CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1. Lịch sử nghiên cứu 1. Lịch sử nghiên cứu trên thế giới Phương pháp giáo dục STEM bắt đầu xuất hiện từ những năm 90 của thế kỉ XX tại Mỹ và phổ biến hơn vào khoảng đầu những năm 2000, sau đó tiếp tục lan rộng đến các nước phát triển trên thế giới, đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Úc, Phần Lan, Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc… Năm 1990, Quỹ Khoa học Quốc gia (National Science Foundation - NSF) bắt đầu sử dụng từ viết tắt SMET thay vì Khoa học, Toán học, Kỹ thuật và Công nghệ (Mark Sanders - The Technology Teacher 2009). Tuy nhiên, các nhân viên nghiên cứu của NFS phát hiện ra rằng SMET được phát âm rất giống với từ "smut" (một từ có ý nghĩa không tích cực), từ đó từ STEM ra đời để thay thế cho SMET.
STEM là chương trình giảng dạy Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Do vậy, STEM tập trung vào giáo dục những ngành này [43]. Hiện nay, thuật ngữ STEM được sử dụng trong hai bối cảnh khác nhau: giáo dục và chuyên nghiệp. Trong bối cảnh giáo dục, đề cập đến STEM có nghĩa là nhấn mạnh sự quan tâm của giáo dục đối với các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học; trong ngữ cảnh chuyên nghiệp, STEM được hiểu là một nghề nghiệp trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học.
Phương pháp giáo dục STEAM chú trọng vào việc cung cấp cho thế hệ trẻ tương lai những kỹ năng, tư duy cốt lõi, kiến thức đa ngành để giải quyết các vấn đề thực tế của doanh nghiệp và xã hội một cách hiệu quả. Với mục đích thiết thực như vậy, giáo dục STEAM hiện đang được rất nhiều quốc gia lớn trên Thế giới triển khai giảng dạy cho các thế hệ tương lai. Những thế hệ này được kỳ vọng sẽ có đủ năng lực để đưa ra các giải pháp sáng tạo và đổi mới tích cực trong mọi lĩnh vực, ngành nghề, đóng góp cho sự phát triển thịnh vượng của quốc gia. 7 Xu hướng nghiên cứu về lĩnh vực STEM sẽ còn tiếp tục được phát triển.
Có rất nhiều nhà giáo dục đã và đang nghiên cứu về giáo dục STEM, theo thống kê của Yuan-Chung Yu và các cộng sự: Xu hướng nghiên cứu về giáo dục STEM từ năm 1992 đến năm 2013 cho thấy xu hướng này đã rất mạnh mẽ kể từ năm 2008, có khoảng 15 bài báo/năm trong năm 2008 và con số này đã đến gần 100 bài báo/năm vào năm 2013. Cũng trong thời kỳ này, Hoa Kỳ là quốc gia có nhiều nghiên cứu nhiều nhất về lĩnh vực này. Trong giáo dục STEM có 200 công trình (51,95%), xếp ở vị trí tiếp theo là Vương quốc Anh với con số là 36 nghiên cứu (9,35%). Hà Lan và Úc mỗi nước có 16 nghiên cứu (4,16%); Tây Ban Nha, Israel, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada lần lượt xếp sau với các con số 15, 14, 13, 12 nghiên cứu; Đức có 7 nghiên cứu và Đài Loan có 6 nghiên cứu; các nước còn lại trên thế giới có 50 nghiên cứu (chiếm 12,96%).
Nghiên cứu cũng xác định năm lĩnh vực liên quan đến giáo dục STEM, bao gồm: giáo dục, tâm lý học, kỹ thuật, dịch vụ khoa học chăm sóc sức khỏe và khoa học máy tính. Các nghiên cứu khác đã khám phá bản chất của STEM, vai trò của STEM trong lịch sử khoa học và công nghệ nhân loại, nhận thức về giáo dục STEM, chính sách về giáo dục STEM [46]. Theo nghiên cứu của Paranee Chomphuphra năm 2019, tác giả sử dụng một đánh giá có hệ thống để phân tích giáo dục STEM về giáo dục khoa học được xuất bản trong cơ sở dữ liệu SCOPUS và hai tạp chí, bao gồm Tạp chí Giáo dục Giáo viên STEM, và Tạp chí Quốc tế về Giáo dục STEM là những tạp chí có nhiều bài báo được xuất bản nhất. Ba chủ đề thịnh hành được công bố trong các bài báo STEM là đổi mới, tính chuyên nghiệp và nghề nghiệp trong học tập STEM.
Nghiên cứu này cũng chỉ ra ba quốc gia hàng đầu xuất bản các bài báo STEM là Hoa Kỳ (46), Úc (2) và Canada (2) trong khoảng thời gian từ năm 2007 đến năm 2017. [29] Mặc dù giáo dục STEM được xem là một bước đi quyết liệt của đổi mới giáo dục phổ thông tại Mỹ hiện nay, nhưng nó không chỉ dừng lại ở lĩnh vực khoa học tự nhiên. Trong những năm gần đây, các nhà giáo dục đề xuất rằng để cho ra một sản phẩm công nghệ có thể thương mại được, chúng ta không chỉ có tích hợp các kiến thức STEM mà phải cần có tư duy thiết kế, yếu tố nghệ thuật hay thẩm mỹ cần 8 được tính đến trong quá trình sáng tạo sản phẩm và giải quyết vấn đề, nghĩa là STEM sẽ trở thành STEM + Art = STEAM. Trường dạy nghề thiết kế Rhode Island được xem là trường đi đầu tại Mỹ xây dựng chương trình giáo dục theo cách tiếp cận STEAM.
[13] Khái niệm giáo dục STEAM: STEM+ Art = STEAM. STEAM là phương pháp ứng dụng giáo dục tương tác đa chiều vào giảng dạy, là sự kết hợp giữa STEM (Khoa học – Science, Công nghệ – Technology, Kỹ thuật – Engineering, và Toán học – Mathematics) và Nghệ thuật (Art) được áp dụng trong trường học. Khái niệm giáo dục STEAM là ý tưởng sáng tạo ban đầu của Trường Thiết Kế Rhode Island (Mỹ), sau đó được sử dụng bởi nhiều nhà giáo dục học và dần dần lan rộng ra cả Hoa Kỳ. STEAM là bước chuyển đổi ngoạn mục trong nền cách mạng giáo dục khi chuyển đổi từ mô hình học tập cũ thụ động, chỉ tập trung vào lý thuyết sang phương pháp học tập chủ động, đề cao thực hành và tính thực tiễn [35].
Giáo dục STEAM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật và Toán học) nổi lên như một phương pháp sư phạm mới trong cuộc thảo luận về Chính sách Nghệ thuật-Quốc gia của người Mỹ vào năm 2007, nhằm đáp ứng nhu cầu tăng cường sự quan tâm và kỹ năng của sinh viên trong Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (STEM) (Allina, 2013; Daugherty, 2013; Quigley, Herro, & Jamil, 2017). Giáo dục STEAM kết hợp nghệ thuật với các môn học STEM nhằm mục đích cải thiện sự tham gia, sáng tạo, đổi mới của học sinh,… [28] [40] Nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra rằng giáo dục nghệ thuật có thể nâng cao khả năng sáng tạo, tư duy phản biện, đổi mới, hợp tác và kỹ năng giao tiếp giữa các cá nhân của học sinh [32]. Lịch sử nghiên cứu ở Việt Nam Khác với các nước phát triển trên thế giới như Mỹ, giáo dục STEM du nhập vào Việt Nam không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ chính sách vĩ mô về nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho học sinh từ cấp tiểu học đến phổ thông trung học do các công ty công nghệ tại Việt 9 Nam triển khai cùng với các tổ chức nước ngoài. Ví dụ cuộc thi Robotics của công ty DTT Eduspec được tổ chức từ những năm 2012 (STEM, 2012) tới nay, cùng với đó là những hội thảo chính thức do công ty DTT Eduspec tổ chức với định hướng giáo dục STEM tập trung vào các môn học mới như robot, khoa học dữ liệu.
Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự lan toả với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau [47]. Hệ thống các công ty giáo dục tư nhân Việt Nam đã rất nhanh nhạy đưa giáo dục STEM, mà chủ yếu là các hoạt động Robot vào giảng dạy tại các trường phổ thông tại một số thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng bằng hình thức xã hội hoá. Tuy nhiên, khu vực nông thôn hiện nay chưa thể tiếp cận với các hoạt động liên quan đến robot vì chi phí mua robot của nước ngoài rất đắt đỏ, vậy nên tại các vùng nông thôn hiện nay đã có một số giải pháp khác đươc đưa ra do Liên minh các công ty giáo dục STEM tại Hà Nội đưa ra như Học viện Sáng tạo S3, Kidscode STEM [47]. Nhận thức rõ vai trò của giáo dục STEM như một giải pháp quan trọng và hiệu quả để thực hiện một cách căn bản và toàn diện cuộc cách mạng giáo dục ở Việt Nam.
Phương pháp giáo dục STEM đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo đưa vào văn bản hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục trung học và từ đó tiếp tục chỉ đạo triển khai STEM trên phạm vi cả nước. Đồng thời thí điểm giáo dục STEM trong một số trường được chọn. Trước và trong thời gian thí điểm giáo dục STEM trong trường phổ thông, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức hàng loạt hội thảo, tập huấn cho đội ngũ cán bộ quản lý và giáo viên chủ chốt về giáo dục STEM, như: Hội thảo quốc tế “Giáo dục STEM trong các chương trình giáo dục phổ thông quốc gia chọn lọc” và ứng dụng và điều kiện ở Việt Nam", Năm học 2016 - 2017, giáo dục STEM thí điểm đào tạo giáo viên xương sống, đào tạo theo mô hình quản lý giáo dục STEM cấp trung học của Anh cho cán bộ quản lí, giáo viên cốt cán tại các trường tham gia thí điểm; Hội thảo "Kinh nghiệm quốc tế về giáo dục STEM và những vấn đề đặt ra với Việt Nam",. 10 Năm 2011, với sự phối hợp của Hội đồng Anh, Bộ GD&ĐT đã tiến hành mô hình thí điểm “Phòng lab tích hợp STEM bằng tiếng Anh” - một trong những nội dung của giáo dục STEM tại 14 trường ở Hà Nội, TPHCM, Đà Nẵng.
Nhiều trường đã bắt đầu có câu lạc bộ STEM và hoạt động khá tích cực, thu hút được sự quan tâm của đông đảo học sinh như trường Hà Nội - Amsterdam, Tạ Quang Bửu, Olympia, (Hà Nội), Trần Đại Nghĩa, Bùi Thị Xuân, Nguyễn Gia Thiều (TPHCM). Từ ứng dụng của giáo dục STEM, 2 môn học mới là công nghệ thông tin và robotics đã được triển khai ở Hà Nội và TPHCM. Trong đó, với chương trình robotics, học sinh được trang bị kiến thức về khoa học tự nhiên, nguyên lý cơ bản của các loại hình robot trong thực tế. Để chủ động nắm bắt cơ hội, đưa ra các giải pháp thiết thực, phát huy lợi thế, hạn chế thấp nhất tác động tiêu cực của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư đối với Việt Nam, Chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tướng chính phủ ngày 04/5/2017 với nội dung như sau: "Cần tập trung thúc đẩy đào tạo về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, Ngoại Ngữ, Tin Học trong giáo dục phổ thông".