Chương 1 CỞ SỞ LÝ LUẬN VỀ QUẢN LÝ BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIÁO DỤC STEM CHO GIÁO VIÊN CÁC TRƯỜNG TIỂU HỌC 1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu 1. Nghiên cứu trên thế giới 1. Tổng quan các công trình nghiên cứu: Tìm hiểu các tư tưởng trên thế giới nghiên cứu về giáo dục STEM, tác giả có một số nhận xét sau: giáo dục STEM không phải là mảnh đất mới chưa được “cày xới” mà giáo dục STEM là một vấn đề đã được một số nhà giáo dục học trên thế giới quan tâm đến dưới các góc độ khác nhau: phát huy tính tích cực, tính độc lập, tính tự giác, tính sáng tạo của người học, giáo dục suốt đời, bền vững.
Trong phạm vi cho phép có thể đề cập đến một số nghiên cứu sau: Trong một thập kỷ trở lại đây nghiên cứu về giáo dục STEM đã, đang được rất nhiều nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu và xu hướng nghiên cứu về lĩnh vực này sẽ còn tiếp tục được phát triển. Theo thống kê của Josh Brown - Trường đại học Illinois giai đoạn 2007 - 2010 tại Mỹ có 60 bài báo khoa học liên quan trực tiếp đến giáo dục STEM được xuất bản từ 8 tạp chí nổi tiếng trong lĩnh vực giáo dục của Mỹ, điều này cho thấy cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu về giáo dục STEM. Với mục đích nghiên cứu về xu hướng giáo dục STEM, Yuan-Chung Yu và cộng sự (cs) đã tập hợp và phân tích các tài liệu về giáo dục STEM trong cơ sở dữ liệu ISI giai đoạn từ 1992 - 2013 cho thấy từ năm 2008 cho tới nay xu hướng nghiên cứu về giáo dục STEM phát triển rất mạnh, cụ thể năm 2008 có khoảng 15 bài báo thì đến năm 2013 số lượng đã tăng lên gần 100 bài báo. Cũng trong giai đoạn này Mỹ là quốc gia có nhiều nghiên cứu về giáo dục STEM nhất với 200 công trình (52%), tiếp theo đó là Anh với 36 công trình (9,35%); Hà Lan, Úc mỗi quốc gia có 16 nghiên cứu (4,16%); các quốc gia Tây Ban Nha, Ixaren, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada, Đức, Đài Loan tổng cộng có 67 công trình; các quốc gia còn lại trên thế giới có 50 công trình.
Nghiên cứu cũng chỉ ra 5 lĩnh vực liên quan đến giáo dục STEM bao gồm: Giáo dục học, Tâm lí học, Kĩ thuật, Dịch vụ khoa học chăm sóc sức khỏe và Khoa học máy tính [27]. Bên cạnh đó, hiện nay trên thế giới có một số khuynh hướng nghiên cứu về giáo dục STEM như: lịch sử, quá trình phát triển, tầm quan trọng của giáo dục STEM tiêu biểu là các tác giả Morrison, Amanda Roberts, David W. Dugger, Ryan Brown… Những nghiên cứu theo hướng này tập trung tìm hiểu về bản chất của STEM, vai trò 5 c của STEM trong lịch sử phát triển khoa học công nghệ của loài người, những nhận thức về giáo dục STEM [15]. Chương trình giáo dục thế kỷ XX chủ yếu tập trung vào Khoa học và Toán học mà ít quan tâm tới Kĩ thuật và Công nghệ.
Thực tế hiện nay cho thấy trong giáo dục không có Công nghệ và Kĩ thuật thì HS chỉ được trang bị những kĩ năng về lí thuyết, khái niệm, nguyên lí, công thức, định luật mà không được trang bị kiến thức để áp dụng vào thực tiễn. Vì vậy, vai trò và việc kết hợp Công nghệ và Kĩ thuật trong STEM hiện nay như thế nào cũng là một hướng nghiên cứu được nhiều tác giả quan tâm tiêu biểu là Ronald Rockland, DiFrancesca [15]. Đặc biệt trong luận án nghiên cứu của James Allen Boe bằng phương pháp tổng quan tài liệu và thực nghiệm Delphi đã xác định được những vấn đề cơ bản của giáo dục STEM. Nghiên cứu đưa ra những khuyến nghị để giải quyết có hiệu quả về Công nghệ và Kĩ thuật trong STEM.
Những chiến lược có thể được khuyến kích để đáp ứng các nhu cầu của GV môn Công nghệ trong tương lai. Làm thế nào để giáo dục công nghệ thể hiện được vai trò mang tính “dẫn dắt” trong giáo dục STEM [27]. Tích hợp giáo dục STEM là một hướng nghiên cứu khá cơ bản về giáo dục STEM được rất nhiều nhà khoa học, tổ chức giáo dục quan tâm. Tiêu biểu là công trình của Honey và cs.
Đây là kết quả nghiên cứu trong một thời gian dài của nhóm các chuyên gia thuộc nhiều lĩnh vực của Ủy ban tích hợp giáo dục STEM (Mỹ) dưới sự ủng hộ của Viện Kĩ thuật Quốc gia và Ban khoa học giáo dục của Hội đồng nghiên cứu quốc gia Mỹ. Nghiên cứu này là một kinh nghiệm quý báu về tích hợp giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông hệ 12 năm của Mỹ. Cụ thể: nghiên cứu đã mô tả về khung lí thuyết tích hợp giáo dục STEM, tổng quan nghiên cứu những kinh nghiệm tích hợp giáo dục STEM, những nghiên cứu liên quan đến việc thiết kế tích hợp những trải nghiệm STEM, ngữ cảnh cho việc triển khai tích hợp STEM. Ngoài ra hiện nay cũng có nhiều nghiên cứu về mô hình và cải tiến mô hình giáo dục STEM, nghề nghiệp liên quan đến giáo dục STEM, các chương trình trải nghiệm STEM, phát triển đội ngũ GV, phương pháp giảng dạy STEM [21]… Gần đây, đã có một số nghiên cứu đề cập đến yếu tố Nghệ thuật (Art) trong giáo dục STEM và đề xuất về dạy học liên ngành STEAM [21], [23], [33].
Từ đó mở ra hướng nghiên cứu về những biến thể của giáo dục STEM. Nghiên cứu mô hình của Dạy học theo dự án: Năm 1918 nhà tâm lí học William H. Kilpatric (1871-1965) có bài báo với tiêu đề “Phương pháp STEM’’đã gây một tiếng vang lớn trong các nhà trường. Theo Kilpatric, STEM là một hoạt động 6 c có mục đích cụ thể, có cam kết với tất cả những người thực hiện và diễn ra trong một môi trường xã hội.
Theo môt nghiên cứu [Dẫn theo 34], vào cuối thế kỷ XX đầu thế kỷ XXI, STEM là một mô hình dạy học trong đó học sinh tham gia vào việc tìm hiểu những vấn đề hấp dẫn đối với họ và phải tạo ra được những sản phẩm thực tế. Các STEM thường xuất phát từ những vấn đề thách thức của đời sống, không thể giải quyết chỉ bằng kiến thức học vẹt. Chúng tạo ra nhiều cơ hội học tập tại lớp hơn, đa dạng về chủ đề, về qui mô và có thể tổ chức rộng rãi ở các cấp học, bậc học. STEM hướng tới những mục tiêu giáo dục quan trọng và đặc thù, nó không phải là những kiến thức bổ xung cho chương trình hoặc việc làm giải trí cho HS.
Theo báo cáo của chương trình Dạy học cho Tương lai Intel® (2003) thì lớp học trong đó giáo viên áp dụng mô hình này được mô tả như sau: (a) không có giải pháp định sẵn cho một vấn đề; (b) một không khí học tập chấp nhận sai sót và thay đổi; (c) học sinh ra quyết định trong khuôn khổ chương trình; (d) học sinh thiết kế quá trình tìm kiếm giải pháp; (e) học sinh có cơ hội thực hành; (f) việc đánh giá diễn ra liên tục; (g) có sản phẩm cuối và được đánh giá chất lượng [Dẫn theo 34] Celestin Freinet (1896-1966) là người tiên phong ở châu Âu đối với dạy học bởi STEM. Theo ông, lớp học STEM trước tiên là nơi phải áp dụng các cách làm việc để nghiên cứu các thông tin, trao đổi các ý kiến hoặc trả lời thư nhận được từ các lớp học sinh khác, chuẩn bị điều tra, phân tích dữ liệu, trình bày các bài báo,.Trong một lớp học như thế, sự hợp tác ở bên trong nhóm rất phong phú. Theo Quỹ Giáo dục George Lucas (2001) thì các nghiên cứu lí luận đã cho thấy việc dạy học theo giáo dục STEM trong trường học có thể khuyến khích học sinh học tập, giảm thiểu hiện tượng bỏ học, thúc đẩy các kỹ năng hợp tác và nâng cao hiệu quả học tập. Cụ thể: Đối với học sinh, những lợi ích do dạy học theo giáo dục STEM mang lại gồm: (a) tăng thêm tính chuyên cần, nâng cao tính tự lực và thái độ học tập của học sinh [Dẫn theo 34]; (b) kiến thức mà học sinh thu được tương đương hoặc nhiều hơn so với những mô hình dạy học khác, vì học sinh tham gia vào các dự án sẽ có trách nhiệm hơn trong học tập so với các hoạt động truyền thống khác trong lớp học [5]; (c) học sinh có cơ hội phát triển các năng như tư duy bậc cao, giải quyết vấn đề, hợp tác và giao tiếp (SRI, 2000); (d) với hình thức dạy học này, học sinh được tham gia vào những hoạt động đời thường có ý nghĩa vượt ra khỏi phạm vi lớp học, như thực hiện một đoạn video tài liệu về vấn đề môi trường hay thiết kế bài trình bày đa phương tiện về vai trò của điện năng trong đời sống,.
Xuất phát từ tính thực 7 c tiễn như vậy, các dự án sẽ hấp dẫn học sinh và thu hút học sinh thuộc các miền văn hóa khác nhau [34]. Đối với GV, theo Thomas, lợi ích mà dạy học theo giáo dục STEM mang lại là nâng cao tính chuyên nghiệp và hợp tác với đồng nghiệp, hợp tác với học sinh [45]. Bên cạnh đó, giáo viên sử dụng phương pháp này, sẽ có nhiều thuận lợi trong việc dạy các đối tượng HS khác nhau. Trong một số nghiên cứu đã cho thấy rằng giáo dục STEM là một mô hình dạy học hiệu quả để thích ứng với các phong cách học tập khác nhau (hay “đa trí tuệ”) hơn là các cách dạy truyền thống [27, 54].
Bên cạnh những nghiên cứu về giáo dục STEM, hiện nay nhiều trường Đại học ở Mỹ đã có những chương trình đào tạo thạc sĩ về dạy học tích hợp giáo dục STEM. Các chương trình này hướng tới việc đào tạo ra thế hệ những nhà lãnh đạo, những nhà giáo dục STEM thế kỷ 21 với những hiểu biết sâu rộng về tính chất liên ngành của STEM và những cách tiếp cận mới cho việc giảng dạy và học tập các nội dung STEM. Các khóa học được thiết kế để truyền cảm hứng cho các GV niềm đam mê về lĩnh vực STEM và những khả năng để có thể giảng dạy nội dung STEM một cách hấp dẫn. Kinh nghiệm trên thế giới về giáo dục STEM Tại Mỹ: 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,.