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

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

Hà Nội - 2023


Cơng trình được hồn thành tại:
Đại học Bách khoa Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Văn Hạnh

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Đại học Bách khoa
Hà Nội họp tại Đại học Bách khoa Hà Nội
vào hồi .... giờ ..... ngày .... tháng .... năm ......

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Đại học Bách khoa Hà Nội
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam.


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
1.1. Cơ sở pháp lý
Nghị Quyết số 29-NQ/TW, ngày 14/11/2013, Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về “Đổi
mới căn bản, tồn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa
trong nền kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế” đã đã đặt ra
yêu cầu đối với giáo dục phổ thơng là nâng cao chất lượng giáo dục tồn 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 thông
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. Trong
Chương trình Giáo dục Phổ thơng 2018, 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. 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. 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. và tác
động của nó đến các kết quả học tập. Những thách thức này trong cả nghiên cứu và thực hành
có thể được giải quyết bằng một bài 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
mô hình sư phạm như mơ 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 mơn 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.
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 với xu hướng tiến bộ giáo dục của thế

1


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 các 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
- 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
mô 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.
- 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.

2


- 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 mơ 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 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 mô 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 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. Ngồi
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:

3


(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. 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. 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 thơng thơng 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.

4



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 mơn STEM là tập
trung vào dạy học tích hợp liên ngành, thay vì tiếp cận theo mơn học riêng biệt. 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. 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. 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. 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, và tác động của chúng đối với các kết quả học tập của
học sinh. 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 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 môi trường giáo dục nào, đồng thời nó cũng cung cấp các khoảng
trống kiến thức hoặc các ý tưởng mới cho luận án này.
1.2. Khung lý luận về hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh
1.2.1. Lý do giáo dục STEM lại quan trọng cho học sinh
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.
1.2.2. Khái niệm STEM và giáo dục STEM
STEM là một thuật ngữ viết tắt để chỉ sự tích hợp của bốn lĩnh vực gồm Science (Khoa
học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học)
Trong luận án này, giáo dục STEM có thể được định nghĩa như "một quan điểm dạy học,

nơi mà tất cả giáo viên STEM, đặc biệt là giáo viên khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn
học (STEM), giảng dạy theo cách tiếp cận tích hợp liên ngành để dạy và học, trong đó mục
tiêu học tập hướng đến việc giải quyết các vấn đề đích thực, nội dung học tập được hình
thành với sự tham gia của nhiều môn học STEM khác nhau, phương pháp dạy học khuyến
khích học sinh sử dụng các nền tảng kiến thức khoa học và tốn kết hợp với các cơng cụ,
thiết bị và quy trình cơng nghệ thực hành theo những cách thức sáng tạo kỹ thuật nhằm giải
quyết các mong muốn và nhu cầu của con người."
1.2.3. Các cách tích hợp của giáo dục STEM
Có sáu cách tích hợp của giáo dục STEM được giáo viên áp dụng thực tế:
- Giáo dục STEM dựa vào đồng bộ: Giáo viên xác định kiến thức, kỹ năng chung của các
bài học trong hai môn học trở lên, dạy riêng các môn học đó nhưng tạo sự liên kết kiến thức
để củng cố khái niệm.

5


- Giáo dục STEM dựa vào chủ đề: Giáo viên dạy môn học của họ xoay quanh chủ đề địa
phương hoặc tồn cầu. Họ dạy các mơn học của họ một cách riêng biệt và tạo mối liên hệ với
chủ đề.
- Giáo dục STEM dựa vào dự án: Trọng tâm của bài học là thực hiện các nhiệm vụ dự án
địi hỏi kiến thức và kỹ năng từ nhiều mơn học. Các dự án thường yêu cầu một sản phẩm cuối
cùng.
- Giáo dục STEM dựa vào chương trình giảng dạy chéo: Tích hợp STEM xảy ra khi có
nhiều bài học được kết nối với nhau để phát triển kiến thức và kỹ năng của học sinh thông
qua việc nghiên cứu các chủ đề được kết nối với nhau. Mục đích của nó là phát triển các kỹ
năng hoặc năng lực tổng thể của học sinh.
- Giáo dục STEM dựa vào trường chuyên ngành: Khi một trường tập trung dài hạn vào
một lĩnh vực STEM cụ thể. Chẳng hạn như một trường trung học ven biển đã phát triển
chuyên ngành nghiên cứu biển, giáo viên có thể tùy chỉnh các bài giảng của mình để có mối
liên hệ rõ ràng với chuyên ngành này.

- Giáo dục STEM tập trung vào cộng đồng: Khi một vấn đề cộng đồng trở thành trọng
tâm của chương trình giảng dạy STEM, chẳng hạn như các giải pháp cơng nghệ để phịng
chống Đại dịch Covid-19, giáo viên có thể định hướng dạy học mơn học của mình để giúp
học sinh hiểu vấn đề từ các góc độ và cách tiếp cận khác nhau và để tìm kiếm các giải pháp
tiềm năng.
1.2.4. Các kết quả học tập chính của học sinh trong giáo dục STEM
- Việc sử dụng các vấn đề trong thế giới thực làm bối cảnh học tập sẽ mang lại động lực
học tập tích cực cho việc học nội dung STEM.
- Kỹ thuật và cơng nghệ cung cấp bối cảnh thực hành, trong đó học sinh có thể kiểm tra
kiến thức khoa học của mình và áp dụng kiến thức đó vào thực tiễn thiết kế kỹ thuật, điều
này sẽ nâng cao các kỹ năng tư duy bậc cao của học sinh để giải quyết vấn đề thực tế, nâng
cao hiểu biết/thành tích học tập của học sinh về các môn học STEM và thúc đẩy sự quan tâm
đến STEM của các em khi các em nhận ra sự tương tác giữa khoa học, kỹ thuật và công nghệ.
- Các trải nghiệm kỹ thuật chất lượng có thể khơi dậy sự quan tâm STEM của học sinh.
Do vậy, các kết quả học tập chính của học sinh trong giáo dục STEM bao gồm động lực
học tập, thành tích học tập, sự quan tâm học tập và các kỹ năng tư duy bậc cao.
1.2.5. Khái niệm về hiệu ứng của giáo dục STEM đến các kết quả học tập của học
sinh
Thuật ngữ “hiệu ứng” (Effect) trong tiếng Anh có nghĩa danh từ là ‘một sự thay đổi là kết
quả hoặc hậu quả của một hành động hoặc ngun nhân khác’, ‘cái gì đó được tạo ra bởi một
tác nhân hoặc nguyên nhân’. Do vậy, thuật ngữ “hiệu ứng” được sử dụng trong nhiều tiêu đề
và nội dung của một nghiên cứu để kiểm tra các kết quả/ hậu quả được tạo ra bởi một hành
động khác, ví dụ như hậu quả của rị rỉ phóng xạ đối với môi trường, hiệu ứng của nhiệt độ
đến sự sinh trưởng của thực vật, ảnh hưởng của các phong cách học tập đến quá trình dạy
học, hiệu ứng của chiến lược học tập đến thành tích của sinh viên đại học, hiệu ứng của động
lực học tập đến thành tích học tập của học sinh. Dựa vào khái niệm “giáo dục STEM”. “các
cách tích hợp của giáo dục STEM” và “các loại kết quả học tập của học sinh” đã được phân
tích ở các mục trên, luận án này hiểu: Hiệu ứng của giáo dục STEM đến các kết quả học tập
của học sinh phổ thông là một sự thay đổi trong các kết quả học tập của học sinh phổ thông
được gây ra bởi sự trải nghiệm trong các hoạt động giáo dục STEM.

- Tác nhân: Sự trải nghiệm trong các hoạt động giáo dục STEM.

6


- Yếu tố kết quả: Các kết quả học tập của học sinh phổ thông trong giáo dục STEM gồm
thành tích học tập, động lực học tập, sự quan tâm STEM và các kỹ năng tư duy bậc cao.
1.2.6. Các câu hỏi nghiên cứu tổng quan
Câu hỏi tổng quát cho nghiên cứu tổng quan là: Các tài liệu hiện có tiết lộ điều gì về hiệu
ứng của giáo dục STEM đến các kết quả học tập của học sinh phổ thơng?
Có sáu câu hỏi phụ như sau:
(1) Các tài liệu hiện có thảo luận gì về hiệu ứng của giáo dục STEM dựa vào đồng bộ đến
các kết quả học tập của học sinh phổ thông?
(2) Các tài liệu hiện có thảo luận gì về hiệu ứng của giáo dục STEM dựa vào chủ đề đến
các kết quả học tập của học sinh phổ thơng?
(3) Các tài liệu hiện có thảo luận gì về hiệu ứng của giáo dục STEM dựa vào dự án đến
các kết quả học tập của học sinh phổ thơng?
(4) Các tài liệu hiện có thảo luận gì về hiệu ứng của giáo dục STEM dựa vào chương trình
giảng dạy chéo đến các kết quả học tập của học sinh phổ thông?
(5) Các tài liệu hiện có thảo luận gì về hiệu ứng của giáo dục STEM dựa vào trường
chuyên ngành đến các kết quả học tập của học sinh phổ thông?
(6) Các tài liệu hiện có thảo luận gì về hiệu ứng của giáo dục STEM tập trung vào cộng
đồng đến các kết quả học tập của học sinh phổ thông?
1.3. Phương pháp tổng hợp dữ liệu về hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học
tập của học sinh phổ thông
Phương pháp tổng quan có hệ thống sử dụng tam giác sinh thái (ecological triangulation)
được đề xuất bởi Banning được sử dụng để viết tổng quan tài liệu. Nó hiệu quả để tìm ra loại
can thiệp giáo dục STEM nào hiệu quả đối với loại kết quả học tập nào cho các học sinh nào
trong môi trường giáo dục nào, được gọi là tổng hợp của 'câu sinh thái' (ecological sentences).
Lưu đồ PRISMA đã được sử dụng để lựa chọn các tài liệu nghiên cứu, như Hình 1.1.


Hình 1.1. Quá trình lựa chọn tài liệu
Cơ sở dữ liệu Scopus và ERIC là hai cơ sở dữ liệu khoa học chính trong lĩnh vực nghiên
cứu giáo dục đã được sử dụng để tra cứu trực tuyến. Ngoài ra, cơ sở dữ liệu Google Scholar

7


Số lượng bài báo

được sử dụng để tìm kiếm các nghiên cứu bổ sung, tập trung vào 200 đến 300 kết quả đầu
tiên được hiển thị.
Hai toán tử Boolean (AND, OR) đã được sử dụng để kết hợp các từ khóa theo cách sau:
“STEM” AND (“Outcome*” OR “Performance*” OR “Achievement*” OR “Interest*” OR
“Motivation*” OR “Thinking*”).
Sau khi đánh giá chất lượng nghiên cứu, 8 nghiên cứu đã bị loại và 47 nghiên cứu được
giữ lại để đưa vào tổng quan tài liệu.
Các câu sinh thái có thể được tổng hợp và xây dựng theo mẫu: “Với Can thiệp A trong
thiết lập giáo dục B, kết quả D xảy ra với những người học C (trình độ học vấn/cấp lớp, độ
tuổi, giới tính, dân tộc…)”
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
1.4.1. Trích xuất dữ liệu
Năm xuất bản của các nghiên cứu nằm trong khoảng từ 2010–2022, trong đó 38 nghiên
cứu (76%) được xuất bản từ 2018-2021. Có 31 nghiên cứu sử dụng phương pháp định lượng
(thực nghiệm hoặc khảo sát) và 16 nghiên cứu sử dụng phương pháp hỗn hợp. Địa điểm tiến
hành nghiên cứu ở Châu Âu và Bắc Mỹ: 19 nghiên cứu (Mỹ: 18 nghiên cứu; Anh: 1 nghiên
cứu); khu vực Châu Á Thái Bình Dương: 14 nghiên cứu (Thái Lan: 1 nghiên cứu; Trung
Quốc: 1 nghiên cứu; Malaysia: 5 nghiên cứu; Indonesia: 4 nghiên cứu; Đài Loan: 2 nghiên
cứu; Hồng Kông: 1 nghiên cứu); ở Thổ Nhĩ Kỳ: 12 nghiên cứu; ở Israel: 1 nghiên cứu; và ở

Úc: 1 nghiên cứu. Hoa Kỳ và Thổ Nhĩ Kỳ là hai quốc gia có số lượng nghiên cứu được đưa
vào đánh giá nhiều nhất.
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Đồng bộ

Theo chủ đề Dựa vào dự Chương
án
trình giảng
dạy chéo
Cách tích hợp STEM

Trường
chun
ngành

Tập trung
vào cộng
đồng

Hình 1.2. Phân loại các nghiên cứu theo cách tiếp tích hợp STEM
Tất cả 47 nghiên cứu được lựa chọn là được phân loại vào trong sáu cách tích hợp của
giáo dục STEM, bao gồm: đồng bộ (n = 14), theo chủ đề (n = 7), dựa trên dự án (n = 10),

chương trình giảng dạy chéo (n = 12), trường chuyên ngành (n = 2), hoặc tập trung vào cộng
đồng (n = 2).
1.4.2. Tổng hợp các câu sinh thái về hiệu ứng của giáo dục STEM đến các kết quả học
tập của học sinh phổ thông
Tổng hợp các câu sinh thái liên quan đến việc kiểm tra mối quan hệ giữa dữ liệu được
trích xuất để quan sát xem liệu cùng một can thiệp giáo dục STEM có tạo ra các kết quả học
tập giống nhau hay khơng. Dữ liệu được trích xuất liên quan đến can thiệp STEM và kết quả

8


học tập của học sinh có thể được quan sát để tìm sự hội tụ (convergence), bổ sung
(complementarity) hoặc phân kỳ (divergence).
Tổng cộng có 23 câu sinh thái được tổng hợp. Chúng được phát triển từ các tài liệu hiện
có, bao gồm 11 câu sinh thái đơn và 12 câu sinh thái với bằng chứng tích lũy và nhiều mặt.
Khơng có sự khác biệt nào được quan sát thấy trong các câu sinh thái, cho thấy rằng các kết
quả học tập của học sinh diễn ra nhất quán trong cùng một can thiệp STEM. Mười một câu
sinh thái của giáo dục STEM dựa vào đồng bộ đã chỉ ra rất nhiều hoạt động STEM được áp
dụng trong môn khoa học. Trong giáo dục STEM dựa vào chủ đề, các hoạt động STEM dựa
trên thiết kế kỹ thuật trong môn khoa học và thành tích học tập của học sinh tiểu học và
THCS có mối quan hệ nổi bật nhất. Trong giáo dục STEM dựa vào dự án, ba câu sinh thái
được tổng hợp từ mười nghiên cứu. Kết quả cho thấy rằng các hoạt động học tập dựa trên dự
án STEM trong môn khoa học tập trung vào việc cải thiện thành tích học tập và kỹ năng tư
duy bậc cao của học sinh, trong khi các hoạt động học tập dựa vào dự án STEM ngoài trường
học chỉ tập trung vào sự quan tâm nghề nghiệp STEM của học sinh. Trong giáo dục STEM
dựa vào chương trình giảng dạy chéo, ba câu sinh thái được tổng hợp từ mười hai nghiên
cứu. Kết quả cho thấy thành tích học tập của học sinh không xuất hiện trong các hoạt động
STEM. Cuối cùng, trong giáo dục STEM dựa vào trường chuyên ngành, một câu sinh thái
tổng hợp cho thấy các chương trình giáo dục nghề nghiệp và kỹ thuật có hiệu quả trong việc
cải thiện thành tích học tập và sự quan tâm nghề nghiệp STEM của học sinh THPT.

1.5. Hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh phổ thông
1.5.1. Hiệu ứng của giáo dục STEM dựa vào đồng bộ đến các kết quả học tập của học
sinh phổ thơng
Có rất nhiều hoạt động STEM được áp dụng trong môn khoa học như giáo dục STEM sử
dụng truy vấn dựa vào lập luận, Lab STEM, giáo dục STEM tích hợp Facebook liên ngành,
chương trình giảng dạy blended-learning STEM, hoạt động STEM dựa trên mơ hình 5E, và
kết quả học tập liên quan của chúng đối với việc học tập của học sinh diễn ra khác nhau.
1.5.2. Hiệu ứng của STEM dựa vào chủ đề đến các kết quả học tập của học sinh phổ
thông
Các câu sinh thái của giáo dục STEM dựa vào chủ đề cho thấy sự hội tụ và bổ sung, qua
đó khẳng định rằng các hoạt động STEM dựa trên thiết kế kỹ thuật là hiệu quả nhất để cải
thiện các kết quả học tập của học sinh trong giáo dục khoa học.
1.5.3. Hiệu ứng của giáo dục STEM dựa vào dự án đến các kết quả học tập học học
sinh phổ thông
Chúng tôi quan sát thấy rằng ba hoạt động STEM đã nổi lên trong quá trình tổng hợp dữ
liệu. Thứ nhất, các khóa học Robotic định hướng STEM trong lớp học và trại hè STEM có
hiệu quả trong việc cải thiện thành tích và động lực học tập của học sinh THCS. Thứ hai, các
hoạt động học tập dựa vào dự án STEM trong giảng dạy mơn tốn học và khoa học có hiệu
quả trong việc cải thiện thành tích học tập (thành tích tốn học và kiến thức STEM) và các
kỹ năng tư duy bậc cao (sáng tạo khoa học, kỹ năng giải quyết vấn đề) của học sinh tiểu học
và THCS. Cuối cùng, STEM ngồi trường học thơng qua các trải nghiệm học tập dựa vào dự
án thực hành trong trại hè STEM trên khuôn viên trường đại học, Bitara-STEM và Studio

9


STEM đã có hiệu quả trong việc cải thiện sự quan tâm nghề nghiệp STEM của học sinh
THCS.
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 thơng

Các hoạt động giáo dục STEM dựa vào chương trình giảng dạy chéo là hiệu quả đối với
việc phát triển các kỹ năng tư duy bậc cao, ngăn chặn sự suy giảm động lực và sự quan tâm
nghề nghiệp STEM của học sinh.
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
Việc thực hành kiến thức và kỹ năng khoa học và toán học trong bối cảnh các lớp kỹ thuật
ở trường THCS có lợi ích đáng kể cho cả sự quan tâm STEM và thành tích học tập của học
sinh.
1.5.6. Hiệu ứng của giáo dục STEM tập trung vào cộng đồng đến các kết quả học tập
của học sinh phổ thông
Các trải nghiệm học tập dịch vụ STEM trong chương trình mùa hè STEM có hiệu quả để
cải thiện động lực học tập và sự quan tâm nghề nghiệp STEM của học sinh THPT.
1.6. Tình hình cập nhật nghiên cứu về hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học
tập của học sinh phổ thông tại Việt Nam
Việt Nam cũng như nhiều quốc gia khác trên thế giới, đã tiếp cận giáo dục STEM như
một con đường để cải cách giáo dục phổ thông. Tổng cộng có 15 tài liệu đáp ứng các tiêu chí
lựa chọn để đưa vào phân tích tổng quan về hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học
tập của học sinh phổ thơng tại Việt Nam. Trong đó có 01 luận án, 01 luận văn, 01 hội thảo
và 11 bài báo khoa học. Có 13/15 tài liệu nghiên cứu được xuất bản từ năm 2019 đến nay.
Điều này cho thấy mối quan tâm về giáo dục STEM ở nhà trường phổ thơng tăng lên nhanh
chóng khi chương trình giáo dục phổ thông 2018 được ban hành và triển khai áp dụng. Có
12/15 tài liệu là dạng nghiên cứu thực nghiệm cho thấy vấn đề tìm kiếm các giải pháp mới
trong thực hành giáo dục STEM được quan tâm mạnh mẽ. Các kết quả chung từ các nghiên
cứu này đồng ý rằng giáo dục STEM có tác động tích cực đến các kết quả học tập của học
sinh, bao gồm thành tích học tập, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, sự quan tâm và
hứng thú, các kỹ năng thế kỷ 21. Trong đó, nghiên cứu hiệu quả của giáo dục STEM đến
năng lực giải quyết vấn đề của học sinh được quan tâm mạnh mẽ hơn các kết quả khác (tổng
số 9/15 nghiên cứu). Điều đó cho thấy cần phải tiếp tục có các nghiên cứu thực nghiệm về
hiệu quả của giáo dục STEM đến các kết quả học tập khác của học sinh, bao gồm thái độ/ sự
quan tâm học tập, động lực học tập và các kỹ năng tư duy bậc cao.

1.7. Kết luận chương 1
Trong chương 1, hiệu ứng của giáo dục STEM đến kết quả học tập của học sinh phổ thông
đã được tổng hợp theo các loại kết quả gồm thành tích học tập, động lực học tập, sự quan tâm
STEM và các kỹ năng tư duy bậc cao. Nhìn chung, các kết quả được báo cáo ủng hộ quan
điểm rằng giáo dục STEM có thể thúc đẩy học sinh giải quyết các vấn đề trong thế giới thực
và khơi dậy sự quan tâm đến STEM của học sinh. Chúng cũng có khả năng đóng góp vào sự
phát triển các kỹ năng tư duy bậc cao và cải thiện động lực cũng như thành tích học tập của
học sinh trong các mơn học STEM. Do đó, giáo dục STEM là một cách tiếp cận hiệu quả để
cải cách quá trình dạy và học bằng cách tạo ra một mơi trường học tập tích cực và liên ngành
nhằm cải thiện hơn nữa các kết quả học tập của học sinh phổ thông. Tuy nhiên, tổng cộng có

10


23 câu sinh thái được tổng hợp từ các nghiên cứu hiện có cho thấy rằng các kết quả học tập
của học sinh là xảy ra khác nhau giữa các cách tích hợp của giáo dục STEM.
Bên cạnh đó, kết quả tổng quan cho thấy giáo dục STEM dựa vào đồng bộ và chủ đề là
hai loại được sử dụng phổ biến nhất trong giáo dục bộ môn khoa học. Dạy học môn khoa học
theo định hướng giáo dục STEM được thực hiện chủ yếu thơng qua mơ hình giảng dạy 5E,
mơ hình lập luận Toulmin và mơ hình thiết kế kỹ thuật. Việc dạy học môn khoa học 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 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 theo định hướng giáo dục STEM nhằm
cải thiện hơn nữa các kết quả học tập của học sinh.

11



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
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
Kết quả nghiên cứu Chương 1 cho thấy, dạy học môn khoa học theo định hướng giáo dục
STEM được thực hiện chủ yếu thơng qua mơ hình giảng dạy 5E, mơ hình lập luận Toulmin
và mơ hình thiết kế kỹ thuật. Giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E và mơ hình thiết kế kỹ
thuật là mơ hình tiến trình sư phạm, mơ tả một chuỗi các hoạt động thực hành dọc theo trục
thời gian của bài học để học sinh giải quyết vấn đề, trong khi STEM được hỗ trợ lập luận
Toulmin tập trung vào các thảo luận/ lập luận nhằm kết nối tốt hơn giữa các môn học STEM.
Điều này đưa đến ý tưởng về việc kết hợp giáo dục STEM dựa vào 5E với mơ hình lập luận
Toulmin để cải thiện tất cả các loại kết quả học tập của học sinh trong môn khoa học.
2.2. Khung khái niệm liên quan
2.2.1. Giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E (5E-based STEM education)
Giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E (viết tắt là: 5E-STEM) có thể được định nghĩa như
"một quan điểm dạy học, trong đó giáo viên thiết kế và thực hiện các bài học STEM bằng
cách sử dụng mô hình giảng dạy 5E nhằm cho phép các học sinh học bằng trải nghiệm thực
hành để chuyển các kiến thức STEM vào giải quyết các vấn đề cuộc sống hàng ngày". Một
bài học STEM dựa vào mơ hình 5E sẽ được chia thành 5 giai đoạn gồm: (1) Gắn kết, (2)
Khám phá, (3) Giải thích, (4) Củng cố và (5) Đánh giá.
2.2.2. Giáo dục STEM dựa vào lập luận Toulmin (Toulmin's argumentation-based
STEM education)
Giáo dục STEM dựa vào lập luận Toulmin có thể được định nghĩa như "một quan điểm
dạy học, trong đó giáo viên thiết kế và thực hiện dạy học các nội dung STEM bằng cách sử
dụng mơ hình lập luận Toulmin nhằm cho phép các học sinh biện minh cho các ý tưởng và
giải pháp thiết kế kỹ thuật dựa trên các bằng chứng thu được thông qua các hoạt động hoặc
thí nghiệm".

2.2.3. Dạy học mơn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ
hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin
Từ những phân tích về khái niệm giáo dục STEM, giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E,
giáo dục STEM dựa vào lập luận Toulmin, luận án này hiểu: Dạy học môn Khoa học Tự
nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin là
một cách tiếp cận dạy học môn khoa học theo quan điểm giáo dục STEM, trong đó giáo viên
thiết kế và thực hiện các bài học STEM theo tiến trình của mơ hình giảng dạy 5E nhằm cho
phép các học sinh học bằng trải nghiệm thực hành để giải quyết các vấn đề thế giới thực,
đồng thời các trải nghiệm thực hành được hỗ trợ bởi lập luận Toulmin nhằm cho phép các
học sinh biện minh cho các ý tưởng và giải pháp thiết kế kỹ thuật dựa trên các bằng chứng
thu được".
2.3. Tại sao nên dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM
dựa vào mô hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin

12


Mơ hình giảng dạy 5E, một khn khổ cho hướng dẫn truy vấn (guided-inquiry), được
biết đến là một trong những mơ hình sư phạm hiệu quả được sử dụng phổ biến nhất trong các
khóa học khoa học theo định hướng STEM, thường được gọi lại là STEM dựa trên 5E (5Ebased STEM, viết tắt là 5E-STEM). Tuy nhiên, mơ hình giảng dạy 5E khơng giải thích rõ
cách các mơn học STEM riêng lẻ được tích hợp trong từng giai đoạn hoạt động của nó. Trong
bối cảnh này, một câu hỏi được đặt ra là 'làm thế nào để học sinh tiếp thu kiến thức STEM
một cách hiệu quả hơn trong mỗi giai đoạn thực hành 5E-STEM'. Một trong những cách hiệu
quả để tăng tính kết nối liên mơn của các mơn học STEM là sử dụng mơ hình lập luận
Toulmin trong học tập khoa học. Mơ hình lập luận Toulmin ủng hộ mạnh mẽ việc thu hút
học sinh tham gia phát triển các lập luận giải quyết vấn đề bằng cách sử dụng các cuộc thảo
luận trong các môn học STEM. [133]. Học sinh tích hợp nội dung từ cả bốn môn học STEM
khi họ biện minh cho các ý tưởng và giải pháp thiết kế kỹ thuật. Do đó, một ý tưởng mới về
việc kết hợp giáo dục STEM kết hợp với lập luận Toulmin và 5E-STEM, được đặt tên là mơ
hình 5E-STEM dựa vào lập luận (Argumentation-supported 5E-STEM, viết tắt là A-5ESTEM), có thể được áp dụng trong môn khoa học để nâng cao hơn nữa các kết quả học tập

của học sinh.
2.4. 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
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
Bằng chứng từ các nghiên cứu hiện có đã công nhận rằng dạy học khoa học theo định
hướng giáo dục 5E-STEM có tác động tích cực đến thành tích học tập, động lực học tập, sự
quan tâm học tập và các kỹ năng tư duy bậc cao (tư duy phản biện và kỹ năng suy luận, sáng
tạo.. .) của học sinh K-12. Tuy nhiên, chúng tơi chưa tìm thấy bất kỳ nghiên cứu nào về dạy
học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục 5E-STEM mà nhiều loại kết quả học
tập được kiểm tra trực tiếp trong một nghiên cứu duy nhất.
2.4.2. Tiến trình dạy học mơn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa
vào sử dụng mơ hình 5E
Mơ hình giảng dạy 5E là mơ hình giảng dạy dựa vào tìm tịi để cấu trúc bài học STEM
xoay quanh một chu trình của thực hành khám phá đi qua 5 chữ E gồm: gắn kết (Engage),
khám phá (Explore), giải thích (Explain), củng cố (Elaborate) và đánh giá (Evaluate). Trong
suốt các bài học STEM, học sinh sẽ di chuyển qua từng pha trong 5 chữ E, và kết thúc bằng
việc đánh giá những gì họ đã làm và nhận ra sự liên kết đến các khái niệm và mục tiêu bài
học.
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
Khi xem xét các tài liệu liên quan, người ta thấy rằng mơ hình STEM dựa vào lập luận
Toulmin có thể được sử dụng để nâng cao thành tích học tập, phát triển các kỹ năng tư duy
bậc cao (tư duy phản xạ, kỹ năng giải quyết vấn đề, sáng tạo...), thúc đẩy sự quan tâm và
động lực học tập của học sinh trung học trong mơn khoa học.
2.4.4. Tích hợp các mơn học STEM vào mơ hình lập luận Toulmin

13



Gülen và Yaman (2019) đã phát triển mơ hình giải thích sự tích hợp các mơn học STEM
vào mơ hình lập luận Toulmin. Mơ hình lập luận Toulmin trong giáo dục STEM được thể
hiện trong Hình 2.2.

Hình 2.2. Mơ hình lập luận Toulmin trong giáo dục STEM
Các yếu tố chính của lập luận Toulmin trong giáo dục STEM:
- Tuyên bố (Claim): Ý kiến hoặc giải thích cho các ý tưởng hoặc giải pháp của vấn đề thế
giới thực của STEM.
- Dữ liệu (Data): Các dữ kiện hoặc quan sát thực tế hỗ trợ tuyên bố.
- Sự bảo đảm (Reason/Warrant): Những lý do liên kết các dữ kiện với tuyên bố. Chúng
được hỗ trợ bởi các ví dụ được đưa ra hàng ngày.
- Đủ điều kiện (Qualifier): Các điều kiện để tuyên bố là hợp lệ. Có nghĩa rằng, một tuyên
bố có thể khơng đúng trong một số trường hợp.
- Từ chối (Rejective): Các điều kiện để tuyên bố là không hợp lệ. Một sự thừa nhận về
một quan điểm hợp lệ khác cho tình huống.
Ba yếu tố đầu tiên gồm: tuyên bố, căn cứ/dữ liệu và sự bảo đảm, được coi là thành phần
thiết yếu của lập luận thực hành, trong khi các yếu tố còn lại gồm đủ điều kiện và từ chối, có
thể khơng cần thiết trong một số lập luận.
Các bằng chứng thực tế để xác nhận một tuyên bố đủ điều kiện hợp lệ hoặc bị từ chối có
thể đến từ các khía cạnh STEM dưới đây:
- Bằng chứng về công nghệ: Là các bằng chứng từ việc sử dụng các cơng cụ, máy móc,
thiết bị trong chế tạo sản phẩm.
- Bằng chứng về kỹ thuật: Là những bằng chứng từ việc thiết kế sản phẩm được xây dựng
và lập kế hoạch với công nghệ hiện có.
- Bằng chứng về tốn: Là các ví dụ/ ứng dụng của mơ hình tốn trong q trình để giải
quyết vấn đề.
- Bằng chứng về hoa học: Là các dữ liệu của sự kiện hoặc quan sát khóa học trong tất cả
các yếu tố mô tả ở trên.
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

14


Với ý tưởng dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, các
hoạt động 5E-STEM sẽ dẫn dắt học sinh thông qua các giai đoạn học tập "E" về giải quyết
vấn đề trong thế giới thực trong bài học khoa học, trong khi mơ hình lập luận của Toulmin
cung cấp các lập luận để phát triển kiến thức STEM trong từng giai đoạn của chu trình 5E.
Mơ hình lập luận Toulmin có vai trị tạo ra cấu trúc chiều ngang trong mỗi giai đoạn của 5
chữ E nhằm bổ sung, chứng minh năng lực đọc, viết và nói trong một lập luận dựa trên bằng
chứng và sự hiểu biết về các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán của học sinh.
Sự kết hợp giữa mơ hình giảng dạy 5E và lập luận của Toulmin trong một bài học khoa
học theo định hướng giáo dục STEM có thể được hình dung như Hình 2.3.

Hình 2.3. Sự kết hợp giữa mơ hình giảng dạy 5E và lập luận Toulmin trong bài học STEM
2.5. 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 cho học sinh THCS
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
Nguyên tắc 1 - Tích hợp nội dung STEM
Nguyên tắc 2 - Học tập lấy vấn đề làm trung tâm
Nguyên tắc 3 - Học tập dựa trên tìm tịi/truy vấn
Ngun tắc 4 - Học tập dựa trên thiết kế
Nguyên tắc 5 - Học tập hợp tác hoặc học tập cộng tác
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
Cơ sở vật chất là một yếu tố quan trọng quyết định chất lượng của hoạt động giáo dục
STEM. Hệ thống cơ sở vật chất trong giáo dục STEM có thể được hiểu là phòng Lab STEM,
tài liệu học tập, phương tiện trực quan, thiết bị thí nghiệm.

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
Dựa trên hướng dẫn của Bybee (2019) [134], chúng tôi đã phát triển ba bước cơng việc
chính cần được tiến hành để thiết kế bài học Khoa học Tự nhiên theo mơ hình A-5E-STEM.
Có thể hình dung về tiến trình thiết kế dạy học như Hình 2.5 dưới đây.

15


Hình 2.5. Tiến trình thiết kế dạy học mơn Khoa học tự nhiên theo định hướng giáo dục
A-5E-STEM
Mô tả chi tiết về tiến trình thiết kế dạy học:
Bước 1: Xác định một tình huống dựa trên vấn đề đích thực làm nền tảng cho bài học
Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM
Bước 2: Thiết kế nội dung theo một trình tự giảng dạy 5E kết hợp với lập luận Toulmin.
Bước 3: Thiết kế cách tổ chức các trải nghiệm thực hành của học sinh theo trình tự giảng
dạy 5E kết hợp với lập luận Toulmin.
2.6. Bối cảnh thực tiễn cho phép thực hiện dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định
hướng A-5E-STEM cho sinh THCS tại Thành phố Hà Nội
2.6.1. Từ góc độ chính sách thúc đẩy giáo dục STEM
Giáo dục STEM nói chung và dạy học theo định hướng giáo dục STEM đã và đang trở
thành một trong những ưu tiên hàng đầu của Việt Nam nhằm cải thiện hơn nữa chất lượng
giáo dục. Quan điểm giáo dục STEM được hiện thực hóa trong các văn bản chỉnh đạo của
Đảng, Chính phủ, Bộ ngành và các địa phương. Năm 2017, Chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ
tưởng Chính phủ nêu rõ giải pháp “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 ban thành theo Thông tư 32/2018/TT-BGDĐT, thuật ngữ
STEM được lặp lại nhiều lần để nhấn mạnh việc thực hiện giáo dục STEM thơng qua các
mơn Tốn học, Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Tin học.
Tại Thành phố Hà Nội, Sở Giáo dục và Đào tạo đã ban thành nhiều văn bản hướng dẫn

các nhà trường trung học áp dụng giáo dục STEM nhằm cải thiện chất lượng giảng dạy. Theo
đó, các nhà trường/ tổ nhóm chun mơn lựa chọn nội dung kiến thức trong Chương trình

16


giáo dục phổ thông hiện hành và xây dựng các bài học theo định hướng giáo dục STEM. Các
bài học STEM có thể một chủ đề/ bài học theo định hướng giáo dục STEM được xây dựng
cho một số giờ học tại trường phù hợp với chương trình và nguồn lực hiện có; hoặc các bài
học/ dự án STEM ngoại khóa.
2.6.2. Từ góc độ chương trình mơn Khoa học Tự nhiên
Trong Chương trình Giáo dục Phổ thơng 2018, mơn Khoa học tự nhiên là môn học bắt
buộc, được dạy ở trung học cơ sở. Bản thân các khoa học tự nhiên là khoa học thực nghiệm
nên các hình thức thực hành, thí nghiệm trong phịng thực hành, ở thực địa và các cơ sở sản
xuất có vai trị, ý nghĩa quan trọng và do đó thuận lợi cho việc áp dụng các hoạt động STEM
theo hướng học qua làm. Về phương pháp dạy học, giáo viên cần kết hợp giáo dục STEM
trong dạy học nhằm phát triển cho học sinh khả năng tích hợp các kiến thức, kĩ năng của các
lĩnh vực khoa học tự nhiên, công nghệ, kĩ thuật, tốn vào giải quyết một số tình huống thực
tiễn. Do đó, mặc dù Khoa học Tự nhiên là một mơn học độc lập, nhưng bản chất của nó, cùng
với chủ chương xây dựng chương trình và hướng dẫn thực hiện chương trình đã rất nhấn
mạnh tầm quan trọng của dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM.
Ý tưởng áp dụng mơ hình A-5E-STEM trong luận án này sẽ góp phần trực tiếp thực hiện chủ
trương trên. Từ năm học 2021-2022, học sinh lớp 6 trong cả nước được học theo sách giáo
khoa mới. Do đó, luận án này đã lựa chọn môn Khoa học Tự nhiên lớp 6 để tiến hành thực
nghiệm sư phạm.
2.7. Kết luận chương 2
Đầu tiên, luận án đã tổng hợp được những khái niệm có liên quan trực tiếp đến đề tài bao
gồm giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E, giáo dục STEM dựa vào lập luận Toulmin, dạy
học môn khoa học theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp với lập luận
Toulmin.

Thứ hai, luận án đã đưa ra những biện minh cho lý do tạo 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.
Từ đó, luận giải chi tiết hơn cho sự kết hợp giữa mơ hình 5E-STEM và lập luận Toulmin
trong dạy học môn Khoa học Tự nhiên. Tổng hợp các nghiên cứu hiện có để làm rõ hiệu ứng
của dạy học 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 bao gồm thành tích học tập,
động lực học tập, sự quan tâm STEM và các kỹ năng tư duy bậc cao của học sinh.
Thứ ba, luận án đã phân tích các cơ sở pháp lý và cấu trúc chương trình giáo dục phổ
thơng 2018 mà hỗ trợ, cho phép thực hiện dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng
giáo dục STEM dựa vào mô hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin cho học sinh THCS tại
Thành phố Hà Nội. Qua đó co thể thấy rằng việc thực hiện dạy học môn khoa học theo định
hướng giáo dục A-5E-STEM là rất phù hợp với thực tiễn dạy học môn Khoa học Tự nhiên
của các trường, bám sát các bài học trong chương trình hiện hành, khơng địi bất cứ thay đổi
gì về việc cấu trúc lại chương trình giảng dạy, khả thi để áp dụng rộng rãi tại các trường. Nó
cho phép tận dụng những điểm mạnh của nhà trường để thực hiện dạy học môn khoa học
theo định hướng giáo dục STEM, chẳng hạn như các phịng Lab thí nghiệm, đội ngũ giáo
viên..., có thể tăng cường sự trải nghiệm thực hành của học sinh, mà khơng địi hỏi sự phối
hợp của các doanh nghiệp, cộng đồng với chi phí đắt đỏ.

17


Chương 3:
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
3.1. Mục đích, câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu của thực nghiệm
3.1.1. Mục đích thực nghiệm
Mục đích thực nghiệm này là 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. Cụ thể hơn, nó xem xét sự khác biệt về thành tích học
tập, động lực học tập, sự quan tâm học tập và các kỹ năng tư duy bậc cao của học sinh THCS

giữa dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, giáo dục 5ESTEM và phương pháp giáo khoa thông thường.
3.1.2. Các câu hỏi nghiên cứu của thực nghiệm
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?
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 A-5E-STEM, 5E-STEM và phương pháp giáo khoa
thông thường?
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?
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?
3.2. Thiết kế phương pháp thực nghiệm
Các thực nghiệm đích thực ln đòi hỏi các học sinh được lựa chọn ngẫu nhiên trong tổng
thể và học sinh cũng được phân bổ ngẫu nhiên vào trong các nhóm thực nghiệm và đối chứng.
Tuy nhiên, các quy định hiện hành tại các trường yêu cầu cần phải duy trì tổ chức theo các
lớp hiện hành. Điều đó có nghĩa rằng, chỉ có thể thực hiện được các nghiên cứu bán thực
nghiệm trong tình huống này. Do đó, luận án này là một nghiên cứu bán thử nghiệm với thiết
kế các nhóm khơng tương đương chỉ kiểm tra sau (semi-experimental study with post-test
only non-equivalent groups design). Bài học “Tách chất ra khỏi hỗn hợp” trong môn Khoa
học Tự nhiên lớp 6 đã được thiết kế theo định hướng giáo dục A-5E-STEM và 5E-STEM.
Nhóm thử nghiệm đầu tiên được dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục
A-5E-STEM, nhóm thử nghiệm thứ hai được dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định
hướng giáo dục 5E-STEM và nhóm đối chứng được dạy bằng các phương pháp giáo khoa
thông thường. Học sinh lớp thực nghiệm được chia thành các nhóm nhỏ (mỗi nhóm 6 học
sinh) cùng nhau giải quyết các vấn đề trong phòng thí nghiệm (Lab); trong khi lớp đối chứng
nhận các phương pháp giáo khoa thông thường thông qua đọc, nghe và thảo luận liên quan
đến đơn vị “Tách chất ra khỏi hỗn hợp” trong sách giáo khoa. Cả ba lớp đều được dạy bởi

cùng một giáo viên và cùng thời lượng 3 giờ vào tháng 11 năm 2022. Một bài kiểm tra sau
(post-test) đã được sử dụng để thu thập dữ liệu về thành tích học tập và các bảng câu hỏi

18


được sử dụng để thu thập dữ liệu về động lực học tập, hứng thú học tập và các kỹ năng tư
duy bậc cao của học sinh THCS trong môn khoa học.
3.3. Kết quả thực nghiệm
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?
Việc dạy môn khoa học theo định hướng giáo dục 5E-STEM đã làm tăng đáng kể các
trung bình quan sát được về thành tích học tập của học sinh khi so sánh với việc dạy theo
phương pháp giáo khoa thông thường (mean difference = 1.6625, p = 0.00 [< 0.05] , 95%CI
= 0.927÷2.398 ). Khi mơ hình lập luận được kết hợp với mơ hình 5E-STEM, một mơ hình
mới "A-5E-STEM" đã tăng thêm giá trị trung bình quan sát được đối với thành tích học tập
của học sinh khi so sánh với việc dạy học sử dụng 5E-STEM (mean difference = 0.8125, p =
0.031 [< 0.05], KTC 95% = 0.077÷1.548). Như vậy, dạy học khoa học theo định hướng giáo
dục A-5E-STEM có hiệu ứng tích cực đến kết quả học tập của học sinh THCS trong môn
khoa học.
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 A-5E-STEM, 5E-STEM và
phương pháp giáo khoa thông thường?
Dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM đã thực sự mang
lại hiệu quả trong việc phát triển sự phù hợp, sự tự tin và hài lòng của động lực học tập của
học sinh, điều mà dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục 5E-STEM
không làm được.
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?
Các trung bình quan sát được về sự quan tâm học tập của học sinh đối với ba nhóm dạy
học mơn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM và phương
pháp giáo khoa thông thường là khác nhau. Cụ thể hơn, tất cả các trung bình quan sát được
về sự quan tâm học tập của học sinh ở nhóm 6A3 (với A-5E-STEM) đều lớn hơn so với nhóm
6A4 (với 5E-STEM) và ở nhóm 6A4 lớn hơn so với nhóm 6A11 (với phương pháp giáo khoa
thơng thường). Như vậy, dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5ESTEM thực sự hiệu quả trong việc phát triển mọi khía cạnh của sự quan tâm học tập của học
sinh bao gồm chú ý nhận thức, cảm xúc học tập và hoạt động tư duy trong môn khoa học.
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, 5ESTEM và phương pháp giáo khoa thơng thường?
Các trung bình quan sát được đối với các kỹ năng tư duy bậc cao của học sinh trong ba
nhóm dạy học mơn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5E-STEM
và phương pháp giáo khoa thông thường là đều khác nhau. Cụ thể hơn, tất cả các trung bình
quan sát được về các kỹ năng tư duy bậc cao của học sinh ở nhóm 6A3 (với A-5E-STEM)
đều cao hơn so với nhóm 6A4 (với 5E-STEM) và ở nhóm 6A4 lớn hơn so với nhóm 6A11
(với phương pháp giáo khoa thông thường). Như vậy, dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo

19


định hướng giáo dục A-5E-STEM thực sự hiệu quả trong việc phát triển mọi khía cạnh của
các kỹ năng tư duy bậc cao của học sinh bao gồm xu hướng hợp tác, nhận thức tư duy phê
phán và xu hướng giải quyết vấn đề trong môn khoa học.
3.4. Thảo luận kết quả thực nghiệm
Nghiên cứu thực nghiệm này đạt được mục đích đề ra là kiểm tra sự khác biệt về thành
tích học tập, động cơ học tập, hứng thú học tập và các kỹ năng tư duy bậc cao của học sinh
THCS giữa dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM, 5ESTEM và phương pháp giáo khoa thông thường. Kết quả tổng thể cho thấy việc dạy học môn
Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM thực sự hiệu quả trong việc nâng
cao tất cả các kết quả học tập của học sinh THCS trong mơn khoa học. Kết quả tích cực này
có thể là do mơ hình A-5E-STEM đã kết hợp các ưu điểm của cả 5E-STEM và mơ hình

STEM dựa vào lập luận Toulmin. Trong khi dạy môn khoa học theo định hướng giáo dục
5E-STEM hướng dẫn học sinh một loạt trải nghiệm thực tế để giải quyết các vấn đề trong thế
giới thực, mơ hình STEM dựa vào lập luận Toulmin giúp học sinh tích hợp nội dung từ tất
cả các môn học STEM để chứng minh kỹ thuật của mình tốt hơn ý tưởng thiết kế và giải
pháp. Ngoài ra, khi nghiên cứu các tài liệu liên quan, người ta thấy rằng cả mơ hình 5ESTEM và mơ hình STEM được hỗ trợ lập luận đều có tác động tích cực trong việc nâng cao
thành tích học tập, động lực, sự quan tâm và kỹ năng tư duy bậc cao của học sinh phổ thông
trong môn khoa học. Vì vậy, chúng ta có thể đồng ý rằng sự kết hợp giữa 5E-STEM và STEM
dựa vào lập luận Toulmin là một ý tưởng tốt để cải thiện hơn nữa kết quả học tập của học
sinh THCS trong môn khoa học.
3.5. Kết luận chương 3
Nghiên cứu thực nghiệm này đã hồn thành mục đích nghiên cứu đã nêu. Theo hiểu biết
của chúng tôi, ý tưởng dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5ESTEM là một cách tiếp cận mới chưa từng thấy trong các nghiên cứu trước đây. Kết quả đạt
được từ việc dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM và giáo
dục 5E-STEM ở các nhóm thực nghiệm, chúng tơi có thể nói rằng hiệu ứng của việc dạy học
môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM đến kết quả học tập của học
sinh là vượt trội hơn đáng kể so với 5E-STEM và các phương pháp giáo khoa thông thường.
Ý nghĩa quan trọng nhất đối với thực tiễn được xác định trong nghiên cứu này là việc dạy
học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM hiệu quả hơn so với việc
sử dụng mơ hình 5E-STEM để cải thiện hơn nữa kết quả học tập của học sinh THCS. Nói
cách khác, giáo viên nên dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5ESTEM thay vì sử dụng mơ hình 5E-STEM trong mơn khoa học. Vì vậy, việc dạy học môn
Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM cần được triển khai rộng rãi trong
chương trình dạy khoa học để nâng cao hơn nữa kết quả học tập của học sinh THCS.

20


KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
1. Kết luận
Nghiên cứu tổng quan tài liệu về giáo dục STEM cho học sinh phổ thơng cho thấy có
nhiều phương pháp tiếp cận tích hợp khác nhau để tạo ra các bài học STEM tùy thuộc vào

mục đích của nó, đó là tiếp cận chương trình đồng bộ, chuyên đề, dựa vào dự án, chương
trình giảng dạy chéo, trường chuyên ngành, và chương trình tập trung vào cộng đồng. Một
sự hiểu biết rộng và sâu về hiệu quả của các phương pháp tiếp cận tích hợp STEM khác nhau
đến các kết quả học tập của học sinh đã được giải quyết thông qua phương pháp tổng quan
có hệ thống sử dụng tam giác sinh thái. Các nghiên cứu được tìm thấy là được xuất bản từ
năm 2010 đến năm 2022 và được truy cập bằng cách sử dụng cơ sở dữ liệu Scopus, ERIC và
Google Scholar. Kết quả tìm kiếm của tổng quan tài liệu có hệ thống được hồn thành trong
hai tháng từ tháng 3 năm 2022 đến tháng 4 năm 2022, và 47 nghiên cứu đủ điều kiện để đưa
vào kiểm tra hiệu quả của giáo dục STEM đối với các kết quả học tập của học sinh. Các phát
hiện cho thấy rằng, nhìn chung, các báo cáo ủng hộ quan điểm rằng giáo dục STEM có thể
thúc đẩy học sinh giải quyết các vấn đề trong thế giới thực và khơi dậy sự quan tâm đến
STEM của học sinh, phát triển các kỹ năng tư duy bậc cao và cải thiện động lực cũng như
thành tích học tập của học sinh. Tuy nhiên, tổng cộng có 23 câu sinh thái được tổng hợp từ
các nghiên cứu hiện có cho thấy rằng các kết quả học tập của học sinh là xảy ra khác nhau
giữa các cách tích hợp của giáo dục STEM. Do đó, các giáo viên STEM nên xem xét cẩn
thận các mục tiêu của bài học STEM của họ và chọn một hoạt động STEM phù hợp với
những mục tiêu đó và đáp ứng nhu cầu của học sinh. Ngồi ra, kết quả phân tích tổng quan
cũng gợi lên ý tưởng về việc kết hợp giáo dục STEM dựa vào 5E với mơ hình lập luận
Toulmin để cải thiện tất cả các loại kết quả học tập của học sinh trong mơn khoa học. Nó phù
hợp với bối cảnh giáo dục STEM tại Việt Nam khi mà phần lớn các nghiên cứu này là sử
dụng mơ hình 5E là mơ hình tiến trình sư phạm cho thiết kế các bài học STEM.
Xuất phát từ vấn đề nghiên cứu được lựa chọn sau khi phân tích tổng quan, luận án đã đưa
ra những biện minh cho lý do tạo sao nên kết hợp giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E và
lập luận Toulmin trong dạy học môn Khoa học Tự nhiên. Từ đó, luận giải chi tiết hơn về dạy
học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ hình 5E kết hợp
với lập luận Toulmin. Tổng hợp các nghiên cứu hiện có để làm rõ 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 bao gồm thành tích học tập, động lực học
tập, sự quan tâm STEM và các kỹ năng tư duy bậc cao của học sinh. Sự kết hợp giữa mơ hình
5E-STEM và lập luận Toulmin trong dạy học khoa học được kỳ vọng có thể cải thiện hơn

nữa các kết quả học tập của học sinh. Từ đó, luận án đã thiết kế chủ đề “Tách chất ra khỏi
hỗn hợp” trong môn Khoa học Tự nhiên lớp 6 theo định hướng giáo dục A-5E-STEM. Một
nghiên cứu bán thực nghiệm đã được tiến hành để kiểm tra hiệu quả của dạy học môn Khoa
học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM với 120 học sinh lớp 6 từ 3 lớp được
chọn. Những phát hiện từ phân tích thống kê cho thấy việc dạy học mơn Khoa học Tự nhiên
lớp 6 theo định hướng giáo dục A-5E-STEM có thể nâng cao được thành tích học tập, động
lực học tập, sự quan tâm học tập và các kỹ năng tư duy bậc cao của các học sinh. Hay nói
khác đi, dạy học mơn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM là hiệu quả

21


hơn mơ hình 5E-STEM trong việc nâng cao hơn nữa kết quả học tập của học sinh khi so sánh
với chương trình dạy học hiện hành theo phương pháp giáo khoa thông thường. Kết quả này
khuyến nghị rằng các giáo viên nên dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo
dục A-5E-STEM thay vì sử dụng mơ hình 5E-STEM trong môn khoa học.
2. Khuyến nghị
2.1. Đối với Sở Giáo dục và Đào tạo
- Nhất quán chủ trương thúc đẩy dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng
giáo dục STEM như một cách thực hiệu quả để nâng cao chất lượng giảng dạy các môn học
STEM trong trường trung học.
- Ban hành các chính sách thúc đẩy thực hiện giáo dục STEM trong trường trung học.
2.2. Đối với trường trung học cơ sở
- Ban giám hiệu nhà trường cần khuyến khích và cung cấp nguồn lực, tạo sự linh hoạt
trong phân phối chương trình giảng dạy để cho phép giáo viên áp dụng dạy học theo định
hướng giáo dục STEM.
- Tập huấn cho đội ngũ giáo viên về dạy học theo định hướng giáo dục STEM dựa vào mơ
hình 5E kết hợp với lập luận Toulmin.
- Việc dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM và các
chương trình STEM khác ln địi hỏi thời gian và nỗ lực của giáo viên, và một phần thời

gian đó phải nằm trong giờ làm việc tại trường. Do đó, ban giám hiệu cần sắp xếp thời gian
và không gian rõ ràng cho các giáo viên làm việc và phối hợp cùng nhau để tạo ra các bài
học STEM có chất lượng.
3.3. Đối với giáo viên bộ mơn Khoa học Tự nhiên
Tích cực thiết kế dạy học môn Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM
thay vì sử dụng mơ hình 5E-STEM nhằm cải thiện hơn nữa các kết quả học tập của học sinh.
Chủ động đề xuất, chia sẻ những ý tưởng sáng tạo trong thiết kế và thực hiện dạy học môn
Khoa học Tự nhiên theo định hướng giáo dục A-5E-STEM.

22


DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
[1]

Lê Hồng Chung, Nguyễn Văn Hạnh. Hiệu quả của giáo dục STEM đến kết quả học
tập của học sinh phổ thông: Một đánh giá tường thuật. Kỷ yếu Hội thảo khoa học Giáo
dục Kỹ thuật và Giáo dục Nghề nghiệp trong Kỷ nguyên số, 232-239, 2022.

[2]

V. T. Ha, L. H. Chung, N. V. Hanh, and B. M. Hai, “Teaching Science Using
Argumentation-Supported 5E-STEM, 5E-STEM, and Conventional Didactic Methods:
Differences in the Learning Outcomes of Middle School Students,” Education
Sciences, vol. 13, no. 3, p. 247, Feb. 2023, />(ISI Q1, IF = 1.46; Scopus Q2, IF = 4.0)

[3]

Le, H.C., Nguyen, V.H., and Nguyen, T.L. Integrated STEM Approaches and
Associated Outcomes of K-12 Student Learning: A Systematic Review. Educ.

Sci. 2023, 13, 297. (ISI Q1, IF = 1.46;
Scopus Q2, IF = 4.0)

23