Luận án Tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục Stem cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH -------- BÙI THỊ GIÁNG HƯƠNG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG KHÁM PHÁ KHOA HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO TRẺ MẪU GIÁO 5 - 6 TUỔI LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: GIÁO DỤC HỌC Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ----🙞 🙞---- BÙI THỊ GIÁNG HƯƠNG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG KHÁM PHÁ KHOA HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO TRẺ MẪU GIÁO 5 - 6 TUỔI NGÀNH: GIÁO DỤC HỌC - 9140101 Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. VŨ TRỌNG RỸ Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS. VÕ THỊ NGỌC LAN Phản biện 1: .. Phản biện 2: .. Phản biện 3: .. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2023 i ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu ghi trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì một công trình nào khác. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 11 năm 2023 Nghiên cứu sinh iii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, với sự kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin trân trọng cảm ơn hai thầy cô hướng dẫn đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Viện Sư phạm Kỹ thuật, Phòng Đào tạo - Bộ phận Sau đại học, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cơ quan công tác đã ủng hộ và cho phép tôi tham gia học tập và làm nghiên cứu sinh tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Đồng cảm ơn Ban giám hiệu, giáo viên mầm non của hai trường mầm non Tân Tạo và Vạn An đã hỗ trợ tôi hoàn thành thực nghiệm luận án. Cuối cùng, tôi rất hạnh phúc kính gửi lời biết ơn sâu sắc và hứa sẽ xứng đáng hơn với sự tin tưởng, kỳ vọng, hỗ trợ, chia sẻ, động viên tinh thần của ba mẹ và từng thành viên trong gia đình, người thân, bạn bè giúp tôi vượt qua những lúc khó khăn để hoàn thành luận án của mình. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2023 Nghiên cứu sinh iv TÓM TẮT Tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM được xem là một trong những cách tiếp cận giáo dục phát triển năng lực cho người học. Với mục tiêu xác định cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc tổ chức KPKH theo định hướng GD STEM cho trẻ ở trường MN, luận án tập trung phân tích, tổng hợp, đánh giá tổng quan và xây dựng khung lý luận về tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng GD STEM cho trẻ ở trường MN; đề xuất quy trình tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng GD STEM cho trẻ MN; xác định mục tiêu, nội dung, phương pháp, hình thức, phương tiện, tiêu chí đánh giá và điều kiện tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng GD STEM cho trẻ ở trường MN. Trên cơ sở đó, luận án tiến hành khảo sát, phân tích, đánh giá thực trạng tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng GD STEM cho trẻ tại 27 trường mầm non trên địa bàn 22 Quận, Huyện, Thành phố thuộc thành phố Hồ Chí Minh. Luận án đã triển khai vận dụng, thực nghiệm quy trình tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng GD STEM cho trẻ MG 5-6 tuổi tại 2 trường MN VA (Quận 10) và MN TT (Quận Bình Tân) để kiểm chứng độ tin cậy và tính hiệu quả của kết quả nghiên cứu. Nội dung luận án gồm các phần chính sau: Phần mở đầu: Trình bày lí do chọn đề tài, mục tiêu, khách thể, đối tượng, giả thuyết nghiên cứu, nhiệm vụ nghiên cứu, giới hạn phạm vi nghiên cứu, lựa chọn các phương pháp nghiên cứu, đồng thời xác định những đóng góp về khoa học và thực tiễn của luận án. Chương 1: Tổng quan các công trình nghiên cứu liên quan đến luận án nhằm tìm ra sự kế thừa và khoảng trống cho nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu tổng quan là cơ sở để xác định hướng nghiên cứu và phát triển khung lý thuyết của luận án. Chương 2: Cơ sở lý luận về tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng GD STEM cho trẻ MG 5-6 tuổi, bao gồm các khái niệm cơ bản sử dụng trong luận án, làm sáng tỏ một số lý luận về tổ chức hoạt động khám phá khoa học, lý luận về giáo dục STEM trong giáo dục mầm non, lý luận về tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng GD STEM. v Chương 3: Thực trạng tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng GD STEM cho trẻ MG 5-6 tuổi ở 27 trường mầm non công lập và ngoài công lập trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh bao gồm: thực trạng mức độ năng lực khám phá khoa học của trẻ MG 5-6 tuổi; thực trạng tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng GD STEM cho trẻ MG 5-6 tuổi bao gồm thực trạng xác định mục tiêu, lựa chọn nội dung, thực trạng sử dụng PP GD, hình thức tổ chức, phương tiện giáo dục; thực trạng mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến việc tổ chức HĐKPKH theo định hướng GD STEM cho trẻ MG 5-6 tuổi, thực trạng sử dụng quy trình tổ chức HĐKPKH theo định hướng GD STEM cho trẻ MG 5-6 tuổi Chương 4: Tổ chức HĐKPKH theo định hướng GD STEM cho trẻ MG 5-6 tuổi gồm nguyên tắc xây dựng quy trình tổ chức HĐKPKH theo định hướng GD STEM cho trẻ MG 5-6 tuổi; thiết kế quy trình tổ chức HĐKPKH theo định hướng GD STEM cho trẻ MG 5-6 tuổi gồm 4 giai đoạn với 3 pha học tập khám phá, phát hiện, thiết kế; ví dụ minh họa chủ đề HĐKPKH theo định hướng GD STEM cho trẻ MG 5-6 tuổi. Chương 5: Thực nghiệm sư phạm quy trình HĐKPKH theo định hướng GD STEM cho trẻ MG 5-6 tuổi nhằm kiểm chứng độ tin cậy và tính hiệu quả của quy trình. vi ABSTRACT Organizing STEM education-oriented scientific discovery activities is considered one of the advanced educational approaches for developing learners’ competencies. With the goal of determining the scientific and practical bases for organizing STEM education oriented scientific discovery activities for preschoolers in kindergartens, this thesis focuses on analyzing, evaluating, and developing a theoretical framework for organizing the STEM education oriented scientific discovery activities for preschoolers in kindergartens; proposes the process for organizing STEM education oriented scientific discovery activities for preschoolers; determines the objectives, contents, methods, forms, means, evaluation criteria and conditions for organizing STEM education oriented scientific discovery activities for preschoolers. Given that background, the thesis author then conducted a survey and made an analysis and assessment of the actual situation of organizing STEM education oriented scientific discovery activities for preschoolers at 27 kindergartens in 22 districts in Ho Chi Minh City. With a view to verifying the reliability and effectiveness of the research outcomes The author then carried out experiments in applying the proposed process of organizing STEM education oriented scientific discovery activities for 5-6-year-old preschoolers in two educational establishments in HCMC namely TT kindergarten (in Bình Tân District) and VA Kindergarten (in District 10). The thesis covers the following main parts: Introduction: Presenting the rationale of the study in terms of thesis’s purposes, objects, subjects, hypotheses, research tasks and research scope limitations and research method selection; and concurrently identifying the scientific and practical contributions of the thesis. Chapter 1: Literature review to find out the inheritance theories and gaps in the researches. The overview research results are the basis for determining the research direction and developing the theoretical framework of the thesis. Chapter 2: Theoretical framework for organizing STEM education oriented scientific discovery activities for preschoolers, including key concepts be used in the thesis; clarifying some theories about organizing scientific discovery activities, some vii theories about STEM education, some theories about organizing STEM education oriented scientific discovery activities for preschoolers, appreciation of STEM education in scientific discovery activities. Chapter 3:The current status of organizing STEM education oriented scientific discovery activities for 5-6-year-old preschoolers at 27 kindergatens, including: the current status of the 5-6-year-old’s scientific discovery competency; the real situation of organizing STEM education oriented scientific discovery activities for 5-6-year-old preschoolers, in terms of the goals, the contents, the actual situation of using the teaching methods, organizational forms, educational means, and the effectiveness of organizing STEM education oriented scientific discovery activities for 5-6-year-old preschoolers schools in the orientation of competence development for students; the influence of objective and subjective factors on the organizing STEM education oriented scientific discovery activities for 5-6-year-old preschoolers. Chapter 4: Organizing STEM education oriented scientific discovery activities for 5-6-year-old preschoolers, including building the process of organizing STEM education oriented scientific discovery activities for 5-6-year-old preschoolers; applying this process of organizing in intentional learning activities. Chapter 5: Experiment with the research results on the process of STEM education oriented scientific discovery activities for 5-6-year-old preschoolers in order to verify the reliability and effectiveness of the proposed process. viii MỤC LỤC Quyết định đổi tên luận án ............................................................................................... i Lời cam đoan ................................................................................................................... ii Lời cảm ơn ..................................................................................................................... iii Tóm tắt ........................................................................................................................... iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................................... xi DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... xiii DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... xiv MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1 1. Lý do chọn đề tài ...................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................. 3 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu .......................................................................... 3 4. Giả thuyết nghiên cứu ............................................................................................... 3 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................... 4 6. Giới hạn phạm vi nghiên cúu ................................................................................... 4 7. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... 5 8. Ý nghĩa khoa học ...................................................................................................... 7 9. Cấu trúc luận án ........................................................................................................ 7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG KHÁM PHÁ KHOA HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO TRẺ MẪU GIÁO 5-6 TUỔI .................................................................. 9 1.1. Những nghiên cứu về tổ chức hoạt động khám phá khoa học cho trẻ mầm non .... 9 1.2. Những nghiên cứu về giáo dục STEM ................................................................... 21 1.3. Những nghiên cứu về tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mầm non ................................................................................. 29 1.4. Nhận định và một số vấn đề đặt ra cho luận án ...................................................... 34 Kết luận chương 1 ....................................................................................................... 36 ix CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG KHÁM PHÁ KHOA HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO TRẺ MẪU GIÁO 5-6 TUỔI ...................................................................................................................... 36 2.1. Một số khái niệm sử dụng trong luận án ................................................................ 37 2.2. Lý luận về tổ chức hoạt động khám phá khoa học cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi ....... 43 2.3. Lý luận về tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi .............................................................................................. 50 2.4. Đánh giá năng lực khám phá khoa học của trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi ......................... 80 Kết luận chương 2 ...................................................................................................... 86 CHƯƠNG 3. THỰC TRẠNG TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG KHÁM PHÁ KHOA HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO TRẺ MẪU GIÁO 5-6 TUỔI .. 87 3.1. Khái quát khảo sát thực tế ...................................................................................... 87 3.2. Thực trạng tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi tại trường mầm non ............................................................ 93 3.3. Thực trạng năng lực khám phá khoa học của trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi .................... 113 3.4. Đánh giá chung .................................................................................................... 119 Kết luận chương 3 .................................................................................................... 121 CHƯƠNG 4. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG KHÁM PHÁ KHOA HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO TRẺ MẪU GIÁO 5-6 TUỔI ........................ 124 4.1. Nguyên tắc xây dựng quy trình tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi ....................................................... 124 4.2. Quy trình tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi ............................................................................................ 126 4.3. Ví dụ minh họa tổ chức hoạt động khám phá khoa học theo định hướng giáo dục STEM ở hoạt động học cho trẻ mẫu giáo 5-6 tuổi ...................................................... 142 Kết luận chương 4 .................................................................................................... 154 CHƯƠNG 5. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM QUY TRÌNH TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG KHÁM PHÁ KHOA HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO TRẺ MẪU GIÁO 5-6 TUỔI .............................................................................................. 155 5.1. Tổ chức thực nghiệm ........................................................................................... 155 x 5.2. Kết quả thực nghiệm .......................................................................................... 159 Kết luận chương 5 .................................................................................................... 173 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ........................................................................... 174 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................. 178 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ ........................ 198 PHỤ LỤC ................................................................................................................... 199 xi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Chữ viết tắt Viết đầy đủ 1 CBQL Cán bộ quản lý 2 ĐC Đối chứng 3 ĐTB Điểm trung bình 4 ĐLC Độ lệch chuẩn 5 EDP Engineering Design Processing (Quy trình thiết kế kỹ thuật) 6 GD Giáo dục 7 GDMN Giáo dục mầm non 8 GQVĐ Giải quyết vấn đề 9 GV Giáo viên 10 GVMN Giáo viên mầm non 11 HĐ Hoạt động 12 HĐKPKH Hoạt động khám phá khoa học 13 IRMA Information Resources Management Association (Hiệp hội quản lý tài nguyên thông tin) 14 KPKH Khám phá khoa học 15 KH Khoa học 16 MN Mầm non 17 MG Mẫu giáo 18 ND Nội dung 19 NL Năng lực 20 NLKPKH Năng lực khám phá khoa học 21 NSF National Science Fund (Quỹ khoa học Quốc gia của Mỹ) 22 NSTA National Science Teachers Asociation (Hiệp hội giáo viên khoa học quốc gia) 23 NRC National Research Coucil (Hội đồng nghiên cứu quốc gia) 24 MTXQ Môi trường xung quanh 25 PP Phương pháp 26 PPGD Phương pháp giáo dục xii 27 STEM Science, technology, engineering, mathematic (Khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học) 28 TCHĐKPKH Tổ chức hoạt động khám phá khoa học 29 TN Thực nghiệm xiii DANH MỤC CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1.Sự liên kết giữa bốn lĩnh vực của GD STEM ............................................... 58 Hình 2.2. Quy trình học tập khám phá của Bruton và Thornton .................................. 75 Hình 2.3. Quy trình học tập khám phá của Contant và các cộng sự ............................ 76 Hình 2.2. Quy trình thiết kế kỹ thuật của Stone-MacDonald ....................................... 77 Biểu đồ 3.1.Mức độ năng lực khám phá khoa học của trẻ MG 5-6 tuổi .................... 114 Hình 4.1. Quy trình TCHĐKPKH theo định hướng GD STEM cho trẻ MG 5-6 tuổi126 Hình 4.2. Sơ đồ lựa chọn và xây dựng chủ đề KPKH theo định hướng GD STEM .. 126 Hình 4.3. Các bước môi trường TCHĐKPKH theo định hướng giáo dục STEM .... 130 Hình 4.4. Các pha tiến hành HĐKPKH theo định hướng giáo dục STEM ............... 134 Hình 4.5. Sơ đồ các bước tiến hành Pha 1-Khám phá ................................................ 135 Hình 4.6. Sơ đồ các bước tiến hành Pha 2-Phát hiện ................................................. 137 Hình 4.7. Sơ đồ các bước tiến hành Pha 3-Thiết kế ................................................... 140 Biểu đồ 5.1. Kết quả phân bố mức độ năng lực khám phá khoa học ở 2 nhóm ĐC và TN trước thực nghiệm ................................................................................................ 160 Biểu đồ 5.2 Kết quả điểm của lớp ĐC và lớp TN trước thực nghiệm ....................... 161 Biểu đồ 5.3. Kết quả đo NL của nhóm ĐC và của nhóm TN sau TN ....................... 163 Biểu đồ 5.4. Mức độ năng lực KPKH của trẻ nhóm ĐC trước và sau TN chủ đề Bệnh viện thú y .................................................................................................................... 165 Biểu đồ 5.5. Mức độ năng lực khám phá khoa học của nhóm ĐC – TN sau chủ đề Trung tâm huấn luyện phòng phát chữa cháy và cứu nạn cứu hộ nhí ................................... 166 Biểu đồ 5.6. Kết quả phân bố điểm của nhóm ĐC trước và sau TN ......................... 168 Biểu đồ 5.7. Mức độ năng lực KPKH của trẻ nhóm ĐC trước và sau TN ................ 168 Biểu đồ 5.8. Phân bố điểm số nhóm TN trước và sau thực nghiệm ........................... 169 Biểu đồ 5.9. Mức độ năng lực KPKH của nhóm TN trước và sau TN ..................... 170 xiv DANH MỤC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1. Quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP) ................................................................ 74 Bảng 2.2. Năng lực khám phá khoa học của trẻ MG 5-6 tuổi ...................................... 81 Bảng 2.3. Tiêu chí đánh giá năng lực khám phá khoa học của trẻ MG 5-6 tuổi .......... 83 Bảng 3.1. Đặc điểm địa bàn cụm khảo sát ...................................................................