BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LÊ HỒNG CHUNG

HIỆU ỨNG CỦA GIÁO DỤC STEM ĐẾN KẾT QUẢ HỌC TẬP
CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC TẠI THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

Hà Nội – 2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LÊ HỒNG CHUNG

HIỆU ỨNG CỦA GIÁO DỤC STEM ĐẾN KẾT QUẢ HỌC TẬP
CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC TẠI THÀNH PHỐ HÀ NỘI

Ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học
Mã số: 9140110

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. PGS.TS. Nguyễn Văn Hạnh

Hà Nội – 2023


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án này là cơng trình nghiên cứu của cá nhân tơi
được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Văn Hạnh
và sự tham gia đóng góp ý kiến của một số cộng sự khác trong nhóm nghiên
cứu. Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực và
chưa từng được sử dụng hoặc công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Hà Nội, ngày

tháng 10 năm 2023

Tác giả luận án

Lê Hồng Chung

i


LỜI CẢM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Văn Hạnh Người Thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo để tơi có thể hồn thành luận án.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Đào tạo, tập thể Bộ môn Khoa học và
Công nghệ Giáo dục - Viện Sư phạm Kỹ thuật của Đại học Bách khoa Hà Nội
đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo, tập thể Sở Giáo dục và Đào tạo
Hà Nội đã luôn động viên, hỗ trợ để tơi hồn thành nhiệm vụ được giao.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các chuyên gia đã dành thời gian đọc và góp ý

luận án cho tơi.
Xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình – người thân, vợ và các con luôn
bên cạnh, thông cảm và ủng hộ tơi bằng tình u thương vơ điều kiện.
Hà Nội, ngày

tháng 10 năm 2023

Tác giả luận án

Lê Hồng Chung

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................... 1
1.1. Cơ sở pháp lý ..................................................................................... 1
1.2. Cơ sở lý luận ...................................................................................... 2
1.3. Cơ sở thực tiễn ................................................................................... 4
2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................... 5
3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu ...................................................... 5
3.1. Khách thể nghiên cứu......................................................................... 5
3.2. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................ 5
3.3. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu ........................................................ 5
4. Giả thuyết khoa học ................................................................................ 6
5. Nhiệm vụ nghiên cứu .............................................................................. 6
6. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .......................................... 6
6.1. Cách tiếp cận ...................................................................................... 6
6.2. Các phương pháp nghiên cứu ............................................................ 7

7. Những luận điểm cần bảo vệ trong luận án .......................................... 8
8. Đóng góp mới của luận án ...................................................................... 9
9. Cấu trúc của luận án ............................................................................... 9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG CỦA GIÁO DỤC STEM
ĐẾN CÁC KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH PHỔ THÔNG ........ 10
1.1. Giới thiệu về vấn đề tổng quan ......................................................... 10
1.2. Khung lý thuyết về hiệu ứng của giáo dục STEM đến các kết quả
học tập của học sinh .................................................................................. 11
1.2.1. Lý do giáo dục STEM lại quan trọng cho học sinh ...................... 11
1.2.2. Khái niệm STEM và giáo dục STEM ........................................... 13
1.2.3. Các cách tích hợp của giáo dục STEM ......................................... 19
1.2.4. Các kết quả học tập chính của học sinh trong giáo dục STEM............ 22
1.2.5. Khái niệm về hiệu ứng của giáo dục STEM đến các kết quả học tập
của học sinh ............................................................................................. 25
1.2.6. Các câu hỏi nghiên cứu tổng quan ................................................ 25
iii


1.3. Phương pháp tổng hợp dữ liệu về hiệu ứng của giáo dục STEM đến
các kết quả học tập của học sinh phổ thông ........................................... 26
1.3.1. Nguồn thông tin và chiến lược tìm kiếm ...................................... 27
1.3.2. Các giai đoạn của lựa chọn nghiên cứu ........................................ 28
1.3.3. Trích xuất và tổng hợp dữ liệu ...................................................... 31
1.4. Kết quả trích xuất và tổng hợp dữ liệu về hiệu ứng của giáo dục
STEM đến các kết quả học tập của học sinh phổ thơng ........................ 32
1.4.1. Trích xuất dữ liệu .......................................................................... 32
1.4.2. Tổng hợp các câu sinh thái về hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết
quả học tập của học sinh phổ thông ........................................................ 38
1.5. Hiệu ứng của giáo dục STEM đến các kết quả học tập của học sinh
phổ thông .................................................................................................... 43

1.5.1. Hiệu ứng của giáo dục STEM dựa vào đồng bộ đến các kết quả học
tập của học sinh phổ thông ...................................................................... 43
1.5.2. Hiệu ứng của STEM dựa vào chủ đề đến các kết quả học tập của
học sinh phổ thông .................................................................................. 45
1.5.3. Hiệu ứng của giáo dục STEM dựa vào dự án đến các kết quả học
tập học học sinh phổ thông ..................................................................... 46
1.5.4. Hiệu ứng của giáo dục STEM dựa vào chương trình giảng dạy chéo
đến các kết quả học tập của học sinh phổ thông........................................ 47
1.5.5. Hiệu ứng của giáo dục STEM dựa vào trường chuyên ngành đến
các kết quả học tập của học sinh phổ thông ............................................ 48
1.5.6. Hiệu ứng của giáo dục STEM tập trung vào cộng đồng đến các kết
quả học tập của học sinh phổ thơng ........................................................ 48
1.6. Tình hình cập nhật nghiên cứu về hiệu ứng của giáo dục STEM đến
các kết quả học tập của học sinh phổ thông tại Việt Nam .................... 49
1.7. Kết luận chương 1 .............................................................................. 56
CHƯƠNG 2: HIỆU ỨNG CỦA DẠY HỌC MÔN KHOA HỌC TỰ
NHIÊN THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM DỰA VÀO MƠ HÌNH
5E KẾT HỢP VỚI LẬP LUẬN TOULMIN ĐẾN CÁC KẾT QUẢ HỌC
TẬP CỦA HỌC SINH THCS ...................................................................... 58
2.1. Đề xuất ý tưởng mới trong dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo
định hướng giáo dục STEM cho học sinh THCS ................................... 58
2.2. Khung khái niệm liên quan ............................................................... 59

iv


2.2.1. Giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E (5E-based STEM education)
................................................................................................................. 59
2.2.2. Giáo dục STEM dựa vào lập luận Toulmin (Toulmin's
argumentation-based STEM education) ................................................. 61

2.2.3. Dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM
dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin ................................ 62
2.3. Tại sao nên dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo
dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin............ 63
2.4. Khung lý thuyết về hiệu ứng của dạy học môn Khoa học Tự nhiên
theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mô hình 5E kết hợp với lập
luận Toulmin đến các kết quả học tập của học sinh .............................. 65
2.4.1. Hiệu ứng của dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng
giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E đến các kết quả học tập của học sinh
................................................................................................................. 65
2.4.2. Tiến trình dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo
dục STEM dựa vào mơ hình 5E .............................................................. 67
2.4.3. Hiệu ứng của dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng
giáo dục STEM dựa vào lập luận Toulmin đến các kết quả học tập của học
sinh .......................................................................................................... 70
2.4.4. Tích hợp các mơn học STEM vào mơ hình lập luận Toulmin ..... 71
2.4.5. Luận giải cho việc dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng
giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin ...... 73
2.5. Tiến trình thiết kế dạy học mơn Khoa học Tự nhiên theo định hướng
giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin cho
học sinh THCS ........................................................................................... 76
2.5.1. Các nguyên tắc trong dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định
hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin
................................................................................................................. 76
2.5.2. Yêu cầu về cơ sở vật chất trong dạy học môn Khoa học Tự nhiên
theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận
Toulmin ................................................................................................... 79
2.5.3. Tiến trình thiết kế dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng
giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin ...... 81
2.6. Bối cảnh thực tiễn cho phép thực hiện dạy học môn Khoa học Tự

nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM cho sinh THCS tại Thành
phố Hà Nội ................................................................................................. 86
2.6.1. Từ góc độ chính sách thúc đẩy giáo dục STEM ........................... 86
v


2.6.2. Từ góc độ chương trình mơn Khoa học Tự nhiên ........................ 89
2.7. Kết luận chương 2 .............................................................................. 91
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .............................................. 93
3.1. Mục đích, câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu của thực nghiệm....... 93
3.1.1. Mục đích thực nghiệm .................................................................. 93
3.1.2. Các câu hỏi và giả quyết nghiên cứu của thực nghiệm................. 93
3.2. Thiết kế phương pháp thực nghiệm ................................................. 95
3.2.1. Lựa chọn phương pháp thực nghiệm ............................................ 95
3.2.2. Thiết kế bài học thực nghiệm: bài học “Tách chất ra khỏi hỗn hợp”
trong môn Khoa học Tự nhiên lớp 6 ....................................................... 96
3.2.3. Học sinh tham gia thực nghiệm .................................................. 107
3.2.4. Cách tiến hành và thủ tục thực nghiệm ....................................... 108
3.2.5. Công cụ thu thập dữ liệu ............................................................. 110
3.2.6. Kỹ thuật phân tích thống kê ........................................................ 116
3.3. Kết quả thực nghiệm ........................................................................ 117
3.3.1. Trả lời Câu hỏi 1: Thành tích học tập của học sinh khác nhau như
thế nào giữa dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục
A-5E-STEM, 5E-STEM và phương pháp giáo khoa thông thường? ... 117
3.3.2. Trả lời Câu hỏi 2: Động lực học tập của học sinh khác nhau như thế
nào giữa dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A5E-STEM, 5E-STEM và phương pháp giáo khoa thông thường? ........ 119
3.3.3. Trả lời Câu hỏi 3: Sự quan tâm học tập của học sinh khác nhau như
thế nào giữa dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục
A-5E-STEM, 5E-STEM và phương pháp giáo khoa thông thường? ... 122
3.3.4. Trả lời Câu hỏi 4: Các kỹ năng tư duy bậc cao của học sinh khác

nhau như thế nào giữa dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng
giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM và phương pháp giáo khoa thông
thường? .................................................................................................. 125
3.4. Thảo luận kết quả thực nghiệm ...................................................... 128
3.4.1. Thảo luận về Câu hỏi 1: Thành tích học tập của học sinh khác nhau
như thế nào giữa dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo
dục A-5E-STEM, 5E-STEM và phương pháp giáo khoa thông thường?
............................................................................................................... 129
3.4.2. Thảo luận về Câu hỏi 2: Động lực học tập của học sinh khác nhau
như thế nào giữa dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo
vi


dục A-5E-STEM, 5E-STEM và phương pháp giáo khoa thông thường?
............................................................................................................... 130
3.4.3. Thảo luận về Câu hỏi 3: Sự quan tâm học tập của học sinh khác
nhau như thế nào giữa dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng
giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM và phương pháp giáo khoa thông
thường? .................................................................................................. 131
3.4.4. Thảo luận về Câu hỏi 4: Các kỹ năng tư duy bậc cao của học sinh
khác nhau như thế nào giữa dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định
hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM và phương pháp giáo khoa thông
thường? .................................................................................................. 132
3.5. Kết luận chương 3 ............................................................................ 133
3.5.1. Kết luận thực nghiệm .................................................................. 133
3.5.2. Ý nghĩa thực tiễn cho dạy học môn Khoa học Tự nhiên ............ 134
3.5.3. Hạn chế của nghiên cứu thực nghiệm và khuyến nghị các nghiên
cứu tiếp theo .......................................................................................... 134
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................. 136
1. Kết luận ................................................................................................ 136

2. Khuyến nghị ......................................................................................... 138
2.1. Đối với Sở Giáo dục và Đào tạo .................................................... 138
2.2. Đối với trường trung học cơ sở ...................................................... 138
3.3. Đối với giáo viên bộ môn Khoa học Tự nhiên .............................. 138
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ... 139
TÀI LIỆU KHẢM KHẢO .......................................................................... 140
Phụ lục 1: Phiên bản tiếng Anh tóm tắt về “trích xuất dữ liệu của các
câu sinh thái” trong Bảng 1.3 ..................................................................... 1
Phụ lục 2: Giáo án lớp đối chứng .............................................................. 6
Phụ lục 3: Thang đo thành tích học tập .................................................. 12
Phụ lục 4: Thang đo động lực học tập..................................................... 13
Phụ lục 5: Thang đo sự quan tâm học tập .............................................. 14
Phụ lục 6: Thang đo các kỹ năng tư duy bậc cao................................... 15
Phụ lục 7: Bài kiểm tra trước thực nghiệm ............................................ 16

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ
Hình 1.1. Quá trình lựa chọn tài liệu .................................................................... 27
Hình 1.2. Phân loại các nghiên cứu theo cách tiếp tích hợp STEM ................... 37
Hình 2.1. Mơ tả tiến trình bài học STEM dựa vào mơ hình 5E ......................... 68
Hình 2.2. Mơ hình lập luận Toulmin trong giáo dục STEM [62] ...................... 71
Hình 2.3. Sự kết hợp giữa mơ hình giảng dạy 5E và lập luận Toulmin trong bài
học STEM .............................................................................................. 74
Hình 2.4. Phịng học STEM trong nội dung hóa học tại Trường THCS Lê Ngọc
Hân, Quận Hai Bà Trưng, Thành phố Hà Nội ..................................... 79
Hình 2.5. Tiến trình thiết kế dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định hướng
giáo dục A-5E-STEM............................................................................ 82
Hình 3.1: Một số hình ảnh thực nghiệm ............................................................ 110


viii


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Các từ khóa và chiến lược tìm kiếm thơng tin................................ 28
Bảng 1.2. Phiếu đánh giá chất lượng các nghiên cứu của Margot và Kettler
(2019) ([59], tr. 6/16) .......................................................................... 30
Bảng 1.3. Ma trận trích xuất dữ liệu của các câu sinh thái ............................. 32
Bảng 1.4. Tổng hợp các câu sinh thái ............................................................. 39
Bảng 1.5. Các tài liệu tiếng Việt về hiệu ứng của STEM đến kết quả học tập
của học sinh phổ thông ....................................................................... 52
Bảng 3.1. Mục tiêu và tóm tắt nội dung bài học “Tách chất ra khỏi hỗn hợp”
trong môn Khoa học tự nhiên lớp 6 .................................................... 97
Bảng 3.2. Biên soạn nội dung bài học STEM cho bài học “Tách chất ra khỏi
hỗn hợp” môn Khoa học Tự nhiên lớp 6 .......................................... 101
Bảng 3.3. Giáo án cho bài học STEM “Tách hỗn hợp muối và cát: Em có thể
làm điều đó khơng?” ......................................................................... 106
Bảng 3.4: Các kết quả ANOVA cho điểm số trước thực nghiệm ................. 108
Bảng 3.5. Độ tin cậy của thang đo động lực học tập .................................... 112
Bảng 3.6. Độ tin cậy của thang đo sự quan tâm học tập ............................... 114
Bảng 3.7. Độ tin cậy của thang đo các kỹ năng tư duy bậc cao ................... 115
Bảng 3.8: Các kết quả ANOVA cho thành tích học tập ............................... 117
Bảng 3.9: Các kết quả ANOVA Post-Hoc cho thành tích học tập ............... 118
Bảng 3.10: Các kết quả ANOVA cho động lực học tập ............................... 119
Bảng 3.11: Các kết quả ANOVA Post-Hoc cho động lực học tập ............... 120
Bảng 3.12: Các kết quả ANOVA cho sự quan tâm học tập .......................... 123
Bảng 3.13: Các kết quả ANOVA Post-Hoc cho sự quan tâm học tập .......... 124
Bảng 3.14: Các kết quả ANOVA cho các kỹ năng tư duy bậc cao .............. 126
Bảng 3.15: Các kết quả ANOVA Post-Hoc cho các kỹ năng tư duy bậc cao

........................................................................................................... 127

ix


DANH MỤC VIẾT TẮT

STEM:

Science, Technology, Engineering và Mathematics

SPSS:

Phần mềm phân tích thống kê

THCS:

Trung học cơ sở

THPT:

Trung học phổ thơng

5E-STEM:

5E-based STEM

A-5E-STEM:

Argumentation-Supported 5E-STEM


Học sinh K-12: Học sinh phổ thông (từ giáo dục tiểu học đến THPT)

x


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Một nền kinh tế phát triển thịnh vượng trong thế kỉ 21 sẽ dựa trên nền
tảng của Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán (dẫn theo [1]). Giáo dục
STEM (STEM – một thuật ngữ viết tắt về Science (Khoa học), Technology
(Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học)) được ra
đời với mục tiêu cải thiện cách học sinh hiểu biết và ứng dụng khoa học,
cơng nghệ, kỹ thuật và tốn bằng việc tích hợp liên ngành và kết nối lớp học
với thế giới xung quanh. Do đó, giáo dục STEM có thể mang đến lợi ích giúp
trẻ được trang bị một nền tảng vững chắc cho sự thành công trong thời đại
thông tin, các lĩnh vực học tập sau phổ thông và môi trường làm việc về
STEM trong tương lai.
Mặc dù các tư tưởng về giáo dục STEM đã xuất hiện từ rất sớm [2],
nhưng sáng kiến giáo dục STEM chỉ được tuyên bố chính thức bởi Quỹ Khoa
học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF) năm 2001 với mục tiêu xác lập vững chắc vị
thế của Hoa Kỳ - quốc gia đứng đầu thế giới về kinh tế, khoa học và công
nghệ bằng việc cải thiện nguồn nhân lực [1]. Trong một mơi trường cạnh
tranh trên tồn cầu ngày càng tăng cao, các thế hệ trẻ cần được chuẩn bị đầy
đủ nền tảng kiến thức và kỹ năng cần thiết để giúp họ thành công để trở thành
lực lượng lao động chất lượng cao trong tương lai. Giáo dục STEM chính là
một trong những phát kiến mang tính đột phá trong lĩnh vực giáo dục thế kỷ
21 để hoàn thành mục tiêu này. Ngày nay, giáo dục STEM trở thành một
trong những chiến lược quan trọng khi giải quyết các chính sách giáo dục và
thiết kế chương trình giáo dục phổ thơng ở nhiều quốc gia trên thế giới.

1.1. Cơ sở pháp lý
Tại Việt Nam, Nghị Quyết số 29-NQ/TW, ngày 14/11/2013, Hội nghị
Trung ương 8 khóa XI về “Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo”
đã đã đặt ra yêu cầu đối với giáo dục phổ thông là nâng cao chất lượng giáo

1


dục toàn diện, năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực
tiễn, phát triển khả năng sáng tạo và giúp người học có khả năng giải quyết
các vấn đề trong cuộc sống [3]. Với tinh thần học thơng qua thực “làm” và
khả năng tích hợp các lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật và tốn học
trong việc giải quyết vấn đề thực tế, giáo dục STEM đã trở thành một chủ
trương lớn của ngành giáo dục nhằm góp phần hiện thực hóa quan điểm chỉ
đạo của Nghị quyết 29. Thay vì dạy bốn lĩnh vực riêng biệt và rời rạc, giáo
dục STEM tích hợp chúng vào một mơ hình học tập gắn kết với nhau dựa
trên các ứng dụng trong thế giới thực. Sự phân biệt giữa STEM với giáo dục
truyền thống là ở chỗ nó tạo ra mơi trường học tập tích hợp và cho học sinh
thấy được các phương pháp khoa học và tốn học có thể được áp dụng vào
cuộc sống hàng ngày như thế nào. Từ đó, giáo dục STEM giúp học sinh phát
triển các kiến thức của bốn lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật và tốn
theo cách tiếp cận liên ngành và ứng dụng.
Tháng 5 năm 2017, Thủ tướng Chính phủ kí Chỉ thị số 16/CT-TTg nêu
rõ giải pháp: “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp
giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp cận các
xu thế cơng nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo
về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và tốn học (STEM) trong chương trình
giáo dục phổ thơng”. Trong Chương trình Giáo dục Phổ thơng 2018, thuật
ngữ “STEM” được lặp lại năm lần để nhấn mạnh việc thực hiện giáo dục
STEM thơng qua các mơn Tốn học, Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Tin

học. Do vậy, giáo dục STEM được thừa nhận như là một cơ sở quan trọng
cho chính sách và thiết kế chương trình giáo dục trong giáo dục phổ thông.
1.2. Cơ sở lý luận
Giáo dục STEM ngày càng được cơng nhận trên tồn cầu là nền tảng
cho sự phát triển và năng suất quốc gia, khả năng cạnh tranh kinh tế và thịnh
vượng xã hội [4], [5]. Kiến thức và kỹ năng STEM là chìa khóa để nâng cao
chất lượng của lực lượng lao động STEM [5]. Vì vậy, phát triển năng lực
trong các mơn học STEM là mục tiêu trọng tâm của hệ thống giáo dục khi
2


các quốc gia nhận thức được tầm quan trọng của năng lực STEM đối với
nghề nghiệp tương lai của học sinh trong thế kỷ 21 [5] [6]. Ở các trường phổ
thông (hay K-12), nỗ lực cải thiện việc dạy và học STEM tập trung vào dạy
học các bộ môn theo định hướng giáo dục STEM tích hợp, thay vì tiếp cận
theo chủ đề riêng biệt [7]. Việc dạy học các bộ mơn (trong đó có mơn Khoa
học Tự nhiên) theo định hướng giáo dục STEM mang đến cho học sinh cơ
hội để hiểu về thế giới tích hợp, thay vì học những mẩu kiến thức rời rạc và
thực hành về nó [8]. Mặc dù giáo dục STEM đã được thiết lập tốt thơng qua
các văn bản chính sách quốc gia và quốc tế, sự bất đồng về các mơ hình triển
khai tích hợp STEM và kết quả học tập của học sinh phổ thông vẫn tiếp tục
là một vấn đề [4] [7]. Trong nghiên cứu, vẫn còn thiếu một báo cáo bao quát
về mối quan hệ thuyết phục giữa các cách tích hợp trong giáo dục STEM và
kết quả học tập liên quan của học sinh phổ thông [6] [9] [10]. Trên thực tế,
giáo viên gặp khó khăn trong việc triển khai các cách tích hợp trong giáo dục
STEM vì họ thiếu hướng dẫn về cách tiếp cận STEM hiệu quả với các kết
quả học tập cụ thể của học sinh [6] [7] [8] [11] [12] [13]. Giáo viên có thể
chống ngợp trước vơ vàn các hoạt động STEM được áp dụng vào thực tế từ
các mơ hình sư phạm như học STEM dựa vào dự án, hội trại STEM, câu lạc
bộ STEM, hoạt động STEM dựa vào mơ hình 5E, hoạt động STEM theo mơ

hình thiết kế kỹ thuật, các cuộc thi STEM, chương trình hợp tác trường đại
học, v.v. [14] và tác động của nó đến các kết quả học tập. Ví dụ, tích hợp kỹ
thuật vào lớp học khoa học ở trường THCS giúp học sinh học tốt hơn về
khoa học và kỹ thuật, nhưng chúng không có tác động đáng kể đến sự quan
tâm của học sinh đối với khoa học và kỹ thuật [15]. Những thách thức này
trong cả nghiên cứu và thực hành có thể được giải quyết bằng một nghiên
cứu tổng quan có hệ thống nhằm cung cấp những hiểu biết sâu rộng và
chuyên sâu về các phương pháp giáo dục STEM và kết quả học tập liên quan
của học sinh phổ thơng.
Ngồi ra, phân tích các nghiên cứu hiện có trên thế giới đã cho thấy
giáo dục STEM được áp dụng phổ biến nhất trong đổi mới dạy học môn
Khoa học Tự nhiên. Việc dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng
giáo dục STEM chủ yếu được thực hiện qua các mơ hình sư phạm như mơ

3


hình giảng dạy 5E, mơ hình thiết kế kỹ thuật, mơ hình lập luận Toulmin. Các
báo cáo hiện có cũng cho thấy dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định
hướng giáo dục STEM có tác động tích cực đến sự cải thiện các kết quả học
tập của học sinh, bao gồm thành tích học tập, động lực học tập, sự quan tâm
STEM và các kỹ năng tư duy bậc cao. Tuy nhiên cho đến nay, chưa có bất
kỳ một nghiên cứu nào kiểm tra tác động của dạy học môn Khoa học Tự
nhiên theo định hướng giáo dục STEM đến nhiều loại kết quả học tập của
học sinh trong một nghiên cứu duy nhất. Mặc khác, các học giả vẫn đang tìm
kiếm thêm những ý tưởng mới mẻ cho dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo
định hướng giáo dục STEM nhằm cải thiện hơn nữa các kết quả học tập của
học sinh. Do đó, cần đề xuất thêm những ý tưởng mới mẻ cho dạy học môn
Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM nhằm có thể cải thiện
các kết quả học tập của học sinh.

1.3. Cơ sở thực tiễn
Tại Việt Nam, trong nỗ lực nhằm hỗ trợ các trường trung học trong
triển khai thực hiện có hiệu quả giáo dục STEM, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã
ban hành Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/8/2020 hướng dẫn
việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học. Theo đó,
tùy thuộc vào đặc thù của từng môn học và điều kiện cơ sở vật chất, các
trường trung học có thể áp dụng linh hoạt các hình thức tổ chức giáo dục
STEM gồm (1) dạy học các môn khoa học theo định hướng giáo dục STEM;
(2) tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM và (3) tổ chức hoạt động nghiên
cứu khoa học, kỹ thuật [16]. Trong những hình thức này, dạy học các mơn
khoa học theo định hướng giáo dục STEM là hình thức dễ triển khai nhất,
gắn liền với quá trình dạy học các bộ mơn, có thể thực hiện thường xun
nhằm cải thiện hơn nữa kết quả học tập của học sinh trong các bộ mơn, trong
đó có mơn khoa học. Do đó, trọng tâm của luận án này sẽ tập trung vào dạy
học môn khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh THCS.
Từ những vấn đề nêu trên cho thấy, việc nghiên cứu vấn đề “Hiệu ứng
của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh trung học tại Thành phố
Hà Nội” trong bối cảnh đổi mới giáo dục hiện nay là rất cần thiết, phù hợp

4


với xu hướng tiến bộ giáo dục của thế giới. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ
đóng góp khung lý thuyết về hiệu ứng của các cách tích hợp trong giáo dục
STEM đến kết quả học tập của học sinh phổ thông, đồng thời cung cấp thêm
ý tưởng mới mẻ trong dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo
dục STEM.
2. Mục đích nghiên cứu
Luận án này có hai mục đích chính:
- Khám phá hiệu ứng của giáo dục STEM đến các kết quả học tập của

học sinh phổ thông thông qua một đánh giá tài liệu có hệ thống.
- Khám phá hiệu ứng của dạy học môn Khoa học tự nhiên theo định
hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin
đến các kết quả học tập của học sinh trung học.
3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
3.1. Khách thể nghiên cứu
Các bằng chứng trong các tài liệu hiện có về hiệu ứng của giáo dục
STEM đến kết quả học tập của học sinh phổ thơng.
Q trình dạy học mơn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục
STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin cho học sinh THCS
tại Thành phố Hà Nội.
3.2. Đối tượng nghiên cứu
Đề tài này xác định được hai đối tượng nghiên cứu gồm:
(1) Hiệu ứng của giáo dục STEM đến các kết quả học tập của học sinh
phổ thông, bao gồm thành tích học tập, động lực học tập, sự quan tâm học
tập và các kỹ năng tư duy bậc cao.
(2) Hiệu ứng của dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng
giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin đến các
kết quả học tập của học sinh THCS.
3.3. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu
- Tìm kiếm tài liệu có hệ thống trong cơ sở dữ liệu Scopus, ERIC và
Google Scholar.

5


- Dạy học môn Khoa học Tự nhiên 6 (nội dung Hóa học) theo định
hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin
cho học sinh THCS tại Thành phố Hà Nội.
- Thực nghiệm sư phạm tại Trường THCS Lê Ngọc Hân, quận Hai Bà

Trưng, Thành phố Hà Nội.
4. Giả thuyết khoa học
Luận án đã đề xuất hai giả thuyết:
- Các cách tích hợp khác nhau trong giáo dục STEM đưa đến những
kết quả học tập khác nhau của học sinh phổ thông.
- Dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM
dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin có hiệu ứng tích cực các
kết quả học tập của học sinh THCS bao gồm thành tích học tập, động lực học
tập, sự quan tâm STEM và các kỹ năng tư duy bậc cao.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nhiệm vụ số 1: Tổng quan về hiệu ứng của giáo dục STEM đến các
kết quả học tập của học sinh phổ thông.
- Nhiệm vụ số 2: Xây dựng khung lý thuyết về hiệu ứng của dạy học
môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mô hình
5E kết hợp với lập luận Toulmin đến các kết quả học tập của học sinh THCS
tại Thành phố Hà Nội.
- Nhiệm vụ số 3: Thực nghiệm dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo
định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận
Toulmin cho học sinh THCS tại Thành phố Hà Nội.
6. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
6.1. Cách tiếp cận
Nghiên cứu này sử dụng cách tiếp cận tổng quan tài liệu có hệ thống
(Systematic Literature Review) nhằm cung cấp những hiểu biết tồn diện có
bề rộng và chiều sâu về hiệu ứng của giáo dục STEM đến các kết quả học
tập của học sinh phổ thơng. Đồng thời, nó cũng cho phép phát hiện những ý
6


tưởng mới trong dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục
STEM học sinh THCS. Cụ thể hơn, luận án đã đề xuất ý tưởng mới trong

dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào
mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin cho học sinh THCS tại Thành phố
Hà Nội. Sau đó, một thiết kế thực nghiệm đã được sử dụng để kiểm tra hiệu
ứng của dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM
dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin đến các kết quả học tập
của học sinh THCS tại Thành phố Hà Nội.
6.2. Các phương pháp nghiên cứu
Luận án này sử dụng ba phương pháp nghiên cứu có chiều sâu nhằm
giải thích cho hai giả thuyết nghiên cứu tương ứng.
- Phương pháp tổng quan tài liệu có hệ thống đã được sử dụng nhằm
kiểm tra hiệu ứng của giáo dục STEM đến các kết quả học tập của học sinh
phổ thơng. Từ đó, đề xuất ý tưởng mới trong dạy học môn Khoa học Tự
nhiên theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh THCS tại Thành phố
Hà Nội bằng cách kết hợp mơ hình STEM dựa vào 5E và mơ hình lập luận
Toulmin, nhằm phát triển các kết quả học tập của học sinh THCS, bao gồm
thành tích học tập, động lực học tập, sự quan tâm học tập và các kỹ năng tư
duy bậc cao.
- Phương pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động sư phạm được sử dụng
để phân tích các văn bản chủ trương, chính sách của Nhà nước, Bộ Giáo dục
và Đào tạo, Sở Giáo dục và Đào tạo Thành phố Hà Nội về triển khai giáo
dục STEM ở trường phổ thông. Đồng thời, nghiên cứu về Chương trình Giáo
dục phổ thơng 2018 và Chương trình Khoa học Tự nhiên 2018 để đánh giá
sự phù hợp của ý tưởng dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng
giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin cho học
sinh THCS.
- Phương pháp bán thực nghiệm đã được sử dụng để kiểm tra hiệu ứng
của dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa
7



vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin đến các kết quả học tập của
học sinh THCS tại Thành phố Hà Nội. Ngoài ra, các kỹ thuật thống kê tốn
học được sử dụng để xử lí định lượng cho dữ liệu thu thập từ các kết quả
thực nghiệm. Tất cả các dữ liệu thu thập được xử lí bằng phần mềm SPSS
v25 với độ tin cậy 95%.
7. Những luận điểm cần bảo vệ trong luận án
Trước khi tiến hành nghiên cứu, luận án này đưa ra hai luận điểm được
phát biểu dựa vào hai đối tượng/ giả thuyết nghiên cứu đã được tuyên bố ở
phía trên. Cụ thể như sau:
(1) Có rất nhiều các cách tích hợp của giáo dục STEM được áp dụng
cho học sinh phổ thông. Mỗi cách tích hợp có những khác biệt về bản chất
hoạt động STEM được thiết kế cho học sinh tham gia. Do đó, có một khả
năng rằng các cách tích hợp khác nhau trong giáo dục STEM đã đưa đến các
kết quả học tập khác nhau của học sinh.
(2) Theo Brocke và các cộng sự, các kiến thức mới/ ý tưởng mới trong
khoa học thường được tạo ra thông qua sự diễn giải và kết hợp kiến thức/
khái niệm hiện có [17]. Do đó, dựa vào kết quả phân tích tổng quan, có thể
tìm ra được các mơ hình sư phạm được áp dụng phổ biến nhất trong dạy học
môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM. Từ đó, đề xuất ý
tưởng trong dạy học mơn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục
STEM bằng việc kết hợp một số mơ hình sư phạm nhằm có thể phát triển
các kết quả học tập của học sinh, bao gồm thành tích học tập, động lực học
tập, sự quan tâm STEM và các kỹ năng tư duy bậc cao. Cụ thể, luận án đã
kết hợp mơ hình STEM dựa vào 5E và mơ hình lập luận Toulmin trong dạy
học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát
triển các kết quả học tập của học sinh THCS.

8



8. Đóng góp mới của luận án
Sau khi hồn thành, luận án này có hai đóng góp quan trọng tương ứng
với hai đối tượng và giả thuyết nghiên cứu:
- Đã khái quát được hiệu ứng của giáo dục STEM đến các kết quả học
tập của học sinh phổ thông thông qua một đánh giá tài liệu có hệ thống sử
dụng “tam giác sinh thái”. Một phát hiện tổng thể cho thấy các cách tích hợp
trong giáo dục STEM có hiệu ứng khác nhau đến các kết quả học tập của học
sinh phổ thông.
- Đã đề xuất được khung lý thuyết về hiệu ứng của dạy học môn Khoa
học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp
với lập luận Toulmin đến các kết quả học tập của học sinh THCS. Các kết
quả thực nghiệm sư phạm cho thấy dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo
định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận
Toulmin có hiệu ứng tích cực các kết quả học tập của học sinh THCS bao
gồm thành tích học tập, động lực học tập, sự quan tâm STEM và các kỹ năng
tư duy bậc cao.
9. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và khuyến nghị, Tài liệu tham khảo và
Phụ lục, luận án gồm 3 chương:
- Chương 1: Tổng quan về hiệu ứng của giáo dục STEM đến các kết
quả học tập của học sinh phổ thông.
- Chương 2: Hiệu ứng của dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định
hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin
đến các kết quả học tập của học sinh THCS.
- Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

9


CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ HIỆU ỨNG CỦA GIÁO DỤC STEM ĐẾN
CÁC KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH PHỔ THÔNG

1.1. Giới thiệu về vấn đề tổng quan
Trong giáo dục phổ thông, những nỗ lực cải thiện việc dạy học các
môn STEM là tập trung vào dạy học tích hợp liên ngành, thay vì tiếp cận
theo mơn học riêng biệt [7]. Việc tích hợp các mơn học STEM thành một bài
học/chủ đề liên ngành mới mang đến cho học sinh phổ thơng cơ hội hiểu về
thế giới tích hợp, thay vì học các mảng kiến thức rời rạc và thực hành về nó
[8]. Mặc dù giáo dục STEM đã được thiết lập tốt thơng qua các văn bản chính
sách quốc gia và quốc tế, nhưng sự bất đồng về các mô hình triển khai STEM
và kết quả học tập liên quan của nó ở học sinh vẫn tiếp tục là một vấn đề
tranh luận [4] [7]. Trong nghiên cứu, vẫn còn thiếu một báo cáo bao quát về
mối quan hệ thuyết phục giữa các cách tích hợp của giáo dục STEM và kết
quả học tập liên quan của học sinh [6] [9] [10]. Trong thực hành giảng dạy,
giáo viên gặp khó khăn trong việc lựa chọn và triển khai các hoạt động STEM
vì họ thiếu hướng dẫn về hiệu quả của mỗi loại hoạt động STEM hiệu quả
đến các kết quả học tập được họ dự định cho học sinh của họ [6] [7] [8] [11]
[12] [13]. Giáo viên có thể chống ngợp trước vơ vàn các hoạt động STEM
được áp dụng vào thực tế như học tập dựa vào dự án STEM, hội trại STEM,
câu lạc bộ STEM, hoạt động STEM dựa vào mơ hình 5E, hoạt động STEM
dựa vào mơ hình thiết kế kỹ thuật , các cuộc thi STEM [14], và tác động của
chúng đối với các kết quả học tập của học sinh. Ví dụ, tích hợp kỹ thuật vào
lớp học khoa học giúp học sinh THCS học tốt hơn về khoa học và kỹ thuật,
nhưng không có tác động đến sự quan tâm của học sinh đối với khoa học và
kỹ thuật [15]. Do đó, mục đích của tổng quan tài liệu này là kiểm tra hiệu
ứng các cách tích hợp trong giáo dục STEM đến các kết quả học tập của học

10



sinh phổ thông. Kết quả tổng quan sẽ cho thấy cách tích hợp của giáo dục
STEM nào hiệu quả đối với loại kết quả học tập nào cho các học sinh nào
trong mơi trường giáo dục nào, đồng thời nó cũng cung cấp các khoảng trống
kiến thức hoặc các ý tưởng mới cho luận án này. Ngoài ra, mặc dù đối tượng
của luận án là các học sinh trung học, nhưng nghiên cứu tổng quan được tiến
hành mở rộng ra tồn bộ với học sinh phổ thơng. Điều này sẽ giúp khơng bỏ
sót nhiều ý tưởng hay về giáo dục STEM được triển khai ở cấp tiểu học và
trung học, mà có thể được diễn giải hoặc kết hợp sáng tạo trong dạy học
môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh trung
học. Do vậy, cách tiếp cận tìm kiếm trên diện rộng về giáo dục STEM cho
học sinh phổ thơng sẽ mang tính bao quát, toàn diện hơn.
1.2. Khung lý thuyết về hiệu ứng của giáo dục STEM đến các kết
quả học tập của học sinh
1.2.1. Lý do giáo dục STEM lại quan trọng cho học sinh
Sự thiếu hụt sinh viên và công nhân Hoa Kỳ trong các lĩnh vực công
nghệ cao đã làm cho giáo dục STEM trở thành một chủ đề ưu tiên cao cho
nghiên cứu giáo dục [18]. Mặc dù các tư tưởng về giáo dục STEM đã xuất
hiện từ nhiều thập kỷ trước đó [2], nhưng đến năm 2000, các nhà giáo dục
Hoa Kỳ đã đồng ý rộng rãi rằng giáo dục STEM là sáng kiến cốt lõi trong
việc đảm bảo lợi thế của Mỹ trong nền kinh tế toàn cầu [2]. Mối quan tâm
về giáo dục STEM tăng lên cấp cao nhất của chính phủ khi Tổng thống
Obama tuyên bố rằng với tư cách là một nhà lãnh đạo đổi mới, nền kinh tế
Hoa Kỳ đã tăng trưởng nhanh chóng một phần là nhờ sự hỗ trợ vững chắc về
cơng nghệ và vị trí hàng đầu thế giới về giáo dục khoa học và toán; những
ngành học quan trọng này có ảnh hưởng nhiều hơn đến sự phát triển kinh tế
khi so sánh với các lĩnh vực không thuộc STEM khác; một nền giáo dục
STEM cơ bản là rất quan trọng đối với hầu hết các công việc liên quan đến
kỹ thuật, kỹ thuật và thậm chí cả quản lý; và giáo dục STEM chính là nguồn


11


cung cấp chính của các nhà khoa học, kỹ sư và cơng nhân có kỹ năng cơng
nghệ [2] [18].
Rõ ràng, mục đích của giáo dục STEM đang nỗ lực thu hút các học
sinh hướng về các chuyên ngành STEM trong giáo dục sau trung học (đại
học/ nghề nghiệp) nhằm cải thiện nguồn nhân lực có năng suất và chất lượng
trong thị trường cạnh tranh ngày càng tăng [1] [2] [18]. Bên cạnh thế giới
nghề nghiệp, giáo dục STEM ngày càng trở lên quan trọng đối với mỗi cá
nhân khi cuộc sống của chúng ta đang ngày càng được bao bọc bởi công
nghệ và những vấn đề STEM phức tạp trong cuộc sống. Chẳng hạn, các cuộc
khủng hoảng sức khỏe gây ra bởi sự lây lan của bệnh tật đe dọa tính mạng,
hoặc sự tị mị để hiểu cách thức hoạt động của công nghệ soi chiếu tại sân
bay, hoặc giải quyết sự lãng phí năng lượng đang diễn ra tại ngơi nhà của họ,
và do đó, tất cả mọi người cần hiểu biết về STEM để đưa ra quyết định đúng
đắn cho bản thân, gia đình và cộng đồng của họ [2]. Không chỉ dừng lại ở
kiến thức khoa học và toán, giáo dục STEM thực sự cần thiết để nâng cao
hiểu biết của học sinh về cách mọi thứ hoạt động và cải thiện việc sử dụng
công nghệ của chúng, cũng như hiểu biết tầm quan trọng của kỹ thuật đã áp
dụng kiến thức của và khoa học và toán để giải quyết vấn đề STEM phức tạp
và đổi mới cơng nghệ như thế nào [19]. Ngồi ra, các học sinh của các lĩnh
vực không phải STEM cũng nên có thêm kiến thức về khoa học và kỹ thuật
để phát triển nghề nghiệp hơn nữa [20].
Tóm lại, sự hiểu biết và tiếp xúc với STEM của học sinh sẽ khơng chỉ
mang lại lợi ích cho cá nhân họ mà cịn có lợi cho thế giới, khi nguồn nhân
lực về STEM không ngừng được cải thiện về số lượng và chất lượng [2].
Rộng lớn hơn, khi giáo dục STEM được thực hiện mạnh mẽ cho học sinh ở
tất cả các quốc gia và hợp tác quốc tế, nó sẽ thúc đẩy sự chia sẻ, hợp tác của
tất cả mọi người cùng nhau giải quyết các vấn đề bền vững và thách thức

ngày càng tăng của thế kỷ 21, chẳng hạn như dịch bệnh và sức khỏe, biến
đổi khí hậu, thiếu nước ngọt, ô nhiễm đại dương và môi trường [2].

12


1.2.2. Khái niệm STEM và giáo dục STEM
(1) STEM là gì?
Tại Hoa Kỳ, những nỗ lực trong nền giáo dục để cải thiện học vấn
trong các lĩnh vực STEM và nhu cầu lực lượng lao động có kỹ năng cá nhân
và kỹ thuật chuyên sâu được chuẩn bị cho một mơi trường cạnh tranh ngày
càng tăng để đối phó với những thách thức lớn của thế kỷ 21 đã được kích
hoạt từ những năm 1990 [19]. Tuy nhiên, thuật ngữ về STEM chỉ được tuyên
bố chính thức và rộng rãi vào những năm 2001, ban đầu bởi Quỹ Khoa học
Quốc gia Hoa Kỳ (National Science Foundation - NSF) [1]. Khi đó, các định
nghĩa về STEM vẫn chưa rõ ràng [21]. Một số người hiểu STEM chỉ đơn
giản là được sử dụng như một cách để thảo luận về bốn lĩnh vực chun
ngành của Khoa học, Tốn, Kỹ thuật và Cơng nghệ; và sau này các tác giả
nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tích hợp các lĩnh vực đó [21]. Đơn giản
thì STEM là một thuật ngữ viết tắt để chỉ sự tích hợp của bốn lĩnh vực gồm
Science (Khoa học), Technology (Cơng nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và
Mathematics (Tốn học). Về sau chữ 'A' được thêm vào thành STEAM – bởi
vì khơng có sản phẩm tuyệt vời nào được tạo ra mà khơng có sự nhạy cảm
về nghệ thuật (Arts) [22]. Thay vì học tập từng lĩnh vực đơn lẻ, STEM là sự
tích hợp các ngành để giúp học sinh khơng những có hiểu biết về khoa học
và tốn, mà còn hiểu được ứng dụng của chúng trong các sản phẩm công
nghệ và kỹ thuật đã ảnh hưởng đến cuộc sống hằng ngày của chúng ta như
thế nào [19]. Cho đến nay, STEM được xem là một trong những phát kiến
mang tính đột phá trong lĩnh vực giáo dục thế kỷ 21 và trở thành một trong
những chiến lược quan trọng khi giải quyết các chính sách giáo dục và thiết

kế chương trình giáo dục ở nhiều quốc gia trên thế giới.
Hai khái niệm thường gây ra các tranh luận và nhầm lẫn trong STEM
cần được giải thích rõ hơn, đó chính là kỹ thuật và cơng nghệ. Theo [23], kỹ
thuật là một lĩnh vực chun mơn trong đó các kiến thức khoa học và toán
13