CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1. Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến đề tài 1. Nghiên cứu về giáo dục STEM 1.
Trên thế giới STEM là chữ viết tắt được khởi xướng cách đây hơn hai thập kỉ bởi Quỹ Khoa học quốc gia Mỹ để diễn đạt ngắn gọn bốn lĩnh vực là Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kĩ thuật (Engineering) và Toán (Mathematics). Tại thời điểm những năm 2000, GD STEM vẫn chưa được phổ biến. Cho tới khi người Mỹ học được về “Thế giới phẳng”, họ nhanh chóng tin rằng Trung Quốc và Ấn Độ đang trên đường vượt qua mình trong nền kinh tế toàn cầu nhờ sự phát triển vượt trội về STEM. Các quỹ tài trợ bắt đầu “chảy” về các lĩnh vực liên quan tới STEM [15], đồng thời trọng tâm giáo dục của Hoa Kì chính thức mở rộng thành bốn lĩnh vực S- T-E-M thay vì chỉ tập trung vào Toán và Khoa học như trước đây [16].
Sau đó, GD STEM nhanh chóng được hưởng ứng rộng rãi ở nhiều quốc gia và hiện tại nó đại diện cho một phong trào trong nhiều hệ thống giáo dục trên thế giới. Tuy GD STEM chưa có lịch sử lâu dài nhưng tốc độ phát triển lại rất mạnh mẽ. Tìm kiếm với từ khóa STEM, STEM education (GD STEM), STEM education research (nghiên cứu GD STEM) trên google lập tức cho ra lượng thông tin đồ sộ (hơn 500.000 kết quả), khẳng định xu hướng tăng nhanh chóng các nghiên cứu, bàn luận về GD STEM cũng như cho thấy nhiều quan điểm đa dạng về thuật ngữ này. Luận án tập trung vào một số nghiên cứu đánh giá về GD STEM theo từng giai đoạn để xác định những điểm cốt lõi trong quan niệm về GD STEM của các tác giả trên toàn thế giới.
Nghiên cứu đánh giá GD STEM giai đoạn 2007-2010 [17], giai đoạn 2013- 2015 [18] được thực hiện trên 8 tạp chí cho thấy các tác giả đều có xu hướng cho rằng, GD STEM có thể đề cập tới giáo dục các môn học STEM riêng lẻ trong nhà trường hoặc ngụ ý về sự kết nối, tích hợp liên ngành, xuyên ngành giữa các môn học S-T-E-M. Nghĩa là sự giảng dạy đơn môn hay giảng dạy tích hợp liên môn các môn học Khoa học, Toán, Công nghệ/Kĩ thuật đều thuộc phạm vi của GD STEM. 7 Trong đó, xu hướng tiếp cận mà HS học hai hoặc nhiều môn học STEM theo hình thức tích hợp ngày càng trở nên phổ biến ở nhiều quốc gia, được gọi chung là các cách tiếp cận tích hợp đối với GD STEM (iSTEM: integrated approaches to STEM education). Tuy nhiên, tích hợp các môn học STEM như thế nào vẫn đang là vấn đề được bàn luận [19].
Một nghiên cứu đánh giá khác ở giai đoạn 2000-2018 [20], thực hiện trên 36 tạp chí hàng đầu có ấn phẩm về GD STEM cho thấy các nghiên cứu trong lĩnh vực GD STEM có phạm vi đề cập rộng, bao gồm các vấn đề chủ yếu là: giảng dạy STEM, người học và môi trường học tập STEM từ nhà trẻ đến lớp 12; đào tạo GV và sinh viên trong lĩnh vực STEM; chính sách, chương trình, đánh giá trong GD STEM; văn hóa, xã hội và giới trong GD STEM; lịch sử, nhận thức luận và quan điểm về GD STEM. Bộ sách “Advances in STEM Education” (Những tiến bộ trong GD STEM) bao gồm các bài báo và bài viết đánh giá từ các chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực giáo dục STEM trên thế giới cũng cho thấy trọng tâm các nghiên cứu tập trung vào chương trình giảng dạy, việc học của HS và nhiều nhất là các bài viết về phát triển chuyên môn của GV [21]. Mục tiêu, chiến lược và kì vọng đối với GD STEM đã được thiết lập ở nhiều nước khác nhau trên thế giới. Trước tiên phải kể đến các nước châu Mỹ có GD STEM rất phát triển tiêu biểu như Hoa Kì, được xem là một trong những quốc gia hàng đầu về GD STEM.
Tuy vậy, Hoa Kì đang phải đối mặt với sự giảm sút NL HS trong đánh giá PISA (Progamme for International Student Assessment) [22],[23], thực trạng đất nước đang phải tuyển dụng ứng viên trong các lĩnh vực STEM từ các quốc gia khác, cùng với đó là sự tụt hạng của quốc gia trong xếp hạng nền kinh tế [24], đây là những lí do quan trọng để Hoa Kì xác định GD STEM là một cải cách quan trọng mang tầm quốc gia, tập trung vào 3 mục tiêu chính: (1) Tăng số lượng sinh viên theo đuổi bằng cấp và nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM; (2) Mở rộng lực lượng lao động có NL STEM; (3) Nâng cao hiểu biết STEM cho mọi đối tượng HS để chuẩn bị tốt hơn cho công dân Hoa Kì với các thách thức của xã hội khoa học và công nghệ [25]. Để làm được điều này thì việc nâng cao NL DH STEM của GV là thách thức lớn nhất của Hoa Kì. Các mô hình trường trung học STEM cũng hỗ trợ tích cực việc triển khai GD STEM ở Mỹ. Các trường học này chấp nhận HS dựa trên sở thích thay vì thành tích học tập trước đó; trang bị chuyên sâu hơn cho tất cả HS về toán và khoa học thông qua các khóa học trải nghiệm STEM ngoại khóa, nâng cao; cung cấp hỗ trợ trên diện rộng bao gồm dạy kèm, chương trình mùa hè, tư vấn hàng tuần và tư vấn tuyển sinh đại học [27].
Có thể thấy Hoa Kì không có môn học STEM chính thức trong các trường trung học, GD STEM được thực hiện thông qua tích hợp quy trình thiết kế kĩ thuật để giảng dạy các môn, đặc biệt là Khoa học và hoạt động ngoại khóa. Nước Úc cũng gặp tình trạng tương tự về việc HS bị tụt hạng trong các kì thi đánh giá quốc tế như PISA và TIMSS (Trends in Internaltional Mathematics and Science Study) và vấn đề thu hút HS vào học tập môn Khoa học, GD đại học về các lĩnh vực STEM và nâng cao nghề nghiệp STEM. Mục tiêu cho chương trình hành động ở quốc gia này đưa ra là: (1) Tăng NL, sự tham gia và khát vọng STEM của HS, (2) Tăng NL GV và chất lượng giảng dạy STEM, (3) Hỗ trợ các cơ hội GD STEM trong các hệ thống trường học, (4) Tạo điều kiện hợp tác hiệu quả với các nhà cung cấp giáo dục đại học, kinh doanh và công nghiệp [28]. Ngoài bốn lĩnh vực cơ bản, STEM còn được mở rộng thành STEAM (A-arts: nghệ thuật), STEEM (E- entrepreneurship: khởi nghiệp), STEMM (M-medicine: y dược), STEM/AH (A- arts, H-humanities) hay STEM-HASS (Humanities, Arts, Social Science: Khoa học xã hội).
Trong kế hoạch giáo dục đến năm 2030, chính phủ Úc nhấn mạnh đổi mới quốc gia tập trung vào GD STEM trong trường học, chuẩn bị cho HS các KN và nền tảng mạnh mẽ trong lĩnh vực STEM bao gồm các KN số và các KN liên quan tới Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán; để đảm bảo rằng rất cả những người trẻ nước Úc được trang bị những kiến thức và KN để thành công, đưa Úc đứng đầu các quốc gia đổi mới, tự hào trên toàn cầu về sự xuất sắc trong khoa học, nghiên cứu và 9 thương mại hóa [29]. Việc triển khai GD STEM đã được tiến hành song song với việc đánh giá trong ba năm (2015-2017) ở các trường của tiểu bang của Queensland. Kết quả cho thấy sự gia tăng số lượng trường học báo cáo về Công nghệ số từ khoảng 20% (năm 2016) lên khoảng 30% (năm 2017). Từ năm 2012 đến 2017, tỷ lệ HS chọn học Khoa học và Toán ở lớp 11 và 12 cũng tăng ở Queensland [30].
Các sáng kiến STEM thú vị đã được thực hiện để khơi dậy trí tưởng tượng và niềm đam mê của HS, đồng thời mở rộng cơ hội cho GV. Xây dựng NL GV trong STEM cũng được xác định là cốt lõi của việc cải thiện sự tham gia của HS và nâng cao thành tích của HS về khoa học, công nghệ và toán học. Úc cũng chú trọng thúc đẩy sự tham gia của nữ giới với STEM trong kế hoạch 10 năm để gia tăng số lượng nữ tham gia vào STEM, chi 10 triệu đô la để thành lập học viện STEM dành cho nữ địa phương. Úc không có chương trình GD STEM riêng mà được triển khai theo hình thức tích hợp có trọng điểm trong một số môn học như: thiết kế công nghệ và công nghệ số, công nghệ và nghiên cứu ứng dụng (lớp 7, 8), nghiên cứu kĩ thuật (lớp 11, 12 - bang New South Wales) hay được tích hợp vào các dự án học tập và các hoạt động ngoại khóa [31].
Tại các quốc gia Châu Âu như Anh, GD STEM được đánh giá cao và được đầu tư mạnh mẽ để khuyến khích HS phát triển KN và NL STEM, đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp và xã hội trong tương lai. GD STEM được lồng ghép vào chương trình giảng dạy chính khóa và sách giáo khoa. Chương trình hành động thúc đẩy giáo dục STEM của Anh tập trung vào: (1) tuyển dụng và bồi dưỡng nâng cao trình độ GV nhằm cải tiến và làm đa dạng chương trình học, nâng cao chất lượng giảng dạy STEM; (2) đầu tư ngân sách phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ dạy và học; (3) các dự án phát triển các hoạt động STEM sáng tạo nhằm tìm ra cách tốt nhất cho từng môn học STEM [32]. Tuy nhiên, chính sách hỗ trợ của Anh thể hiện không đồng đều, thường phủ nhận tầm quan trọng của công nghệ và kĩ thuật trong GD STEM, tập trung chủ yếu vào Toán và Khoa học [33],[34].
Ngoài ra, Anh còn có một số tổ chức quốc tế hoạt động trong lĩnh vực giáo dục như Hội đồng Anh (British Council), đóng vai trò quan trọng trong việc khuyến khích GD STEM ở nhiều quốc gia trên thế giới, bao gồm cả Việt Nam. Tại Đức, nơi sản xuất ở trình độ 10 cao, sự ra đời của Công nghiệp 4.0 đòi hỏi một số lượng lớn các nhà kĩ thuật khiến nước Đức đang trải qua tình trạng thiếu hụt kỉ lục về nhân lực các ngành nghề chuyên môn trong lĩnh vực Khoa học và Công nghệ. Chính phủ Đức liên tục thực hiện các biện pháp và đề xuất các chính sách mới để thúc đẩy GD STEM từ mầm non đến đại học. Chuỗi GD STEM ở Đức rất phát triển, bao gồm: (1) Cơ chế chính sách, chương trình cho đào tạo GV và giáo dục trường học; (2) Đào tạo GV cung cấp cho giáo dục phổ thông; (3) Giáo dục trường học cung cấp đầu ra chất lượng cho xã hội; (4) Xã hội thúc đẩy giáo dục trường học và cung cấp các hoạt động thiết thực cho việc đào tạo GV.