BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

LÊ XUÂN QUANG

DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ PHỔ THÔNG
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

Chuyên ngành: LL và PPDH Bộ Môn Kĩ thuật Công nghiệp
Mã số:

62 14 01 11

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Hà Nội - 2017


Công trình được hoàn thành tại:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Lê Huy Hoàng
2. TS. Vũ Đình Chuẩn
Phản biện 1: PGS.TS. Phạm Đức Quang
Viện Khoa học Giáo dục Việt Nam
Phản biện 2: TS. Lê Thanh Nhu
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Phản biện 3: PGS.TS. Từ Đức Văn
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

Luận án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án Tiến sĩ

thuật tại các trường, khoa Sư phạm Kĩ thuật đáp ứng đổi mới căn
bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, tr. 150-154.
6. Lê Xuân Quang (2016), “Một số vấn đề trong dạy học môn
Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM”, Tạp chí khoa học
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Tạp chí khoa học Trường Đại
học Sư phạm Hà Nội, 61 (6B), tr. 211-218.
7. Lê Xuân Quang (2017), “Cơ sở khoa học của dạy học môn Công
nghệ theo định hướng giáo dục STEM”, Tạp chí khoa học dạy nghề,
số 43-44/2017, tr 44-48.



1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Giáo dục STEM bắt nguồn từ nước Mỹ cách đây gần hai thập kỉ,
đây được coi như một cuộc cải cách giáo dục mang tính đột phá của
Mỹ với mục tiêu xác lập vững chắc vị thế của quốc gia đứng đầu thế
giới về kinh tế, khoa học và công nghệ với nguồn lao động chất
lượng thuộc các lĩnh vực STEM. Bên cạnh đó tiếp tục làm gia tăng
tầm ảnh hưởng của Mỹ với thế giới thông qua những phát minh, sáng
chế. Cho đến nay đã có rất nhiều quốc gia theo đuổi chương trình
giáo dục STEM bởi họ nhận thấy đó là hướng đi đúng và mang tính
tất yếu trong bối cảnh cạnh tranh kinh tế giữa các quốc gia.
STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology
(Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học).
Giáo dục STEM là quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành nhằm
trang bị cho HS những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến
các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Các kiến
thức và kĩ năng này phải được giảng dạy tích hợp giúp người học có

(3) Thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm kiểm nghiệm đánh
giá giả thuyết nêu ra.
4. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Khách thể nghiên cứu: Giáo dục STEM, Môn Công nghệ
phổ thông.
- Đối tượng nghiên cứu: Dạy học môn Công nghệ phổ thông
theo định hướng giáo dục STEM.
- Phạm vi nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn Công nghệ
lớp 8 Trung học cơ sở (THCS) ở Việt Nam. Phạm vi khảo sát:
Trường THCS Tân Phú - Quốc Oai - Hà Nội, Trường THCS-THPT
Nguyễn Tất Thành - Hà Nội.


3
5. Giả thuyết khoa học
Nếu thiết kế được quy trình dạy học môn Công nghệ 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
Công nghệ sẽ tác động tích cực đến kết quả học tập, hứng thú và góp
phần hình thành, phát triển năng lực cốt lõi (năng lực giải quyết vấn
đề, năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác…) cho HS trong dạy học môn
Công nghệ theo định hướng đổi mới toàn diện giáo dục Việt Nam.
6. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng các phương pháp nghiên cứu lý luận,
phương pháp nghiên cứu thực tiễn, và các phương pháp hỗ trợ khác.
7. Đóng góp của đề tài
7.1. Về lí luận
Nghiên cứu đề xuất khái niệm, quy trình dạy học môn Công nghệ
theo định hướng giáo dục STEM. Nghiên cứu đề xuất phương pháp
luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM. Xây dựng các tiêu chí về một

STEM…
1.1.1.2. Kinh nghiệm triển khai giáo dục STEM trên thế giới
Một trong các chiến lược chung nhất ở Mỹ hướng tới STEM là
nâng cao yêu cầu về Toán học và Khoa học đối với học sinh (HS) tốt
nghiệp. Bên cạnh đó, các giáo viên (GV) cũng thường xuyên được
tham gia các khoá bồi dưỡng nghiệp vụ về giảng dạy STEM từ cơ
bản đến chuyên sâu. Truyền thông về giáo dục STEM tới các bậc phụ
huynh luôn được chính phủ Mỹ quan tâm.
Tại pháp giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp. Bậc Tiểu học
HS đã được tham gia các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm
thúc đẩy sự quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ bên
cạnh đó phát triển tư duy phê phán của HS. Ở bậc THCS, Pháp đang
triển khai một chương trình học tập về Tích hợp Khoa học và Công
nghệ, các nội dung này được dạy tích hợp chứ không phải là một


5
môn học riêng biệt.Trong chương trình phổ thông HS được tham gia
vào chủ đề khám phá có liên quan đến STEM như: Công nghệ sinh
học; y tế và xã hội; phát minh và đổi mới công nghệ, kỹ thuật…
Giáo dục STEM đã được đưa thành một chương trình quốc gia ở
Anh với mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất
lượng cao. Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục
STEM bao gồm 4 nội dung chính là: tuyển dụng giáo viên giảng dạy
STEM, bồi dưỡng nâng cao trình độ của giáo viên, cải tiến và làm
phong phú chương trình học cả trong và ngoài lớp học, phát triển cơ
sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học. Quan niệm về giáo dục STEM
ở Anh đó là một cách tiếp cận, một định hướng chứ không phải một
môn học.
Xu hướng trong giáo dục Malaysia cho thấy Khoa học, Công

thuật và Toán học.
- Tích hợp (liên ngành) từ 2 lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ,
Kĩ thuật và Toán học trở lên.
Trong nghiên cứu này giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa thứ
ba và được tác giả định nghĩa như sau: “Giáo dục STEM là một quan
điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa
học, Công nghệ, Kĩ thuât và Toán học trở lên. Trong đó nội dung học
tập được gắn với thực tiễn, PPDH theo quan điểm định hướng hành
động”.
1.3. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM
1.3.1. Mục tiêu giáo dục STEM
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
chương trình giáo dục phổ thông, mặt khác giáo dục STEM nhằm
mục tiêu:


7
- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về
STEM cho HS, phát triển các năng lực cốt lõi cho HS và Định hướng
nghề nghiệp cho HS.
1.3.2. Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực giáo dục trong
STEM

Hình 1.1. Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ,
Kĩ thuật và Toán học
Hình 1.1. Thể hiện mối quan hệ rất tự nhiên giữa các thành tố
trong STEM do vậy tiếp cận giáo dục STEM phải là tiếp cận mang
tính liên ngành để tạo ra sự kết hợp hài hòa giữa các lĩnh vực Khoa
học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học nhằm mang đến cho HS những


1.3.3.3.Quy trình tiếp cận theo lý thuyết thiết kế kĩ thuật
Quy trình tiếp cận theo lý thuyết thiết kế kĩ thuật về bản chất ở
đây là dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật để giải quyết vấn đề (Hình
1.4).

Hình 1.4. Vòng lặp thiết kế trong giáo dục STEM
1.3.4. Các con đường giáo dục STEM cho học sinh
Hiện nay trên thế giới giáo dục STEM thường được triển khai
thông qua các con đường như hoạt động ngoài giờ lên lớp, và thông
qua dạy học các môn học thuộc về STEM.
1.3.5. Phân loại STEM
- Phân loại dựa trên khía cạnh các lĩnh vực STEM tham gia giải
quyết vấn đề ta có:STEM đầy đủ và STEM khuyết
- Phân loại dựa trên khía cạnh phạm vi kiến thức để giải quyết vấn
đề STEM ta có: STEM cơ bản và STEM mở rộng
- Phân loại dựa vào mục đích dạy học ta có:STEM dạy kiến thức
mới và STEM vận dụng.
1.4. Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM


10
1.4.1. Cơ sở khoa học
Tư tưởng của dạy học theo định hướng STEM là dựa trên sự kết
nối kiến thức của các lĩnh vực chuyên môn: Khoa học, Công nghệ, Kĩ
thuật và Toán học, cũng như gắn với các tình huống thực tiễn. Do
vậy cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng
giáo dục STEM là các lý thuyết về dạy học tích hợp, dạy học phát
triển năng lực, nội hàm các môn Công nghệ trong chương trình giáo
dục phổ thông Việt Nam và lý thuyết về thiết kế kĩ thuật.

định hướng STEM

Điều chỉnh

Thiết kế nhiệm vụ

Tổ chức thực hiện

Đánh giá

Hình 1.5. Quy trình dạy học môn Công nghệ theo
định hướng giáo dục STEM
Lựa chọn nội dung cụ thể trong ôn học

Kết nối với những sản phẩm, vật phẩm
ứng dụng trong thực tế

Phân tích ứng dụng

Chỉ ra các kiến thức liên quan trong các môn
thuộc lĩnh vực STEM

Hình thành chủ đề

Hình 1.6. Quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM


12
Khi xây dựng chủ đề giáo dục STEM cần xem xét trên góc độ:
vấn đề thực tiễn của cuộc sống, phạm vi tác động và độ phức tạp của

GV rất muốn được tìm hiểu về STEM, 16.9% GV đang tìm hiểu về
STEM và có 1,7% là đang nghiên cứu về STEM. Đây là những cơ sở
quan trọng cho việc đưa ra đề xuất dạy học môn Công nghệ theo định
hướng giáo dục STEM.
Kết luận chương 1
Hiện nay trên thế giới và Việt Nam giáo dục STEM được hiểu
dưới nhiều góc độ khác nhau, tuy nhiên một cách chung nhất có thể
hiểu giáo dục STEM trên hai ý cơ bản sau:
Thứ nhất: Giáo dục STEM bản chất là dạy học tích hợp của bốn
lĩnh vực là Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học.
Thứ hai: Giáo dục STEM không chỉ cung cấp cho HS những kiến
thức về mặt lý thuyết mà còn tạo cơ hội cho HS được trải nghiệm,
vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề của cuộc sống
gắn với bối cảnh thực tiễn, thông qua đó phát triển các năng lực
chung ở HS.
Cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng
giáo dục STEM là: tích hợp và dạy học tích hợp; dạy học theo định
hướng phát triển năng lực; dạy học định hướng hành động; nội hàm
các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong
chương trình giáo dục phổ thông ở Việt Nam và lý thuyết về thiết kế
kĩ thuật.


14
Chương 2 - DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ 8 THEO
ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
2.1. Phân tích môn Công nghệ 8 dưới góc độ giáo dục STEM
Xem xét mục tiêu, cấu trúc nội dung môn Công nghệ 8 với mục
tiêu giáo dục STEM cho thấy có nhiều điểm tương đồng, cả hai đều
hướng tới định hướng HS vận dụng những kiến thức đã học vào thực

- Cấu trúc của một nhiệm vụ STEM
1. Bối cảnh/Tình huống; 2.Thách thức; 3. Yêu cầu; 4. Nguồn lực.
2.3.4. Tổ chức thực hiện
Đây là bước triển khai nội dung học tập tới toàn thể HS. Gồm các
giai đoạn cơ bản sau: Giới thiệu, trải nghiệm và Kết thúc
2.3.5. Đánh giá
2.3.5.1. Nguyên tắc đánh giá
Đánh giá thường xuyên, đánh giá phẩm chất và năng lực. đánh
giá chú ý đến tính phát triển của HS, đánh giá gắn liền với thực tiễn.
2.3.5.2. Các yêu cầu đánh giá kết quả học tập
Đánh giá quá trình học tập của HS. Nội dung đánh giá người học
chú trọng về đánh giá năng lực và phẩm chất. Đánh giá kết quả học
tập cá nhân. Đánh giá kết quả học tập nhóm.
2.3.5.3. Bộ công cụ đánh giá sản phẩm, đánh giá năng lực giải quyết
vấn đề, năng lực sáng tạo và năng lực hợp tác
Bảng 2.1. Bảng Rubric đánh giá sản phẩm của HS
Tiêu chí
1. Vận dụng
kiến thức liên
môn
trong
quá trình chế
tạo sản phẩm

1
Sản phẩm thể hiện
rõ ràng việc vận
dụng các kiến
thức các môn học
STEM trong quá


Có một số minh
chứng về các
bước chế tạo sản
phẩm
Sản phẩm đáp
ứng được một số
yêu cầu đề ra

3
Có rất ít dấu
hiệu cho thấy
việc vận dụng
các kiến thức
các môn học
STEM trong quá
trình chế tạo sản
phẩm
Có rất ít minh
chứng cho các
bước chế tạo sản
phẩm
Sản phẩm không
đáp ứng được
các yêu cầu đề
ra


16
4. Tính tối ưu

pháp giải quyết
vấn đề
Sản phẩm không
có ý tưởng về
kiểu dáng

a. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề (Bảng 2.2)
Bảng 2.2. Bảng kiểm quan sát năng lực giải quyết vấn đề
Mức 1 Mức 2 Mức 3
Các tiêu chí
(1)
(2)
(3)
Phân tích được tình huống trong học tập
Phát hiện và nêu được tình huống có vấn
đề trong học tập
Xác định được và biết tìm hiểu các
thông tin liên quan đến vấn đề
Đề xuất các giải pháp giải quyết vấn đề
Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề và
nhận ra sự phù hợp hay không phù hợp
của giải pháp thực hiện
Nhận ra ưu nhược điểm của giải pháp
thực hiện
b. Đánh giá năng lực sáng tạo (Bảng 2.3)
Bảng 2.3. Bảng kiểm quan sát năng lực sáng tạo
Mức 1 Mức 2 Mức 3
Các tiêu chí
(1)
(2)

Nêu mặt được, mặt thiếu sót của cá
nhân và của cả nhóm

Mức
3 (3)

2.4. Một số ví dụ minh hoạ
- Chế tạo pin từ nước muối
- Tua bin gió mini
- Thiết kế ô tô mini tự hành sử dụng năng lượng điện từ vật liệu
tái chế
Kết luận chương 2
Trong chương này các nhiệm vụ cơ bản sau đã được giải quyết:
- Tiếp tục hoàn thiện cơ sở thực tiễn của dạy học môn Công nghệ
theo định hướng giáo dục STEM.
- Vận dụng lí luận ở chương 1 để xác định chủ đề và xây dựng
các ví dụ minh họa học tập môn Công nghệ 8 theo định hướng giáo
dục STEM.
- Xây dựng các bảng kiểm quan sát các năng lực giải quyết vấn
đề, năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác ở HS.


18
CHƯƠNG 3. KIỂM NGHIỆM ĐÁNH GIÁ
3.1. Thực nghiệm sư phạm
3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đã đề ra trong
luận án. Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các đề xuất.
3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
Chọn đối tượng và địa bàn để tổ chức TNSP. Lựa chọn nội


8B(ĐC)
29
3.1.5. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
3.1.5.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
TNSP tiến hành trên đối tượng HS lớp 8 tại các trường THCS.
Lựa chọn cặp lớp đối chứng (ĐC) và lớp TN theo các yêu cầu


19
tương đương nhau về các mặt: Chất lượng học tập. Lớp TN và lớp
ĐC do cùng một GV phụ trách. GV được mời tham gia dạy TN là
những thầy cô đã tốt nghiệp đại học chuyên ngành Sư phạm Kĩ thuật,
có trình độ chuyên môn và phương pháp sư phạm tốt, yêu nghề, hứng
thú tham gia TN đề tài. Lựa chọn HS thuộc các đối tượng là thành
phố và nông thôn.
3.1.5.2. Xử lý kết quả
Số liệu được nhập và xử lý bằng phần mềm SPSS 16.0. Các biến
định lượng được kiểm tra phân phối chuẩn bằng kiểm định
Kolmologov-Smirnov. Đối với các biến phân phối chuẩn sử dụng
kiểm định Student-T test, đối với các biến không theo phân phối
chuẩn sử dụng kiểm định Man-Withney-U test. Các biến định tính
được so sánh bằng kiểm định χ2 test hoặc Fisher Exact test.
Giá trị P < 0,05 theo 2 phía được coi là có ý nghĩa thống kê.
3.1.6. Kết quả thực nghiệm sư phạm
3.1.6.1. Kết quả đánh giá về kiến thức
a) Kết quả của lớp TN trước và sau tác động sư phạm (Hình
3.1, Bảng 3.2)
%



.1580

b) Kết quả của lớp TN và lớp ĐC (Hình 3.2, Bảng 3.3)
%

Điểm

Hình 3.2. Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra của lớp TN
(sau tác động sư phạm) và lớp ĐC
Bảng 3.3. Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng
của lớp TN và lớp ĐC
Lớp

Số
lượng

TB

ĐLC
(SD)

Sai số chuẩn (SE)

Lớp ĐC

61

5,589


thức của các em. Phần lớn HS muốn tiếp tục được học môn Công
nghệ theo hình thức học tập tích cực này.
3.2. Phương pháp chuyên gia
3.2.1. Mục đích
Cùng với phương pháp TNSP, phương pháp chuyên gia giúp
khẳng định giả thuyết khoa học của đề tài.
3.2.2. Đối tượng xin ý kiến chuyên gia
Để tăng ý nghĩa của các kết quả thu được, nghiên cứu đã tiến
hành tham khảo ý kiến của các nhà sư phạm, nhà khoa học có nhiều
kinh nghiệm trong lĩnh lí luận dạy học.
3.2.3. Nội dung và phương pháp tiến hành
Phiếu điều tra bao gồm 30 câu hỏi được xây dựng trên cơ cở các
vấn đề được nêu ra trong nghiên cứu này. Các câu hỏi được chia
thành 3 nhóm chính: Cơ sở lý luận của đề tài (Cơ sở khoa học của
dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM; Đặc điểm
của giáo dục STEM; Quy trình giáo dục STEM; Các tiêu chí xây
dựng chủ đề giáo dục STEM). Tính khả thi của đề xuất.