CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC STEAM CHO TRẺ MẪU GIÁO 5-6 TUỔI 1. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ 1. Các nghiên cứu ở nước ngoài 1. Giáo dục STEM và STEAM ở bậc học Phổ thông và Đại học a.
Giáo dục STEM Tiền thân của giáo dục STEAM là giáo dục STEM – hướng tiếp cận khởi nguồn từ Mỹ, sau đó được quan tâm nghiên cứu trong nhiều năm qua ở khắp các quốc gia trên thế giới (Tytler, 2007). Mục tiêu chung của giáo dục STEM là tạo ra sự hiểu biết về STEM và năng lực phẩm chất của công dân ở thế kỷ 21, phát triển nguồn nhân lực trong lĩnh vực STEM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học), đồng thời tạo ra sự hứng thú và tham gia tích cực của người học vào lĩnh vực này (Joanna Turnbull, 2014). Bằng việc đặt người học trong những tình huống học tập có ý nghĩa, liên quan mật thiết tới môi trường sống của họ và có tính ứng dụng, giáo dục STEM tạo động lực và hứng thú cho người học (English & King, 2015; Stohlmann, 2012). Có thể kể đến các xu hướng nghiên cứu liên quan đến giáo dục STEM như sau: Xu hướng 1: Nghiên cứu về khái niệm STEM và giáo dục STEM STEM là thuật ngữ rút gọn được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học của Mỹ.
Thuật ngữ này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ (NSF) vào năm 2001. Trước đó, năm 1990, NSF dùng thuật ngữ SMET tuy nhiên thuật ngữ này có cách phát âm giống từ “SMUT” (một từ có ý nghĩa không tích cực), vì vậy SMET sau này được đổi thành STEM. Hiện nay, thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp. Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, ví dụ: Nhóm ngành nghề về công nghệ thông tin; Y sinh; Kỹ thuật, Điện tử và Truyền thông.
(The White House, S. Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để năng cao năng lực cho người 5 học. Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM.
Có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay là: Thứ nhất, Giáo dục STEM là quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học” (U. Department of Education, 2007). Đây là nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM.
Thứ hai, Giáo dục STEM là tích hợp (liên ngành) của 4 lĩnh vực/môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (Merrill & Daugherty, 2009; Morrison & Bartlett, 2009). Tác giả Tsupros định nghĩa “Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc học sinh được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới” (Tsupros & Hallinen, 2009). Thứ ba, Giáo dục STEM là tích hợp (liên ngành) từ 2 lĩnh vực/môn học về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trở lên. Theo quan niệm này, tác giả Sanders định nghĩa “Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường” (Sanders, 2009, p.
Bên cạnh đó, giáo dục STEM cũng được quan niệm như là chương trình đào tạo dựa trên ý tưởng giảng dạy cho học sinh bốn lĩnh vực cụ thể: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trong một liên ngành và phương pháp tiếp cận ứng dụng. Thay vì dạy bốn lĩnh vực này theo những môn học tách biệt và rời rạc, STEM tổng hợp chúng thành một mô hình học tập liền mạch dựa trên các ứng dụng thực tế (Hom, 2014). Nhìn chung, mặc dù có nhiều quan điểm khác nhau, tuy nhiên có một xu huớng hội tụ tới khái niệm giáo dục STEM như một cách tiếp cận đa chiều, nhiều bình diện trong đó nổi trội hơn cả là tiếp cận liên môn, nhằm mục tiêu phát triển năng lực người học hướng tới phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao đáp ứng yêu cầu của xã hội. Đây cũng sẽ là định hướng tiếp cận cơ bản của đề tài.
6 Xu hướng 2: Nghiên cứu về hiệu quả giáo dục STEM Nghiên cứu tổng quan của Yildirim (2016) đã phân tích 34 nghiên cứu khác nhau để chỉ ra tác động của giáo dục STEM đối với việc nâng cao hứng thú và động cơ đối với các lĩnh vực STEM, phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực khoa học cũng như kết quả học tập của học sinh. Những tác động tích cực của giáo dục STEM đến học sinh biểu hiện cụ thể ở việc tạo động lực học tập, tăng sự tích cực, cảm nhận được ý nghĩa và hăng say trong học tập (Chittum và cộng sự, 2017; Tillman và cộng sự, 2014; Shemoff, 2013). Đây là nhân tố quan trọng giúp nguời học duy trì định hướng nghề nghiệp và sự kiên trì trong các lĩnh vực STEM (Fortus và Vedder- Weiss, 2014). Giáo dục STEM còn được xem có ảnh hưởng tích cực đến thành công trong học tập (Hurley, 2001) và thái độ của học sinh trong trường lớp.
Công trình nghiên cứu của Becker và Park (2011) về hiệu quả của STEM cũng cho thấy tác động tích cực của giáo dục STEM đến việc học của người học, với mức độ tác động lớn nhất ở bậc tiểu học, và thấp nhất ở bậc đại học. Đối với tác động đối với việc định hướng nghề nghiệp, các nghiên cứu cũng chỉ ra giáo dục STEM đóng vai trò quan trọng. Từ độ tuổi 15, học sinh ở nhiều nước phát triển lựa chọn các môn STEM một cách miễn cưỡng mặc dù nhiều môn học trong số các môn STEM là điều kiện tiên quyết để học ở các cơ sở đại học trong tương lai. Học sinh không chọn học các môn STEM có ít cơ hội đóng góp cho xã hội với vai trò là chuyên gia STEM (Ainley, Kos, & Nicholas; 2008).
Những trải nghiệm tích cực trong những năm học trung học cơ sở là rất quan trọng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn các môn STEM trong tương lai đối với nguời học. Nghiên cứu chỉ ra rằng mặc dù hầu hết người học nhận ra tầm quan trọng của STEM đối với xã hội, nhưng không thấy tầm quan trọng của STEM đối với bản thân cá nhân họ. Nhiều học sinh chọn học các môn STEM ở trường trung học để hỗ trợ việc học ở đại học, vì khi đạt được điểm cao trong các môn STEM thường là lợi thế cho điểm vào đại học (Bơe et al. Phát triển năng lực cần thiết của người học để tham gia vào các lĩnh vực STEM có hiệu quả cần một khoảng thời gian dài (English & King, 2015).
Do đó, các trường phổ thông cần tạo môi trường dạy và học hỗ trợ để phát triển năng lực STEM của người học và tạo tiền đề thuận lợi cho họ phát triển sau này ở bậc học cao hơn (Blank, 2013; Duschl, Schweingruber, & Shouse, 2007). Lĩnh vực giới tính cũng được quan tâm nghiên cứu trong các ngành nghề STEM. Phụ nữ chưa phải là lực luợng tiêu biểu trong ngành nghề STEM (Bơe, Henriksen, Lyons & Schreiner, 2011), đặc biệt trong toán học, vật lý, công nghệ và kỹ thuật ở cấp trung 7 học và đại học; khoa học máy tính và kỹ thuật ở trình độ chuyên gia (Sullivan & Bers, 2013). Đây cũng là một hướng nghiên cứu đang được quan tâm triển khai rộng rãi tại Việt Nam với sự hỗ trợ của Hội đồng Anh.
Xu hướng 3: Nghiên cứu về quá trình vận hành giáo dục STEM Các nghiên cứu về cách thức vận hành giáo dục STEM tập trung làm rõ mục tiêu, nội dung, phương pháp và điều kiện cơ sở vật chất của giáo dục STEM. Về mặt mục tiêu, nhiều nghiên cứu đưa ra khái niệm tri thức STEM (STEM literacy). Tri thức STEM có thể được định nghĩa theo nhiều cách, bao gồm “Tri thức STEM là khả năng xác định, áp dụng và phân tích các khái niệm từ khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để hiểu các vấn đề phức tạp và mới đến giải quyết vấn đề” (Balka, 2011, tr. Tuy nhiên, phổ biến hơn trong các tài liệu cải cách giáo dục hiện hay dùng các định nghĩa về tri thức của từng lĩnh vực.
Ví dụ: Phát triển của công dân có tri thức khoa học là một mục tiêu quan trọng của giáo dục khoa học thế kỷ 21 trên toàn cầu (Tytler, 2007). Công dân có tri thức khoa học là những nhà tư duy phê phán, những người có thể giải quyết hiệu quả hậu quả của thế giới công nghệ cao (Bryan và cộng sự, 2011). Cấu trúc của tri thức khoa học là đa khía cạnh và bao gồm phát triển năng lực tự học suốt đời (Bybee, 1997), bao gồm khả năng tham gia tranh luận về các vấn đề xã hội phức tạp (Sabelli, 2006). Đối với học sinh để đạt được kĩ năng khoa học, họ cần: hiểu biết về các ý tưởng khoa học cơ bản, đánh giá sự đa dạng của phương pháp nghiên cứu khoa học và nhận thức về quan điểm nhận thức luận của khoa học (Leuchter, Saalbach, & Hardy, 2014).
Những nỗ lực cải cách gần đây của Hoa Kỳ được minh chứng trong chuẩn khoa học tự nhiên thế hệ mới (NGSS, 2013) thúc đẩy học tập tích cực, tạo động lực hỗ trợ học sinh học khoa học và phát triển cộng đồng thực hành cho việc học khoa học đích thực (Scogin & Stuessy, 2015).