Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN I. Dạy học STEM 1. Thuật ngữ STEM STEM là thuật ngữ lần đầu được giới thiệu bởi quỹ Khoa học Mỹ vào năm 2001.
STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Hiện nay thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp - Trong ngữ cảnh giáo dục: STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học cũng như quan tâm đến việc tích hợp các môn học đó để nâng cao năng lực cho người học. Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEM, hoạt động STEM….
- Trong ngữ cảnh nghề nghiệp: STEM được hiểu là những nghề nghiệp, việc làm thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Giáo dục STEM 1. Khái niệm về giáo dục STEM Giáo dục STEM là một 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, ở đó các học sinh áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, 4 skkn C iê L p ế đ g ớ ư H c á T ệ h tín ó o ậ ự ộ u ă ỹ lrể sợ ọ ứ a ữ k ắ à v ố cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và có thể góp phần vào cạnh tranh trong nền kinh tế mới. Giáo dục STEM xây dựng cho học sinh có kĩ năng sử dụng để làm việc và phát triển trong thế giới khoa học - công nghệ ngày nay và đó được gọi là kĩ năng STEM.
Kĩ năng là sự tích hợp, lồng ghép hài hòa giữa bốn nhóm kĩ năng: Kĩ năng Khoa học, kĩ năng Công nghệ, kĩ năng Kĩ thuật và kĩ năng Toán học. - Kĩ năng Khoa học: Là các kĩ năng trong đó học sinh được trang bị kiến thức về các khái niệm, các nguyên lý, các định luật và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học. Từ đó, giúp học sinh tìm hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống. - Kĩ năng Công nghệ: Là khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết và truy cập được công nghệ, từ những vật dụng đơn giản như cái bút, cái quạt đến những hệ thống phức tạp như máy móc, Internet.
- Kĩ năng Kĩ thuật: Học sinh được trang bị kỹ năng kĩ thuật là có khả năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình làm ra nó. - Kĩ năng Toán học: Là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. Học sinh có kỹ năng toán học sẽ có khả năng phân tích, biện luận và thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, có khả năng áp dụng các khái niệm và kỹ năng toán học để giải quyết các tình huống trong cuộc sống hằng ngày. Các đặc điểm cơ bản của giáo dục STEM.
Các tiêu chí dạy học theo định hướng STEM Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn Trong các bài học STEM, học sinh được đặt vào các vấn đề xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm giải pháp. Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kỹ thuật Quy trình thiết kế kỹ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định một vấn đề hoặc một yêu cầu thiết kế đến sáng tạo và phát triển giải pháp. Theo quy trình này, học sinh thực hiện: - Xác định vấn đề - Nghiên cứu kiến thức nền - Đề xuất nhiều ý tưởng cho các giải pháp - Lựa chọn giải pháp tối ưu - Pháp triển và chế tạo một mô hình (nguyên mẫu) - Thử nghiệm và đánh giá - Hoàn thành thiết kế Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động trải nghiệm và sản phẩm. Trong bài học STEM, hoạt động của học sinh được thực hiện theo hướng mở có “khuôn khổ” về các điều kiện mà học sinh được sử dụng (chẳng hạn các vật liệu khả năng).
Hoạt động học của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết định về giải phát giải quyết vấn để là của chính học sinh. Học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần. Học sinh tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động của bản thân. Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh trò hoạt động nhóm kiến tạo.
Giúp học sinh làm việc cùng nhau như một nhóm kiến tạo không bao giờ là một việc dễ dàng. Tuy nhiên, việc này sẽ trở nên dễ dàng hơn nếu tất cả giáo viên STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng làm việc nhóm, sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và mong đợi cho học sinh. Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác. Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán học mà học sinh đã và đang học.
6 skkn Trong các học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các chương trình khoa học, công nghệ và toán. Lập kế hoạch để hợp tác với các giáo viên toán, công nghệ và khoa học khác để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài học đã cho. Từ đó, học sinh dần thấy rằng khoa học, công nghệ và toán không phải là các môn độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vấn đề. Điều đó có liên quan đến việc học toán, công nghệ và khoa học của học sinh.
Tiêu chí 6: Tiến trình học bài STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập. Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; một vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương án tối ưu. Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng. Ngược lại, các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu khi giải quyết vấn đề.
Tiêu chí này cho thấy vai trò của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong bài học STEM. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng giáo dục phổ thông. Cụ thể là: Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kĩ thuật sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ giáo viên, chương trình, cơ sở vật chất. Nâng cao hứng thú học tập môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh.
Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các dự án học tập STEM, học sinh được hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học tập được làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương.
Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng 7 skkn khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu hút học sinh theo học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 2. Định hướng chung Trong chương trình giáo dục phổ thông mới, giáo dục STEM đã được chú trọng thông qua các biểu hiện: - Chương trình giáo dục phổ thông mới có đầy đủ các môn học STEM, đó là các môn Toán học, Khoa học, Công nghệ, Tin học.
Việc hình thành nhóm môn Công nghệ và Nghệ thuật ở giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp cùng với quy định chọn 5 môn học trong 3 nhóm sẽ đảm bảo mọi học sinh đều được học các môn học STEM. - Có các chủ đề STEM trong chương trình môn học tích hợp ở giai đoạn giáo dục cơ bản: Các môn Tự nhiên và Xã hội, Khoa học, Tin học và Công nghệ (ở tiểu học), môn Khoa học tự nhiên (ở trung học cơ sở). - Các chuyên đề dạy học về giáo dục STEM ở trung học phổ thông; các hoạt động trải nghiệm dưới hình thức câu lác bộ nghiên cứu khoa học, trong đó có các hoạt động nghiên cứu STEM. - Tính mở của chương trình cho phép một số nội dung giáo dục STEM có thể được xây dựng thông qua chương trình địa phương, kế hoạch giáo dục nhà trường; qua những chương trình, hoạt động STEM được triển khai, tổ chức thông qua hoạt động xã hội hóa giáo dục.