Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ QUẢN LÝ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN THEO HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1. Những nghiên cứu về hoạt động dạy học theo hướng giáo dục STEM Trong những năm gần đây, tầm quan trọng của việc cung cấp cho học sinh một nền giáo dục vững chắc về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (STEM) đã được nhấn mạnh. Các chuyên gia STEM có trình độ là cần thiết để duy trì cạnh tranh kinh tế trên thị trường toàn cầu và để đáp ứng nhu cầu đương thời như đảm bảo đủ và năng lượng bền vững, chăm sóc sức khỏe hiệu quả và phát triển công nghệ được cân nhắc kỹ lưỡng.
Hơn thế nữa, tất cả công dân, ngay cả những người không phải là chuyên gia STEM, nên có các kỹ năng và năng lực cần thiết để đối phó với những thách thức của xã hội công nghệ cao và dựa trên thông tin của chúng ta. Biết chữ STEM, tức là nhận thức về bản chất của khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học và sự quen thuộc với một số khái niệm cơ bản từ mỗi môn học, nên là một ưu tiên giáo dục cho tất cả học sinh. Một cách tiếp cận đầy hứa hẹn về vấn đề này là sử dụng chương trình giảng dạy STEM tích hợp, mang lại cơ hội để có trải nghiệm phù hợp hơn, ít rời rạc hơn và kích thích hơn cho người học. Các vấn đề trong thế giới thực không bị phân mảnh trong các môn học biệt lập khi chúng được dạy trong trường học và để giải quyết những vấn đề này mọi người cần những kỹ năng liên ngành.
Các nghiên cứu trong một nhiều lĩnh vực đã chỉ ra rằng học sinh tham gia vào một chương trình giảng dạy tích hợp thực hiện tốt hoặc thậm chí tốt hơn so với các bạn cùng trang lứa trong cách giảng dạy truyền thống với các môn học riêng biệt. Hơn nữa, việc sử dụng một chương trình giảng dạy tích hợp đã được tìm thấy để cải thiện việc học tập phi nhận thức của học sinh kết quả, chẳng hạn như sự quan tâm đến STEM và động lực đối với STEM học tập. Nhận thấy rằng giáo dục STEM có vai trò giống như một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam. Từ năm 2010, thông qua Liên doanh DTT - EDUSPEC phối hợp với Trường Icarnegie - Hoa Kỳ, mô hình giáo dục STEM được đưa vào Việt Nam trên nền tảng là 2 môn học CNTT và Robotics cho khối phổ thông từ lớp 1 đến lớp 12.
Mô hình đã được mở rộng triển 6 khai thí điểm tại các trường phổ thông thuộc 3 thành phố Hà Nội, Đà Nẵng và Thành phố Hồ Chí Minh. Từ năm học 2014-2015, phương thức giáo dục STEM đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo đưa vào các văn bản hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục trung học và từ đó đến nay tiếp tục chỉ đạo các địa phương trên toàn quốc tích hợp STEM trong việc thực hiện chương trình phổ thông hiện hành ở những môn có liên quan, đồng thời triển khai thí điểm giáo dục STEM tại một số trường lựa chọn. Trong dự án thí điểm “Áp dụng phương pháp tiếp cận STEM của Anh vào bối cảnh Việt Nam năm 2016 - 2017” của hội đồng Anh tại Việt Nam và Bộ Giáo dục và Đào tạo của Việt Nam đã triển khai tới 14 trường THCS công lập, dân lập và trường Trung học phổ thông tại 5 tỉnh miền Bắc gồm Hà Nội (8 trường), Hải Dương (3 trường), Nam Định (1 trường), Hải Phòng (1 trường), và Quảng Ninh (1 trường). Việc triển khai thí điểm giáo dục STEM bước đầu đem lại những kết quả tích cực, cụ thể: Cán bộ quản lí, giáo viên đã có nhận thức đúng về tầm quan trọng của giáo dục STEM đối với việc hình thành các năng lực và phẩm chất của học sinh theo mục tiêu đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục đáp ứng yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4.
Cán bộ quản lí, giáo viên cốt cán các trường triển khai thí điểm đã bước đầu nắm bắt và xây dựng được một số chủ đề giáo dục STEM để tổ chức cho học sinh thực hiện. Trên 50 chủ đề học tập đã được triển khai ở các nhà trường tham gia thí điểm. Các chủ đề dạy học này hầu hết được xuất phát từ các vấn đề gặp phải ngay trong cộng đồng nơi các em sinh sống. Trong quá trình thực hiện các bài học theo chủ đề giáo dục STEM, học sinh đã chủ động, tích cực đề xuất và thực hiện các sản phẩm học tập dưới sự hướng dẫn của giáo viên.
Rất nhiều các sản phẩm của các em đã được dự thi và đạt giải cao ở các cuộc thi: Khoa học kĩ thuật, Vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết tình huống thực tiễn; Sáng kiến giáo dục STEM - SchoolLAB dành cho học sinh trung học. Các trường thí điểm đã thực hiện nội dung giáo dục STEM một cách chủ động, sáng tạo, trong đó nhiều trường đã tổ chức câu lạc bộ STEM để hoc sinh đăng kí tự nguyện tham gia. Một số công trình nghiên cứu trong nước về giáo dục STEM: - TS. Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), TS.
Phùng Việt Hải, TS. Nguyễn Quang Linh, TS. Hoàng Phước Muội, Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông (2018) đã trình bày một số cơ sở lý luận về giáo dục STEM và tiến trình tổ chức các 7 chủ đề giáo dục STEM theo định hướng phát triển năng lực sáng tạo và định hướng nghề nghiệp cho HS. Bên cạnh đó, sách cung cấp 15 chủ đề STEM định hướng phát triển năng lực sáng tạo và 05 ngành nghề STEM định hướng nghề nghiệp - được xây dựng theo các dự án học tập.
Phần lớn các chủ đề trong sách đã được thực hiện ở các trường trung học và đã được đánh giá về tính khả thi. Nhìn chung, giáo dục STEM ở Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ. Một số đề tài cấp Bộ cũng đã được triển khai tại Trường Đại học sư phạm hay Viện Khoa học giáo dục. Tuy nhiên, các đề tài này đều trong giai đoạn mới bắt đầu và chưa có kết quả được công bố ở tầm quốc tế.
Phương pháp dạy học theo hướng giáo dục STEM mang tính chất liên ngành, nó tạo cơ hội cho giáo viên lập kế hoạch về cách học sinh có thể học qua các ranh giới kỷ luật trong Toán học, Vật lý, Khoa học, Công nghệ, Thiết kế và Kỹ thuật. Giáo viên có thể hỗ trợ học sinh thu hẹp khoảng cách giữa khu vực học tập riêng biệt thông qua một dự án duy nhất. Quan điểm tích cực của giáo viên nhấn mạnh cách tiếp cận giáo dục STEM sẽ cho phép học sinh tích lũy kinh nghiệm trong việc giải quyết các vấn đề mà tồn tại trong thế giới thực không được xác định rõ ràng và những yêu cầu học sinh rút ra kiến thức từ các môn học STEM. Đồng thời, các dự án STEM đóng vai trò là chất xúc tác giúp học sinh tư duy phê bình và sáng tạo trong các lĩnh vực chủ đề STEM.
Những thuộc tính này chẳng hạn như có thể nhìn thấy các liên kết trên các môn học và có khả năng suy nghĩ nghiêm túc và sáng tạo trong các lĩnh vực STEM. Theo tác giả luận văn, để thu hút nhiều học sinh học tập môn KHTN theo hướng giáo dục STEM, các nhà giáo dục nên cung cấp và thu hút học sinh vào các trải nghiệm học tập thực tế, kích thích tư duy, làm việc với người khác và áp dụng kiến thức, kỹ năng và sự sáng tạo của họ trong việc tìm kiếm các giải pháp đến các vấn đề trong thế giới thực, và điều đó liên quan đến bối cảnh riêng của họ. Những nghiên cứu về quản lý hoạt động dạy học môn KHTN ở trường THCS theo hướng giáo dục STEM Thông qua tài liệu công bố dưới dạng sách của nhóm tác giả Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội, Nguyễn Anh Dũng, Ngô Trọng Tuệ: “Dạy học chủ đề STEM cho HS THCS và trung học phổ thông”, “Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM cho HS THCS và trung học phổ thông”, nội dung 8 sách đã đưa ra cơ sở lí luận về dạy học STEM, tập trung xây dựng các chủ đề STEM trong trường trung học. Nhóm tác giả Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải (đồng chủ biên) cùng các tác giả Trần Minh Đức, Nguyễn Văn Hạnh, Chu Cẩm Thơ, Nguyễn Anh Thuấn, Đoàn Văn Được, Trần Bá Trình (2018) công bố tài liệu về “Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông”.
Tài liệu đã chỉ rõ cơ sở khoa học của giáo dục STEM; Quy trình xây dựng và tổ chức thực hiện giáo dục STEM ở trường phổ thông; Giáo dục STEM trong môn khoa học tự nhiên; Minh họa một số chủ đề giáo dục STEM. Qua đó, các tác giả cho rằng để tổ chức được giáo dục STEM trong nhà trường, GV cần có nhận thức đúng về bản chất của giáo dục STEM, tính liên môn và yêu cầu hướng dẫn HS vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết vấn đề cụ thể. Từ đó phát triển năng lực STEM cho HS. Bên cạnh đó, GV phải có năng lực phân tích, chẩn đoán nhu cầu, năng lực của HS và thực hiện dạy STEM theo quy trình được gợi ý.
Đồng thời, nhấn mạnh giai đoạn HS trải nghiệm để đối chiếu, so sánh giữa lý thuyết với thực tiễn. Thực hiện tập huấn GV về giáo dục STEM ở phổ thông, năm 2019 Vụ giáo dục trung học đã công bố tài liệu tập huấn “Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học” theo chương trình phát triển giáo dục trung học. Ngoài việc cung cấp những vấn đề chung về giáo dục STEM thì tài liệu tập huấn nhấn mạnh năng lực phân tích liên môn, xây dựng chủ đề STEM là năng lực quan trọng mà GV cần được bồi dưỡng và tự bồi dưỡng. Tài liệu còn cung cấp các chủ đề minh họa cụ thể là giáo án dạy học STEM đã được thực hiện ở một số trường phổ thông.