phần Mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo: Chƣơng 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài Chƣơng 2: Quy trình tổ chức dạy học chủ đề STEM trong môn Tự nhiên và Xã hội lớp 2 Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm 6 CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Một số khái niệm liên quan đến đề tài 1. Khái niệm về STEM Thuật ngữ STEM là chữ viết tắt bằng tiếng anh của bốn chữ: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học) [12]. Thuật ngữ STEM đƣợc dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp.
Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Giáo dục STEM đƣợc hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ nhƣ: chính sách STEM, chƣơng trình STEM, nhà trƣờng STEM, môn học STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM. Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM đƣợc hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực nhƣ Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, ví dụ: Nhóm ngành nghề về CNTT; Y sinh; Kĩ thuật, Điện tử và Truyền thông. Department of Education quan niệm rằng STEM đƣợc hiểu theo nghĩa rộng là quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học [13].
Khái niệm về GD STEM Có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay là: Theo Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chƣơng trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cƣờng, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học”[16]. Theo Merrill & Daugherty; Morrison & Bartlett, giáo dục STEM nghĩa là tích hợp liên ngành của 4 môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học [11]. 7 Tác giả Tsupros & Hallinen định nghĩa giáo dục STEM là một phƣơng pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm đƣợc kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc học sinh đƣợc áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trƣờng, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép ngƣời học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới [28]. GD STEM đƣợc hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) từ 2 lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên.
Theo quan niệm này, tác giả Sanders định nghĩa “Giáo dục STEM là phƣơng pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trƣờng” [12],. Theo Tác giả Lê Xuân Quang: “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 thuật và Toán học trở lên. Trong đó, nội dung học tập đƣợc gắn với thực tiễn, phƣơng pháp dạy học theo quan điểm dạy học định hƣớng hành động”[8]. Theo chúng tôi, dạy học chủ đề STEM trong môn Tự nhiên và Xã hội lớp 2 đƣợc hiểu là: Trong quá trình dạy học các bài học môn Tự nhiên và Xã hội lớp 2, GV gom những bài học có nội dung tương đồng để tạo thành một chủ đề, sau đó vận dụng kiến thức của ít nhất hai trong bốn lĩnh vực là khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đề giúp HS thực hiện nhiệm vụ bài học nhằm hình thành, bồi dưỡng và phát huy năng lực và phẩm chất cho HS.
Một số vấn đề về GD STEM 1. Các loại hình GD STEM Do sự đa dạng về lĩnh vực, phong phú về nội dung và đƣợc nhiều nhà nghiên cứu quan tâm nên có nhiều loại hình giáo dục STEM vì vậy việc phân loại chỉ có tính chất tƣơng đối. 8 Qua nghiên cứu và tìm hiểu về các loại hình GD STEM, chúng tôi tổng hợp lại theo sơ đồ 1.1 nhƣ sau: Các loại hình Giáo dục STEM Phân loại Phân loại Phân loại Phân loại Phân loại theo theo phƣơng theo địa theo phƣơng theo mục nội dung tiêu pháp dạy học điểm diện STEM STEM Tự chế tạo STEM STEM tái phát triển khuyết sản phẩm trong lớp chế năng lực đơn giản học STEM STEM STEM hƣớng Thực hành Câu lạc bộ robotic đầy đủ STEM STEM nghiệp STEM trong STEM phát Dự án Trung tâm phòng thí triển thói STEM STEM nghiệm quen tƣ duy kỹ thuật Trải Các nghiệm Gameshow thực tế về STEM STEM Sơ đồ 1.1: Các loại hình GD STEM Các loại hình giáo dục STEM: - Trên phƣơng diện mục tiêu/mục đích giáo dục STEM có các loại: + Giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực. + Giáo dục STEM nhằm phát triển thói quen tƣ duy kĩ thuật.
+ Giáo dục STEM nhằm hƣớng nghiệp. - Trên phƣơng diện nội dung giáo dục STEM có các loại: + Giáo dục STEM tích hợp đầy đủ (còn gọi tắt là STEM đầy đủ): Khi mà trong một chủ đề học sinh có cơ hội huy động kiến thức và kĩ năng của cả bốn lĩnh vực S, T, E, M để giải quyết vấn đề. 9 + Giáo dục STEM tích hợp không đầy đủ (còn gọi tắt là STEM khuyết): Khi mà trong chủ đề không đề cập đầy đủ cả 4 lĩnh vực STEM. - Trên phƣơng diện phƣơng pháp dạy học có các loại: + Hoạt động tự chế tạo sản phẩm đơn giản của học sinh (hands on activities).
+ Dự án giáo dục STEM: Đƣợc sử dụng với nghĩa giáo viên sử dụng dạy học dự án để tổ chức các hoạt động giáo dục STEM. + Các cuộc thi về STEM: Đƣợc tổ chức để học sinh tham gia chế tạo các sản phẩm hoặc đƣa ra các ý tƣởng sáng tạo thông qua các cuộc thi. - Trên phƣơng diện không gian tổ chức các hoạt động STEM có các loại: + Giáo dục STEM trong lớp học: Với loại hình này giáo viên thƣờng là ngƣời chủ động lồng ghép vào nội dung bài học của mình các hoạt động dạy học có tính tích hợp, trong đó yêu cầu học sinh vận dụng các kiến thức, kĩ năng trong bài học để giải quyết những vấn đề cụ thể, gắn với cuộc sống. Khó khăn khi thực hiện loại hình STEM này là khung chƣơng trình bị giới hạn thời gian.
+ Giáo dục STEM tại câu lạc bộ trong trƣờng: Đây là loại hình STEM đƣợc nhiều trƣờng triển khai bởi sự linh hoạt và đa dạng trong hoạt động. Hạn chế nhất của loại hình này là khó có thể tổ chức với quy mô lớn hay toàn bộ học sinh trong trƣờng tham gia. + Giáo dục STEM tại các trung tâm: Song hành với nhà trƣờng, các trung tâm giáo dục STEM tại các thành phố lớn cũng phát triển mạnh mẽ. Các hoạt động giáo dục STEM tại các trung tâm thƣờng linh hoạt, đáp ứng nhu cầu của học sinh tới tham gia.
Việc tham gia tại các trung tâm này đối với học sinh dựa trên tinh thần tự nguyện và thông thƣờng phải tự trả kinh phí. Ở một số quốc gia, có những trung tâm giáo dục STEM do nhà nƣớc tổ chức và điều hành, là nơi định hƣớng, hỗ trợ hoạt động STEM cho các trƣờng phổ thông quanh khu vực. - Trên phƣơng diện phƣơng tiện phục vụ giáo dục STEM có các loại: + STEM tái chế: Là thuật ngữ đƣợc đƣa ra do một số trung tâm về giáo dục STEM để nói đến việc học sinh vận dụng kiến thức, kĩ năng để chế tạo các sản phẩm từ các nguyên vật liệu đã qua sử dụng. 10 + STEM robotic: Là lĩnh vực giáo dục STEM thực hiện các chủ đề về lập trình, điều khiển robot.
+ STEM trong phòng thí nghiệm: Tuỳ theo điều kiện từng trƣờng, có thể có các không gian sáng chế hoặc xây dựng phòng thí nghiệm để tham gia vào mạng lƣới toàn cầu. Các đặc trưng của bài học STEM Theo Nguyễn Văn Biên và cộng sự, một bài học theo chủ đề STEM gồm có 7 đặc trƣng cụ thể nhƣ sau [1]: Thứ nhất, bài học STEM gắn với tình huống và vấn đề thực tiễn: Các tình huống hoặc các vấn đề thực tiễn đƣợc nêu ra có liên quan đến các vấn đề xã hội, kinh tế, môi trƣờng cần đƣợc đƣa ra giải pháp và nỗ lực thực hiện. Những vấn đề thực tiễn có thể gắn với cá nhân học sinh, với thực tiễn địa phƣơng hoặc là vấn đề toàn cầu. Thứ hai, bài học STEM thường được phỏng theo quy trình thiết kế kĩ thuật: Học sinh đƣợc yêu cầu thiết kế, chế tạo, vận hành thử nghiệm và tối ƣu hoá một sản phẩm phục vụ cho yêu cầu của đời sống.
Để thực hiện đƣợc các nhiệm vụ đó, học sinh có thể đƣợc hƣớng dẫn thông qua văn bản, video… hoặc dƣới sự hƣớng dẫn trực tiếp của giáo viên. Với sự định hƣớng, hỗ trợ của giáo viên, học sinh sẽ đặt ra các vấn đề bản thân gặp phải, có thể là tìm hiểu nguyên lí hoạt động của sản phẩm, các bƣớc chế tạo… và tìm cách giải quyết. Trong quá trình tìm cách giải quyết sẽ có những ý tƣởng nảy sinh, giải pháp mới. Quá trình “thiết kế - thử nghiệm - điều chỉnh” đƣợc vận hành liên tục.
Thứ ba, bài học STEM dẫn học sinh vào chuỗi hoạt động tìm tòi, khám phá có kết thúc mở. Trong các bài học STEM, con đƣờng học tập có kết thúc mở, trong một quy trình không quá ràng buộc. Điều ràng buộc, nếu có, chỉ là những vật liệu đƣợc cung cấp sẵn, hoặc cách giới hạn điều kiện vận dụng của sản phẩm. Việc giới hạn nguồn lực tạo ra sản phẩm không làm hạn chế tính sáng tạo của học sinh mà tăng khả năng thích ứng, tăng khả năng giải quyết vấn đề trong hoàn cảnh cụ thể của học sinh.
11 Thứ tư, bài học STEM hướng tới việc định hướng nghề nghiệp. Hoạt động STEM tạo cơ hội cho học sinh giải quyết các nhiệm vụ của các nghề nghiệp STEM. Việc tổ chức để học sinh làm việc nhóm hiệu quả, chẳng hạn nhƣ thực hiện một quy trình sản xuất (có phân vai và hợp tác) là việc không dễ dàng, nhƣng đem lại cơ hội cho việc giáo dục hƣớng nghiệp cho học sinh. Qua hoạt động STEM, học sinh hiểu yêu cầu cần có của nghề nghiệp STEM, đối chiếu với khả năng, sở trƣờng của bản thân từ đó có thể hình thành thái độ đối với nghề nghiệp trong tƣơng lai.
Thứ năm, bài học STEM có các nội dung toán học và khoa học được liên kết chặt chẽ. Trong các bài học STEM, các nội dung toán và khoa học nên đƣợc kết nối và tích hợp.