CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ QUẢN LÝ HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH LỚP 4 Ở TRƯỜNG TIỂU HỌC 1. Tổng quan nghiên cứu vấn đề 1. Các nghiên cứu về hoạt động giáo dục STEM ở trường tiểu học Mỹ đươ ̣c xem là khởi nguồn của giáo dục STEM từ những năm cuối của thế kỉ 20. Từ đầu thế kỉ 21, STEM và giáo dục STEM ở Mỹ ngày càng đươ ̣c quan tâm và đươ ̣c đầu tư phát triển mạnh, đặc biệt từ thời tổng thống Barack Obama, thể hiện rõ nét với phát biểu [20]: “Một trong những điều mà tôi đã tập trung với tư cách là Tổng thống là chúng ta cần ta ̣o ra phương pháp tiếp cận toàn diện đối với Khoa học, Công nghệ, Ki ̃ thuật và Toán học (STEM)… Chúng ta cần ưu tiên đào ta ̣o một lực lượng giáo viên mới trong các môn học này, để đảm bảo rằng tất cả chúng ta với tư cách là một quốc gia đề cao các môn học này vì sự tôn trọng mà chúng xứng đáng được hưởng”.
Trong Báo cáo về “Chiến lươ ̣c của Mỹ về giáo dục STEM” của Ban giáo dục STEM của Hội đồng Khoa học & Công nghệ quốc gia Mỹ, có đánh giá là STEM nên đươ ̣c học tốt nhất khi còn nhỏ - từ trường tiểu học và trung học - vì chúng là điều kiện tiên quyết cần thiết để đào tạo kĩ thuật nghề nghiệp, để nâng cao trình độ và kĩ năng, kĩ thuật của một người tại nơi làm việc. Nhiều tiểu bang ở Mỹ đã có chương trình STEM, STEAM cho trẻ từ tuổi tiểu học, thậm chí mẫu giáo. Có nhóm tác giả bàn về STEM như là một mô hình giáo dục nghề nghiệp và phương thức tổ chức theo hướng các câu lạc bộ hoặc dự án nghề nghiệp và tiến hành thông qua các hoạt động trải nghiệm. Trong một công trình nghiên cứu của các tác giả như Tsui (2007), Reyes (2012) của Viện khảo thí giáo dục của Mỹ đã nghiên cứu và phân tích các nghề nghiệp STEM vẫn vô cùng đồng nhất; phụ nữ và dân tộc thiểu số chỉ chiếm lần lượt 28% và 10% 8 trong công việc STEM.
“Để cải thiện lực lượng lao động STEM nhằm phản ánh nhiều quan điểm và kiến thức, chúng ta cần thay đổi cách chúng ta nghĩ về và giảng dạy STEM. Nỗ lực này “bắt đầu từ trường tiểu học và mở rộng qua các chuyên gia và phần còn lại của lực lượng lao động” [45]. Thời gian gần đây, giáo dục STEM đươ ̣c triển khai rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới vì đươ ̣c đánh giá cao về tính hiệu quả trong hoạt động giáo dục phát triển năng lực học sinh. Trong đó, một số nước đã có chương trình giáo dục STEM tương đối bài bản từ cấp tiểu học như Anh, Úc, Singapore, Hàn Quốc.
Cùng xu thế chung, các hoạt động giáo dục STEAM cũng đươ ̣c các nước quan tâm và phát triển cho hệ thống giáo dục cho trẻ từ giai đoạn khá sớm. Tuy nhiên, dù nhiều hoạt động, chương trình đã tích hơ ̣p, bao hàm cả các nội dung có đề cập đến thành tố A tức là STEAM, các nước vẫn giữ tên chương trình như ban đầu là giáo dục STEM. Cụ thể, ở Mỹ từ năm 2015, chính phủ đã ra quyết định thêm thành tố Art (Nghệ thuật) và Design (Thiết kế) vào chương trình STEM quốc gia nhưng cho đến nay, chương trình vẫn giữ nguyên tên gọi STEM Education (Giáo dục STEM) [32]. Trong nghiên cứu về việc vận dụng kiến thức về nghệ thuật của hai tác giả Miller và Knezek [39] đã nhận thấy rằng việc kết hợp các kỹ năng của thế kỷ 21 như hợp tác và sáng tạo, cùng với giải quyết vấn đề thông qua sử dụng công nghệ đã làm tăng thành tích trong các môn học cụ thể.
Nghiên cứu này cho thấy rằng khi nghệ thuật tự do được tích hợp với khoa học STEM thì thành tích của học sinh trong khoa học và toán học tăng lên. Các nhóm tác giả như Kim và Park (2012) và Miller và Krezek (2013), Jin, Chong và Cho (2012) cung cấp chương trình giảng dạy dựa trên STEAM trong các nhà trường. Chương trình có ba giai đoạn, bao gồm thiết kế chiến dịch (phát triển trang web), tạo thư cảm ơn cho các nhà tài trợ (gửi qua email điện tử) và một thành phần trò chơi hóa để khuyến khích các nhà tài trợ. Jin và các đồng nghiệp mô tả đây là chương trình giảng dạy STEAM vì kiến thức 9 đa ngành của nó về công nghệ, kỹ thuật và nghệ thuật.
Các tác giả cho rằng Chiến dịch Si-Ci là không hiệu quả đối với việc học STEAM và kết luận rằng cần phải kết nối với việc giải quyết vấn đề trong thế giới thực (ví dụ: biến đổi khí hậu, nạn đói trên thế giới hoặc phân phối vắc xin) để thu hút hoàn toàn học sinh tham gia [45]. Khi nghiên cứu về giáo dục STEM thì ở Mỹ vào những năm 90 đã nghiên cứu các môn học về khoa học công nghệ được giảng dạy tích hợp lại với nhau thành một môn học gọi là giáo dục STEM với các phương pháp giảng dạy bằng dự án, trải nghiệm, thực hành. Tại Việt Nam, Hội thảo “Giáo dục STEM trong chương trình phổ thông mới” tổ chức ngày 25 tháng 7 năm 2017 tại Hà Nội đã thu hút sự quan tâm của nhiều chuyên gia, các nhà quản lí giáo dục và giáo viên các trường phổ thông. Sau đó, ngày 18 tháng 11 năm 2018, tại Hà Nội đã diễn ra Hội thảo Quốc tế “STEM - Nền tảng vững chắc cho học sinh trong kỉ nguyên số”.
Đây cũng là Hội thảo Quốc tế về STEM dành cho lứa tuổi học sinh lần đầu tiên được tổ chức tại Việt Nam. Đồng thời, định hướng giáo dục STEM được Bộ Giáo dục và Đào tạo khẳng định và được thúc đẩy thực hiện trong Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 [26]. Theo Lê Huy Hoàng, thành viên Ban Phát triển Chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể, ở cấp độ chương trình, các chủ đề STEM trong chương trình môn học tích hợp ở giai đoạn giáo dục cơ bản như 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). Nói cách khác, giáo dục STEM trong Chương trình Giáo dục phổ thông mới là một cách tiếp cận liên ngành trong dạy học các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán nhằm tạo cơ hội cho học sinh kết nối những kiến thức được học với những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống, giúp học sinh có thể đưa ra các giải pháp sáng tạo khi có cơ hội áp dụng những kiến thức được học, giúp học sinh có những suy nghĩ rộng hơn về 10 những tình huống hay vấn đề nhất định.
Kết quả từ các hội nghị, hội thảo trên đã công nhận ba mức độ, hình thức triển khai giáo dục STEM vào chương trình giáo dục nhà trường: 1/ Dạy học các môn học theo phương pháp giáo dục STEM. Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn. Các chủ đề STEM, bài học STEM, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần.
Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập; 2/ Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM ngoài giờ lên lớp. Với hình thức hoạt động này, giáo dục STEM được triển khai thông qua hình thức câu lạc bộ theo sở thích, năng khiếu của học sinh; 3/ Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật [17]. Tháng 12 năm 2021, Hội thảo khoa học cấp Quốc gia “Thúc đẩy nghiên cứu và giáo dục STEAM trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0” doTrường Đại học Khoa học Xã hội và Nhân văn đã diễn ra. Nội dung trọng tâm của Hội thảo nhấn mạnh và khẳng định Cách mạng công nghiệp 4.0 tạo thách thức lớn cho giáo dục trong nhiệm vụ trang bị những kĩ năng để phát huy hiệu quả năng lực sáng tạo cho người học dẫn đến việc cần thiết kết hợp giữa khoa học công nghệ vốn là nền tảng cho giáo dục STEM với sự sáng tạo và tự do cởi mở của yếu tố nghệ thuật - sáng tạo (Arts) với năng lực xuyên môn, xuyên lĩnh vực literacy.
Từ đó: “Trọng tâm của STEAM không chỉ còn là phát triển các kĩ năng và kiến thức khoa học tự nhiên (như STEM) mà còn chuyển sang các ứng dụng vào thực tiễn xã hội và qua đó, sẽ trở nên nhân văn hơn”. Trong một số công trình nghiên cứu của nhóm tác giả Lê Thị Ngọc Thúy, Ngô Hiền Tuyên, … đã tiếp cận trên quan điểm với xác định STEM được hiểu là mô hình giáo dục STEM. Trong đó, nhóm tác giả đã nhấn mạnh đến triết lý của giáo dục STEM tiểu học là phát triển các năng lực trải nghiệm - sáng tạo thông qua các chủ đề hoặc môn học tự chọn trong nhà trường. Với 11 cách hiểu này, nhóm tác giả đã đề cập đến mục tiêu của từng bài học mà học sinh đạt được chính là hình thành các nhóm năng lực thực hành vượt cao hơn và kiến thức khái quát cao hơn so với các bài học trong sách giáo khoa.
Nhờ như thế, các giờ dạy cần có sự chủ động, sáng tạo và tích cực khám phá của giáo viên và học sinh. Thông qua hoàn thành sản phẩm STEM tái chế và STEM robotic, IOTs chính là hình thành năng lực thực hành và hiểu rõ hơn về các kiến thức lý thuyết khác nhau. Trong điều kiện tổ chức dạy học tích hợp chủ để hoặc dạy như là một môn học tự chọn thì đều hỗ trợ cho giáo viên và học sinh phát huy được năng lực thực hành và phẩm chất của người làm chủ khoa học kỹ thuật và công nghệ [3]. Các nghiên cứu về quản lý hoạt động giáo dục STEM cho học sinh ở trường tiểu học Giáo viên là lực lượng quyết định chất lượng hoạt động giáo dục STEM trong nhà trường.
Vì vậy, để quản lý hoạt động giáo dục STEM cho học sinh ở nhà trường có hiệu quả, việc nghiên cứu phát triển năng lực giáo dục STEM cho giáo viên được quan tâm nghiên cứu. Điều đáng quan tâm là các quy trình đào tạo giáo viên trong lĩnh vực STEM còn tương đối mới (Asunda, PA 2014) Castro-Rodríguez & Montoro, 2021), mặc dù kể từ năm 2009, vấn đề này đã được quan tâm trên toàn cầu (Ortega- torres và cộng sự, 2019).