CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu có liên quan đến đề tài 1. Những nghiên cứu về giáo dục STEM 1. Trên thế giới Trong khoảng hơn ba thập kỷ trở lại đây, giáo dục STEM được rất nhiều các nước áp dụng, nghiên cứu và phát triển.
Trước thập niên 90, tiền thân của thuật ngữ STEM là SMET được gọi bởi Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NFS) và sau đó từ viết tắt “STEM” là một cụm từ được sử dụng rất nhiều vào năm 1990 bởi các nhà quản lý khoa học, nhà giáo dục để viết tắt cho các chương trình, chính sách liên quan đến một trong bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học. STEMTEC là từ viết tắt NFS sử dụng lần đầu tiên trong dự án Hợp tác Giáo dục Giáo Viên STEM tại Đại học Massachusetts Amherst vào năm 1998. Đến năm 2001, với sự giúp đỡ của TS. Peter Faletra – Giám đốc của Worforce Development for Teachers and Scientists tại Office of Science, cụm từ viết tắt STEM đã được các nhà quản lý khoa học trong NFS và Rita Colwell – Giám đốc thứ 11 của NFS thông qua.
Theo tổng thống Obama đã phát biểu trước nhà Trắng ngày 23/11/2009 “Để đáp ứng những thách thức của thế kỷ XXI này, vai trò của Hoa Kỳ là đầu tàu khám phá khoa học và đổi mới công nghệ của thế giới. Đó là lý do tại sao tôi cam kết cải thiện giáo dục STEM trong thập kỷ tới là ưu tiên quốc gia.” Và sau đó ông đã lập ra quỹ quy mô sáng kiến STEM trị giá 260 triệu đô la. Ông cũng nhấn mạnh việc xác định ba ưu tiên hàng đầu của giáo dục STEM là: tăng cường hiểu biết về STEM để tất cả học sinh có khả năng tư duy phản biện về 4 lĩnh vực STEM; nâng cao chất lượng các môn khoa học và môn Toán để học sinh Mỹ không bị các học sinh các quốc gia khác vượt trội hơn; mở rộng giáo dục STEM để nâng cao cơ hội nghề nghiệp cho các vùng khó khăn đặc biệt là phụ nữ và dân tộc thiểu số [21]. Theo một bài báo tại trang STEM Village cho biết “Vấn đề về kỹ năng trong nền kinh tế kỹ thuật số ngày nay đang đạt đến mức “khủng hoảng” với các công ty trên toàn thế giới.
Nền kinh tế toàn cầu dự kiến sẽ thiếu 85 triệu việc làm trong lĩnh vực này vào năm 2023, chủ yếu trong các lĩnh vực Khoa học, Công Nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Theo dự kiến 80% các ngành nghề trong tương lai 5 sẽ yêu cầu các kỹ năng STEM trong khoảng một thập kỷ tới. Cùng với đó quy mô của cuộc khủng hoảng STEM đã phát triển vượt xa các nguồn lực và khả năng của các nước trên thế giới”[23]. Cũng giống như biến đổi khí hậu, giáo dục STEM hiện nay cần tất cả cùng chung tay với các doanh nghiệp thúc đẩy mạnh sự thay đổi mang tính hệ thống.
Các tập đoàn ở Hoa Kỳ hiện nay đang đầu tư 350 tỷ đô hàng năm vào giáo dục (chủ yếu là STEM), gấp hơn 1000 lần quy mô sáng kiến STEM của tổng thống Obama (2009). Trên tờ báo Forbes.com (15/1/2020), tác giả và cố vấn công nghệ kinh doanh Bernard cho rằng “giáo dục STEM là điều cần thiết để cho những thế hệ tương lai bước vào cuộc cách mạng công nghệ lần thứ tư. Thật ý nghĩa khi dạy cho học sinh những kỹ năng và khả năng suy nghĩ vượt trội bằng các giải pháp sáng tạo”[19]. Còn theo Naveen Jain – người sáng lập World Innovation Institute cho rằng nếu trẻ em và học sinh ngày nay là tương lai của chúng ta, thì giáo dục STEM chính là loại hình giáo dục mà chúng ta cần.
Thêm vào đó hệ thống giáo dục ngày nay không đủ tập trung vào việc dạy trẻ em giải quyết các vấn đề trong thế giới thực và không có tính liên ngành, cũng như không đủ tạo ra hứng thú cho học sinh trong cách tiếp cận của nó [20]. Như vậy, giáo dục STEM đã là một trong những vấn đề nóng hổi trên toàn thế giới trong thế kỷ XXI khi nó ảnh hưởng như thế nào đến nền công nghiệp cũng như kinh tế của các nước. Khi nhắc đến giáo dục STEM các tác giả nước ngoài đều cho rằng giáo dục theo định hướng STEM ảnh hưởng thế nào đến nền kinh tế, ngành công nghiệp đồng thời nhấn mạnh giáo dục STEM giúp người học vận dụng những kiến thức đã được học vào giải quyết các vấn đề thực tế chứ không phải đơn giản là người học tiếp nhận kiến thức mức độ nhận biết và thông hiểu mà còn phải biết ứng dụng được nó vào thực tiễn. Ở Việt Nam Với việc hiểu rõ xu thế phát triển của giáo dục thế giới hiện nay, theo Chính phủ (2017), Chỉ thị số 16/ CT – TTg đã chỉ ra rõ: “Cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học hay còn gọi là STEM trong chương trình giáo dục phổ thông” và yêu cầu “Bộ giáo dục và Đào tạo: Thúc đẩy để phát triển giáo dục STEM chương trình phổ thông từ năm học 2017 – 2018”.
6 Nắm rõ được chỉ thị và xu hướng hiện nay, các bộ sách giáo khoa mới được xuất bản với nội dung đổi mới với nhiều hình ảnh, bài toán ứng dụng vào thực tế, giải quyết vấn đề để phù hợp hơn với xu hướng giáo dục trên toàn thế giới. Cùng với đó những cuộc thi như “Ngày hội STEM” được bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam phối hợp với liên minh STEM tổ chức; hay giải: Sáng tạo Schoollab thuộc dự án thí điểm “Áp dụng phương pháp giáo dục STEM của Vương quốc Anh vào bối cảnh Việt Nam năm 2016 – 2017”. Nhiều trường học trên cả nước đã mở khóa học đào tạo STEM cho các giáo viên và sinh viên, học sinh. Các quận, huyện ở các thành phố thí điểm như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng tổ chức các buổi tập huấn giáo viên về giáo dục STEM.
Năm 2017, Hội đồng British Council đã đến Việt Nam để mở một dự án thí điểm kéo dài một năm với chủ đề “STEM Education in Vietnamese Schools” được tổ chức với sự tham gia của hơn 100 đại biểu đến từ Bộ Giáo dục và Đào tạo và Sở Giáo dục và đào tạo, trường đại học và phổ thông. Dự án bao gồm nâng cao năng lực cho giáo viên và lãnh đạo nhà trường về áp dụng phương pháp giáo dục, cách xây dựng giáo trình, đổi mới sách giáo khoa, thiết kế các hoạt động ngoại khóa theo định hướng giáo dục STEM được thực hiện tại 8 trường ở Hà Nội, 2 trường ở Hải Phòng, 3 trường ở Hải Dương và 1 trường ở Nam Định và Quảng Ninh. Hội nghị đã thảo luận về những thách thức tiềm ẩn và các chính sách mà các cơ quan quản lý nhà nước có thể thực hiện để đảm bảo thành công của giáo dục STEM tại Việt Nam [22]. Đồng thời sau hội nghị đó là hàng loạt những nghiên cứu và bài báo, sách của các tác giả về STEM như: Tác giả Nguyễn Thanh Nga (2018) với bộ sách “Dạy học chủ đề STEAM cho học sinh THCS và THPT” viết về tầm quan trọng của việc giáo dục STEM trong dạy học và chỉ ra các bước để xây dựng được một chủ đề giáo dục STEM.
Tác giả Nguyễn Thành Hải (2019) với bộ sách “Giáo dục STEM/ STEAM từ trải nghiệm thực hành đến tư duy sáng tạo”. Bộ sách này đã nói về việc giáo dục cho học sinh kỹ năng tư duy phản biện đến sáng tạo và vận dụng các kiến thức tích hợp để giải quyết vấn đề khoa học. Đồng thời tác giả còn nêu lên những yêu cầu của người thầy đến các vấn đề STEM từ phương pháp, hình thức đánh giá, vai trò của nhà trường và gia đình tới những ví dụ cụ thể. 7 Tác giả Tưởng Duy Hải (2020) với bộ sách “Hoạt động giáo dục STEM lớp 10”.
Bộ sách được biên soạn thành các chủ đề STEM trong đó các nội dung không chỉ gắn với kiến thức được học trong trường mà còn tích hợp nền tảng số, công nghệ số để giúp người học tiếp cận và làm quen, rèn luyện các thao tác kỹ thuật trong lĩnh vực nghiên cứ khoa học. Hiện nay, các buổi họp chuyên đề của các tổ bộ môn ở quận, huyện xuất hiện các tiết học giáo dục STEM nhiều hơn cùng với đó trên các trang, diễn đàn của các trường cấp THCS, THPT các hình ảnh, video về các tiết học STEM ngày càng nhiều và phong phú. Bên cạnh đó, các cơ sở giáo dục tự phát chuyên về giáo dục STEM phát triển rất mạnh. Rất nhiều mô hình giáo dục STEM trên các trường tư thục đã thuê các cơ sở giáo dục STEM tự phát này và cho học sinh tham gia bài dạy STEM vào các tiết học tăng cường.
Theo công văn số 3089/BGDĐT – GDTrH (ngày 14 tháng 8 năm 2020), Bộ Giáo dục và Đào tạo đã hướng dẫn một số nội dung tổ chức giáo dục định hướng STEM với mục đích như sau: Thúc đẩy, nâng cao về vai trò, vị trí và ý nghĩa của giáo dục theo định hướng STEM trong trường trung học, đồng thời cần thống nhất về hình thức và phương pháp tổ chức giáo dục STEM trong nhà trường; Tập trung thực hiện mục tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 về việc phát triển, tăng cường áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục trung học; Bồi dưỡng cho giáo viên, cán bộ quản lí về năng lực tổ chức, xây dựng bài dạy theo định hướng giáo dục STEM. Theo Nguyễn Chí Thành đã nghiên cứu thực trạng giáo dục STEM tại Việt Nam bao gồm các hoạt động: [17]. Ngày hội STEM: do các công ty, tổ chức giáo dục tổ chức; Câu lạc bộ STEM: Do một số trường phổ thông tổ chức dưới hai hình thức là công ty kết hợp với nhà trường và câu lạc bộ do giáo viên của nhà trường tự duy trì dưới dạng câu lạc bộ ngoại khóa; Các hoạt động giáo dục STEM khác: Được duy trì tại một số trường và địa phương như cuộc thi robot của các tổ chức Việt Nam và nước ngoài, cuộc thi sáng tạo khoa học, … Có thể nói rằng các trường phổ thông hiện nay có rất nhiều hoạt động nhưng hầu hết là các hoạt động xã hội tự phát do một tổ chức nhà trường thuê với chi phí 8 cao dành cho phụ huynh, học sinh có nhu cầu tham gia. Bên cạnh đó, mô hình các hoạt động STEM tại có trường ngoại thành là hoạt động câu lạc bộ do giáo viên hoặc cá nhân tự tổ chức dựa vào điều kiện, nguồn lực cũng như sự ủng hộ của cộng đồng.