Chương 1 TỔNG QUAN LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU GIÁO DỤC TÍCH HỢP STEM TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1. Các công trình nghiên cứu trên thế giới 1. Khái quát về vị trí tầm quan trọng của giáo dục STEM ở các châu lục trên thế giới qua các công trình nghiên cứu Trong những năm gần đây sự phát triển c a khoa học công nghệ đã đạt đến một mức độ rất cao. Khoa học công nghệ IOT (Internet of Things), AI (Artifical Intelligence)… đã dần như được phổ biến trên khắp các nước trên thế giới.
Sự phát triển khoa học kĩ thuật công nghệ luôn gắn liền với nhu cầu nguồn lao động chất lượng cao. Chính vì vậy, nhiều quốc gia tiên tiến trên thế giới bao gồm các nước liên minh Châu Âu, Châu Á và Mỹ, Canada, Úc,… đang xây dựng và phát triển hệ thống giáo dục STEM để có thể chiếm lĩnh tạo thế cạnh tranh trên toàn thế giới. Giáo dục STEM luôn là ch đề quốc tế, được quan tâm hàng đầu c a các nhà hoạch định chính sách, được thúc đẩy bởi nền kinh tế toàn cầu đang thay đổi theo xu hướng phát triển mới 49, 57. Các quốc gia có nền kinh tế phát triển mạnh trên thế giới có sự cạnh tranh cao về công nghệ và trí tuệ - thu hút lực lượng lao động có tay nghề cao 56, 57.
Các nước mạnh về giáo dục STEM đều có sự đa dạng trong nền kinh tế, văn hóa chính trị, xã hội và truyền thống giáo dục 56, 57. Các GV trong lĩnh vực STEM được trân trọng, được trả lương cao hơn. Ví dụ: như Phần Lan và Trung Quốc, giáo viên STEM được tăng lương không phải trên cơ sở thâm niên mà qua công việc được huấn luyện, đào tạo, qua các chương trình phát triển chuyên môn, chứng minh được hiệu quả và tiến triển trong công việc. Các quốc gia mạnh về lĩnh vực STEM đã phát triển các chính sách quốc gia về chiến lược STEM cung cấp điều kiện thuận lợi cho một loạt các hoạt động như: cải cách giáo trình và giảng dạy theo tiêu chuẩn mới; các chương trình đại học hàng đầu thế giới, tuyển dụng các tài năng khoa học nước ngoài và tiến sĩ STEM; tạo quan hệ đối tác và liên kết hoạt động STEM trong trường học, dạy nghề và giáo dục đại học với ngành công nghiệp, kinh doanh và các nghề nghiệp.
Các chương trình STEM được tạo điều kiện thông tin đến các tổ chức các viện, trung tâm hoặc các cơ quan khác và qua các cuộc hội thảo giáo dục STEM 57. 7 Theo thống kê c a Josh Brown - Trường Đại học Illinois trong giai đoạn 2007- 2010 tại Mỹ có 60 bài báo khoa học liên quan trực tiếp đến giáo dục STEM được xuất bản từ 8 tạp chí nổi tiếng trong lĩnh vực giáo dục Mĩ 35. Theo thống kê c a Yoan-Chung Yu đã tập hợp và phân tích cho thấy từ năm 2008 cho tới nay giáo dục STEM phát triển mạnh, trong năm 2008 c 15 bài báo và trong các năm trở lại đây c hơn 100 bài báo /1 năm. Cũng trong giai đoạn này Mỹ là quốc gia có nhiều nghiên cứu về STEM nhất với 200 công trình (52%), tiếp theo đ là Anh với 36 công trình (9,35%), Hà Lan và Úc mỗi quốc gia có 16 công trình nghiên cứu (4,16%), các quốc gia Tây Ban Nha, Israel, Thổ nhĩ Kỳ, Canada, Đức, Đài loan tổng cộng có 67 công trình, các quốc gia còn lại trên thế giới có 50 công trình.
Các công trình nghiên cứu này ch yếu tập trung các lĩnh vực thuộc giáo dục STEM 71. Các nhà khoa học tiêu biểu trên thế giới nghiên cứu về STEM như Morrison, Amanda Roberts, David W.White, William E Dugger, Ryan Brown… 35. Hội đồng quốc tế c a Hiệp hội Khoa học Giáo dục (ICASE) đại diện cho 34 quốc gia tham dự ICASE đưa ra tuyên bố chung tại Kuching về Giáo dục khoa học và công nghệ kêu gọi tất cả tham gia vào nghiên cứu, phát triển chính sách, và việc giảng dạy các môn STEM để nhận ra sự cần phải chuẩn bị tốt hơn cho học sinh về tương lai và cuộc sống c a họ để trở thành công dân toàn cầu 49. Các nước thuộc Liên minh châu Âu gồm 30 quốc gia sau hội nghị bàn tròn đã đồng thuận và đưa ra tuyên bố chung cùng phối hợp tài trợ và phát triển các dự án giáo dục STEM, qua đ cũng nhận định rằng ch đề giáo dục STEM luôn tích hợp nhiều hơn một lĩnh vực.
Phát hành ấn phẩm Giáo dục: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học: Vượt qua những thách thức ở Châu Âu (Joyce & Dzoga, 2011), xác định các thách thức giáo dục STEM ở châu Âu và tập trung vào việc phát triển các kỹ năng STEM, mà ở các nước châu Âu không đạt so với các nước châu Á. Qua thống kê Sinh viên STEM châu Á chiếm khoảng 20% so với 2% ở châu Âu. Hiệp hội các quốc gia Đông Nam Á (Indonesia, Malaysia, Philippines, Singapore, Thái Lan, Brunei, Burma (Myanmar), Campuchia, Lào, và Việt Nam) nhận định tầm quan trọng c a giáo dục STEM. Giáo dục STEM là yếu tố quyết định cho phát triển kinh tế, giáo dục và bảo vệ môi trường, nâng cao phúc lợi cộng đồng và thúc đẩy hội nhập trong ASEAN [57].
Cộng đồng ASIAN đã c sự cộng tác trong liên kết đào tạo, trao đổi học tập kinh nghiệm, qua đ đưa ra những chính sách kịp thời để tạo động lực thúc đẩy phát triển giáo dục STEM. Những nhà khoa học giáo dục tham gia phát triển STEM ở châu Á thường hướng tới giáo dục tích hợp các môn STEM. Tích hợp STEM kiểu này cũng giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ về bản chất liên ngành c a STEM [57]. 8 Châu Phi và Tổ chức MasterCard (MCF) chọn mục tiêu đưa Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (STEM) trên khắp châu Phi cận Sahara vào giảng dạy để tăng chất lượng giáo dục trung học và khắc phục tình trạng đ i nghèo hiện tại 65.
Liên minh châu Phi (SSA) thông qua chương trình nghị sự đáp ứng các mục tiêu về một lục địa có nền kinh tế đa dạng, công nghiệp hóa phát triển bền vững và bảo vệ môi trường. Chính sách c a các quốc gia đưa giáo dục STEM vào vai trò trong việc phát triển nguồn nhân lực. Giáo dục THCS hiện được coi là một phần c a giáo dục cơ bản mà tất cả trẻ em được hưởng với chính sách miễn phí còn giáo dục trung học sẽ đặt nền móng cho giáo dục đại học. Đầu những năm 2000, Liên minh Châu Phi (SSA) tập trung ch yếu vào phát triển con người, phát triển kinh tế và môi trường.
Trong giáo dục phổ thông các môn được dạy độc lập với nhau, giáo dục dạy nghề (hoặc chính thức hoặc không chính thức) được triển khai nhằm phát triển các kỹ năng cho các ngành nghề th công (xây dựng, may mặc…). Giáo dục sau trung học HS được lựa chọn theo chuyên ngành hoặc học nghề và ở đây không c ý tưởng thực sự giáo dục STEM theo một ch đề hoặc tích hợp các lĩnh vực 65. Các nghiên cứu tiêu biểu về giáo dục tích hợp STEM trên thế giới a. Tại Mỹ Thuật ngữ SMET (Khoa học, Toán học, Kỹ thuật và Công nghệ) từ năm 1990 đã được sử dụng, nhưng đã được Tổ chức Khoa học Quốc gia (NSF) đổi thành STEM để đơn giản hóa và c ng cố các thuật ngữ về ý nghĩa c a nó (Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, 2007).
Căn cứ vào định nghĩa này, c thể biết rằng mục tiêu c a tích hợp là tích hợp các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (S, T, E, M) trong quá trình dạy và học. Hội đồng nghiên cứu quốc gia Mỹ đã định nghĩa các lĩnh vực giáo dục STEM 34: + Khoa học (Science) là nghiên cứu về thế giới tự nhiên, bao gồm các quy luật tự nhiên c a vật lý, hóa học và sinh học để tìm hiểu các khái niệm, quy luật vận động và hình thành các sự vật hiện tượng. + Công nghệ (Technology) bao gồm toàn bộ các hệ thống tổ chức con người, tri thức, các quy trình và thiết bị tạo ra và vận hành các sản phẩm công nghệ. + Kỹ thuật (Engineering) là kiến thức về thiết kế và tạo ra các sản phẩm và một quy trình giải quyết vấn đề.
+ Toán học (Mathematics) là môn học, xác định các mối quan hệ giữa các đại lượng, con số và nhận dạng chúng. Toán học bao gồm toán học lý thuyết và toán học ứng dụng. 9 Trong năm 2010, Tổng thống Obama đã báo cáo chiến lược cải thiện giáo dục STEM nhằm truyền cảm hứng cho học sinh. Báo cáo này bao gồm 5 điều 49: (1) điều chỉnh và tăng cường phối hợp c a người đứng đầu cho giáo dục STEM; (2) hỗ trợ, đào tạo học sinh trong giáo dục STEM phải có sự đảm bảo theo một cơ sở chung c a chương trình quốc gia; (3) đào tạo, tuyển dụng, và c các chính sách đãi ngộ các giáo viên STEM, luôn có sự chuẩn bị và truyền cảm hứng cho học sinh; (4) tạo ra các hoạt động trải nghiệm liên quan đến STEM đem đến sự kích thích, quan tâm c a học sinh ở tất cả các lĩnh vực c a nó (5) hỗ trợ c a các tiểu bang trong việc thành lập các trường STEM, tạo môi trường học tập tích cực cho học sinh.
Chương trình giáo dục STEM chất lượng cao tạo điều kiện cho giáo viên cơ hội hợp tác, cùng nhau nỗ lực và thống nhất tích hợp bốn môn học vào một phương tiện giảng dạy và học tập gắn kết. Học sinh có thể tiếp cận với các cơ hội hoạt động học tập trải nghiệm thúc đẩy các kỹ năng tư duy phê phán c thể áp dụng vào học tập cũng như cuộc sống hàng ngày c a họ. Triển khai giáo dục tích hợp STEM mới là cách tiếp cận cải cách và mở rộng hợp lý c a giáo dục STEM. Cho thấy tầm quan trọng c a giáo dục tích hợp STEM trong việc kết nối vốn có giữa các lĩnh vực khoa học, toán học, kĩ thuật và công nghệ.
Về giáo dục STEM có hai cách tiếp cận: 62, 57 + Các trường vẫn dạy các môn riêng biệt như giảng dạy truyền thống, tập trung theo từng ch đề kết hợp nội dung kiến thức c a các môn liên quan + Thành lập và xây dựng trường giảng dạy chuyên về giáo dục tích hợp STEM Tích hợp STEM ở Mỹ giáo dục học sinh nắm vững kiến thức và kỹ năng STEM để sáng tạo, phát triển hầu hết các quy trình, hệ thống và sản phẩm mà học sinh sử dụng trong cuộc sống hàng ngày.