CHƯƠNG 1 CÁC CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ THỰC VẬT VÀ ĐỘNG VẬT MÔN TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI LỚP 3 1. Một số khái niệm cơ bản - Giáo dục STEM: STEM là từ viết tắt bốn chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh bao gồm: (1) Khoa học: Kiến thức khoa học (Vật lý, Hóa học, Sinh học, Khoa học Trái đất) không chỉ giúp học sinh hiểu khoa học và công nghệ trong tự nhiên mà còn cho phép học sinh thực hiện. Vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề khoa học và trong cuộc sống hàng ngày. (2) Công nghệ: Phát triển cho học sinh khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và đánh giá công nghệ để hiểu được sự phát triển và tác động của nó đối với cuộc sống.
(3) Kỹ thuật: Thúc đẩy sự hiểu biết của học sinh về công nghệ như một phần của quy trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội tích hợp kiến thức từ nhiều ngành để tạo điều kiện hiểu các khái niệm liên quan và liên quan. Bằng kỹ sư dạy cho sinh viên khả năng áp dụng một cách sáng tạo các nguyên tắc khoa học và toán học trong việc thiết kế các đối tượng và hệ thống cũng như thiết lập các quy trình sản xuất. (4) Toán học: Phát triển khả năng phân tích, suy luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả của học sinh thông qua tính toán, giải thích và giải các bài toán trong nhiều tình huống khác nhau. Giáo dục STEM là phương pháp giáo dục tích hợp khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học.
Theo quy định, các khóa học theo định hướng của MINT là theo chủ đề và học sinh có được kiến thức tích hợp dựa trên các chủ đề này. Học sinh vận dụng kiến thức vào cuộc sống và mở rộng kiến thức lý thuyết đã học bằng nhiều cách khác nhau Theo Moomaw, S. (2013): [11,tr2] - Giáo dục STEM vốn dĩ là nền giáo dục tích hợp các môn khoa học, công 13 nghệ, kỹ thuật và toán học. Một trong những thách thức khi dạy học STEM là giáo viên cần hiểu rõ quy trình và tuân thủ các phương pháp giảng dạy để tích hợp STEM vào quá trình giáo dục.
(2013): “ Giáo dục STEM là phương pháp giáo dục tích hợp khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Các môn học theo định hướng MINT về nguyên tắc được tổ chức theo chủ đề và học sinh tiếp thu kiến thức tích hợp dựa trên các chủ đề này. Học sinh vận dụng kiến thức vào cuộc sống và mở rộng kiến thức lý thuyết bằng nhiều cách (Theo Moomaw, S. (2013): [11,tr2] – Giáo dục STEM bản chất là giáo viên.
Thách thức của giáo dục STEM Một là giáo viên là giáo viên: họ cần nắm rõ quy trình và tuân thủ các phương pháp giảng dạy để đưa STEM vào quá trình giáo dục của mình. - Hoạt động giáo dục STEM: Từ khái niệm giáo dục STEM, có thể rút ra khái niệm hoạt động giáo dục STEM như sau: Hoạt động giáo dục STEM là hoạt động triển khai giáo dục STEM vào thực tiễn môn học thông qua hoạt động dạy học. Hoạt động dạy học của giáo viên hướng vào các loại môn học, học sinh học kiến thức tích hợp, vận dụng kiến thức vào cuộc sống, ở nhiều khía cạnh học kiến thức lý thuyết (tích hợp với các môn học khác). Các chủ đề hoạt động này dựa trên khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học.
Một số vấn đề về hoạt động giáo dục STEM 1. Đặc điểm của hoạt động giáo dục STEM Hoạt động giáo dục STEM có những đặc điểm cụ thể như sau: Nội dung giáo dục STEM tích hợp bốn bộ môn khoa học được coi là nền tảng của nhận thức. Thứ nhất, toán học, đặc biệt là toán học ứng dụng. Khoa học tự nhiên, đặc biệt là khoa học vật liệu.
Công nghệ, đặc biệt là kỹ thuật và thiết kế. Công nghệ, đặc biệt là công nghệ thông tin. Quan trọng hơn, 14 khoa học ngày nay đang phát triển, và ranh giới giữa các ngành đang dần bị xóa nhòa và được thay thế bằng nghiên cứu kết hợp chúng thành một ngành khoa học tổng hợp. Nội dung học thuật không quá bám sát logic khoa học của từng môn học mà triết lý theo đuổi ở đây là vận dụng tri thức khoa học vào các lĩnh vực khác nhau để giải quyết vấn đề thực tế cuộc sống.
Vì vậy, giá trị mà giáo dục STEM mang lại cho người học không phải là kiến thức chuyên sâu về từng môn khoa học cụ thể, mà là khả năng người học vận dụng kiến thức của môn khoa học đó để giải quyết các vấn đề thực tiễn liên quan đến đào tạo. Đồng thời, học sinh cũng nhận ra mối quan hệ chặt chẽ và tương hỗ giữa các bộ môn khoa học (Hiệp hội Giáo viên Khoa học Quốc gia (NSTA), 2017)[9]. Đặc điểm thứ hai của giáo dục STEM là rèn luyện cho người học kỹ năng quan sát, tư duy tổng hợp và khả năng giải quyết các vấn đề nhạy bén trong cuộc sống. Cuộc sống đặt ra cho con người nhiều thách thức, nó đòi hỏi con người phải giải quyết chúng theo một phương pháp mới và phổ quát: sử dụng kiến thức và kỹ năng tích hợp giữa khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để giải quyết vấn đề.
Môn học giáo dục STEM yêu cầu người học biết thiết kế kỹ thuật, có khả năng kiểm soát lập trình dựa trên thuật toán từ đơn giản đến phức tạp và cuối cùng là tạo ra sản phẩm công nghệ thông minh, có trí tuệ nhân tạo ở một mức độ nào đó. Và thông qua các hoạt động học tập này, người học sẽ hình thành và phát triển tư duy giải quyết vấn đề thực tế. Đặc điểm thứ ba, phương pháp giáo dục STEM hướng tới tích cực hóa đối tượng người học: Một điểm khác biệt với mô hình sư phạm truyền thống là nội dung giáo dục không được tổ chức thành các môn học, khóa học chặt chẽ, logic mà được tổ chức theo các chủ đề, dự án tích hợp 4 lĩnh vực khoa học và gắn liền với thực tiễn cuộc sống. Mối quan hệ chủ yếu giữa người học và người học là hợp tác và cạnh tranh tích cực học sinh giải quyết nhiệm vụ trong các môn học, dự án tích hợp này là khám phá, nghiên cứu cá nhân.
15 Ngoài ra, sinh viên còn thường xuyên được tổ chức học tập theo nhóm, sử dụng các công cụ, phương tiện kỹ thuật hiện đại để thực hành sáng chế, phát minh các sản phẩm công nghệ. Giáo dục STEM coi trọng quá trình học tập chứ không phải kết quả học tập. Trong quá trình tìm cách giải quyết vấn đề, tìm kiếm thông tin, xử lý thông tin, trao đổi, thảo luận để thống nhất hướng giải quyết vấn đề, học sinh hình thành được năng lực thích ứng và phát triển trong môi trường hiện đại. Đặc điểm thứ tư, giáo dục STEM thực hiện chủ yếu thông qua hình thức dự án học tập, câu lạc bộ,.
Trong một câu lạc bộ hoặc dự án STEM, học sinh có thể tham gia ở nhiều lứa tuổi, trình độ và sở thích khác nhau. Mục tiêu chính là làm việc cùng nhau để giải quyết một nhiệm vụ phức tạp, giải quyết một vấn đề trong cuộc sống hoặc tạo ra một sản phẩm công nghệ. Kết thúc một môn học hoặc dự án STEM thường là hoạt động trưng bày, giải thích và thuyết trình về sản phẩm, bình chọn sản phẩm tốt nhất và xem xét mục tiêu sử dụng lâu dài. Cơ sở khoa học của hoạt động giáo dục STEM Tất cả các phương pháp và mô hình giáo dục đều dựa trên những nguyên tắc khoa học nhất định.
Nền tảng càng vững thì sức sống và giá trị của mô hình, phương pháp giáo dục càng lớn. Trong một nghiên cứu về lý thuyết học tập, Smith Ruth (2003) và các đồng nghiệp đã chỉ ra những yếu tố sau đây được coi là nền tảng của giáo dục STEM [20]: 1- Học tập là một quá trình xây dựng, không phải là tiếp thu thụ động. 2- Động cơ và niềm tin không thể tách rời khỏi nhận thức. 3- Tương tác xã hội là phương thức nhận thức cơ bản và 4- Học tập gắn với tình huống thực tế.
Nền tảng thứ nhất, học tập là một quá trình xây dựng mà không phải là một quá trình tiếp nhận thông tin thụ động: Trải qua lịch sử phát triển giáo dục, đã một thời gian dài chúng ta thừa nhận bản chất của học tập là nhận thức và nhận thức lại những gì đã được loài người phát hiện ra. 16 Ở quan niệm hiện đại, hoạt động học tập là khả năng nhận thức, là phương thức phổ biến để con người phát triển. Cụ thể, lĩnh vực nhận thức bao hàm không chỉ tri thức, mà bao gồm cả phương thức tiến hành hoạt động. Hiểu trong nhận thức chính là tri thức về phương thức hoạt động, áp dụng là kĩ năng thể hiện và di chuyển các phương thức hoạt động, phân tích - tổng hợp - đánh giá là những kĩ năng hoạt động trí tuệ chung làm nền tảng cho việc áp dụng và thực hiện những phương thức hoạt động khác nhau của con người.
Nhận thức chỉ được xem như một phần nhỏ trong quá trình và kết quả học tập. Hay nói cách khác, học tập là khả năng và thành tựu phát triển có tính chất tích hợp của con người nói chung và người học nói riêng. Quy trình, mô hình giáo dục STEM, yêu cầu khả năng vận dụng tích hợp tri thức từ bốn lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học để giải quyết vấn đề đặt ra. Quá trình vận dụng học tập thực sự có ý nghĩa đối với sự phát triển người học.
Vì đó là quá trình mà người học phải tìm tòi và tư duy nhiều nhất, phải hợp tác và chia sẻ, phải vượt qua thách thức và đôi khi cũng mắc sai lầm hay thất bại. Tuy nhiên những trải nghiệm ấy chính lại là những cơ hội quý giá để người học phát triển cả về nhận thức, tư duy, chế ngự cảm xúc và kinh nghiệm sống. Nền tảng thứ hai, động cơ có vai trò lớn đối với quá trình nhận thức của người học: Về lí luận dạy học hiện đại, yếu tố động cơ luôn được xem là một hợp phần quan trọng cấu thành hoạt động học tập của người học. Cũng có nhiều nghiên cứu về yếu tố động cơ của hoạt động, các nghiên cứu này đều thống nhất quan điểm rằng động cơ chính là hợp phần cấu thành nên hoạt động, có chức năng thúc đẩy cá nhân tích cực hoạt động để thỏa mãn nhu cầu của bản thân.