CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM VÀ SỰ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG. Lịch sử vấn đề nghiên cứu 1. Trên thế giới Thuật ngữ STEM có nguồn gốc ban đầu trong chính sách của chính phủ Hoa Kỳ và được đặt ra bởi Quỹ khoa học quốc gia (NSF) vào đầu những năm 1990. Thuật ngữ gốc thực ra là “SMET” (khoa học, toán học, kĩ thuật và công nghệ), nhưng do sự giống nhau của nó với một thuật ngữ thô tục, một cán bộ chương trình tại NSF đã đề xuất cách viết là STEM và đã được thông qua.
Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng ngay cả những người đối mặt với STEM sẽ có một chút bối rối về ý nghĩa và ngữ cảnh của nó. Breiner, Harkness, Johnson và Koehler (2012) đã tiến hành một cuộc khảo sát tại một trường đại học nghiên cứu lớn ở miền Trung Tây Hoa Kỳ và hỏi các giảng viên hai câu hỏi: “STEM là gì?”, “STEM ảnh hưởng và tác động đến cuộc sống của bạn như thế nào?”. Họ báo cáo rằng các giảng viên đã có thể xác định STEM là các ngành riêng biệt, ví dụ: khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học, nhưng cách hiểu của mỗi người vẫn chưa có sự đồng nhất và chính xác. Như vậy, định nghĩa STEM còn để lại nhiều tranh luận [3],[8] Vì STEM được nhận thức rằng “T” (công nghệ) và “E” (kĩ thuật) thường là thứ yếu đối với “S” (khoa học) và “M” (toán học).
STEM trong giáo dục đề cập sự tích hợp của các môn học. ITEA ủng hộ HS tìm hiểu về sự phát triển của công nghệ, với ý nghĩa là “nghiên cứu về tất cả những thay đổi mà con người đã tạo ra trong môi trường tự nhiên với mục đích cá nhân”, bao gồm “nghiên cứu và ứng dụng trải nghiệm học tập có liên quan đến sáng chế, đổi mới và thay đổi nhằm đáp ứng nhu cầu và mong muốn của con người”. [24] Tuy nhiên, Học viện kĩ thuật quốc gia Hoa Kỳ (NAE) khuyến cáo rằng các khái niệm kĩ thuật minh họa bản chất của những ý tưởng lớn như thiết kế và tư duy hệ thống, là thiết thực cho thiết kế chương trình giảng dạy, bởi vì quy trình thiết kế kĩ thuật là quy trình ra quyết định lặp đi lặp lại sử dụng nội dung kiến thức về toán học và khoa học là nền tảng của nó. Điều này để lại cơ hội cho các nhà giáo dục STEM thiết kế và thực hiện các hoạt động kĩ thuật sáng tạo tích hợp các môn STEM trong các cơ hội học 5 tập có ý nghĩa cho sinh viên.
Năm 2013, Next Generation Science Standards (NGSS) cung cấp một số lựa chọn về cách triển khai tích hợp các tiêu chuẩn trong hình thức tổ chức, đặc biệt trong lĩnh vực kĩ thuật. [9] Nền tảng của STEM là sự tích hợp trong bối cảnh những thách thức và vấn đề của thế giới trong giáo dục. Năm 2014, Moore và các đồng nghiệp đã phát triển một khung tích hợp STEM được áp dụng để hướng dẫn trọng tâm của định hướng bao gồm 6 yếu tố chính: thu hút HS học tập có ý nghĩa và cung cấp quyền truy cập nội dung, môi trường học tập STEM tích hợp bao gồm bối cảnh và động lực; phát triển khả năng giải quyết vấn đề, sáng tạo và kĩ thuật tư duy bậc cao, giáo dục STEM tích hợp bao gồm các thách thức thiết kế kĩ thuật của các công nghệ liên quan cho các mục đích hấp dẫn bao gồm tư duy kĩ thuật, tiến bộ công nghệ và kĩ thuật đảo ngược công nghệ; cho phép HS học hỏi từ thất bại và thiết kế lại dựa trên những gì đã học; giáo dục STEM bao gồm các mục tiêu toán học và khoa học, cũng như các môn học khác như tiếng Anh và các nghiên cứu xã hội, dựa trên các tiêu chuẩn trong hoạt động học tập; cung cấp cho HS cơ hội để tìm hiểu nội dung một cách sâu sắc; nhấn mạnh khả năng làm việc nhóm và giao tiếp đối với cuộc sống trong lực lượng lao động thế kỷ XXI. [9] Theo Ban Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ vào năm 2007, hơn 80% nghề nghiệp đang phát triển ở quốc gia này phụ thuộc vào sự thành thạo về kiến thức và kĩ năng trong toán học, kĩ thuật, khoa học và công nghệ mà giáo dục STEM đem lại.
Hội nghị bàn tròn kinh doanh năm 2005 và Ủy ban Khoa học, Kĩ thuật và chính sách cộng đồng CSEPP năm 2007 cũng cho rằng: “Giáo dục STEM gắn liền với sự tăng trưởng và phát triển kinh tế, an ninh quốc gia và sự cạnh tranh trên toàn cầu”. Bên cạnh đó, Quỹ Carnegie 2009 có đề xuất 4 lĩnh vực trọng tâm của định hướng giáo dục STEM bao gồm: cấp độ cao hơn về toán học và khoa học cho tất cả HS; các tiêu chuẩn chung, đơn giản, rõ ràng hơn, phù hợp với các đánh giá; nâng cao khả năng giảng dạy và học chuyên nghiệp, được hỗ trợ bởi trường học và hệ thống quản lí tốt hơn; thiết kế cho các trường học để hỗ trợ học tập hiệu quả hơn. [5], [9] Hội đồng nghiên cứu quốc gia Hoa Kỳ (NRC) năm 2011 và 2014 nêu rõ quan điểm: “Định hướng giáo dục STEM là sự phối hợp nhu cầu giải quyết việc học STEM trong hệ thống giáo dục để chuẩn bị tốt hơn cho nghề nghiệp tương lai của con em cùng 6 với sự hiểu biết về STEM”. Định hướng giáo dục STEM là một cam kết đầy triển vọng của 25 nhà lãnh đạo trong giáo dục STEM từ các lĩnh vực STEM khác nhau, cùng với tiếng Anh và các bên liên quan đến chính sách giáo dục và cải cách.
Trọng tâm là giải quyết sáng tạo, tích hợp, dựa trên các dự án, chương trình giảng dạy trong hệ thống giáo dục quốc dân, đồng thời giúp GV nắm được các tiêu chuẩn cốt lõi về toán học và tiếng Anh trong những tiêu chuẩn khoa học của thế hệ tiếp theo. Ở Việt Nam Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013, Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu 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, và Công văn số 4612/BGDĐT-GDTrH ngày 03/10/2017 về việc hướng dẫn thực hiện chương trình giáo dục hiện hành theo định hướng phát triển NL và phẩm chất HS từ năm 2017 – 2018, giáo dục phổ thông trong phạm vi cả nước đang thực hiện đổi mới đồng bộ các yếu tố: mục tiêu, nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức, thiết bị và đánh giá chất lượng giáo dục. Trong quá trình đổi mới đó, định hướng giáo dục STEM, đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo chỉ đạo triển khai từ năm học 2014 - 2015 thông qua việc chỉ đạo các cơ sở giáo dục xây dựng và thực hiện dạy học theo chủ đề tích hợp, liên môn và tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học. Bên cạnh đó, Công văn số 4325/BGDĐT-GDTrH ngày 01/09/2016 về việc hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục trung học năm học 2016-2017 có nêu: “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.
Triển khai thí điểm giáo dục STEM tại một số trường lựa chọn”. Bộ Giáo dục và Đào tạo luôn khuyến khích việc tăng cường hợp tác với các đối tác trong việc đổi mới giáo dục và đào tạo nói chung và triển khai thí điểm định hướng giáo dục STEM nói riêng. Đã có nhiều đối tác trong và ngoài nước tham gia đồng hành trong quá trình triển khai. Từ những năm qua, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức một số hội thảo, tập huấn cán bộ quản lí, GV cốt cán về giáo dục STEM như: Hội thảo quốc tế: “Giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông của một số nước và vận dụng vào điều kiện Việt Nam”, ngày 22/06/2014; Tập huấn GV cốt cán các trường thí điểm giáo dục STEM năm học 2016-2017, tháng 08/2016 (phối hợp với Hội đồng Anh tại Việt Nam); Tập huấn tại 7 Vương quốc Anh về mô hình giáo dục STEM trong trường phổ thông cho cán bộ quản lí, GV cốt cán tại các trường tham gia thí điểm, tháng 10/2016 (phối hợp với Hội đồng Anh tại Việt Nam); Hội thảo quốc tế: “Kinh nghiệm quốc tế về giáo dục STEM và những vấn đề đặt ra với Việt Nam”, ngày 07/03/2017 (với sự phối hợp của Arizona State University, Hoa Kỳ).
Từ những năm qua, STEM đã đi vào giáo dục Việt Nam như một sự thay đổi, một bước ngoặt lớn và hội nhập quốc tế. Điển hình là sự đóng góp của nhiều công trình nghiên cứu như: Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục “Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM”, luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục “Tổ chức hoạt động dạy học STEM về dòng điện xoay chiều (Vật lí 12) nhằm phát triển NL giải quyết vấn đề cho HS” (Đỗ Thị Thanh Hải, 2018), khoá luận tốt nghiệp đại học “Mô hình STEM đơn giản về chủ đề ánh sáng – màu sắc” (Ngô Thị Phượng, 2017),… Việc nghiên cứu các đề tài về giáo dục STEM trên đã góp phần to lớn trong việc cung cấp các khái niệm, cơ sở lí luận và thực tiễn về giáo dục STEM, đồng thời nghiên cứu về tác động của việc dạy học các môn học theo định hướng giáo dục STEM trong việc hình thành và phát triển NL HS. Nhìn chung, các đề tài nghiên cứu về định hướng giáo dục STEM đã và đang rất được quan tâm và nghiên cứu, trong đó, có khá nhiều đề tài nghiên cứu trong lĩnh vực Vật lí và Công nghệ, … và sự phát triển các NL của HS. Định hướng đổi mới giáo dục phổ thông 1.
Một số quan điểm chỉ đạo đổi mới giáo dục phổ thông Giáo dục phổ thông nước ta đang thực hiện bước chuyển từ giáo dục định hướng kiến thức sang định hướng phát triển NL cho người học, từ chỗ quan tâm HS học được cái gì đến quan tâm HS làm được gì thông qua việc học. Việc đổi mới giáo dục dựa trên các quan điểm, đường lối, chỉ đạo giáo dục của nhà nước, là định hướng quan trọng về chính sách, quan điểm trong việc phát triển và đổi mới giáo dục.