5E teaching model là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

Giới thiệu mô hình dạy học 5E

Mô hình dạy học 5E là một phương pháp giảng dạy dựa trên lý thuyết kiến tạo, được phát triển bởi tổ chức Biological Sciences Curriculum Study (BSCS) vào cuối thập niên 1980. Mục tiêu của mô hình là tạo ra một chu trình học tập hoàn chỉnh, trong đó học sinh được dẫn dắt từ giai đoạn tiếp cận kiến thức mới đến việc mở rộng, vận dụng và đánh giá những gì đã học. Mỗi giai đoạn trong mô hình đều được thiết kế để phục vụ mục tiêu phát triển tư duy và kiến thức khoa học của học sinh một cách chủ động.

Mô hình này đặc biệt phù hợp với giáo dục STEM, nơi người học không chỉ tiếp thu kiến thức mà còn cần vận dụng, sáng tạo và giải quyết vấn đề thực tiễn. 5E bao gồm: Engage (Gắn kết), Explore (Khám phá), Explain (Giải thích), Elaborate (Mở rộng), và Evaluate (Đánh giá). Cấu trúc này không chỉ giúp học sinh xây dựng kiến thức mới mà còn tạo điều kiện để điều chỉnh và mở rộng những hiểu biết đã có, nhờ đó thúc đẩy học tập bền vững.

Theo nghiên cứu từ San Diego County Office of Education, mô hình 5E giúp cải thiện kết quả học tập khoa học, nâng cao khả năng làm việc nhóm và phát triển kỹ năng tư duy phản biện. Chính vì vậy, mô hình này đã được áp dụng rộng rãi ở nhiều cấp học, đặc biệt trong giảng dạy các môn khoa học tự nhiên.

Giai đoạn 1: Engage (Gắn kết)

Mục tiêu chính của giai đoạn Engage là thu hút sự chú ý và khơi dậy hứng thú học tập của học sinh với chủ đề sẽ học. Giáo viên sử dụng những câu hỏi khơi gợi, tình huống thực tế hoặc thí nghiệm đơn giản để khuyến khích học sinh suy nghĩ và kết nối với kiến thức trước đây. Giai đoạn này giúp xác định kiến thức nền tảng mà học sinh đang có và chuẩn bị tinh thần tiếp thu nội dung mới.

Ví dụ, để mở đầu bài học về trọng lực, giáo viên có thể thực hiện một thí nghiệm đơn giản: thả rơi hai vật có khối lượng khác nhau từ cùng một độ cao và yêu cầu học sinh dự đoán kết quả. Sự bất ngờ hoặc mâu thuẫn với hiểu biết ban đầu sẽ kích thích sự tò mò, từ đó học sinh sẽ chủ động đặt câu hỏi và khám phá để hiểu rõ bản chất vấn đề.

Một số chiến lược phổ biến trong giai đoạn Engage gồm:

• Chiếu đoạn video ngắn gợi ý hiện tượng hoặc vấn đề cần giải quyết
• Đặt câu hỏi tình huống: "Điều gì xảy ra nếu...?"
• Yêu cầu học sinh kể lại trải nghiệm cá nhân liên quan đến chủ đề

Nguồn: Edutopia

Giai đoạn 2: Explore (Khám phá)

Giai đoạn Explore tập trung vào việc tạo cơ hội cho học sinh tham gia trực tiếp vào quá trình khám phá khái niệm thông qua trải nghiệm thực tiễn. Trong giai đoạn này, giáo viên đóng vai trò là người hướng dẫn chứ không truyền đạt thông tin trực tiếp. Học sinh được khuyến khích quan sát, đặt câu hỏi, tiến hành thí nghiệm hoặc thực hiện các hoạt động nhóm để tự xây dựng hiểu biết của mình.

Một ví dụ điển hình là khi học sinh khám phá về hiện tượng hòa tan. Giáo viên cung cấp nước, muối, đường và các chất khác nhau, sau đó yêu cầu học sinh thiết lập các thí nghiệm nhỏ để xem chất nào tan tốt hơn, tan nhanh hơn... Quá trình thử nghiệm, quan sát và thảo luận giúp học sinh rút ra các đặc điểm và điều kiện ảnh hưởng đến khả năng hòa tan.

Hoạt động trong giai đoạn Explore có thể bao gồm:

1. Thực hành thí nghiệm theo nhóm nhỏ
2. Phân tích số liệu hoặc mô hình
3. Sử dụng công cụ trực quan như bảng, sơ đồ để ghi nhận kết quả

Nguồn: Houghton Mifflin Harcourt

Giai đoạn 3: Explain (Giải thích)

Sau khi học sinh đã có các trải nghiệm và quan sát ban đầu trong giai đoạn khám phá, giai đoạn Explain được thiết kế để củng cố và mở rộng kiến thức bằng cách giới thiệu các khái niệm khoa học chính thức. Giáo viên đóng vai trò quan trọng trong việc hướng dẫn học sinh phân tích kết quả, xác định các mẫu hình, và đưa ra lý giải bằng ngôn ngữ khoa học.

Học sinh được khuyến khích thảo luận những gì mình đã quan sát, giải thích hiện tượng và sử dụng từ vựng chuyên ngành một cách chính xác. Ví dụ, sau thí nghiệm về sự nổi – chìm, học sinh sẽ được giới thiệu khái niệm về lực đẩy Archimedes và trọng lượng riêng để giải thích tại sao vật nổi hay chìm.

Bảng minh họa ví dụ về giai đoạn Explain:

Chủ đề	Trải nghiệm trong giai đoạn Explore	Khái niệm được giải thích
Lực hấp dẫn	Thí nghiệm rơi tự do	Lực hút giữa các vật có khối lượng
Phản ứng hóa học	Trộn baking soda và giấm	Chuyển hóa chất, tạo chất mới
Quang hợp	Quan sát lá cây đổi màu khi phơi sáng	Phản ứng tổng hợp ánh sáng – CO2 – nước

Nguồn: Lesley University

Giai đoạn 4: Elaborate (Mở rộng)

Giai đoạn Elaborate nhằm mục đích mở rộng kiến thức đã học và khuyến khích học sinh vận dụng các khái niệm vào tình huống thực tế hoặc mới mẻ. Đây là bước chuyển quan trọng giúp học sinh đi từ lý thuyết đến thực hành, đồng thời thúc đẩy khả năng sáng tạo và tư duy ứng dụng – những kỹ năng thiết yếu trong giáo dục STEM và đời sống hiện đại.

Trong giai đoạn này, giáo viên thiết kế các hoạt động mở rộng như dự án, mô phỏng, nghiên cứu tình huống hoặc giải quyết vấn đề thực tế. Học sinh có thể làm việc độc lập hoặc theo nhóm để xây dựng sản phẩm học tập như mô hình, video thuyết trình, báo cáo nghiên cứu…

Ví dụ, sau khi học về cấu trúc tế bào và chức năng của chúng, học sinh có thể được giao nhiệm vụ thiết kế một “công ty tế bào”, trong đó mỗi phòng ban đại diện cho một bào quan và hoạt động theo chức năng tương ứng. Qua hoạt động này, học sinh vận dụng kiến thức vào một ngữ cảnh khác, đồng thời phát triển kỹ năng làm việc nhóm và giao tiếp.

Các hình thức triển khai giai đoạn Elaborate gồm:

• Làm bài tập ứng dụng nâng cao hoặc thực hành đa bước
• Thực hiện thí nghiệm mở rộng hoặc biến đổi điều kiện ban đầu
• Tham gia các hoạt động ngoại khóa, STEM challenge, hoặc thảo luận mở rộng liên môn

Nguồn: Houghton Mifflin Harcourt

Giai đoạn 5: Evaluate (Đánh giá)

Evaluate là giai đoạn cuối cùng, nơi giáo viên và học sinh cùng tham gia vào quá trình đánh giá kết quả học tập. Không giống các hình thức kiểm tra truyền thống tập trung vào ghi nhớ, đánh giá trong mô hình 5E chú trọng vào việc đo lường sự hiểu biết khái niệm, mức độ vận dụng và quá trình học tập của học sinh.

Giáo viên có thể sử dụng đánh giá định lượng (bài kiểm tra, bài tập), đánh giá định tính (quan sát, nhận xét, bảng kiểm) hoặc tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng. Ngoài ra, các hình thức đánh giá dựa trên sản phẩm (project-based assessment) cũng rất hiệu quả để phản ánh năng lực tổng hợp của học sinh.

Bảng minh họa các công cụ đánh giá phù hợp:

Loại đánh giá	Mục đích	Công cụ
Đánh giá chẩn đoán	Đo kiến thức nền trước bài học	Bảng hỏi, phiếu khảo sát
Đánh giá quá trình	Theo dõi sự tiến bộ	Bảng quan sát, nhật ký học tập
Đánh giá tổng kết	Kết quả cuối bài học	Bài kiểm tra, bài thuyết trình

Nguồn: NASA eClips

Ưu điểm của mô hình 5E

Mô hình 5E mang lại nhiều lợi ích cho cả học sinh và giáo viên. Đối với học sinh, mô hình này giúp phát triển khả năng tư duy độc lập, hợp tác hiệu quả, và xây dựng niềm tin vào năng lực bản thân trong học tập. Đối với giáo viên, mô hình cung cấp một khung cấu trúc rõ ràng để thiết kế bài học có chiều sâu và dễ đánh giá.

Các ưu điểm chính của mô hình 5E:

• Khuyến khích học sinh tự tìm tòi, khám phá và kiến tạo tri thức
• Hỗ trợ phát triển kỹ năng thế kỷ 21 như giao tiếp, giải quyết vấn đề, sáng tạo
• Cho phép cá nhân hóa học tập, phù hợp với nhiều đối tượng học sinh
• Tạo môi trường học tập tích cực, năng động và lấy người học làm trung tâm

Theo một nghiên cứu trên tạp chí STEM Education Journal, mô hình 5E làm tăng mức độ ghi nhớ và khả năng vận dụng kiến thức của học sinh cao hơn từ 18–27% so với phương pháp giảng dạy truyền thống.

Ứng dụng mô hình 5E trong giáo dục STEM

Trong giáo dục STEM, mô hình 5E đóng vai trò thiết yếu trong việc dẫn dắt học sinh từ nhận thức đến hành động, từ lý thuyết đến thực hành. Việc tích hợp 5E trong các dự án STEM cho phép học sinh trải nghiệm toàn diện chu trình học tập, từ khởi tạo vấn đề đến thiết kế, chế tạo và phản hồi sản phẩm.

Ví dụ, một dự án STEM thiết kế hệ thống tưới nhỏ giọt có thể triển khai như sau:

1. Engage: Nêu thực trạng thiếu nước trong nông nghiệp
2. Explore: Quan sát cách tưới truyền thống và đánh giá hiệu quả
3. Explain: Học nguyên lý thủy lực, cơ học
4. Elaborate: Thiết kế và mô phỏng hệ thống tưới tiết kiệm
5. Evaluate: Trình bày sản phẩm, nhận phản hồi từ nhóm khác

Nguồn: Defined Learning

Kết luận

Mô hình dạy học 5E không chỉ là một phương pháp tiếp cận hiệu quả trong giáo dục khoa học, mà còn là một triết lý sư phạm tiến bộ, khơi dậy khả năng tự học, sáng tạo và tư duy phản biện ở học sinh. Khi được triển khai đúng cách, mô hình này sẽ góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy và phát triển năng lực học sinh một cách toàn diện.

Giáo viên, nhà trường và các nhà hoạch định chính sách giáo dục nên đầu tư vào việc đào tạo, triển khai và đánh giá mô hình 5E như một phần không thể thiếu trong chương trình đổi mới giáo dục toàn diện hiện nay.