Luận án phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học

Luận án phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học

 

 

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Trong kỉ nguyên của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, ngành nghề STEM (là từ viết
tắt cho Khoa học (S – Science), Công nghệ (T – Technology), Kĩ thuật (E – Engineering) và
Toán học (M – Maths)) có độ tăng trưởng cao nhất và không ngừng phát triển trong tất cả các
lĩnh vực dựa theo số liệu thống kê của Hoa kì. Giáo dục STEM đóng một vai trò rất quan
trọng trong việc tăng sự hứng thú, đam mê khoa học cho học sinh (HS) đối với ngành nghề
STEM và học STEM từ đó góp phần chuẩn bị nguồn nhân lực cho các quốc gia. Mặt khác,
giáo dục STEM là một giải pháp nhằm đạt được các mục tiêu phát triển bền vững (Sustainable
Development Goals) như giải quyết các vấn đề về nghèo đói, biến đổi khí hậu, thiếu lương
thực… để đảm bảo rằng tất cả các cá nhân được hưởng hòa bình, thịnh vượng và tất cả mọi
người có cuộc sống tốt đẹp. Do đó, giáo dục STEM đang là xu hướng và đang được triển khai
mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Phần
Lan,… Việt Nam là quốc gia đang trong thời kì quá độ công nghiệp hoá, hiện đại hoá và hội
nhập quốc tế, do vậy giáo dục Việt Nam cũng không nằm ngoài xu thế chung của thế giới.
Ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường NL
tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, trong đó Thủ tướng đã giao nhiệm vụ cho Bộ
Giáo dục và Đào tạo (BGD&ĐT) thúc đẩy giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ
thông (CTGDPT). Vai trò của giáo dục STEM trong CTGDPT 2018 được thể hiện thông qua
các định hướng gồm chương trình (CT) có đầy đủ các môn học thuộc lĩnh vực STEM, yêu cầu
dạy học tích hợp và đổi mới phương pháp (PP) giáo dục tạo điều kiện tổ chức các chủ đề STEM
trong CT môn học và hoạt động giáo dục, CT địa phương, kế hoạch giáo dục của nhà trường và
những hoạt động giáo dục định hướng nghề nghiệp sẽ tạo điều kiện cho việc triển khai giáo dục
STEM trong nhà trường phổ thông. Phong trào dạy học STEM trong nhà trường trung học
càng được lan tỏa hơn khi Chỉ thị 16 tiếp tục được tăng cường qua công văn số
3089/BGDĐT-GDTrH kí ngày 14/8/2020.
Hoá học là ngành khoa học thuộc Science trong STEM. Kiến thức hóa học được vận
dụng để giải quyết nhiều vấn đề trong thực tiễn. Do đó dạy học hóa học ở trường phổ thông
có cơ hội tổ chức các hoạt động giáo dục STEM. Thông qua dạy học STEM, HS được học và
vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn trong một chỉnh thể có tích hợp với Toán học, Công
nghệ, Kĩ thuật và các môn Khoa học khác, HS được trải nghiệm, tương tác với xã hội… Từ đó
kích thích sự hứng thú, tự tin, chủ động trong học tập của HS, hình thành và phát triển các
năng lực (NL) chung và NL đặc thù, tạo ra sản phẩm giáo dục đáp ứng với nhu cầu nguồn
nhân lực hiện đại.
Như vậy, trong nhà trường phổ thông việc dạy và học STEM là cần thiết. Để thực hiện
thành công và đồng bộ giáo dục STEM, ngoài các yếu tố như CT và cán bộ quản lí, thì giáo
viên (GV) là người có vai trò quyết định. GV cần có hiểu biết về giáo dục STEM, có khả

2
năng thiết kế kế hoạch dạy học (KHDH), xây dựng nội dung và các học liệu cho việc dạy học
STEM; truyền cảm hứng, hỗ trợ HS học tập, nghiên cứu, chế tạo và đôi khi là bạn cùng học,
cùng chế tạo với HS… đó chính là năng lực dạy học (NLDH) STEM. Tuy nhiên, qua kết quả
khảo sát thực tế cho thấy sinh viên sư phạm hóa học (SVSPHH) trên cả nước chưa có hiểu
biết rõ ràng, chính xác về giáo dục STEM và việc dạy học STEM, chưa có NL thiết kế và tổ
chức dạy học cũng như NL đánh giá trong dạy học STEM; trong CT của đại đa số trường đào
tạo SVSPHH hiện nay chưa có học phần riêng về giáo dục STEM hoặc trong các học phần
hiện hành chưa có nội dung nào liên quan đến giáo dục STEM, một số ít trường chỉ có một
phần nhỏ nội dung này trong học phần phương pháp dạy học (PPDH). Thực tế này cho thấy
cần thiết bồi dưỡng, trang bị nền tảng tri thức về dạy học STEM, kĩ năng thiết kế, tổ chức
thực hiện và đánh giá trong dạy học STEM để SVSPHH đón đầu thực hiện tốt CTGDPT mới.
Đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về giáo dục STEM, đào tạo GV dạy các môn STEM
trên thế giới cũng như nghiên cứu vận dụng giáo dục STEM vào trong bối cảnh của Việt Nam.
Tuy nhiên, chúng tôi chưa tìm thấy tài liệu nào đề cập một cách chi tiết, nghiên cứu đến vấn đề
phát triển NLDH STEM cho SVSPHH ở Việt Nam. Từ vai trò của giáo dục STEM và sự cần
thiết trong việc đào tạo GV phù hợp với công cuộc đổi mới giáo dục đáp ứng xu thế phát triển
của xã hội, chúng tôi đã lựa chọn đề tài nghiên cứu:
Phát triển năng lực dạy học STEM cho
sinh viên sư phạm hoá học”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng quy trình và một số biện pháp phát triển NLDH STEM cho
SVSPHH góp phần đổi mới PPDH theo định hướng phát triển NL.
3. Khách thể nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu
3.1. Khách thể nghiên cứu
Quá trình đào tạo SVSPHH.
3.2. Đối tượng nghiên cứu
NLDH STEM và các biện pháp phát triển NL này trong quá trình đào tạo SVSPHH tại
các trường ĐH.
4. Phạm vi nghiên cứu
4.1. Về nội dung
Phát triển NLDH STEM cho SVSPHH thông qua dạy học một số học phần thuộc
chuyên ngành Lí luận và PPDH Hoá học (LL&PPDHHH) gồm Hoạt động trải nghiệm,
PPDH Hóa học, thực hành dạy học tại trường sư phạm.
4.2. Về địa bàn
Một số trường ĐH đại diện cho 3 miền Bắc, Trung, Nam là ĐHSP Hà Nội, ĐHSP Hà
Nội 2, ĐHSP – ĐH Huế, ĐH Quy Nhơn, ĐHSP TP.HCM.
5. Giả thuyết khoa học
Nếu
vận dụng mô hình Blended Learning kết hợp với việc sử dụng tài liệu hỗ trợ SVSP
về dạy học STEM trong môn Hóa học và PPDH vi mô một cách hợp lí, phù hợp với đối

3
tượng SV trong dạy học một số học phần thuộc chuyên ngành LL&PPDHHH thì sẽ phát triển
được NLDH STEM cho SVSPHH góp phần đổi mới PPDH ở các trường ĐH.
6. Nhiệm vụ nghiên cứu
6.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn
+ Nghiên cứu cơ sở lí luận về: Các lí thuyết, mô hình và PPDH theo hướng phát triển
NL ở ĐH; giáo dục STEM, NL, NLDH, NLDH tích hợp, NLDH STEM.
+ Điều tra thực trạng của việc phát triển NLDH STEM cho SVSPHH ở một số trường
ĐHSP.
6.2. Nghiên cứu và đề xuất khái niệm NLDH STEM, khung NLDH STEM, công cụ
đánh giá NLDH STEM của SVSPHH.
6.3. Xây dựng tài liệu hỗ trợ SVSP về dạy học STEM trong môn Hóa học.
6.4. Xây dựng quy trình và các biện pháp (vận dụng mô hình Blended Learning và
PPDH vi mô) phát triển NLDH STEM cho SVSPHH trong một số học phần thuộc chuyên
ngành LL&PPDHHH.
6.5. Thiết kế KHDH trong dạy học một số học phần thuộc chuyên ngành
LL&PPDHHH nhằm phát triển NLDH STEM cho SVSPHH.
6.6. Tiến hành thực nghiệm sư phạm (TNSP) để kiểm nghiệm, rút ra kết luận về tính
khả thi và hiệu quả của những biện pháp đã đề xuất trong luận án.
7. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phối hợp các phương pháp (PP) nghiên cứu trong các nhóm PP sau:
7.1. Nhóm các PP nghiên cứu lí thuyết
:
Sử dụng PP phân tích, tổng hợp, phân loại, hệ thống hóa… trong nghiên cứu tài liệu lí
luận có liên quan và đề xuất biện pháp.
7.2. Nhóm các PP nghiên cứu thực tiễn:
– Sử dụng PP điều tra để khảo sát thực trạng việc phát triển NLDH STEM cho
SVSPHH tại một số trường ĐH.
– Sử dụng PP chuyên gia để trao đổi, xin ý kiến về khái niệm, khung NLDH STEM
của SVSPHH; đánh giá sự phù hợp, giá trị của tài liệu hỗ trợ SVSP về dạy học STEM trong
môn Hóa học.
– Sử dụng PP TNSP để kiểm nghiệm tính khả thi, hiệu quả của quy trình, biện pháp
phát triển NLDH STEM cho SVSPHH đã đề xuất trong luận án.
7.3. PP thống kê toán học:
– Sử dụng PP thống kê toán học để xử lí, phân tích kết quả TNSP nhằm khẳng định
tính hiệu quả, khả thi của quy trình và các biện pháp đề xuất với việc phát triển NLDH
STEM cho SVSPHH.
8. Đóng góp mới của luận án
(1) Hệ thống hoá và làm rõ cơ sở lí luận về dạy học STEM, NLDH, NLDH tích hợp và
NLDH STEM.

4
(2) Thiết kế được công cụ điều tra và đánh giá thực trạng việc phát triển NLDH STEM
của SVSPHH.
(3) Đề xuất được khái niệm NLDH STEM, xây dựng được khung NL và bộ công cụ
đánh giá NLDH STEM của SVSPHH.
(4) Xây dựng được tài liệu hỗ trợ SVSP về dạy học STEM trong môn Hóa học.
(5) Đề xuất quy trình và hai biện pháp phát triển NLDH STEM cho SVSPHH thông
qua một số học phần thuộc chuyên ngành LL&PPDHHH. Cụ thể:
– Quy trình gồm 3 giai đoạn, mỗi giai đoạn tập trung phát triển một số NL thành phần
của NLDH STEM ứng với các biện pháp phù hợp.
– Biện pháp 1. Vận dụng mô hình Blended Learning để phát triển NLDH STEM cho
SVSPHH.
– Biện pháp 2. Vận dụng PPDH vi mô để phát triển NLDH STEM cho SVSPHH.
9. Cấu trúc của luận án
Ngoài các phần mở đầu (5 trang), kết luận và khuyến nghị (2 trang), tài liệu tham khảo
(130 tài liệu) và phụ lục (142 trang), luận án gồm có 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực dạy học STEM cho
sinh viên sư phạm hoá học (48 trang).
Chương 2: Phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học (70
trang).
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm (31 trang).
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG
LỰC DẠY HỌC STEM CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM HOÁ HỌC
1.1. Lịch sử nghiên cứu vấn đề về giáo dục STEM và việc phát triển năng lực dạy
học STEM cho sinh viên sư phạm hoá học
1.1.1. Trên thế giới
Qua việc đã tổng quan các tài nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới, cho thấy
các vấn đề sau được quan tâm nghiên cứu, gồm: Nghiên cứu xu hướng, tầm quan trọng của
giáo dục STEM – Đây là cơ sở cho thấy sự cần thiết thực hiện dạy học STEM ở nhà trường
phổ thông; Nghiên cứu về lí thuyết giáo dục STEM, hình thức và PPDH tích cực chủ yếu
trong dạy học STEM, xây dựng một số chủ đề STEM – Đây là cơ sở để chúng tôi tham
khảo, vận dụng và xây dựng thành tài liệu hỗ trợ SVSPHH phát triển NLDH STEM phù hợp
với bối cảnh của Việt Nam; Nghiên cứu, chuẩn hóa công cụ điều tra và đánh giá nhận thức
của GV về giáo dục STEM – Đây là cơ sở để chúng tôi kế thừa, bổ sung và chuẩn hóa lại
công cụ điều tra thực tiễn phát triển NLDH STEM của SVSPHH phù hợp với Việt Nam;
Nghiên cứu về các rào cản gây trở ngại trong quá trình thực hiện dạy học STEM – Đây là cơ

5
sở để chúng tôi đề ra các giải pháp cải thiện và tăng cường trong dạy học STEM cho
SVSPHH; Nghiên cứu về khung NL sư phạm cho GV dạy học STEM – Các khung NL này
không tập trung vào NLDH, còn mang tính cục bộ địa phương, có nhiều vấn đề chưa phù
hợp với thực tiễn của Việt Nam. Đây là căn cứ quan trọng trong việc xác định khung NLDH
STEM cho SVSPHH.
1.1.2. Ở Việt Nam
Dạy học STEM ở Việt Nam đã được Đảng, Nhà nước, BGD&ĐT quan tâm, cụ thể hoá
bằng các Văn kiện, Nghị quyết, Chỉ thị. Đã có các hoạt động bồi dưỡng GV về thực hiện giáo
dục STEM. Đã có các sách, tạp chí, luận án nghiên cứu về giáo dục STEM, nghiên cứu thực
hiện giáo dục STEM trong nhiều môn học. Đây là cơ sở, là nguồn tài liệu tham khảo quý để
chúng tôi vận dụng, điều chỉnh, bổ sung cho phù hợp với luận án. Tuy nhiên, các nghiên cứu
này chưa đề cập cụ thể đến khung NLDH STEM của SVSPHH và các biện pháp phù hợp để
phát triển NL này cho SVSPHH, đây cũng là một yêu cầu quan trọng nhằm đáp ứng
CTGDPT 2018.
1.2. Dạy học ở đại học theo định hướng phát triển năng lực
1.2.1. Một số lí thuyết học tập làm cơ sở cho dạy học phát triển năng lực
Để xác định cơ sở lí luận để phát triển NLDH STEM cho SVSPHH, chúng tôi dựa trên 4
lí thuyết học tập được áp dụng rộng rãi trong giáo dục, đó là (1) thuyết hành vi
(behavorism), (2) thuyết nhận thức (cognitivism), (3) thuyết kiến tạo (constructivism) và (4)
thuyết kết nối (connectivism).
1.2.2. Một số mô hình, phương pháp dạy học tích cực ở Đại học
Có nhiều mô hình và PPDH tích cực vận dụng ở trường ĐH, để đề xuất các biện pháp
phù hợp trong việc phát triển NLDH STEM cho SVSPHH, luận án vận dụng một số mô
hình và PPDH như mô hình Blended learning, dạy học vi mô.
1.3. Giáo dục STEM
1.3.1. Khái niệm giáo dục STEM
Có nhiều định nghĩa khác nhau về giáo dục STEM, nhưng các khái niệm đó đều có
chung các từ khóa là liên ngành, thực tiễn và bối cảnh cụ thể. Trong luận án này, chúng tôi
đã định nghĩa giáo dục STEM vẫn đảm bảo ba từ khóa trên và bổ sung thêm cách thức HS
giải quyết vấn đề STEM như sau:
Giáo dục STEM là một PP học tập tiếp cận liên ngành, ở
đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học
thực tế thông qua việc
HS áp dụng các kiến thức khoa học và toán học để tạo ra công nghệ bằng con đường kĩ
thuật trong những
bối cảnh cụ thể.
1.3.2. Các mức độ tích hợp và mô hình giáo dục STEM
Đã có nhiều tranh cãi về mô hình giáo dục STEM cũng như mức độ tích hợp của nó,
có thể kể đến các mô hình mô tả các mức độ tích hợp trong giáo dục STEM của tác giả
Vasquez, Delaforce
, Bybee, Hobbs, Todd R. Kelley, Lyn English. Tuy nhiên, không có mô
6
hình nào là tối ưu, giáo dục STEM không nhất thiết luôn phải tích hợp đầy đủ 4 lĩnh vực.
Dựa trên mục tiêu (cần phát triển NL, phẩm chất, yêu cầu cần đạt) và dựa trên mục đích
(hướng nghiệp, trang bị kiến thức mới, nâng cao hứng thú cho người học, …) để lựa chọn
mô hình cho phù hợp.
1.3.3. Mục tiêu giáo dục STEM
J.F.Kalolo (2016) đã tổng kết giáo dục STEM trên toàn thế giới gồm 7 mục tiêu.
Dưới góc độ giáo dục và vận dụng trong bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM một mặt
thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong CTGDPTTT, mặt khác giáo dục STEM
nhằm góp phần phát triển NL chung; NL đặc thù STEM đó là thông qua CT giáo dục, HS
hình thành và phát triển khả năng hiểu biết và vận dụng các kiến thức trong bốn lĩnh vực
STEM; định hướng nghề nghiệp cho HS.
1.3.4. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM
J.F.Kalolo (2016) trình bày 4 vai trò của giáo dục STEM đối với HS.
GD STEM triển khai được với nhiều đối tượng HS có trình độ, NL khác nhau, chính
khoá hoặc ngoại khoá, thời lượng triển khai linh hoạt. Việc đưa giáo dục STEM vào trường
trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông, cụ
thể là: Đảm bảo giáo dục toàn diện; Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM; Hình
thành và phát triển NL, phẩm chất cho HS; Kết nối trường học với cộng đồng; Hướng
nghiệp, phân luồng; Thích ứng với cách mạng công nghiệp 4.0

 

Hoặc xem bản đầy đủ trên google drive: TẠI ĐÂY

 

Các thầy cô cần file word liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN môn hóa học cấp THPT

 

Hoặc xem thêm các tài liệu khác của môn hóa

Leave a Comment