ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN THỊ PHƯƠNG ANH

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ
“MẠCH ĐIỆN VÀ ĐIỆN TRỞ” VẬT LÝ 11 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO
DỤC PHỔ THƠNG MỚI

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÍ

Hà Nội – 2020


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ
“MẠCH ĐIỆN VÀ ĐIỆN TRỞ” VẬT LÝ 11 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO
DỤC PHỔ THƠNG MỚI

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÍ

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Phạm Kim Chung
Sinh viên thực hiện khóa luận: Nguyễn Thị Phương Anh

Hà Nội – 2020

LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy cô giảng viên Khoa
Sư phạm, Trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã giảng dạy
và trang bị cho em những kiến thức cơ bản trong học tập và nghiên cứu khóa
luận.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS. TS. Phạm Kim Chung, người
đã tận tình hướng dẫn em trong suốt q trình thực hiện khóa luận.
Em xin gửi lời cảm ơn tới các bạn sinh viên lớp QH-2016-S Sư phạm
Vật lý đã hỗ trợ em hồn thành tốt khóa luận. Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 6 năm 2020
Tác giả khóa luận

Nguyễn Thị Phương Anh


DANH MỤC VIẾT TẮT
Viết tắt

Viết đầy đủ

ĐHQGHN

Đại học Quốc gia Hà Nội

STEM

Science, Technology, Engineering, Maths

GV


Giáo viên

HS

Học sinh

NXB

Nhà xuất bản


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ Quy trình thiết kế chủ đề STEM ......................................... 13
Hình 1.2: Sơ đồ Tiến trình bài học STEM ...................................................... 15
Hình 2.1: Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM chủ đề “Chế tạo máy
đánh cà phê bọt biển Dalgona tại nhà mùa Covid” ....................................... 24
Hình 2.2: Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM chủ đề “Thiết kế và
chế tạo máy rửa tay cảm ứng mùa Covid-19” ................................................ 26
Hình 2.3: Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM chủ đề “Thiết kế và
chế tạo đèn ngủ cảm biến ánh sáng” ............................................................... 28


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài. ........................................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................... 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................. 2
4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu .......................................................... 2
4.1 Khách thể nghiên cứu ........................................................................... 2
4.2 Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 2

5. Giả thuyết khoa học .................................................................................... 2
6. Phương pháp nghiên cứu............................................................................ 3
7. Cấu trúc khóa luận...................................................................................... 3
CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN........................................................................... 4
1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM ..................................... 4
1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới............................................................. 4
1.1.2. Giáo dục STEM ở Việt Nam .............................................................. 6
1.2. Một số khái niệm ...................................................................................... 7
1.2.1. STEM .................................................................................................. 7
1.2.2. Giáo dục STEM .................................................................................. 8
1.3. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM ............................................... 8
1.3.1. Mục tiêu giáo dục STEM trong trường trung học ........................... 8
1.3.2. Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học ............................... 9
1.3.3. Phân loại chủ đề STEM ................................................................... 10
1.4. Thiết kế chủ đề STEM ........................................................................... 11
1.4.1 Tiêu chí thiết kế chủ đề STEM ......................................................... 11
1.4.2 Quy trình thiết kế chủ đề STEM ...................................................... 13
1.5. Giáo dục STEM ở trường Trung học trong Chương trình giáo dục
phổ thơng 2018............................................................................................... 14
1.5.1 Hình thức tổ chức STEM ................................................................. 14


1.5.2 Tiến trình bài học STEM .................................................................. 15
1.5.3 Những tiêu chí đánh giá bài học STEM .......................................... 18
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .................................................................................. 20
CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ
“MẠCH ĐIỆN VÀ ĐIỆN TRỞ” VẬT LÝ 11 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO
DỤC PHỔ THƠNG MỚI ................................................................................. 21
2.1 Chủ đề “Mạch điện và điện trở” Vật lý 11 theo chương trình giáo
dục phổ thơng mới ......................................................................................... 21

2.1.1 Mục tiêu dạy học Chủ đề “Mạch điện và điện trở” ......................... 21
2.1.2 Nội dung kiến thức Chủ đề “Mạch điện và điện trở” ..................... 22
2.2 Xây dựng chủ đề STEM trong dạy học Chủ đề “Mạch điện và điện
trở” Vật lý 11 chương trình giáo dục phổ thơng mới ................................ 23
2.2.1 Chế tạo máy đánh cà phê bọt biển Dalgona tại nhà mùa Covid .... 23
2.2.2 Thiết kế và chế tạo máy rửa tay cảm ứng mùa Covid-19 ............ 25
2.2.3 Thiết kế và chế tạo đèn ngủ cảm biến ánh sáng ............................ 27
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .................................................................................. 30
CHƯƠNG 3 TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC
CHỦ ĐỀ “MẠCH ĐIỆN VÀ ĐIỆN TRỞ” VẬT LÝ 11 CHƯƠNG
TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI ....................................................... 31
3.1. Kế hoạch dạy học chủ đề “Chế tạo máy đánh cà phê bọt biển
Dalgona tại nhà mùa Covid” ........................................................................ 31
3.1.1. Đối tượng học sinh ........................................................................... 31
3.1.2. Thời lượng tổ chức dạy học ............................................................. 31
3.1.3. Địa điểm ............................................................................................ 31
3.1.4. Chuẩn bị của GV và HS................................................................... 31
3.1.5. Các hoạt động dạy học ..................................................................... 31
3.1.6. Phiếu học tập .................................................................................... 35


3.2. Kế hoạch dạy học chủ đề “Thiết kế và chế tạo máy rửa tay cảm
ứng mùa Covid-19” ....................................................................................... 40
3.2.1. Đối tượng học sinh ........................................................................... 40
3.2.2. Thời lượng tổ chức dạy học ............................................................. 41
3.2.3. Địa điểm ............................................................................................ 41
3.2.4. Chuẩn bị của GV và HS................................................................... 41
3.2.5. Các hoạt động dạy học ..................................................................... 41
3.2.6. Phiếu học tập .................................................................................... 46
3.3. Kế hoạch dạy học chủ đề “Thiết kế và chế tạo đèn ngủ cảm biến

ánh sáng”........................................................................................................ 50
3.3.1. Đối tượng học sinh ........................................................................... 50
3.3.2. Thời lượng tổ chức dạy học ............................................................. 51
3.3.3. Địa điểm ............................................................................................ 51
3.3.4. Chuẩn bị của GV và HS................................................................... 51
3.3.5. Các hoạt động dạy học ..................................................................... 51
3.3.6. Phiếu học tập .................................................................................... 55
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .................................................................................. 61
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ................................................................... 62
1. Kết luận ...................................................................................................... 62
2. Khuyến nghị ............................................................................................... 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 63
PHỤ LỤC ........................................................................................................... 64


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài.
Trong Chương trình bộ mơn - chương trình giáo dục phổ thơng mới Bộ
Giáo dục và Đào tạo đã công bố ngày 27/12/2018, hoạt động trải nghiệm là
chương trình bắt buộc xuyên suốt tất cả các cấp học. Theo cách tiếp cận mới,
giáo dục không phải để truyền thụ kiến thức mà nhằm giúp học sinh hồn
thành cơng việc, giải quyết các vấn đề trong học tập và đời sống nhờ vận
dụng hiệu quả, sáng tạo kiến thức đã học. Đồng thời, chương trình mới lấy
việc phát triển phẩm chất và năng lực thực tiễn của học sinh làm mục tiêu dạy
học.
Trong chương trình giáo dục phổ thơng mới, Vật lí là mơn học thuộc
nhóm mơn Khoa học Tự nhiên, được lựa chọn theo định hướng nghề nghiệp
của học sinh. Do đó, việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh thông
qua môn học Vật lí rất được chú trọng. Tuy nhiên, do điều kiện về cơ sở vật
chất và thời gian nên phần lớn các trường Trung học phổ thông chưa thể áp

dụng các phương pháp dạy học tích cực nhằm phát triển năng lực thực
nghiệm cho học sinh.
Chủ đề “Mạch điện và Điện trở” là một nội dung nằm trong Vật lí lớp
11 chương trình giáo dục phổ thơng mới. Đây là nội dung có tính ứng dụng
cao trong thực tế, có thể tổ chức các hoạt động trải nghiệm (thí nghiệm, thực
nghiệm,...) gắn liền với những tình huống của cuộc sống hằng ngày.
STEM là một định hướng giáo dục mới nhằm phát triển năng lực cho
học sinh thông qua các lĩnh vực Khoa học (Science) - Công nghệ
(Technology) - Kỹ thuật (Engineering) - Tốn học (Math). Việc dạy học Vật
lí theo định hướng STEM giúp trang bị kiến thức cho người học thơng qua
thực hành và ứng dụng. Từ đó, đáp ứng mục tiêu của chương trình giáo dục
phổ thơng mới, hình thành và phát triển năng lực thực nghiệm cho người học.

1


Chính vì những lí do đó, tơi chọn đề tài: “Tổ chức dạy học chủ đề
"Mạch điện và Điện trở" Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thơng mới”
để tiến hành nghiên cứu.
2. Mục đích nghiên cứu
Phát triển năng lực thực nghiệm của học sinh thông qua tổ chức dạy học
chủ đề “Mạch điện và Điện trở” theo định hướng STEM trong mơn học Vật lí
lớp 11 chương trình giáo dục phổ thông mới.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Xây dựng cơ sở lí luận và thực tiễn của việc tổ chức dạy học chủ đề "Mạch
điện và Điện trở" theo định hướng STEM nhằm phát triển năng lực thực
nghiệm cho học sinh.
- Tổ chức dạy học chủ đề "Mạch điện và Điện trở" theo định hướng STEM
nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh.
- Báo cáo kết quả và đánh giá quá trình.

4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu
4.1 Khách thể nghiên cứu
Học sinh lớp 11 Trung học phổ thơng.
4.2 Đối tượng nghiên cứu
Q trình dạy và học theo định hướng STEM trong mơn Vật lí của giáo
viên và học sinh lớp 11 trung học phổ thơng.
5. Giả thuyết khoa học
Nếu thiết kế được quy trình dạy học chủ đề “Mạch điện và Điện trở” theo
định hướng giáo dục STEM và vận dụng vào xây dựng các chủ đề, nội dung,
cách thức tổ chức hoạt động dạy và học, kiểm tra đánh giá môn khoa học tự
nhiên sẽ tạo điều kiện cho học sinh tìm tịi, nghiên cứu những kiến thức thuộc
các mơn học có liên quan đến vấn đề (qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí
nghiệm, thiết bị cơng nghệ) và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra.

2


6. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lí luận (phương pháp phân tích, tổng hợp,
khái qt hóa): Tổng hợp, phân tích các tài liệu nghiên cứu trên Thế giới và ở
Việt Nam về các vấn đề thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài (định hướng
STEM, năng lực thực nghiệm,...), nhằm mục đích khái quát, lựa chọn những
khái niệm và tư tưởng cơ bản là cơ sở lí luận cho đề tài. Nghiên cứu những chủ
trương chính sách của Nhà nước, của ngành Giáo dục có liên quan đến nội
dung nghiên cứu (chương trình giáo dục phổ thơng mới,...).
- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm các
nội dung đã được đề xuất nhằm kiểm nghiệm tính khả thi của đề tài. Thống kê
kết quả đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh trong quá trình dạy học
theo định hướng STEM.
7. Cấu trúc khóa luận

Ngồi phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, khóa
luận
dự kiến được trình bày trong 3 chương:
Chương 1. Cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn của đề tài.
Chương 2. Xây dựng các chủ đề dạy học STEM “Mạch điện và Điện
trở”
Chương 3: Tổ chức dạy học chủ đề STEM

3


CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN
1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM
1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới
Vai trò của giáo dục STEM đã được nhiều nhà khoa học trên tồn Thế
giới cơng nhận và đánh giá cao.
Giáo sư Steven Chu, người đoạt giải Nobel Vật lý, tại đại học
SUSTech, ngày 16 tháng 10 năm 2016, ông đã phát biểu như sau: “Giáo dục
STEM là một loại hình giáo dục hướng dẫn bạn học cách tự học”. Giáo sư
Chu đã chỉ ra lợi thế của giáo dục STEM, hỗ trợ người học phát huy khả năng
tự học- một đức tính quý giá trong việc phát triển nhân cách con người.
Tháng 11 năm 2016, Giáo sư Dan Shechtman, người đoạt giải Nobel về
nghiên cứu hóa học và khoa học vật liệu, cho biết Israel muốn bảo vệ được vị
thế trong lĩnh vực cơng nghệ của mình, thì cần phải đẩy mạnh hơn nữa các
hoạt động nghiên cứu khoa học, nhất là đối với người trẻ.
Tháng 9 năm 2013, Thủ tướng Malaysia ông Datuk Seri Najib Razak
cho biết trẻ em và thanh thiếu niên có thể bị cuốn hút bởi khoa học thông qua
một 5 phương pháp giảng dạy và học tập thú vị hơn. Vì vậy, thay vì sử dụng
cách tiếp cận từ trên xuống nhàm chán, thì hãy cho học sinh tham gia vào các

dự án thực tế và cung cấp cho họ một số nhiệm vụ để người trẻ có cơ hội thể
hiện bản thân thơng qua quá trình tìm phương án giải quyết vấn đề.
Giáo dục STEM tạo ra những con người có thể đáp ứng được nhu cầu
công việc của thế kỷ 21, đáp ứng sự phát triển kinh tế, xã hội của quốc gia và
có thể tác động tích cực đến sự thay đổi của nền kinh tế tri thức trong bối
cảnh toàn cầu hóa.
Chính nhờ có sự quan tâm của các nhà lãnh đạo, cũng như các nhà
khoa học nên Giáo dục STEM đã được thực hiện và phát triển ở rất nhiều

4


quốc gia, vùng lãnh thổ như Mỹ, Úc, Phần Lan, Canada, Nhật Bản, Hàn
Quốc,...
Tại Mỹ
Vào thập niên 90 của thế kỉ XX, ở Mỹ hình thành xu hướng giáo dục
mới được gọi là giáo dục STEM. Trong chương trình giáo dục STEM, các
môn học về khoa học công nghệ không giảng dạy độc lập mà tích hợp lại với
nhau thành một môn học thông qua phương pháp giảng dạy bằng dự án, trải
nghiệm, thực hành,... Đặc biệt, trong Ngày hội Khoa học toàn quốc tại Nhà
Trắng lần thứ V được tổ chức vào ngày 23/03/2015, Tổng thống Mỹ đã dành
cả ngày để trao đổi, trò chuyện với các nhà khoa học nhí, các sản phẩm sáng
tạo của học sinh được trưng bày trong văn phịng Nhà Trắng.
Canada
Tại Canada có 21,2% sinh viên tốt nghiệp theo học các chương trình
STEM. Với mục đích thu hút thanh thiếu niên có năng khiếu vào các lĩnh vực
STEM, doanh nghiệp và các nhà hảo tâm Canada Seymour Schulich thành lập
Học bổng Schulich Leader trị giá 100.000.000 đô la với 60.000 đô la cho sinh
viên bắt đầu học đại học trong một chương trình STEM tại 20 tổ chức trên
khắp Canada.

Tại Úc
Chương trình iSTEM (Invigorating STEM) được thành lập năm 2009
với mục đích làm giàu tri thức cho học sinh trung học ở Sydney. Chương
trình tập trung vào việc cung cấp các hoạt động cho sinh viên quan tâm và gia
đình của họ trong STEM. Với sự hỗ trợ của các trường đại học và các tổ chức
khoa học, chương trình đã gặt hái được rất nhiều thành công: giải thưởng
NSW State Engineering and Science về Đổi mới trong giảng dạy Toán và
Khoa học, giải thưởng Nhân quyền hàng năm của Tổ chức GoWest. Đặc biệt,
vào năm 2015, người sáng lập và điều phối 6 chương trình, tiến sĩ Ken

5


Silburn đã nhận giải thưởng của Thủ tướng Chính phủ về Giảng dạy Khoa
học Trung cấp.
Tại Qatar
Tại Qatar, AL-Bairaq là một chương trình tiếp cận học sinh trung học
với một chương trình tập trung vào STEM, do Trung tâm Vật liệu Tiên tiến
(CAM) của Đại học Qatar điều hành. Mỗi năm khoảng 946 sinh viên, từ
khoảng 40 trường trung học, tham gia các cuộc thi AL-Bairaq. AL-Bairaq vận
dụng học tập theo dự án, khuyến khích sinh viên giải quyết các vấn đề đích
thực và yêu cầu họ làm việc với nhau như một nhóm để xây dựng các giải
pháp thực sự. Nghiên cứu cho đến nay cho thấy kết quả tích cực cho chương
trình.
Thổ Nhĩ Kỳ
Thổ Nhĩ Kỳ tập trung thành lập liên minh của các nhà khoa học và giáo
viên để nâng cao chất lượng giáo dục trong các lĩnh vực STEM thay vì nâng
cao số lượng sinh viên STEM.
1.1.2. Giáo dục STEM ở Việt Nam
Giáo dục STEM du nhập vào Việt Nam không phải bắt nguồn từ các

nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ các chính sách mà bắt nguồn từ các cuộc
thi Robot dành cho học sinh từ cấp tiểu học đến phổ thông trung học do các
công ty công nghệ tại Việt Nam triển khai cùng với các tổ chức nước ngoài từ
nhẵng năm 2012. Năm 2015, Ngày hội STEM lần đầu tiên được tổ chức dưới
sự bảo trợ của Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam cùng với Liên minh
STEM. Đó là tiền đề cho Ngày hội STEM Quốc gia được tổ chức liên tục
hàng năm. Cũng trong năm 2015, Bộ Giáo dục và Đào tạo quán triệt tinh thần
giáo dục tích hợp khoa học – cơng nghệ - kỹ thuật – tốn học trong việc thực
hiện chương trình giáo dục phổ thơng ở những môn học liên quan với sự
hưởng ứng của các trường học trên khắp cả nước.

6


Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự lan toả với nhiều hình
thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ
khác nhau. Ví dụ như mơ hình câu lạc bộ, tích hợp trong các mơn học chính
khóa, các Trung tâm, các Học viện STEM trên khắp các tỉnh thành trên cả
nước. Bên cạnh sự tăng trưởng về số lượng, chất lượng những khóa học về
STEM cũng ngày càng tăng, có thể kể đến những thành tích của học sinh khi
tham gia các kì thi Quốc tế…
1.2. Một số khái niệm
1.2.1. STEM
STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Cơng
nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Tốn học).
Science (Khoa học): gồm các kiến thức về Vật lý, Hóa học, Sinh học và
Khoa học trái đất nhằm giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng
kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày.
Technology (Công nghệ): phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và
đánh giá công nghệ của học sinh, tạo cơ hội để học sinh hiểu về công nghệ

được phát triển như thế nào, ảnh hưởng của công nghệ tới cuộc sống.
Engineering (Kỹ thuật): phát triển sự hiểu biết ở học sinh về cách công
nghệ đang phát triển thơng qua q trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích
hợp kiến thức của nhiều mơn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên
dễ hiểu. Kỹ thuật cũng cung cấp cho học sinh những kỹ năng để vận dụng
sáng tạo cơ sở Khoa học và Tốn học trong q trình thiết kế các đối tượng,
các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất.
Maths (Toán học): phát triển ở học sinh khả năng phân tích, biện luận
và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thơng qua việc tính tốn, giải thích,
các giải pháp giải quyết các vấn đề tốn học trong các tình huống đặt ra.

7


1.2.2. Giáo dục STEM
Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những
kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, cơng
nghệ, kỹ thuật và tốn học. Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp,
lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh không chỉ hiểu biết về ngun lý
mà cịn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống
hằng ngày. Giáo dục STEM sẽ thu hẹp khoảng cách giữa hàn lâm và thực
tiễn, nâng cao năng lực của người học. Giáo dục STEM có thể được hiểu và
diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính sách STEM, chương trình STEM, nhà
trường STEM, môn học STEM, bài học STEM, hoạt động STEM.
1.3. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM
1.3.1. Mục tiêu giáo dục STEM trong trường trung học
- Phát triển năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho học
sinh
Đó là những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn học Khoa học,
Công nghệ, Kỹ thuật và Tốn học. Trong đó học sinh biết liên kết các kiến

thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Học sinh biết sử
dụng, quản lý và truy cập Công nghệ. Học sinh biết về quy trình thiết kế và
chế tạo ra các sản phẩm.
- Phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh
Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho học sinh những cơ hội cũng như
thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỷ XXI. Bên cạnh
những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Toán học, học sinh sẽ
được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công.
- Định hướng nghề nghiệp cho học sinh
Giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh có những kiến thức, kỹ năng mang
tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề
nghiệp trong tương lai của học sinh. Trường học cần là môi trường giúp các
8


bạn học sinh phát huy khả năng sáng tạo, kích thích niềm đam mê khoa học,
lúc này giáo dục STEM giống như chiếc chìa khóa giúp học sinh đánh giá
được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân để có cơ sở lựa chọn được
nghề nghiệp sau này.
1.3.2. Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học
Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học (gọi tắt là chủ đề STEM)
là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn
kiến thức, kỹ năng của các môn khoa học trong chương trình phổ thơng.
Trong q trình dạy học, giáo viên tổ chức cho học sinh làm việc nhóm, sử
dụng cơng nghệ truyền thống và hiện đại, cơng cụ tốn học để tạo ra sản
phẩm có tính ứng dụng thực tế, phát triển kỹ năng và tư duy của học sinh.
Chủ đề STEM cần đảm bảo các tiêu chí: giải quyết vấn đề thực tiễn, kiến thức
trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEM, định hướng hoạt động – thực hành, làm
việc nhóm. Cụ thể:
- Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thực tiễn

Vận dụng kiến thức STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn chính là
mục tiêu của dạy học theo quan điểm giáo dục STEM. Do vậy, chủ đề STEM
không phải là để giải quyết các vấn đề mang tính tưởng tượng và xa rời thực
tế mà nó ln hướng đến giải quyết các vấn đề các tình huống trong xã hội,
kinh tế, mơi trường trong cộng đồng địa phương của họ cũng như toàn cầu.
- Các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề
Tiêu chí này nhằm đảm bảo theo đúng tinh thần giáo dục STEM, qua
đó mới phát triển được những năng lực chuyên môn liên quan Khoa học, Kỹ
thuật, Công nghệ, Toán học.
- Chủ đề STEM định hướng hoạt động – thực hành
Định hướng hoạt động - thực hành là một tiêu chí của quan điểm giáo
dục STEM nhằm hình thành và phát triển năng lực kết hợp lý thuyết và thực
hành cho học sinh. Điều này sẽ giúp học sinh có được kiến thức từ kinh
9


nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lý thuyết. Bằng cách xây dựng các
bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành, học sinh sẽ hiểu sâu về lý thuyết,
nguyên lý thông qua các hoạt động thực tế.
- Học sinh làm việc nhóm để thực hiện chủ đề STEM
Trên thực tế có những chủ đề STEM vẫn có thể triển khai cá nhân. Tuy
nhiên, làm việc theo nhóm là hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết
các nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn. Làm việc theo nhóm là một kỹ năng
quan trọng trong thế kỷ XXI, bên cạnh đó khi làm việc theo nhóm học sinh sẽ
được đặt vào môi trường thúc đẩy các nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tưởng và
cùng nhau phát triển giải pháp.
1.3.3. Phân loại chủ đề STEM
Có 3 cách phân loại chủ đề STEM:
- Dựa trên các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề:
+ Chủ đề STEM đầy đủ: học sinh vận dụng kiến thức của cả bốn lĩnh vực

STEM để giải quyết vấn đề.
+ Chủ đề STEM khuyết: học sinh vận dụng kiến thức ít nhất hai trong
bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề.
- Dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM:
+ Chủ đề STEM cơ bản được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi
các môn học Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học trong chương trình
giáo dục phổ thơng. Các sản phẩm của chủ đề STEM này thường đơn giản,
bám sát nội dung sách giáo khoa và thường được xây dựng trên cơ sở các nội
dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thơng.
+ Chủ đề STEM mở rộng có những kiến thức nằm ngồi chương trình
giáo dục phổ thơng và sách giáo khoa. Những kiến thức đó học sinh phải tự
tìm hiểu và nghiên cứu từ tài liệu chuyên ngành. Sản phẩm STEM của loại
hình này có độ phức tạp cao hơn.
- Dựa vào mục đích dạy học
10


+ Chủ đề STEM dạy học kiến thức mới được xây dựng trên cơ sở kết nối
kiến thức của nhiều môn học khác nhau mà học sinh chưa được học (hoặc
được học một phần). Học sinh sẽ vừa giải quyết vấn đề và vừa lĩnh hội tri
thức mới.
+ Chủ đề STEM dạy học vận dụng được xây dựng trên cơ sở những kiến
thức học sinh đã được học. Chủ đề STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho học
sinh năng lực vận dụng lý thuyết vào thực tiễn. Kiến thức lý thuyết được củng
cố và khắc sâu.
1.4. Thiết kế chủ đề STEM
1.4.1 Tiêu chí thiết kế chủ đề STEM
Để có thể tổ chức được mơ hình học học tập trên ta cần thiết kế bài học
dựa vào 6 tiêu chí sau:
-Tiêu chí 1: chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn

Trong các bài học STEM, học sinh được đặt vào các vấn đề thực tiễn
xã hội, kinh tế, mơi trường và u cầu tìm giải pháp
-Tiêu chí 2: cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kỹ thuật
Quy trình thiết kế kỹ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa học
sinh từ việc xác định một vấn đề hoặc một yêu cầu thiết kế đến sáng tạo và
phát triển giải pháp. Theo quy trình này, học sinh thực hiện:
+ Xác định vấn đề
+ Nghiên cứu kiến thức nền
+ Đề xuất nhiều ý tưởng cho các giải pháp
+ Lựa chọn giải pháp tối ưu
+ Phát triển và chế tạo một mơ hình ( ngun mẫu)
+ Thử nghiệm và đánh giá
+ Hoàn thiện thiết kế

11


Trong quy trình thiết kế kỹ thuật, các nhóm học sinh thử nghiệm các ý
tưởng dựa trên nghiên cứu của mình, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau
mắc sai lầm, chấp nhận và học từ sai lầm, và thử lại. Sự tập trung của học sinh
là phát triển các giải pháp
-Tiêu chí 3: phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt
động tìm tịi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm
Trong bài học STEM, hoạt động của học sinh được thực hiện theo
hướng mở có “ khn khổ” về các điều kiện mà học sinh được sử dụng
(chẳng hạn các vật liệu khả dụng). Hoạt động học của học sinh là hoạt động
được chuyển giao và hợp tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là
của chính học sinh. Học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để
chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần. Học sinh tự điều
chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động khám phá của bản thân.

-Tiêu chí 4: hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt
động nhóm kiến tạo
Giúp học sinh làm việc cùng nhau như một nhóm kiến tạo khơng bao
giờ là một việc dễ dàng. Tuy nhiên, việc này sẽ trở nên dễ dàng hơn nếu tất cả
giáo viên STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng làm việc nhóm, sử
dụng cùng một ngơn ngữ, tiến trình và mong đợi cho học sinh. Làm việc
nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển
năng lực giao tiếp và hợp tác.
-Tiêu chí 5: nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa
học và toán học mà học sinh đã và đang học
Trong các bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách có
mục đích nội dung từ các chương trình khoa học, cơng nghệ và tốn. Lập kế
hoạch để hợp tác với các giáo viên tốn, cơng nghệ và khoa học khác để hiểu
rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp
trong một bài học đã cho. Từ đó, học sinh dần thấy rằng khoa học, công nghệ
12


và tốn khơng phải là các mơn học độc lập, mà chúng liên kết với nhau để
giải quyết các vấn đề. điều đó có liên quan đến việc học tốn, cơng nghệ và
khoa học của học sinh.
-Tiêu chí 6: tiến trình học bài STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và
coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập
Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa
học; một vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn
phương án tối ưu. Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng.
Ngược lại, các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức
độ tối ưu khi giải quyết vấn đề.
Tiêu chí này cho thấy vai trị quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề
và sáng tạo trong bài học STEM.

1.4.2 Quy trình thiết kế chủ đề STEM
Dựa trên mục tiêu giáo dục STEM và các tiêu chí của một chủ đề
STEM, quy trình thiết kế chủ đề STEM được thực hiện như sau:

Hình 1.1: Sơ đồ Quy trình thiết kế chủ đề STEM
Vấn đề thực tiễn: được hiểu là các tình huống xảy ra có vấn đề đối với
học sinh, có tính chất kỹ thuật. Nó có thể là các ứng dụng trong cuộc sống
hàng ngày, con người cần giải quyết một cơng việc nào đó, thơi thúc học sinh
13


tìm hiểu và thực hiện để đáp ứng nhu cầu. Nó cũng có thể là yêu cầu của định
hướng nghề nghiệp, đòi hỏi học sinh giải quyết nhằm trải nghiệm một số
nhiệm vụ của nghề nghiệp nào đó trong thực tế.
Ý tưởng chủ đề STEM: là bài toán mở được hình thành có tính chất kỹ
thuật nhằm giải quyết vấn đề thực tiễn mà học sinh gặp phải.
Xác định kiến thức STEM cần giải quyết: là các kiến thức trong chủ đề
có liên quan đến Vật lý, Hóa học, Sinh học, Cơng nghệ, Kỹ thuật, Tốn học,...
Xác định mục tiêu chủ đề STEM: là các kiến thức, kỹ năng, thái độ học
sinh sẽ đạt được sau khi thực hiện chủ đề.
Xây dựng bộ câu hỏi định hướng chủ đề STEM: là các câu hỏi được đặt
ra cho học sinh nhằm gợi ý để giúp học sinh đề xuất các giải pháp, nhiệm vụ
nhằm đạt được mục tiêu của chủ đề. Bộ câu hỏi này rất cần thiết đối với chủ
đề STEM phát triển năng lực sáng tạo, trong thời gian ngắn thì giáo viên cần
định hướng thường xuyên cho học sinh thông qua câu hỏi định hướng hoạt
động học tập.
1.5. Giáo dục STEM ở trường Trung học trong Chương trình giáo
dục phổ thơng 2018
1.5.1 Hình thức tổ chức STEM
-Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM

Mỗi bài học STEM trong chương trình giáo dục phổ thơng đề cập đến
một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học và sử dụng kiến thức
thuộc các mơn học trong chương trình để sử dụng vào giải quyết vấn đề đó.
Trong đó việc "Nghiên cứu kiến thức nền" trong tiến trình dạy học mỗi bài
học STEM chính là việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức trong chương
trình giáo dục phổ thơng tương ứng với vấn đề cần giải quyết trong bài học,
học sinh là người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến
hành các thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) dưới sự hướng dẫn của
giáo viên; vận dụng kiến thức đã học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải quyết
14


vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều
chỉnh thiết kế. Thông qua q trình học tập đó, học sinh được rèn luyện nhiều
kĩ năng để phát triển phẩm chất, năng lực.
- Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM và nghiên cứu khoa học
Trên cơ sở các bài học STEM cho tất cả học sinh nêu trên, trong q
trình thực hiện sẽ có một số học sinh có sở trường, hứng thú (là những học
sinh có vai trị chủ chốt của nhóm trong việc chế tạo, thử nghiệm mẫu) cần
được khuyến khích và tạo điều kiện để tiếp tục mở rộng, đi sâu. Nhà trường
cần có những hình thức tổ chức phù hợp tạo môi trường để các học sinh này
được phát huy năng lực, sở trường của mình; cũng từ đó phát hiện và hướng
dẫn những học sinh say mê nghiên cứu thực hiện các dự án khoa học, kĩ thuật
để tham gia Cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học. Đây là
mức độ cao của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thơng
1.5.2 Tiến trình bài học STEM

Hình 1.2: Sơ đồ Tiến trình bài học STEM
15



Các bước trong tiến trình bài học STEM khơng được thực hiện một
cách tuyến tính (hết bước nọ mới sang bước kia) mà có những bước được
thực hiện song hành, tương hỗ lẫn nhau. Cụ thể là việc "Nghiên cứu kiến thức
nền" được thực hiện đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mơ hình"
được thực hiện đồng thời với "Thử nghiệm và đánh giá", trong đó bước này
vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia.
Mỗi bài học STEM được tổ chức theo 3 hoạt động chính sau:
Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề
- Chuyển giao nhiệm vụ: Nhiệm vụ ban đầu giao cho học sinh có thể là
yêu cầu tìm hiểu cấu tạo và giải thích ngun tắc hoạt động của một thiết bị
cơng nghệ hay tìm hiểu và giải thích về một quy trình sản xuất,… với ý tưởng
là làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu. Quá trình chuyển giao nhiệm vụ bao
gồm việc giới thiệu về các kiến thức khoa học có liên quan và được sử dụng
trong tình huống, giới thiệu quy trình hay thiết bị cơng nghệ mà học sinh phải
tìm hiểu. Nhiệm vụ ban đầu giao cho học sinh phải đảm bảo tính vừa sức để
lôi cuốn học sinh tham gia thực hiện, tránh những nhiệm vụ q dễ hoặc q
khó, khơng tạo được hứng thú với học sinh
- Học sinh hoạt động tìm tịi, nghiên cứu: Học sinh thực hiện hoạt động
tìm hiểu về quy trình hay thiết bị được giao ở phần chuyển giao nhiệm vụ để
thu thập thông tin, xác định vấn đề cần giải quyết và kiến thức có liên quan
cần sử dụng để giải quyết vấn đề
- Báo cáo và thảo luận: Căn cứ vào kết quả hoạt động của học sinh,
giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh báo cáo, thảo luận, xác định vấn đề
cần giải quyết.
- Nhận xét, đánh giá: Trên cơ sở các sản phẩm của các nhân và nhóm
học sinh, giáo viên đánh giá, nhận xét, giúp học sinh nêu được các câu hỏi,
vấn đề cần phải giải quyết, xác định được các tiêu chí cho giải pháp, sản

16



phẩm cần thực hiện để giải quyết vấn đề đã đặt ra. Từ đó định hướng cho các
hoạt động học tiếp theo của học sinh
Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền
- Học kiến thức mới: Học sinh được hướng dẫn hoạt động học kiến
thức mới có liên quan bao gồm hoạt động nghiên cứu tài liệu khoa học, làm
bài tập, thí nghiệm, thực hành để có thể nắm vững kiến thức.
- Giải thích: Vận dụng kiến thức mới vừa học và các kiến thức đã biết
trước, học sinh dưới sự hướng dẫn của giáo viên giải thích về quy trình hay
thiết bị được tìm hiểu. Qua đó xác định được những vấn đề cần tiếp tục hoàn
thiện theo yêu cầu của nhiệm vụ học tập.
- Báo cáo và thảo luận: Giáo viên tổ chúc cho các nhóm học sinh trình
bày về kiến thức mới đã tìm hiểu và vận dụng chúng để giải thích những kết
quả đã tìm hiểu, khám phá được trong hoạt động 1.
- Nhận xét, đánh giá: Căn cứ vào kết quả báo cáo và thảo luận của các
nhóm học sinh, giáo viên nhận xét, đánh giá, tổng kết kiến thức, kỹ năng để
học sinh ghi nhận và sử dụng, làm rõ hơn vấn đề cần giải quyết, xác định các
tiêu chí của sản phẩm mà học sinh phải hoàn thành trong hoạt động 3.
Hoạt động 3: Giải quyết vấn đề
- Đề xuất giải pháp: Căn cứ vào tiêu chí của sản phẩm, học sinh đề xuất
giả thuyết hoặc giải pháp để giải quyết vấn đề. Giáo viên khuyến khích học
sinh thảo luận theo nhóm để đề xuất các ý tưởng khác nhau, sau đó thống nhất
lựa chọn giải pháp khả thi nhất.
- Thử nghiệm giải pháp: Học sinh lựa chọn dụng cụ, nguyên liệu thí
nghiệm và tiến hành thí nghiệm theo phương án đã thiết kế, phân tích số liệu
thử nghiệm từ đó rút ra kết luận, phân tích kết quả.
- Báo cáo và thảo luận: Giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh báo
cáo kết quả và thảo luận.


17