theo để cải cách trong việc giáo dục trong nước càng ngày phát triển. 1.1.1. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới Từ quá khứ đến hiện nay xã hội trên thế giới này đã được qua sự tiến hóa học hiểu rất nhiều, chiến lược toàn cầu đã dược thay đổi nhiều yếu tố để tồn tại trong môi trường tự nhiên và xã hội. Vào thế kì XXI các học giả Châu Phi, Châu Ân, Châu Á đồng thời lập một trang nghiên cứu và đã phát triển “năng lực sáng tạo” của con người. Giáo dục "STEM" là từ viết tắt từ tiếng Anh của 4 ngành, đó là khoa học (Science), công nghệ (Technology), kỹ thuật (Engineering) và toán học (Maths) có nghĩa là kiến thức. Thuật ngữ STEM được sử dụng đầu tiên Viện khoa học quốc gia của Mỹ (the National Science Foundation). STEM là một PP quản lý giáo dục tích hợp kiến thức trong nghiên cứu liên ngành bằng cách tập trung vào việc áp dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống thực tế bao gồm cả việc phát triển các quy trình hoặc sản phẩm mới điều đó có lợi cho cuộc sống và công việc đó là việc tạo ra sự hiểu biết về những lý thuyết hoặc quy tắc đó thông qua thực hiện thực tế, cùng với sự phát triển các kỹ năng tư duy, đặt câu hỏi, giải quyết vấn đề và tìm kiếm thông 5
16. tin và phân tích những phát hiện mới. Và có thể áp dụng việc tìm kiếm hoặc tích hợp nó vào cuộc sống hàng ngày [1]. Họ cho thấy hầu hết những quản lý học tập theo phương pháp STEM có 5 đặc điểm, đó là (1) giảng dạy tập trung vào hội nhập (2) giúp học sinh kết nối giữa 4 môn học với cuộc sống hàng ngày và nghề nghiệp (3) tập trung vào Phát triển kỹ năng trong thế kỷ 21 (4) thách thức ý tưởng của SV và (5) cho SV cơ hội bày tỏ ý kiến và hiểu rằng phù hợp với nội dung của cả 4 môn học. Mục đích của quản lý học tập theo phương pháp giáo dục đầy đủ là để khuyến khích người học yêu thích và thấy giá trị của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán. Hơn nữa ta còn thấy rằng những môn học gần gũi có thể được sử dụng hàng ngày. MoE & NSC (2003), nói rằng: STEM đề cập đến Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. STEM là một nhóm giáo dục được sử dụng ở Hoa Kỳ đề cập đến các nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. STEM khuyến khích ý tưởng giáo dục học sinh trong bốn chuyên ngành cụ thể theo cách tiếp cận liên ngành và ứng dụng. STEM là một cách tiếp cận liên ngành để học trong đó các khái niệm học thuật nghiêm ngặt được kết hợp với các bài học trong thế giới thực khi học sinh áp dụng khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học trong các bối cảnh tạo ra sự kết nối giữa trường học, cộng đồng, công việc và doanh nghiệp toàn cầu cho phép phát triển biết chữ STEM và với nó khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới (tr.38,39). Tóm lại ông nói rằng là nếu muốn cho kinh tế phát triền và nhà nước có thể ổn đing được cũng xã hội hiện nay con trọng nhất là phải nghiên cứu và phát triển năng lực sáng tạo co người tổng cả lý thuyết và thực hạnh thực tế [13]. Atman et al., 2007; Carr, Bennett cho thấy rằng là: Thiết kế kỹ thuật là quá trình các kỹ sư đưa ý tưởng của họ vào các mục tiêu dưới những hạn chế của các thông số kỹ thuật và điều kiện nhất định. Khái niệm cơ bản của thiết kế kỹ thuật là giải quyết các vấn đề không có cấu trúc, đáp ứng các điều kiện hạn chế, tạo và phát triển các giải pháp khác nhau, tiến hành phân tích, đưa ra quyết định thiết kế hiệu quả, thực hiện đánh giá khách quan, xác định thiết kế tối ưu và xem xét các hậu quả tiềm năng của thiết kế thảo luận về các vấn đề, thiết kế hoặc giải pháp; tiến hành giao án về các giải pháp và thiết kế [10]. 6
17. NATIONAL STEM SCHOOL EDUCATION STRATEGY (2015) cho thấy rằng là: Giáo dục STEM là một thuật ngữ được sử dụng để gọi chung để giảng dạy các môn học trong chiếc ô của nó khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học và cũng là một cách tiếp cận liên ngành giảng dạy làm tăng sự quan tâm của SV trong các lĩnh vực liên quan đến STEM và cải thiện vấn đề của SV kỹ năng giải quyết và phân tích quan trọng STEM nằm trong một kiến thức nền tảng rộng lớn hơn cơ sở và việc giảng dạy. Chiến lược quốc gia tập trung vào hành động nâng kỹ năng nền tảng trong lĩnh vực học tập STEM, phát triển toán học, khoa học và công nghệ, và thúc đẩy sự phát triển của thế kỷ 21 kỹ năng giải quyết vấn đề, phân tích quan trọng và sáng tạo suy nghĩ. Nó nhận ra tầm quan trọng của việc tập trung vào STEM trong những năm đầu và duy trì sự tập trung này trong suốt thời gian đi học [14]. Mục tiêu 1) Đảm bảo tất cả học sinh học xong mạnh kiến thức nền tảng trong STEM và các kỹ năng liên quan: Hôm nay học sinh cần có môn học chính kiến thức cũng như các kỹ năng hợp tác, tư duy phê phán, sáng tạo và giải quyết vấn đề - và giáo dục STEM có một vai trò quan trọng trong đạt được điều này. Hệ thống trường học có trách nhiệm đảm bảo tất cả những người trẻ tuổi có một mức độ cơ bản của STEM biết chữ cho phép họ tham gia với, và thành công trong thế giới bên ngoài cổng trường. Xây dựng kiến thức STEM nền tảng cần phải bắt đầu từ thời thơ ấu và tiếp tục trong suốt học tiểu học và trung học. Nhà trường có cơ hội bồi dưỡng và nuôi dưỡng những người trẻ tuổi tò mò về STEM và có thể sử dụng Điều này để phát triển sự tham gia và học tập sau hơn. Điều này đòi hỏi phải đổi mới tập trung vào thành tích trong STEM ‘xây dựng khối, đặc biệt là toán học, như cũng như chương trình giảng dạy đa ngành hiệu quả và phương pháp sư phạm xây dựng mối quan tâm của SV và hiệu suất trong giáo dục STEM. Mục tiêu 2) Đảm bảo rằng học sinh được truyền cảm hứng để đảm nhận nhiều hơn môn học STEM đầy thử thách: Trong khi mục tiêu chính của chiến lược quốc gia là để hỗ trợ tất cả những người trẻ tuổi trở nên nhiều hơn STEM có khả năng, một mục tiêu bổ sung là tăng tham gia vào các môn học STEM đầy thách thức trong năm trung học phổ thông. Hệ thống trường học có một vai trò quan trọng, hợp tác với ngành giáo dục đại học và công nghiệp, để khuyến khích SV phát triển khả năng 7
18. STEM cấp cao hơn, để xây dựng khát vọng cho sự tham gia của STEM ở cấp độ đại học và cho Nghề nghiệp liên quan đến STEM [9]. Southwest Regional STEM Network (2009), nói rằng là: Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành để học tập trong đó các khái niệm học thuật nghiêm ngặt được kết hợp với các bài học thực tế khi học sinh áp dụng khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học trong các bối cảnh tạo ra sự kết nối giữa trường học, cộng đồng, công việc và doanh nghiệp toàn cầu cho phép phát triển STEM biết chữ và với nó khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới nghĩa là hệ STEM là một PP quá trình DH rất là tinh tế, khoa học phải đi theo điều kiện tự nhiên. Sự thay đổi của môi trường tự nhiên xã hội xung quanh, cách đưa sự kiến thật để học hiểu quyết định chỉnh sửa và thay đổi cho tương đối hợp lí với sự sử dụng, mức độ sự cần thiết và mức độ kiến thức của SV. Dành cho SV hiểu khoa học đúng hoàn toàn chính xác thông qua sự học biết lý thuyết, thực hạnh thực tế TN khoa học rồi SV có thể đưa kiến thức, kết quả học tập sử dụng trong cuộc sống hàng ngày được rất chính xác. Ngoài ra SV còn có thể học hiểu, chia sẻ, triền khai và phát triển sự kiến để cuộc sống có thể tôn tại trong xã hội và phát càng ngày càng tốt lên [29]. Knowlegde of Educational Context: Môi trường học tập được sử dụng để thực hiện chương trình giảng dạy STEM tập trung vào kỹ thuật sẽ cung cấp cho SV kinh nghiệm trong các yêu cầu đa dạng cũng như hỗ trợ và hỗ trợ trong các hoạt động thực hành. Hơn nữa, phần cứng, thông lệ và thiết kế kỹ thuật số có thể được tích hợp với thiết bị sản xuất để tạo ra một không gian thực hành giống như không gian của nhà sản xuất (Saorín et al., 2017), tạo cơ hội cho SV thực hiện việc tự học. Kiến thức về quản lý không gian và sử dụng thiết bị là rất quan trọng đối với GV. GV nên tạo ra các kịch bản học tập với một không khí học tập tích cực, cởi mở, khuyến khích sự khảo sát và đảm nhận các vấn đề phức tạp. Một môi trường như vậy cần phải cấp cho SV đủ thời gian để khảo sát kiểm tra và sửa đổi (Taylor, 2016) [14]. Knowlegde of Teaching Strategies: Chương trình giảng dạy STEM là một triết lý giáo dục dựa trên chủ nghĩa kinh nghiệm và chủ nghĩa cấu trúc. Do đó, các chiến lược giảng dạy được sử dụng trong các chương trình giảng dạy như vậy nên tập trung vào người học có thể đặt câu hỏi và có kinh nghiệm học tập đề nhấn mạnh việc xây 8
19. dựng và chuyển đổi kiến thức. Trong chương trình khoa học dựa trên thiết kế kỹ thuật, GV nên cung cấp một môi trường tương tác nơi SV có thể thảo luận đầy đủ về ý tưởng của mình và nhận được phản hồi phong phú cho câu hỏi và thực tiễn của họ. Trong giai đoạn phát triển, nên sử dụng các chiến lược giảng dạy liên quan đến tư duy sáng tạo, giảng dạy điều tra có hướng dẫn và học tập hợp tác. Trong giai đoạn thực hành, GV nên hướng dẫn học sinh thông qua các quá trình TN tìm hiểu, học tập thực tế và giải quyết vấn đề liên quan đến công nghệ. Cuối cùng, trong giai đoạn phản ánh, nên sử dụng các cơ chế như tư duy phê phán, nhập vai và đánh giá ngang hàng. Tuy nhiên, các chiến lược cụ thể được sử dụng nên phụ thuộc vào điều kiện giảng dạy thực tế của từng GV [10]. Johnson, Wendell, & Watkins, 2013: nói cho thấy về KnowleGDe of Learners trong quy trình thiết kế kỹ thuật, SV thiếu kinh nghiệm liên quan có thể gặp khó khăn trong việc sử dụng các khái niệm trừu tượng khi cố gắng phát triển các giải pháp mặc dù họ có kiến thức liên quan. Trước khi thực hiện chương trình giảng dạy STEM tập trung vào kỹ thuật, GV cần lưu ý về kiến thức hiện tại của học sinh cũng như kiến thức và kỹ năng cần thiết cho quy trình thiết kế kỹ thuật để thiết kế các hoạt động phù hợp. Trong khi đó, GV cần chuẩn bị để đánh giá và trả lời các SV ý tưởng thiết kế kỹ thuật và các vấn đề vào những thời điểm thích hợp Bởi vì thời gian chắc chắn gây ra bởi thời hạn ảnh hưởng đến cách học sinh phản ứng với khóa học, GV nên dành đủ thời gian để khảo sát và thử nghiệm và đảm bảo kiểm soát tiến độ dự án kịp thời, do đó ngăn học sinh khỏi chiếu lệ hoặc tụt lại phía sau [29]. Từ các lý thuyết và kết quả ở tren chúng ta đã thầy rằng sự quan trọng và ý tưởng cửa giáo dục STEM trong việc giảng dạy trên lớp học, hoạt động DH có mục để phát triển kiến thức, khả năng và năng lực sáng tạo cho SV bới vì điều kiền của sự phát triển quốc gia phu thuộc vào trẻ em và thanh niên vì SV là các nhà lãnh đạo của nước trong tương lai. STEM, là PPDH mà đã được bồi thường cao nhất trong thế kỷ 21 và có ưu điệm trong phát triển hệ giáo gục có tiềm năng lớn nhất để phát triển công việc. Khi các nước đang cố gắng theo kịp nhu cầu trong xã hội hiện tại và dự kiến về sản lượng STEM, điều quan trọng là nước ta vẫn cạnh tranh trong các lĩnh 9
20. vực khoa học, công nghệ, y học và tất cả các lĩnh vực STEM mà chúng ta đã đề cập cho đến nay. Cách tốt nhất để đảm bảo thành công và thịnh vượng trong tương lai là đảm bảo rằng các SV của nước mình phải thành thạo các môn này. Xây dựng nền tảng STEM vững chắc thông qua chương trình giảng dạy toàn diện là cách tốt nhất để đảm bảo học sinh được tiếp xúc với toán học, khoa học và công nghệ trong suốt sự nghiệp giáo dục của mình. 1.1.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam Tại Việt Nam đã có nhiều Trường và rất nhiều tác giả nghiên cứu về STEM số lượng lớn là ngiên cưu về khiến thức cửa học sinh trong các môn học trong quá trình DH mà chưa có nghiên cứu nào sau sắc về tổ chức hoạt động thực hành thiết kế và phát triển năng lực sáng tạo của SV (GV tương lai ) trong DH Vật lý. Sau đây, là ộm t sô đề tài với nội dung liên quan như: PGS.TS Nguyễn Chí Thành (2019) Hệ thống GD đang trong quá trình triển khai xây dựng nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức và quản lí hoạt động DH, kiểm tra, đánh giá theo định hướng giáo dục STEM với 5 ứng dụng giáo dục STEM nhằm các mục tiêu cơ bản sau: - Thứ nhất: Góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông và tương đương đến trường nghề nghiệp. - Thứ hai: Phát triển kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS phổ thông thông qua ứng dụng STEM, nhằm: + Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học và Toán. + Biết vận dụng kiến thức các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. + Có thể đề xuất các vấn đề thực tiễn mới phát sinh và giải pháp giải quyết các vấn đề đó trong thực tiễn [8]. Như chu trình được nhiều nhà nghiên cứu giáo dục STEM chấp nhận như dưới đây: 10
21. Hình 1.1. Chu trình nghiên cứu giáo dục STEM Trường Đại học sư phạm Đại học Thái Nguyên Hội thảo khoa học quốc tế “Đổi mới trong đào tạo GV” chủ đề “I AM STEM 2019” cho thấy rằng: STEM là một chương trình giảng dạy dựa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học theo cách tiếp cận liên môn và người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày. Có thể nói, giáo dục STEM không hướng đến mục tiêu đào tạo để học sinh trở thành những nhà toán học, nhà khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà chủ yếu là trang bị cho học sinh kiến thức, kỹ năng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay. Giáo dục STEM tạo ra những con người có thể đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỷ 21, đáp ứng sự phát triển kinh tế, xã hội của quốc gia và có thể tác động tích cực đến sự thay đổi của nền kinh tế tri thức trong bối cảnh toàn cầu hóa [32]. Hour for Code, Billy Nguyễn về 6 tiêu chí để thiết kế bài học STEM như:  Tiêu Chí 1: Chủ Đề Bài Học Stem Tập Trung Vào Các Vấn Đề Thực Tiễn trong các bài học STEM, HS được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm giải pháp.  Tiêu Chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kỹ thuật quy trình thiết kế kỹ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định một vấn đề hoặc một yêu cầu thiết kế đến sáng tạo và phát triển giải pháp. Theo quy trình này, học sinh thực hiện: Xác định vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất nhiều ý 11