Tổ chức dạy học chủ đề Ánh Sáng KHTN 7 theo định hướng STEM

Dạy học chủ đề Ánh Sáng KHTN 7 theo định hướng STEM: Bài viết chia sẻ kinh nghiệm tổ chức, giúp học sinh vận dụng kiến thức giải quyết vấn đề thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Kiều Trang
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Chí Hiếu
• Trường học: Trường Đại học Giáo dục
• Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí
• Đề tài: Tổ chức dạy học chủ đề “Ánh sáng” chương trình Khoa học tự nhiên 7 theo định hướng giáo dục STEM
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC TRONG HỌC TẬP CHO HỌC SINH
• 1.1. Tổng quan về giáo dục STEM
• 1.1.1. Tổng quan về giáo dục STEM trên thế giới
• 1.1.2. Tại Hoa Kỳ
• 1.1.3. Tại Trung Quốc
• 1.1.4. Tại Úc
• 1.1.5. Giáo dục STEM tại Việt Nam
• 1.1.6. Sự cần thiết của việc triển khai giáo dục STEM
• 1.2. Dạy học STEM ở trường phổ thông
• 1.2.1. Khái niệm dạy học theo định hướng STEM
• 1.2.2. Mục tiêu của việc dạy học theo định hướng STEM
• 1.2.3. Quy trình triển khai một bài học STEM
• 1.2.4. Dạy học theo chủ đề
• 1.2.5. Dạy học chủ đề theo định hướng STEM
• 1.3. Tính tích cực của học sinh trong dạy học chương trình Khoa học tự nhiên theo định hướng STEM
• 1.3.1. Khái niệm tính tích cực của học sinh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Dạy Học STEM Chủ Đề Ánh Sáng KHTN 7 Giải Pháp Mới

Chủ đề Ánh Sáng trong chương trình Khoa học Tự nhiên 7 là một chủ đề hấp dẫn, chứa đựng nhiều kiến thức thực tế, gần gũi với đời sống. Tuy nhiên, nếu triển khai theo phương pháp dạy học truyền thống, chủ đề này có thể trở nên nhàm chán và khó tiếp thu đối với học sinh. Dạy học theo định hướng STEM là một giải pháp hiệu quả giúp học sinh không chỉ nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn có thể vận dụng vào thực hành và sáng tạo. Cách tiếp cận này tạo điều kiện cho học sinh được tìm tòi, khám phá và tạo ra những sản phẩm mang dấu ấn cá nhân, từ đó khơi gợi hứng thú học tập và khắc sâu kiến thức một cách hiệu quả. Giáo dục STEM trang bị cho học sinh kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng thực tiễn, đồng thời phát triển các kỹ năng mềm như làm việc nhóm, tư duy phản biện và giải quyết vấn đề. Việc tích hợp các môn học như Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học giúp học sinh có cái nhìn toàn diện và sâu sắc hơn về thế giới xung quanh. Theo Đại học Quốc gia Hà Nội, Trường Đại học Giáo dục, việc tổ chức dạy học chủ đề “Ánh sáng” theo định hướng STEM giúp học sinh không chỉ hào hứng hơn mà còn khắc sâu được những kiến thức trọng tâm của bài học. Mục tiêu cuối cùng là đào tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu của xã hội hiện đại.

Ánh sáng không chỉ là một phần kiến thức trong sách giáo khoa, mà còn là một phần không thể thiếu của cuộc sống. Dạy học STEM giúp học sinh hiểu rõ hơn về vai trò của ánh sáng trong các hiện tượng tự nhiên, ứng dụng công nghệ trong việc tạo ra các sản phẩm liên quan đến ánh sáng, và rèn luyện tư duy kỹ thuật để giải quyết các vấn đề thực tế. Sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành là chìa khóa để học sinh nắm vững kiến thức và phát triển các kỹ năng cần thiết. Đồng thời, việc tạo ra một môi trường học tập tích cực, khuyến khích sự sáng tạo và hợp tác cũng là yếu tố quan trọng để đạt được hiệu quả cao nhất.

1.1. Tầm Quan Trọng của Dạy Học STEM trong Môn KHTN 7

Dạy học STEM không chỉ đơn thuần là việc truyền đạt kiến thức khoa học mà còn là việc trang bị cho học sinh những kỹ năng cần thiết để đối mặt với những thách thức của thế kỷ 21. Trong môn Khoa học Tự nhiên 7, chủ đề Ánh Sáng là một ví dụ điển hình cho thấy sự cần thiết của việc áp dụng phương pháp dạy học STEM. Thay vì chỉ học về các định luật và hiện tượng liên quan đến ánh sáng, học sinh còn được khuyến khích thực hành, sáng tạo và giải quyết các vấn đề thực tế liên quan đến chủ đề này. Khoa học (Science) giúp học sinh hiểu rõ bản chất của ánh sáng và các hiện tượng liên quan. Công nghệ (Technology) giúp học sinh sử dụng các công cụ và thiết bị để thực hiện các thí nghiệm và dự án. Kỹ thuật (Engineering) giúp học sinh thiết kế và xây dựng các mô hình và sản phẩm liên quan đến ánh sáng. Toán học (Mathematics) giúp học sinh tính toán và phân tích dữ liệu liên quan đến ánh sáng. Sự tích hợp của bốn lĩnh vực này giúp học sinh có cái nhìn toàn diện và sâu sắc hơn về chủ đề Ánh Sáng, đồng thời phát triển các kỹ năng mềm như làm việc nhóm, tư duy phản biện và giải quyết vấn đề.

1.2. Khó khăn khi Dạy Ánh Sáng theo Phương Pháp Truyền Thống

Phương pháp dạy học truyền thống thường tập trung vào việc truyền đạt kiến thức lý thuyết một cách thụ động, khiến học sinh cảm thấy nhàm chán và khó tiếp thu. Trong chủ đề Ánh Sáng, việc chỉ học về các định luật và hiện tượng mà không có cơ hội thực hành và trải nghiệm thực tế sẽ khiến học sinh khó hình dung và ghi nhớ kiến thức. Ngoài ra, phương pháp dạy học truyền thống thường ít chú trọng đến việc phát triển các kỹ năng mềm như làm việc nhóm, tư duy phản biện và giải quyết vấn đề. Điều này khiến học sinh thiếu tự tin và khả năng ứng dụng kiến thức vào thực tế. Để khắc phục những hạn chế này, cần phải áp dụng phương pháp dạy học STEM, tạo điều kiện cho học sinh được thực hành, sáng tạo và giải quyết các vấn đề thực tế liên quan đến chủ đề Ánh Sáng. Ví dụ, thay vì chỉ học về định luật phản xạ ánh sáng, học sinh có thể tự thiết kế và xây dựng một chiếc kính tiềm vọng để quan sát các vật thể ở xa.

II. Thách Thức Dạy STEM Ánh Sáng KHTN 7 Vượt Qua Rào Cản

Mặc dù dạy học STEM mang lại nhiều lợi ích, việc triển khai phương pháp này trong chủ đề Ánh Sáng của môn Khoa học Tự nhiên 7 cũng gặp phải không ít thách thức. Một trong những thách thức lớn nhất là sự thiếu hụt về cơ sở vật chất và trang thiết bị thí nghiệm. Nhiều trường học không có đủ các dụng cụ và vật liệu cần thiết để học sinh thực hiện các dự án và thí nghiệm liên quan đến ánh sáng. Thêm vào đó, giáo viên cũng cần được đào tạo và bồi dưỡng về phương pháp dạy học STEM để có thể hướng dẫn học sinh một cách hiệu quả. Theo kết quả khảo sát, nhiều giáo viên còn thiếu kiến thức và kỹ năng cần thiết để triển khai các hoạt động STEM trong lớp học. Ngoài ra, việc đánh giá kết quả học tập của học sinh trong các dự án STEM cũng là một thách thức. Cần phải xây dựng các tiêu chí đánh giá phù hợp để đảm bảo tính khách quan và công bằng. Quan trọng nhất, cần phải tạo ra một môi trường học tập khuyến khích sự sáng tạo và hợp tác, giúp học sinh tự tin thể hiện bản thân và phát huy tối đa khả năng của mình. Ánh sáng là một chủ đề phức tạp, đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về cả lý thuyết và thực hành. Dạy học STEM giúp học sinh vượt qua những rào cản này bằng cách tạo ra một môi trường học tập tích cực, khuyến khích sự khám phá và sáng tạo.

2.1. Thiếu Hụt Cơ Sở Vật Chất Cho Thực Hành STEM Chủ Đề Ánh Sáng

Việc thiếu hụt cơ sở vật chất là một trong những rào cản lớn nhất đối với việc triển khai dạy học STEM trong chủ đề Ánh Sáng. Các thí nghiệm và dự án STEM thường đòi hỏi các dụng cụ và vật liệu chuyên dụng như đèn laser, gương, thấu kính, máy đo ánh sáng và các thiết bị điện tử. Tuy nhiên, nhiều trường học không có đủ kinh phí để trang bị đầy đủ các thiết bị này. Điều này khiến giáo viên gặp khó khăn trong việc tổ chức các hoạt động thực hành cho học sinh. Để khắc phục tình trạng này, cần có sự đầu tư từ các cấp quản lý giáo dục và sự hỗ trợ từ các tổ chức xã hội. Ngoài ra, giáo viên cũng có thể tận dụng các vật liệu tái chế và các nguồn lực sẵn có để tạo ra các dụng cụ thí nghiệm đơn giản nhưng hiệu quả. Ví dụ, có thể sử dụng hộp carton, giấy bạc và đèn pin để làm mô hình kính tiềm vọng.

2.2. Nâng Cao Năng Lực Giáo Viên Để Dạy STEM Hiệu Quả Môn KHTN

Giáo viên đóng vai trò then chốt trong việc triển khai dạy học STEM. Để có thể hướng dẫn học sinh một cách hiệu quả, giáo viên cần được trang bị đầy đủ kiến thức và kỹ năng về phương pháp dạy học STEM. Điều này bao gồm việc hiểu rõ về các nguyên tắc của giáo dục STEM, kỹ năng thiết kế các hoạt động và dự án STEM, kỹ năng đánh giá kết quả học tập của học sinh và kỹ năng tạo ra một môi trường học tập tích cực và khuyến khích sự sáng tạo. Các chương trình đào tạo và bồi dưỡng giáo viên về STEM cần được tổ chức thường xuyên và có chất lượng. Ngoài ra, giáo viên cũng cần được tạo điều kiện để tham gia các hội thảo, khóa học và các hoạt động trao đổi kinh nghiệm với các đồng nghiệp. Sự tự học và nghiên cứu cũng là một yếu tố quan trọng để giáo viên nâng cao năng lực của mình. Ví dụ, giáo viên có thể tìm đọc các tài liệu về STEM, tham gia các diễn đàn trực tuyến và thực hiện các dự án STEM cá nhân.

III. Phương Pháp Dạy STEM Chủ Đề Ánh Sáng Hướng Dẫn Chi Tiết

Để dạy chủ đề Ánh Sáng theo định hướng STEM hiệu quả, có thể áp dụng quy trình 5E (Engage, Explore, Explain, Elaborate, Evaluate). Đầu tiên, Engage – Gắn kết: Giáo viên tạo hứng thú cho học sinh bằng cách đưa ra các câu hỏi, video, hoặc hình ảnh liên quan đến ánh sáng trong cuộc sống. Tiếp theo, Explore – Khám phá: Học sinh thực hiện các thí nghiệm, tìm tòi để khám phá các tính chất và hiện tượng của ánh sáng. Sau đó, Explain – Giải thích: Học sinh trình bày những gì đã khám phá, giáo viên giúp học sinh hệ thống hóa kiến thức. Kế đến, Elaborate – Vận dụng: Học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề thực tế hoặc tạo ra các sản phẩm liên quan đến ánh sáng. Cuối cùng, Evaluate – Đánh giá: Giáo viên và học sinh cùng đánh giá quá trình học tập và kết quả đạt được. Quy trình này giúp học sinh chủ động tiếp thu kiến thức, phát triển kỹ năng tư duy và sáng tạo. Quan trọng nhất, hãy tạo ra một môi trường học tập mà học sinh cảm thấy an toàn để thử nghiệm, mắc lỗi và học hỏi từ những sai lầm. Ánh sáng không chỉ là một môn học, mà là một cơ hội để học sinh khám phá thế giới xung quanh và phát triển những kỹ năng cần thiết cho tương lai.

3.1. Thiết Kế Bài Giảng STEM Ánh Sáng Theo Mô Hình 5E Hiệu Quả

Mô hình 5E là một khung hướng dẫn hữu ích để thiết kế bài giảng STEM chủ đề Ánh Sáng. Engage: Bắt đầu bằng cách đặt câu hỏi kích thích sự tò mò, ví dụ: “Tại sao chúng ta nhìn thấy màu sắc?”. Hoặc chiếu một video ngắn về các ứng dụng của ánh sáng trong cuộc sống. Explore: Tổ chức các thí nghiệm đơn giản, ví dụ: thí nghiệm về sự phản xạ ánh sáng, sự khúc xạ ánh sáng, hoặc sự tạo bóng. Explain: Giáo viên giúp học sinh giải thích các hiện tượng quan sát được trong thí nghiệm, sử dụng các khái niệm khoa học chính xác. Elaborate: Yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề thực tế, ví dụ: thiết kế một hệ thống chiếu sáng tiết kiệm năng lượng, hoặc xây dựng một mô hình kính tiềm vọng. Evaluate: Đánh giá kết quả học tập của học sinh thông qua các bài tập, dự án hoặc bài thuyết trình. Đảm bảo rằng các tiêu chí đánh giá rõ ràng và công bằng.

3.2. Tích Hợp Các Môn Học STEM Trong Chủ Đề Ánh Sáng KHTN 7

Để tích hợp các môn học STEM trong chủ đề Ánh Sáng, cần xác định rõ các kiến thức và kỹ năng cần thiết từ mỗi môn học. Khoa học: Kiến thức về bản chất của ánh sáng, các hiện tượng liên quan đến ánh sáng (phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ), và các ứng dụng của ánh sáng. Công nghệ: Sử dụng các công cụ và thiết bị để thực hiện các thí nghiệm, thu thập và phân tích dữ liệu, và tạo ra các sản phẩm liên quan đến ánh sáng. Kỹ thuật: Thiết kế và xây dựng các mô hình và sản phẩm liên quan đến ánh sáng, ví dụ: kính tiềm vọng, đèn pin, hệ thống chiếu sáng. Toán học: Tính toán các thông số liên quan đến ánh sáng, ví dụ: góc tới, góc phản xạ, khoảng cách, cường độ ánh sáng. Sau đó, thiết kế các hoạt động và dự án mà học sinh có thể vận dụng kiến thức và kỹ năng từ tất cả các môn học này. Ví dụ, học sinh có thể thiết kế và xây dựng một mô hình nhà kính sử dụng năng lượng mặt trời để sưởi ấm.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn STEM Chủ Đề Ánh Sáng Dự Án Rạp Chiếu Bóng

Một dự án STEM điển hình cho chủ đề Ánh Sáng là dự án “Rạp Chiếu Bóng”. Học sinh được yêu cầu thiết kế và xây dựng một mô hình rạp chiếu bóng mini, sử dụng các vật liệu tái chế và các kiến thức về ánh sáng, hình học và kỹ thuật. Dự án này không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về các tính chất của ánh sáng, mà còn phát triển các kỹ năng làm việc nhóm, tư duy thiết kế và giải quyết vấn đề. Để thực hiện dự án này, học sinh cần nghiên cứu về nguyên lý hoạt động của rạp chiếu bóng, thiết kế bản vẽ chi tiết, lựa chọn vật liệu phù hợp, và lắp ráp các bộ phận lại với nhau. Quá trình này đòi hỏi sự sáng tạo, kiên nhẫn và khả năng hợp tác. Kết quả cuối cùng là một sản phẩm thực tế, có thể trình diễn và sử dụng để kể chuyện. Dự án “Rạp Chiếu Bóng” là một ví dụ minh họa cho thấy sự hiệu quả của phương pháp dạy học STEM trong việc kích thích sự hứng thú học tập và phát triển các kỹ năng cần thiết cho học sinh. Ánh sáng trở nên sống động và gần gũi hơn khi học sinh được trực tiếp tham gia vào quá trình sáng tạo.

4.1. Hướng Dẫn Chi Tiết Dự Án STEM Chế Tạo Rạp Chiếu Bóng

Để thực hiện dự án “Rạp Chiếu Bóng”, học sinh có thể tuân theo các bước sau: Bước 1: Nghiên cứu và tìm hiểu. Học sinh tìm hiểu về lịch sử và nguyên lý hoạt động của rạp chiếu bóng, các loại hình rạp chiếu bóng khác nhau, và các vật liệu thường được sử dụng để xây dựng rạp chiếu bóng. Bước 2: Thiết kế bản vẽ. Học sinh thiết kế bản vẽ chi tiết cho mô hình rạp chiếu bóng của mình, bao gồm kích thước, hình dạng, và các bộ phận cấu thành. Bước 3: Lựa chọn vật liệu. Học sinh lựa chọn các vật liệu phù hợp, ví dụ: hộp carton, giấy bạc, giấy màu, đèn pin, và các vật liệu trang trí khác. Bước 4: Lắp ráp và hoàn thiện. Học sinh lắp ráp các bộ phận lại với nhau theo bản vẽ, và trang trí cho mô hình rạp chiếu bóng thêm sinh động. Bước 5: Trình diễn và đánh giá. Học sinh trình diễn mô hình rạp chiếu bóng của mình trước lớp, và giải thích về nguyên lý hoạt động và các tính năng của sản phẩm. Giáo viên và các bạn học cùng đánh giá sản phẩm dựa trên các tiêu chí đã được thống nhất.

4.2. Tiêu Chí Đánh Giá Dự Án STEM Rạp Chiếu Bóng Mini

Các tiêu chí đánh giá dự án “Rạp Chiếu Bóng” có thể bao gồm: Tính sáng tạo: Mô hình rạp chiếu bóng có độc đáo và sáng tạo không? Tính khả thi: Mô hình có hoạt động được không? Các bộ phận có được lắp ráp chắc chắn và an toàn không? Tính thẩm mỹ: Mô hình có đẹp mắt và hấp dẫn không? Tính chính xác: Mô hình có tuân thủ theo bản vẽ thiết kế không? Tính ứng dụng: Mô hình có thể sử dụng để trình diễn và kể chuyện không? Kỹ năng làm việc nhóm: Học sinh có hợp tác tốt với nhau trong quá trình thực hiện dự án không? Kỹ năng thuyết trình: Học sinh có trình bày rõ ràng và mạch lạc về dự án của mình không? Các tiêu chí này giúp giáo viên đánh giá một cách toàn diện về quá trình học tập và kết quả đạt được của học sinh.

V. Kết Luận Dạy STEM Ánh Sáng KHTN 7 Hướng Tới Tương Lai

Dạy học STEM chủ đề Ánh Sáng trong môn Khoa học Tự nhiên 7 là một hướng đi đúng đắn, giúp học sinh không chỉ nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn phát triển các kỹ năng cần thiết để thành công trong thế kỷ 21. Việc áp dụng phương pháp dạy học STEM đòi hỏi sự nỗ lực và sáng tạo từ cả giáo viên và học sinh. Tuy nhiên, những lợi ích mà phương pháp này mang lại là vô cùng to lớn. Học sinh trở nên hứng thú hơn với môn học, chủ động hơn trong quá trình học tập, và tự tin hơn trong việc giải quyết các vấn đề thực tế. Trong tương lai, việc dạy học STEM sẽ ngày càng trở nên phổ biến và quan trọng hơn. Các trường học cần đầu tư vào cơ sở vật chất và trang thiết bị, đào tạo và bồi dưỡng giáo viên, và xây dựng một môi trường học tập khuyến khích sự sáng tạo và hợp tác. Ánh sáng là một nguồn cảm hứng vô tận cho những khám phá và sáng tạo. Dạy học STEM giúp học sinh khai thác tối đa tiềm năng của mình và đóng góp vào sự phát triển của xã hội.

5.1. Đề Xuất Giải Pháp Nâng Cao Hiệu Quả Dạy STEM Chủ Đề Ánh Sáng

Để nâng cao hiệu quả dạy học STEM chủ đề Ánh Sáng, có thể áp dụng các giải pháp sau: Tăng cường sự hợp tác giữa nhà trường, gia đình và cộng đồng: Mời các chuyên gia từ các lĩnh vực liên quan đến ánh sáng đến trường để chia sẻ kinh nghiệm và kiến thức. Tổ chức các hoạt động STEM ngoại khóa cho học sinh và gia đình. Tạo ra một thư viện tài liệu STEM phong phú: Cung cấp cho giáo viên và học sinh các tài liệu, sách, và video về STEM. Khuyến khích học sinh tham gia các cuộc thi STEM: Tạo cơ hội cho học sinh thể hiện tài năng và kiến thức của mình. Sử dụng các công cụ và phần mềm hỗ trợ dạy học STEM: Áp dụng công nghệ thông tin vào quá trình dạy học để tăng tính tương tác và trực quan. Đánh giá kết quả học tập của học sinh một cách toàn diện: Sử dụng các phương pháp đánh giá đa dạng, bao gồm bài tập, dự án, bài thuyết trình, và đánh giá đồng đẳng.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Giáo Dục STEM Trong Tương Lai Của Học Sinh

Giáo dục STEM đóng vai trò quan trọng trong việc chuẩn bị cho học sinh một tương lai thành công. Trong bối cảnh thế giới đang thay đổi nhanh chóng, các kỹ năng STEM như tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, sáng tạo, và hợp tác ngày càng trở nên quan trọng. Các ngành nghề liên quan đến STEM đang phát triển mạnh mẽ, và đòi hỏi một lực lượng lao động có trình độ cao. Giáo dục STEM giúp học sinh phát triển các kỹ năng cần thiết để đáp ứng nhu cầu của thị trường lao động, và đóng góp vào sự phát triển kinh tế và xã hội. Ánh sáng là một lĩnh vực đầy tiềm năng, và giáo dục STEM giúp học sinh khai thác tối đa những cơ hội mà lĩnh vực này mang lại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC TRONG HỌC TẬP CHO HỌC SINH 1. Tổng quan về giáo dục STEM 1. Tổng quan về giáo dục STEM trên thế giới STEM là viết tắt của Science – Technology – Engineering – Mathematics (Khoa học – Công nghệ - Kỹ thuật – Toán học). Ngày nay, giáo dục STEM đang dần phổ biến tại nhiều quốc gia trên thế giới với việc cải thiện nền giáo dục theo định hướng phát triển năng lực người học, sử dụng công nghệ để tích hợp các môn học với nhau trong thời đại 4.

Giáo dục STEM đã hình thành, thay đổi và phát triển liên tục trong nhiều năm qua. Giáo dục STEM đang dần khẳng định được vai trò quan trọng trong nền giáo dục thế giới thông qua những nhận định, đánh giá của các nhà lãnh đạo, các nhà khoa học. Tại Hoa Kỳ Vào năm 1957, Hoa Kỳ chiến lược về công nghệ và đổi mới khi sự kiện Nga phóng vệ tinh Sputnik vào không gian. Qua đó, Hoa Kỳ đứng trước thách thức để phát triển và trở thành nước tiên phong trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học.

Năm 1958, với việc thành lập cơ quan Hàng không và Vũ trụ quốc gia, NASA, giúp việc khai sinh và phát triển chương trình về không gian – tiền đề để khai sinh và thúc đẩy đổi mới trong các lĩnh vực STEM. Thập niên 1970-1980, Hoa Kỳ tiếp tục thúc đẩy giáo dục khoa học và nhiều chương trình khoa học quốc gia được thành lập. Điều này giúp Hoa Kỳ mang lại nhiều thành tựu to lớn về khoa học và công nghệ như chế tạo ra các sản phẩm điện thoại di động đầu tiên, trái tim nhân tạo vĩnh cửu đầu tiên, khởi động Space Shuttle đầu tiên và máy tính cá nhân đầu tiên. Trong thập niên 90, nhiều hội đồng giáo dục như Tiêu chuẩn Giáo dục Khoa học Quốc gia và Hội đồng Giáo viên Toán học Quốc gia, đã xây dựng các tiêu chuẩn và hướng dẫn giúp hình thành chương trình đào tạo cho các lớp học của Hoa Kỳ, giúp trang bị cho giáo dục STEM học sinh phổ thông.

Và những năm 1990 cũng là một trong những năm đầu tiên một từ viết tắt được sử dụng để xác định chủ đề của STEM. Quỹ khoa học quốc gia ban đầu gọi nó là SMET nhưng sau đó đổi thành STEM vào năm 2001. Vào những năm 2000, một số báo cáo đã thu hút sự chú ý của công chúng về yêu cầu cấp bách đối với sinh viên Hoa Kỳ, điều này giúp nâng cao trình độ của họ trong các môn STEM. Một báo cáo năm 2007 của Viện Hàn lâm Khoa học, Kĩ thuật và Y học Quốc gia Hoa Kỳ và các tổ chức khác (Institute of Medicine, National Academy of Engineering, National Academy of Sciences, & Committee on Prospering in the Global Economy of the 21st Century: An Agenda for American Science and Technology, 2007) đưa ra nhận định là trình độ học sinh của Hoa Kỳ về STEM thấp hơn các quốc gia khác.

Báo cáo cho rằng nếu Hoa Kỳ muốn thành công với vị thế là một nhà lãnh đạo toàn cầu, thì lực lượng lao động trong tương lai của họ sẽ cần được chuẩn bị tốt hơn trong các môn/ngành STEM. Năm 2009, Tổng thống Obama đã công bố sáng kiến “Giáo dục để đổi mới”. Mục tiêu của sáng kiến là để giúp các sinh viên Hoa Kỳ dành vị trí dẫn đầu về thành tích khoa học và toán cho đến năm 2020. Một số cột mốc quan trọng trong sáng kiến này bao gồm tăng đầu tư liên bang về STEM và đào tạo 100.000 giáo viên STEM vào năm 2021.

Vào năm 2014, thông cáo báo chí của Nhà Trắng cho rằng Hoa Kỳ đã vượt qua một nửa chặng đường trong việc đạt được mục tiêu đào tạo 100.000 giáo viên STEM (Marick Group, 2016). Năm 2013, Ủy ban Giáo dục STEM (CoSTEM) đưa ra kế hoạch 5 năm về giáo dục STEM. Năm 2015, Bộ Giáo dục Hoa Kỳ tổ chức một hội thảo tập hợp các chuyên gia giáo dục trong lĩnh vực STEM chia sẻ quan điểm và góp ý xây dựng tương lai cho giáo dục STEM cho Hoa Kỳ và được tổng hợp trong Báo cáo STEM 2026 - Tầm nhìn đổi mới giáo dục STEM (The American Institutes of Research & The U. Department of Education, 2016).

Giáo dục STEM trong tương lai sẽ hướng tới việc xây dựng trải nghiệm học tập STEM chất lượng cao, có liên quan về mặt văn hóa cho mọi học sinh, sinh viên Hoa Kỳ. Học sinh được tiếp cận và có cảm nhận mình thuộc về STEM và xây dựng con đường học tập suốt đời thông qua các cơ sở giáo dục phổ thông một cách chính thức và không chính thức. Chương trình STEM 2016 bao gồm sáu thành phần liên kết với nhau: (a) Các cộng đồng kết nối và tham gia các hoạt động STEM; (b) Các hoạt động học tập sẵn có kêu gọi học sinh sinh viên tham gia có chủ ý và thử nghiệm; (c) Trải nghiệm giáo dục bao gồm các cách tiếp cận liên ngành để giải quyết các thách thức lớn; (d) Các không gian học tập linh hoạt được công nghệ tiên tiến hỗ trợ; (e) Các biện pháp học sáng tạo và dễ tiếp cận; (f) Hình ảnh, môi trường xã hội và văn hóa thúc đẩy sự đa dạng và cơ hội về STEM; Hoa Kỳ là nước đi đầu trong các ngành giáo dục STEM nhưng họ luôn phải tiếp tục phấn đấu để duy trì vị trí này. Tổ chức STEM quốc gia, một tổ chức phi lợi nhuận hỗ trợ và thúc đẩy giáo dục STEM, cho biết đổi mới công nghệ của quốc gia Hoa Kỳ đang gặp nguy hiểm.

Hoa Kỳ phải đối mặt với tình trạng thiếu nhân viên trong tất cả các ngành STEM, đặc biệt là lĩnh vực sản xuất tiên tiến/công nghệ cao (Marick Group, 2016). Một số thông tin liên quan đến việc cần thiết đẩy mạnh STEM: • Bộ Giáo dục Hoa Kỳ tuyên bố rằng chỉ có 16% học sinh trung học quan tâm đến các công việc STEM • 57% học sinh lớp 9 trường trung học tuyên bố quan tâm đến một lĩnh vực liên quan đến STEM nhưng mất dần hứng thú trước khi tốt nghiệp trung học • Đến năm 2018, thị trường Hoa Kỳ ước tính cần 8,65 triệu nhân công làm các công việc liên quan đến STEM • Có một khoảng cách đáng kể về kĩ năng trong lĩnh vực sản xuất. Hoa Kỳ phải đối mặt với sự thiếu hụt lớn lao động lành nghề – gần 600. Sự thống nhất giữa mục tiêu giáo dục và nhân lực STEM đã tạo ra được nền tảng giúp Hoa Kỳ cạnh tranh trong đấu trường toàn cầu.

Các tổ chức ủng hộ giáo dục STEM (ví dụ, CoSTEM, Hội đồng nghiên cứu quốc gia) nhấn mạnh ba mục tiêu sau để cải thiện tình trạng STEM tại Hoa Kỳ: a) Tăng số lượng học sinh theo học ở trình độ cao bao gồm phụ nữ và dân tộc thiểu số; b) Mở rộng lực lượng lao động STEM và tăng số lượng phụ nữ và dân tộc thiểu số tham gia vào lực lượng này; c) Phát triển khả năng hiểu về lĩnh vực STEM cho tất cả học sinh dù trong các lĩnh vực STEM hay không. Theo kết luận từ Ủy ban Nghiên cứu Quốc gia (NRC) (2011), việc học STEM hiệu quả sẽ bắt đầu không chỉ ở cấp trung học, mà còn ở cấp tiểu học. Giáo dục STEM, do đó, không chỉ quan tâm đến cấp độ đại học mà còn tập trung vào các trường tiểu học. Tại Trung Quốc Vào tháng 2 năm 2017, Chính phủ Trung Quốc đã quyết định đưa STEM vào giảng dạy ở bậc tiểu học, đây được coi là một sự công nhận chính thức đầu tiên đối với giáo dục STEM.

Dần dần, các kế hoạch về giáo dục STEM ngày càng được đẩy mạnh nhằm mục đích cho phép càng nhiều học sinh được tiếp cận và học tập giáo dục STEM, trang bị cho tất cả học sinh tư duy khoa học và khả năng đổi mới. Nhờ chính sách khuyến khích của chính phủ, các trường học công và tư tại Trung Quốc đều đã triển khai giáo dục STEM vào chương trình học. Tuy nhiên, để thực hiện hiệu quả chương trình giảng dạy STEM, cần có giáo viên chuyên trách về giáo dục STEM và các nội dung liên quan được giảng dạy. Trung Quốc vẫn thiếu giáo viên STEM có trình độ và một hệ thống đào tạo vẫn chưa được thiết lập.

Ví dụ liên quan đến cấp chứng chỉ giáo viên STEM mới, chưa có nơi nào thực hiện một cách hệ thống. Tại Úc Giáo dục STEM đã dần hình tiếp cận Úc thông qua rất nhiều chương trình khác nhau. Chương trình iSTEM (Invigorating STEM) được tổ chức vào năm 2009 là một chương trình làm giàu tri thức cho học sinh trung học ở Sydney, Úc. Chương trình tập trung vào việc cung cấp các hoạt động cho sinh viên quan tâm và gia đình của họ trong STEM.

Thành công của chương trình đã dẫn đến nhiều trường đại học và tổ chức khoa học hỗ trợ cho chương trình. iSTEM là chương trình đã được sự công nhận cấp quốc gia tại Úc và được nhiều giải thưởng như giải thưởng NSW State Engineering and Science về Đổi mới trong giảng dạy Toán và Khoa học và Giải thưởng Nhân quyền Hàng năm của tổ chức GoWest. Và vào năm 2015, người sáng lập và điều phối chương trình, tiến sĩ Ken Silburn đã nhận được giải thưởng của Thủ tướng Chính phủ về Giảng dạy Khoa học Trung Cấp. Qua đây, ta thấy rằng giáo dục STEM đã có những bước đi vững chắc đối với nền giáo dục nước Úc.

Giáo dục STEM tại Việt Nam hãng khác trong nước. Giáo dục STEM đã có sự phát triển, mở rộng quy mô cũng như có nhiều cách thức để triển khai. [15] Hệ thống các công ty giáo dục tư nhân Việt Nam đã rất nhanh nhạy đưa giáo dục STEM, mà chủ yếu là các hoạt động Robot vào giảng dạy tại các trường tiểu học, trung học phổ thông tại một số thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng bằng hình thức xã hội hóa. Tuy nhiên, khu vực nông thôn hiện nay chưa thể tiếp cận với các hoạt động liên quan đến robot vì chi phí mua robot của nước ngoài rất đắt đỏ, vậy nên tại các vùng nông thôn hiện nay đã có một số giải pháp khác được đưa ra do Liên minh các công ty giáo dục STEM tại Hà Nội đưa ra như Học viện Sáng tạo S3, Kidscode STEM, Robot STEAM Việt Nam.

Tại Việt Nam, các hoạt động liên quan đến giáo dục STEM như ngày hội STEM, câu lạc bộ STEM, các hoạt động giáo dục STEM khác ngày một hình thành và phát triển, thu hút sự quan tâm và tham gia của nhiều học sinh và phụ huynh.