Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM môn Sinh học (Chương trình GDPT 2018)

Tổng hợp kế hoạch dạy học STEM môn Sinh học theo chương trình GDPT 2018, bao gồm cơ sở lý luận, quy trình và các chủ đề dạy học mẫu chi tiết.

• Tác giả: Bùi Thùy Liên
• Trường học: Đại học Hoa Lư
• Chuyên ngành: Sinh học
• Đề tài: Xây dựng kế hoạch dạy học một số chủ đề giáo dục STEM môn Sinh học trong chương trình giáo dục phổ thông - chương trình tổng thể năm 2018
• Loại tài liệu: Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Ninh Bình

Tóm tắt

I. Tổng quan kế hoạch dạy học STEM Sinh học Chương trình 2018

Kế hoạch dạy học STEM Sinh học theo Chương trình Giáo dục Phổ thông 2018 là một định hướng giáo dục chiến lược, nhằm đáp ứng yêu cầu của cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0. Đây không chỉ là việc lồng ghép các yếu tố Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học vào môn Sinh, mà là một phương pháp tiếp cận liên môn, giúp học sinh vận dụng kiến thức tổng hợp để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Theo định nghĩa của Hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (NSTA), giáo dục STEM là gì? Đó là "cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực". Mục tiêu cốt lõi của việc xây dựng kế hoạch dạy học STEM Sinh học là chuyển đổi phương pháp giáo dục từ truyền thụ kiến thức một chiều sang tổ chức hoạt động học tập chủ động, sáng tạo cho học sinh. Thông qua các chủ đề STEM Sinh học THPT, học sinh được đặt vào vai trò của người nghiên cứu, người kiến tạo, từ đó hình thành và phát triển năng lực học sinh qua môn Sinh học một cách toàn diện. Chương trình 2018 nhấn mạnh việc học đi đôi với hành, lý thuyết gắn liền với thực tiễn, và giáo dục STEM chính là công cụ hiệu quả nhất để hiện thực hóa mục tiêu này. Việc triển khai thành công đòi hỏi một kế hoạch bài bản, từ việc lựa chọn chủ đề, thiết kế hoạt động đến khâu kiểm tra, đánh giá, đảm bảo mỗi bài học là một trải nghiệm học tập ý nghĩa.

1.1. Bản chất của giáo dục STEM trong bối cảnh chương trình mới

Bản chất của giáo dục STEM là phá vỡ rào cản giữa các môn học riêng lẻ. Thay vì học Sinh học, Toán học, Công nghệ như những lĩnh vực độc lập, học sinh học cách kết hợp chúng để tạo ra giải pháp. Một kế hoạch dạy học STEM Sinh học hiệu quả sẽ xoay quanh một vấn đề thực tiễn, ví dụ như "Công nghệ vi sinh vật trong xử lý ô nhiễm môi trường". Để giải quyết vấn đề này, học sinh phải huy động kiến thức Sinh học về vi sinh vật, kiến thức Công nghệ để thiết kế quy trình xử lý, kiến thức Kỹ thuật để xây dựng mô hình và kiến thức Toán học để đo lường, phân tích dữ liệu. Cách tiếp cận này giúp học sinh thấy được sự kết nối và ý nghĩa của tri thức. Đây là phương thức dạy học tích hợp môn Sinh học hiệu quả, giúp học sinh không chỉ hiểu "cái gì" mà còn hiểu "tại sao" và "như thế nào", trang bị cho các em những kỹ năng cần thiết cho thế kỷ 21.

1.2. Vai trò của việc dạy học tích hợp môn Sinh học hiện nay

Dạy học tích hợp không phải là một khái niệm mới, nhưng trong bối cảnh chương trình giáo dục phổ thông 2018 môn Sinh học, nó mang một vai trò đặc biệt quan trọng. Giáo dục STEM chính là hình thức dạy học tích hợp ở mức độ cao. Vai trò của nó thể hiện ở việc nâng cao hứng thú học tập, khi học sinh thấy được ứng dụng trực tiếp của kiến thức vào đời sống. Nó giúp hình thành và phát triển các năng lực cốt lõi như giải quyết vấn đề, sáng tạo, hợp tác và giao tiếp. Hơn nữa, việc vận dụng kiến thức liên môn trong dạy học Sinh học còn có ý nghĩa hướng nghiệp sâu sắc. Khi tham gia các dự án STEM, học sinh được trải nghiệm công việc của một nhà khoa học, một kỹ sư, từ đó có những định hướng rõ ràng hơn cho tương lai nghề nghiệp, đặc biệt trong các lĩnh vực đang có nhu cầu nhân lực cao của xã hội.

II. Thách thức khi xây dựng kế hoạch dạy học STEM Sinh học

Việc triển khai kế hoạch dạy học STEM Sinh học theo Chương trình 2018 mang lại nhiều lợi ích, tuy nhiên cũng đặt ra không ít thách thức cho các nhà trường và giáo viên. Một trong những rào cản lớn nhất đến từ nhận thức và thói quen dạy học truyền thống. Việc chuyển từ dạy học theo từng đơn vị kiến thức riêng lẻ sang các chủ đề tích hợp, liên môn đòi hỏi sự thay đổi lớn trong tư duy sư phạm. Nghiên cứu của ThS. Bùi Thùy Liên (2020) chỉ ra rằng: "việc xây dựng chủ đề dạy học theo định hướng STEM còn gặp nhiều khó khăn về nhận thức của GV và điều kiện về cơ sở vật chất". Giáo viên quen với việc giảng dạy chuyên sâu môn mình phụ trách sẽ gặp khó khăn khi phải kết nối với kiến thức các môn khác như Công nghệ, Kỹ thuật. Bên cạnh đó, điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị để tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM Sinh học tại nhiều trường còn hạn chế. Việc thiếu các phòng thí nghiệm hiện đại, dụng cụ, vật liệu thực hành khiến việc triển khai các dự án mang tính kỹ thuật trở nên bất khả thi. Những thách thức này đòi hỏi cần có giải pháp đồng bộ từ khâu đào tạo, bồi dưỡng giáo viên đến đầu tư cơ sở vật chất để giáo dục STEM thực sự đi vào chiều sâu.

2.1. Khó khăn trong việc vận dụng kiến thức liên môn để dạy học

Khó khăn lớn nhất là làm thế nào để vận dụng kiến thức liên môn trong dạy học Sinh học một cách tự nhiên và hiệu quả. Giáo viên Sinh học có thể nắm rất vững kiến thức chuyên môn nhưng lại thiếu nền tảng về lập trình, thiết kế kỹ thuật hay phân tích toán học phức tạp. Điều này đòi hỏi sự hợp tác chặt chẽ giữa các giáo viên bộ môn, cùng nhau xây dựng kế hoạch giáo dục nhà trường môn Sinh theo các chủ đề chung. Tuy nhiên, việc phối hợp này không đơn giản do rào cản về thời gian, lịch trình và cả chuyên môn. Để tạo ra một giáo án STEM Sinh học chất lượng, cần có sự đầu tư nghiêm túc về thời gian và công sức nghiên cứu, không chỉ nội dung sách giáo khoa mà còn các ứng dụng thực tiễn liên quan.

2.2. Yêu cầu về tài liệu tập huấn dạy học STEM cho giáo viên

Để vượt qua các thách thức, nhu cầu về các tài liệu tập huấn dạy học STEM chất lượng và bài bản là vô cùng cấp thiết. Giáo viên cần được hướng dẫn cụ thể về quy trình, phương pháp thiết kế bài dạy STEM Sinh học, từ khâu lựa chọn chủ đề đến cách tổ chức hoạt động và đánh giá năng lực học sinh. Các tài liệu này không nên chỉ dừng lại ở lý thuyết mà cần cung cấp các ví dụ minh họa, các mẫu kế hoạch bài dạy 5 hoạt động môn Sinh học chi tiết, có thể áp dụng ngay. Thực tế cho thấy, các chương trình tập huấn hiện nay đôi khi còn mang tính hình thức, chưa đi sâu vào giải quyết các vấn đề cốt lõi mà giáo viên gặp phải. Do đó, việc xây dựng một hệ thống tài liệu chuẩn và tổ chức các buổi tập huấn thực chiến là yếu tố then chốt để nâng cao năng lực cho đội ngũ giáo viên, thúc đẩy giáo dục STEM phát triển.

III. Hướng dẫn 4 bước xây dựng kế hoạch dạy học STEM Sinh học

Để hệ thống hóa quá trình soạn giảng, một kế hoạch dạy học STEM Sinh học cần được xây dựng theo một quy trình khoa học. Dựa trên các nghiên cứu và hướng dẫn của Bộ Giáo dục và Đào tạo, quy trình này có thể được tóm gọn trong 4 bước cốt lõi, giúp giáo viên chuyển từ ý tưởng thành một bài học hoàn chỉnh và khả thi. Quy trình này đảm bảo bài học không chỉ truyền tải kiến thức theo yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông 2018 môn Sinh học mà còn tập trung vào việc phát triển năng lực học sinh. Bước đầu tiên là lựa chọn chủ đề, một khâu mang tính quyết định, ảnh hưởng đến toàn bộ cấu trúc bài học. Tiếp theo là xác định vấn đề thực tiễn cần giải quyết, giúp kết nối bài học với cuộc sống. Sau đó, giáo viên cần xây dựng các tiêu chí rõ ràng cho sản phẩm hoặc giải pháp mà học sinh cần tạo ra. Cuối cùng là thiết kế chi tiết tiến trình tổ chức các hoạt động dạy học. Việc tuân thủ quy trình 4 bước này giúp giáo viên thiết kế bài dạy STEM Sinh học một cách logic, có mục tiêu rõ ràng và tối ưu hóa trải nghiệm học tập của học sinh, đảm bảo các yếu tố Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học được tích hợp một cách hài hòa và có chủ đích.

3.1. Bước 1 2 Lựa chọn chủ đề và xác định vấn đề thực tiễn

Bước 1, lựa chọn chủ đề, là nền tảng của bài học. Chủ đề cần xuất phát từ nội dung chương trình học nhưng phải gắn liền với các bối cảnh thực tế mà học sinh quan tâm, ví dụ như môi trường, sức khỏe, nông nghiệp. Một chủ đề STEM Sinh học THPT hấp dẫn có thể là "Quy trình trồng rau an toàn" hay "Mô hình xử lý rác thải hữu cơ". Bước 2, xác định vấn đề, là cụ thể hóa chủ đề thành một nhiệm vụ hoặc một thách thức. Thay vì hỏi "Vi sinh vật có vai trò gì?", vấn đề được đặt ra là "Làm thế nào để ứng dụng vi sinh vật để làm sữa chua tại nhà?" Vấn đề này đòi hỏi học sinh phải nghiên cứu kiến thức nền (kiến thức khoa học) và vận dụng nó để tạo ra một sản phẩm (giải pháp công nghệ/kỹ thuật).

3.2. Bước 3 4 Xây dựng tiêu chí và thiết kế tiến trình dạy học

Bước 3 là xây dựng bộ tiêu chí đánh giá cho sản phẩm hoặc giải pháp. Các tiêu chí này phải rõ ràng, cụ thể và có thể đo lường được. Ví dụ, với sản phẩm sữa chua, tiêu chí có thể là: độ chua, độ ngọt, trạng thái (đặc, mịn), đảm bảo vệ sinh. Bộ tiêu chí này vừa là định hướng cho học sinh trong quá trình thực hiện, vừa là công cụ để đánh giá năng lực học sinh trong dạy học STEM. Bước 4, thiết kế tiến trình dạy học, là việc sắp xếp các hoạt động học tập theo một chuỗi logic, thường theo mô hình 5 hoạt động. Tiến trình này cần vạch rõ mục tiêu, nội dung, sản phẩm cần đạt của từng hoạt động, cũng như phương pháp tổ chức và vai trò của giáo viên, học sinh.

IV. Bí quyết thiết kế bài dạy STEM Sinh học theo 5 hoạt động

Mô hình tổ chức hoạt động học tập theo 5 bước là một bí quyết để cấu trúc một kế hoạch dạy học STEM Sinh học hiệu quả và phù hợp với định hướng của Bộ Giáo dục và Đào tạo, đặc biệt là theo tinh thần của Công văn 5512. Cấu trúc này không chỉ áp dụng cho STEM mà còn cho tất cả các bài học phát triển năng lực. Nó biến một quy trình thiết kế kỹ thuật (Engineering Design Process) phức tạp thành các hoạt động sư phạm gần gũi, dễ triển khai. Theo nghiên cứu, quy trình thiết kế kỹ thuật 8 bước có thể được thể hiện qua 5 hoạt động chính trong dạy học. Mô hình này giúp dẫn dắt học sinh đi từ việc tiếp nhận vấn đề, tự mình tìm tòi, nghiên cứu kiến thức, đề xuất giải pháp, chế tạo, thử nghiệm và cuối cùng là trình bày, bảo vệ sản phẩm của mình. Việc áp dụng thành thạo cấu trúc 5 hoạt động này sẽ giúp giáo viên tổ chức lớp học một cách khoa học, phát huy tối đa tính tích cực, chủ động của học sinh. Đây là chìa khóa để thiết kế bài dạy STEM Sinh học thành công, đảm bảo học sinh không chỉ học kiến thức mà còn rèn luyện được quy trình làm việc và tư duy của một nhà khoa học, một kỹ sư.

4.1. Vận dụng mẫu kế hoạch bài dạy 5 hoạt động môn Sinh học

Một mẫu kế hoạch bài dạy 5 hoạt động môn Sinh học theo định hướng STEM thường có cấu trúc như sau: (1) Hoạt động 1: Xác định vấn đề (Giao nhiệm vụ), giáo viên đưa ra một tình huống thực tiễn và đặt ra yêu cầu, thách thức. (2) Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp, học sinh tự tìm hiểu kiến thức liên quan (Sinh, Toán, Lý, Hóa...) và thảo luận nhóm để đưa ra các ý tưởng giải quyết. (3) Hoạt động 3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế, các nhóm trình bày ý tưởng, cả lớp cùng góp ý để chọn ra giải pháp tối ưu. (4) Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm, học sinh bắt tay vào thực hiện, chế tạo sản phẩm theo thiết kế đã chọn. (5) Hoạt động 5: Trình bày, đánh giá sản phẩm, các nhóm giới thiệu sản phẩm, chia sẻ kết quả và rút kinh nghiệm. Đây chính là cấu trúc cốt lõi của kế hoạch bài dạy theo công văn 5512 môn Sinh học.

4.2. Cách đánh giá năng lực học sinh trong các hoạt động STEM

Việc đánh giá năng lực học sinh trong dạy học STEM là một quá trình toàn diện, không chỉ dừng lại ở việc chấm điểm sản phẩm cuối cùng. Giáo viên cần đánh giá cả quá trình làm việc của học sinh thông qua nhiều công cụ khác nhau. Bảng kiểm quan sát được sử dụng để theo dõi kỹ năng hợp tác, giao tiếp, khả năng giải quyết vấn đề của học sinh trong các hoạt động nhóm. Hồ sơ học tập (portfolio) bao gồm các bản thiết kế, nhật ký ghi chép, kết quả thử nghiệm... thể hiện toàn bộ quá trình tư duy và làm việc của học sinh. Các bài trình bày, báo cáo sản phẩm là cơ hội để đánh giá năng lực thuyết trình, phản biện. Việc kết hợp đa dạng các hình thức đánh giá này giúp đưa ra nhận xét chính xác và toàn diện về sự phát triển năng lực của mỗi học sinh, thay vì chỉ đánh giá kiến thức ghi nhớ.

V. Top chủ đề STEM Sinh học THPT áp dụng thực tế hiệu quả

Lựa chọn chủ đề phù hợp là yếu tố quyết định thành công của một kế hoạch dạy học STEM Sinh học. Các chủ đề hiệu quả thường có tính ứng dụng cao, gần gũi với đời sống và có khả năng tích hợp kiến thức từ nhiều lĩnh vực. Sinh học là một môn khoa học có tính thực tiễn cao, do đó có rất nhiều ý tưởng để xây dựng các chủ đề STEM Sinh học THPT. Các chủ đề này có thể xoay quanh các lĩnh vực như công nghệ sinh học, nông nghiệp, y học và bảo vệ môi trường. Ví dụ, các chủ đề như "Công nghệ vi sinh vật trong xử lý ô nhiễm môi trường", "Dinh dưỡng khoáng – tăng năng suất cây trồng và nông nghiệp sạch", hay "Một số bệnh dịch ở người và cách phòng ngừa" đều là những lựa chọn xuất sắc. Những chủ đề này không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 môn Sinh học mà còn cho phép các em thực hành, trải nghiệm và tạo ra những sản phẩm có ý nghĩa. Qua đó, học sinh hiểu sâu sắc hơn về vai trò của Sinh học trong việc giải quyết các vấn đề cấp bách của xã hội, từ đó nuôi dưỡng niềm đam mê khoa học.

5.1. Phân tích mẫu giáo án STEM Sinh học Xử lý ô nhiễm môi trường

Một giáo án STEM Sinh học mẫu về chủ đề "Công nghệ vi sinh vật xử lý ô nhiễm" có thể được thiết kế như sau. Vấn đề đặt ra là: "Điều tra thực trạng ô nhiễm rác thải hữu cơ tại địa phương và đề xuất mô hình xử lý quy mô nhỏ". Để giải quyết, học sinh cần vận dụng kiến thức Sinh học (vai trò của vi sinh vật phân giải), Công nghệ (thiết kế mô hình ủ compost), Kỹ thuật (lựa chọn vật liệu, lắp ráp mô hình) và Toán học (tính toán tỉ lệ, thống kê số liệu). Sản phẩm cuối cùng có thể là một mô hình thùng ủ rác hữu cơ kèm theo một báo cáo khoa học hoặc một video tuyên truyền. Quá trình thực hiện dự án này giúp học sinh rèn luyện kỹ năng nghiên cứu, thiết kế và làm việc nhóm, một ví dụ điển hình của phương pháp dạy học dự án môn Sinh.

5.2. Hướng dẫn tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM Sinh học

Việc tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM Sinh học có thể được thực hiện dưới nhiều hình thức đa dạng. Bên cạnh các dự án học tập trong lớp, nhà trường có thể tổ chức các buổi tham quan thực tế tại các viện nghiên cứu, trang trại công nghệ cao, hoặc nhà máy xử lý nước thải. Các câu lạc bộ STEM là một môi trường lý tưởng để học sinh theo đuổi các dự án nghiên cứu sâu hơn theo sở thích. Tổ chức các cuộc thi "Khoa học kỹ thuật" cấp trường cũng là một cách hiệu quả để khuyến khích tinh thần sáng tạo. Những hoạt động này giúp mở rộng không gian học tập ra ngoài lớp học, kết nối nhà trường với cộng đồng và doanh nghiệp, tạo cơ hội cho học sinh được học hỏi từ các chuyên gia và tiếp cận với các công nghệ thực tế, làm cho kế hoạch dạy học STEM Sinh học trở nên sống động và ý nghĩa hơn.

VI. Xu hướng và tương lai kế hoạch dạy học STEM Sinh học

Giáo dục STEM không phải là một xu hướng nhất thời mà là một định hướng phát triển tất yếu của giáo dục hiện đại. Tương lai của kế hoạch dạy học STEM Sinh học tại Việt Nam gắn liền với sự phát triển của công nghệ và những yêu cầu mới của xã hội. Các chủ đề sẽ ngày càng cập nhật, bám sát các lĩnh vực công nghệ cao như công nghệ gen, sinh học phân tử, trí tuệ nhân tạo trong y học. Việc triển khai sẽ ngày càng đi vào chiều sâu, không chỉ dừng lại ở các dự án đơn lẻ mà sẽ được tích hợp một cách hệ thống vào toàn bộ chương trình. Để làm được điều đó, việc xây dựng kế hoạch giáo dục nhà trường môn Sinh theo định hướng STEM cần được chú trọng. Điều này đòi hỏi một chiến lược tổng thể từ ban giám hiệu, sự đồng lòng của tổ chuyên môn và sự hỗ trợ về chính sách, nguồn lực từ các cấp quản lý. Khi giáo dục STEM trở thành một phần không thể thiếu trong văn hóa nhà trường, nó sẽ tạo ra một thế hệ học sinh có đủ năng lực và phẩm chất để thích ứng và kiến tạo tương lai trong một thế giới không ngừng biến đổi.

6.1. Lợi ích vượt trội trong việc phát triển năng lực học sinh

Lợi ích lớn nhất và lâu dài nhất của việc áp dụng kế hoạch dạy học STEM Sinh học chính là sự phát triển năng lực học sinh qua môn Sinh học một cách toàn diện. Học sinh không chỉ được trang bị kiến thức nền tảng mà còn được rèn luyện các kỹ năng tư duy bậc cao. Năng lực giải quyết vấn đề được hình thành khi các em đối mặt với những thách thức thực tiễn. Năng lực sáng tạo được phát huy khi các em tự do đề xuất và thử nghiệm các giải pháp. Năng lực hợp tác và giao tiếp được củng cố qua quá trình làm việc nhóm. Quan trọng hơn, giáo dục STEM nuôi dưỡng sự tự tin, tính tự chủ và niềm đam mê khám phá khoa học, những phẩm chất cần thiết cho mọi công dân trong thế kỷ 21.

6.2. Định hướng xây dựng kế hoạch giáo dục nhà trường môn Sinh

Để giáo dục STEM phát huy hiệu quả tối đa, nó cần được đặt trong một kế hoạch tổng thể của nhà trường. Việc xây dựng kế hoạch giáo dục nhà trường môn Sinh cần có tầm nhìn dài hạn, xác định rõ các chủ đề STEM cốt lõi cho từng khối lớp, đảm bảo tính liên thông và hệ thống. Kế hoạch này cần phân bổ rõ nguồn lực, từ thời lượng chương trình, cơ sở vật chất đến việc bồi dưỡng giáo viên. Cần xây dựng một cơ chế hợp tác hiệu quả giữa các tổ chuyên môn (Toán, Lý, Hóa, Sinh, Công nghệ, Tin học) để cùng nhau phát triển các dự án liên môn. Khi được triển khai một cách đồng bộ và có chiến lược, giáo dục STEM sẽ thực sự thay đổi diện mạo của hoạt động dạy và học, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của dạy học môn Sinh học theo định hướng STEM 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM, trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác [1]. Giáo dục STEM Giáo dục STEM được hiểu là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể.

Trên thế giới STEM được xuất hiện lần đầu tiên tại Mỹ, khi mà nền giáo dục của đất nước số 1 thế giới này đang có xu hướng đi xuống. Mỹ đã quyết định công cuộc cải cách giáo dục và STEM đã được ra đời. Đây là con đường phát triển tương lai và bền vững nhất của Mỹ. Sự thật thì STEM không hoàn toàn mới mà tiền thân của nó là METS.

Sau khi đổi tên tại hội nghị liên ngành về giáo dục khoa học được tổ chức bởi quỹ khoa học quốc gia Hoa Kì (NSF) thì nó đã được phổ biến hơn và mô hình giáo dục này được chú trọng và phát triển đầu tiên ở Mỹ. Chính vì sự phát triển và đổi mới này của Mỹ đã khiến nhiều nước phát triển trên thế giới tò mò và học tập theo. Điều làm cho giáo dục STEM trở nên phổ biến trên thế giới là khả năng xóa bỏ khoảng cách giữa kiến thức trên sách vở và ứng dụng thực tiễn. Giáo dục đi kèm với thực tế đã dần thay đổi so với giáo dục truyền thống gò bó và áp lực với học sinh - Điều mà cả thế giới đều đang cố gắng đạt được.

Điển hình của sự lan tỏa STEM đó chính là diễn đàn giáo dục STEM lần thứ 6 tại Florida có tới 2500 vị đại biểu đến từ 120 quốc gia khác nhau. Trong 5 đó châu Mỹ có Mỹ đứng đầu khởi xướng và có các nước đại diện tiêu biểu như Canada, Brazil… châu Âu tiêu biểu có Anh, Pháp, Đức,…, châu Á có Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Qatar,… và chắc chắn không thể thiếu châu Phi. Với sự tiếp cận đến toàn thế giới, STEM đã chứng tỏ sức mạnh lan tỏa toàn cầu của mình là không giới hạn. Phải chăng STEM đang trở thành cuộc cách mạng thay đổi nền giáo dục thế giới.

[11] Tại Mỹ, đầu những năm 90, đã hình thành xu hướng giáo dục mới gọi là giáo dục STEM. Trong chương trình giáo dục STEM, các môn học về khoa học công nghệ không giảng dạy độc lập mà tích hợp lại với nhau thành một môn học thông qua phương pháp giảng dạy bằng dự án, trải nghiệm, thực hành. Tại nhiều nước châu Âu và châu Mỹ, để phát huy tối đa sự sáng tạo của học sinh các cấp, các hội chợ khoa học (Science fair) được tổ chức thường xuyên từ cấp trường đến cấp quốc gia. Một ví dụ cho sự coi trọng giáo dục STEM là ngày hội khoa học toàn quốc tại Nhà Trắng lần thứ 5 vừa qua, 23/03/2015, tổng thống Mỹ đã dành cả ngày để trao đổi, trò chuyện với các nhà khoa học nhí, các sản phẩm sáng tạo của học sinh được trưng bày trong văn phòng Nhà Trắng.

Nghiên cứu các nước có nền khoa học phát triển nói chung như Mỹ, Anh, Đức… cho thấy ngày hội khoa học không chỉ thu hút được sự quan tâm của đông đảo học sinh, phụ huynh mà còn thu hút sự quan tâm mạnh mẽ của giới truyền thông, chính khách, bởi hơn ai hết họ hiểu tầm quan trọng của việc nuôi dưỡng, thổi bùng niềm đam mê khoa học trong giới trẻ là vô cùng quan trọng đối với sự phát triển bền vững của quốc gia. Trên khắp thế giới, các sáng kiến giáo dục STEM khác nhau về phạm vi, quy mô, loại, nhóm dân số mục tiêu và nguồn tài trợ. Một danh sách các tổ chức hiện đang tham gia vào các hoạt động giáo dục STEM và tiếp cận rộng khắp Châu Phi cận Sahara đã nổi lên. Các tổ chức có quy mô, phạm vi, cơ chế tài trợ và tuyên bố sứ mệnh.

Tuy nhiên, tất cả đều tập trung vào việc cải thiện giáo dục STEM ở lục địa. Đã có rất nhiều chương trình và nỗ lực thiết lập cách tiếp cận quốc gia về giáo dục STEM ở Úc. Trong năm 2009, chương trình iSTEM (Invigorating STEM) được thành lập như là một chương trình làm giàu tri thức cho học sinh trung học ở Sydney, Úc. Chương trình tập trung vào việc cung cấp các hoạt động cho sinh viên quan tâm và gia đình của họ trong STEM.

Thành công của 6 chương trình đã dẫn đến nhiều trường đại học và tổ chức khoa học hỗ trợ cho chương trình. Canada đứng thứ 12 trong số 16 nước ngang bằng về tỷ lệ sinh viên tốt nghiệp theo học các chương trình STEM, với 21,2%, cao hơn Hoa Kỳ, nhưng thấp hơn các nước như Pháp, Đức và Áo. Phần Lan, có hơn 30% sinh viên tốt nghiệp đại học đến từ các ngành khoa học, toán học, khoa học máy tính, và các chương trình kỹ thuật. Nhóm công tác giáo dục STEM của Thổ Nhĩ Kỳ (hay FeTeMM-Fen Bilimleri, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik) là một liên minh của các nhà khoa học và giáo viên, những người có nhiều nỗ lực để nâng cao chất lượng giáo dục trong các lĩnh vực STEM chứ không tập trung vào việc tăng số lượng sinh viên STEM.

Tại Qatar, AL-Bairaq là một chương trình tiếp cận học sinh trung học với một chương trình tập trung vào STEM, do Trung tâm Vật liệu Tiên tiến (CAM) của Đại học Qatar điều hành. Mỗi năm khoảng 946 sinh viên, từ khoảng 40 trường trung học, tham gia các cuộc thi AL-Bairaq. AL-Bairaq vận dụng học tập theo dự án, khuyến khích sinh viên giải quyết các vấn đề đích thực và yêu cầu họ làm việc với nhau như một nhóm để xây dựng các giải pháp thực sự. Nghiên cứu cho đến nay cho thấy kết quả tích cực cho chương trình [12].

Tại Anh, Giáo dục STEM đã được phát triển thành một chương trình quốc gia với mục tiêu tạo ra nguồn động lực chất lượng cao. Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM gồm 4 nội dung chính đó là tuyển dụng GV giảng dạy STEM; bồi dưỡng nâng cao trình độ của GV; cải tiến và làm phong phú chương trình học trong và ngoài lớp; phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học. Kinh nghiệm giáo dục STEM ở Anh là không tách biệt giáo dục STEM với chương trình chính khóa và lồng ghép những trải nghiệm STEM vào chương trình giảng dạy và sách giáo khoa. [dẫn nguồn 8] Tại Pháp, giáo dục STEM bao phủ mọi cấp học.

Trong giai đoạn chính của bậc Tiểu học, THCS mục tiêu là nâng cao sự hiểu biết của HS về thế giới từ cả hai yếu tố tự nhiên và nhân tạo, HS được tham gia 78 giờ khoa học mỗi năm. Trong chương trình THPT của Pháp, giáo dục STEM được dành thời lượng đáng kể, các môn học Toán, Lý, Hóa, Khoa học đời sống và trái đất được dạy thông qua các chủ đề: cơ thể con người và sức khỏe; trái đất và các hành tinh; hành trình tiến hóa của sự sống. [dẫn nguồn 8] 7 Tại Malaysia, Bộ giáo dục Malaysia khuyến khích các trường học kết hợp với các đối tác để thực hiện chuyển đổi giáo dục với nhiều chương trình đã được bổ sung vào nhà trường như Robotics, E-learning, truyền thông đa phương tiện trong giảng dạy… Xu hướng giáo dục Malaysia cho thấy STEM đang trở nên phổ biến và quan trọng hơn. HS được tiếp xúc với STEM có cơ hội nhận được việc làm và tiếp cận việc làm có thu nhập tốt hơn [5] 1.

Ở Việt Nam Các trung tâm giáo dục ngoại khóa đã sớm áp dụng các chương trình đào tạo STEM cho học sinh. Mô hình giáo dục tích hợp STEM được đưa vào Việt Nam từ năm 2010 thông qua liên doanh DTT - EDUCSPEC phối hợp với trường Icarnegie - Hoa Kỳ trên nền tảng là 2 môn học CNTT và Robotics. Ngày 1/12/2015, Công ty DTT Educspec chính thức ra mắt chuỗi trung tâm Học viện STEM với địa chỉ website là hocvienstem.com hoặc Học viện Khám phá. Trong khi đó trường Tiểu học FPT cũng đã có kế hoạch triển khai giáo dục STEM vào chương trình chính khóa bắt buộc từ năm học 2017 - 2018, với sự kết hợp cùng Trung tâm American STEM.

Tuy nhiên, các công ty giáo dục này hoạt động như một mảng kinh doanh và hoạt động truyền thông cộng đồng, chưa phải là các hoạt động chính thức trong các trường phổ thông. Từ năm 2012, Bộ Giáo dục đã tổ chức các cuộc thi “Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho HS trung học” và cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho GV trung học”. Cuộc thi là cơ hội cho GV, HS vận dụng kiến thức khoa học của nhiều môn học, lĩnh vực khác nhau vào giải quyết một tình huống, vấn đề thực tiễn; thúc đẩy việc học đi đôi với hành, gắn lý thuyết với thực tiễn, góp phần đổi mới PPDH, kiểm tra đánh giá người học. Đặc biệt cuộc thi “Sáng tạo khoa học Kỹ thuật” do Bộ Giáo dục và đào tạo tổ chức cho HS phổ thông thu hút được sự quan tâm rất lớn của GV, HS và cộng đồng.

Các cuộc thi này là ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực cho HS hình thành kỹ năng học tập và lao động trong thế kỷ XXI của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Về cơ bản, đây là một hình thức giáo dục STEM. Thủ tướng Chính phủ cũng đã giao trách nhiệm cho Bộ GD&ĐT thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017-2018 ở một số tỉnh thành như Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh, Nam Định.