Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN QUẢN LÝ HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC STEM TẠI CÁC TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ 1. Tổng quan nghiên cứu vấn đề 1. Nghiên cứu trên thế giới Ở Mỹ, một xu hướng giáo dục mới đã được hình thành vào đầu những năm 90, đó là xu hướng giáo dục STEM, STEM là sự kết hợp Toán, Khoa học, Kỹ thuật, Công nghệ… STEM xuất hiện góp phần quan trọng trong ngành giáo dục của Mỹ. Tháng 11 năm 2009, Tổng thống Barack Obama phát động chiến dịch giáo dục để cải tiến với mục tiêu đưa học sinh lên vị trí hàng đầu về Toán và Khoa học, một năm sau đó chương trình “Thay đổi phương trình” nhằm năng cao chất lượng giáo dục STEM được phát động.
Các hội chợ khoa học (Science fair) tại Mỹ được tổ chức thường xuyên để học sinh các cấp phát huy tối đa sự sáng tạo. Tại Hội chợ Khoa học Nhà Trắng hàng năm lần thứ ba, tháng 4 năm 2013 Tổng thống Barack Obama phát biểu: “Một trong những điều mà tôi tập trung khi làm Tổng thống là làm thế nào chúng ta tạo ra một phương pháp tiếp cận toàn diện cho khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Chúng ta cần phải ưu tiên đào tạo đội ngũ giáo viên mới trong các lĩnh vực chủ đề này và để đảm bảo rằng tất cả chúng ta là một quốc gia ngày càng dành cho các giáo viên sự tôn trọng cao hơn mà họ xứng đáng” [18]. Tại Kissimmee, Florida (Hoa Kỳ), Diễn đàn và triển lãm giáo dục STEM quốc tế lần thứ 6, do Hiệp hội Giáo viên khoa học quốc gia Hoa Kỳ (NSTA) tổ chức đã được diễn ra.
Đây được xem là một sự kiện lớn nhất trong lĩnh vực giáo dục STEM toàn cầu, để thảo luận về thách thức và triển vọng trong tương lai của giáo dục STEM trên thế giới và đưa ra các ý tưởng sáng tạo và đổi mới công nghệ vào trong các lớp học STEM, sự kiện quy tụ hơn 2.500 đại biểu đến từ 120 nước trên khắp thế giới [14]. Bybee (2010) đề xuất nên xây dựng các module giảng dạy ngắn dưới dạng các chủ đề STEM để dạy học STEM do tính khả thi và thuận lợi, thay vì đưa một chương trình giảng dạy STEM quy mô lớn vào các trường học. Việc xây dựng các 6 chủ đề STEM sẽ khuyến khích được các giáo viên cộng tác, và do đó phát triển chuyên môn của họ. Chuẩn khoa học thế hệ mới của Mỹ (NGSS) đặt ra vấn đề và hướng dẫn việc kết nối sâu hơn giữa lĩnh vực khoa học và công nghệ, kỹ thuật (Bybee, R.
The BSCS 5E instructional model: Personal reflections and contemporary implications. Science and Children, 51(8), 10-13; Council, N. A framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas: National Academies Press). Tùy theo mức độ tích hợp mà dẫn tới cách tiếp cận, cách khai thác, tiến hành và nguồn học liệu, cũng như yêu cầu về sản phẩm có những mức độ khác nhau (Honey, M.
Schweingruber, STEM Integration in K-12 Education: Status, Prospects, and an Agenda for Research2014: National Academies Press). Hiệp hội khoa học Mỹ và một số các tổ chức và cá nhân khác đã phát triển những khung lý thuyết để giúp triển khai tổ chức dạy học STEM phù hợp với từng đối tượng cụ thể (Basham, Israel, & Maynard, 2010; Bybee, 2014; Council, 2009, 2012). Theo đó, mô hình giáo dục STEM được xây dựng và phát triển tương ứng với mức độ phức tạp của tri thức và kỹ năng tăng dần, có liên hệ mật thiết với sự phát triển thế giới quan của học sinh. Hội đồng nghiên cứu khoa học giáo dục quốc gia của Mỹ đã cụ thể hóa hơn việc tích hợp giữa khoa học và kỹ thuật bằng khung lý thuyết gồm 3 trụ cột mà học sinh sẽ được trải nghiệm, là: (1) thực hành khoa học kỹ thuật; (2) những khái niệm liên ngành (khoa học-kỹ thuật); (3) những kiến thức khoa học cốt lõi.
Đối với thực hành khoa học kỹ thuật, HS được trải nghiệm thông qua các hoạt động thực hành, khám phá như nhà khoa học, đồng thời được trải qua quá trình thiết kế cũng như thực thi kỹ thuật; Những khái niệm liên ngành được xuất hiện và khai thác trong cả khoa học và kỹ thuật; Những kiến thức khoa học cốt lõi là những kiến thức xuyên suốt quá trình học tập của HS từ lớp nhỏ tới lớp lớn, cung cấp nền tảng để hiểu biết và giải quyết các vấn đề phức tạp hơn và vấn đề trong thực tiễn [10]. Ở Israel, xu hướng giáo dục STEM góp phần không nhỏ trong việc phát triển đất nước, biến một mảnh đất vốn khô cằn trở nên màu mỡ khởi nghiệp. Chương trình học tập tích hợp giáo dục STEM được thiết kế khoa học từ mẫu giáo đến đại 7 học. Tháng 11/2016, Giáo sư Dan Shechtman, người đoạt giải Nobel về nghiên cứu hóa học và khoa học vật liệu, cho biết Israel phải làm nhiều hơn nữa để thúc đẩy nghiên cứu khoa học để đảm bảo giữ được công nghệ của mình.
"Chính phủ phải khuyến khích các nghiên cứu khoa học và kỹ thuật ở độ tuổi trẻ". Vì vậy nhiều chương trình liên quan đến giáo dục TSEM đã được tổ chức “vòng tròn nghiên cứu khoa học”, “Trại khoa học mùa hè”, các hội chợ khoa học …[15] Ở Trung Quốc STEM chính thức đưa vào chương trình giảng dạy tiểu học vào tháng 2 năm 2017, đây là sự công nhận chính thức đầu tiên của chính phủ về giáo dục STEM. Và sau đó một năm, “kế hoạch hành động 2029 “cho Giáo dục STEM của Trung Quốc đã được tổ chức, chính thức công bố sách trắng về giáo dục STEM ở Trung Quốc, cho phép nhiều học sinh được hưởng lợi từ giáo dục STEM và trang bị cho tất cả học sinh tư duy khoa học và khả năng đổi mới. Các học giả như Zhongjian Zhao, Huicheng Zhao và Shengquan Yu đã có nhiều nghiên cứu về giáo dục STEM.
Nội dung nghiên cứu bao gồm diễn giải về giáo dục STEM của nước ngoài và nghiên cứu lý thuyết về nội địa hóa giáo dục STEM của Trung Quốc [18]. Các nghiên cứu trên thế giới cho thấy giáo dục STEM được quan tâm nghiên cứu ở nhiều khía cạnh trong quá trình dạy học: chương trình, đào tạo giáo viên, xây dựng các module giảng dạy… Việc quản lý hoạt động giáo dục STEM tại các trường Trung học cơ sở huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang trong quá trình dạy học là câu hỏi bỏ ngỏ cần tiếp tục được nghiên cứu. Đánh giá chung: Các công trình nghiên cứu dù không trực tiếp nghiên cứu quản lý hoạt động giáo dục STEM trong hoạt động giảng dạy nhưng thông qua các công trình nghiên cứu trên thế giới ở trên tập trung vào những hướng nghiên cứu sau: - Quan tâm đào tạo đội ngũ giáo viên mới trong các lĩnh vực giáo dục STEM; xây dựng các module giảng dạy ngắn dưới dạng các chủ đề STEM và thiết kế chương trình học tập được khoa học. - Thách thức và triển vọng trong tương lai của giáo dục STEM trên thế giới và đưa ra các ý tưởng sáng tạo, đổi mới công nghệ vào trong các lớp học STEM.
- Xây dựng và phát triển mô hình giáo dục STEM tương ứng với mức độ phức tạp của tri thức và kỹ năng tăng dần. Nghiên cứu ở Việt Nam Chỉ thị số 16/CT-TTg, ngày 04/5/2017 của Thủ tướng chính phủ về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 đã đưa ra hệ thống giải pháp tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 và nhiệm vụ đặt ra đối với ngành giáo dục là: “Thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông” [9]. Công văn số 4325/BGDĐT-GDTrH của Bộ Giáo dục và Đào tạo yêu cầu "Tiếp tục quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp STEM trong việc thực hiện chương trình phổ thông ở những môn có liên quan. Thí điểm triển khai giáo dục STEM tại một số trường lựa chọn" [8].
- Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 (Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương khóa XI) về đổi mới căn bản, toàn diện Giáo dục và Đào tạo, đáp ứng nhu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế; Giáo dục STEM được du nhập vào Việt Nam được bắt nguồn từ các cuộc thi Robot do các công ty công nghệ tại Việt Nam và các tổ chức nước ngoài triển khai. Ví dụ cuộc thi Robotics make X 2019 của Công ty Cp robot Công nghệ cao STEAM Việt Nam hay một số cuộc thi robocon của các hãng như Lego và một số cuộc thi robocon của các hãng khác trong nước. Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự phát triển với nhiều cách thức và hình thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau. Cuối năm 2018, Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành thông tư Chương trình Giáo dục phổ thông mới, chương trình mới đã thể hiện sự đề cao giáo dục STEM ở chỗ yêu cầu dạy học tích hợp, tạo điều kiện tổ chức các chủ đề STEM, góp phần phát triển năng lực vận dụng kiến thức liên môn giải quyết các vấn đề thực tiễn cho học sinh, nhấn mạnh rằng: “Cùng với các môn Toán học, Công nghệ và Tin học, môn Khoa học Tự nhiên góp phần thúc đẩy giáo dục STEM một trong những hướng giáo dục đang được quan tâm phát triển trên thế giới cũng như ở Việt Nam, góp phần đáp ứng yêu cầu cung cấp nguồn nhân lực trẻ cho giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa của đất nước”[17].
9 Những năm gần đây, Giáo dục STEM được nhiều nhà khoa học, nhà nghiên cứu và các nhà quản lí giáo dục và giáo viên vô cùng quan tâm, có nhiều công trình nghiên cứu, đề tài khoa học phát triển giáo dục STEM như: Đề tài nghiên cứu khoa học cấp quốc gia “Nghiên cứu mô hình giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông Việt Nam đáp ứng yêu cầu đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục và đào tạo theo tinh thần nghị quyết số 29-NQ/TW” của Phó giáo sư, Tiến sĩ Lê Huy Hoàng, tác giả Xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn của việc đề xuất mô hình giáo dục STEM trong trường phổ thông tại Việt Nam trên các phương diện tổng quan nghiên cứu giáo dục STEM; giáo dục STEM và nhu cầu nguồn nhân lực cho các lĩnh vực STEM tại Việt Nam và đề xuất mô hình giáo dục STEM trong trường phổ thông Việt Nam.