CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1. Dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở trường THPT 1. Thuật ngữ STEM STEM là thuật ngữ viết tắt chữ cái đầu tiên của các từ trong tiếng Anh: Science, Technology, Engineering, Mathematics (Lê Xuân Quang, 2017). − Science (Khoa học): trình bày các kiến thức thuộc các lĩnh vực khoa học tự nhiên: Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học Trái đất nhằm giúp HS không chỉ hiểu về thế giới tự nhiên mà còn biết vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống hàng ngày một cách khoa học và hợp lí.
− Technology (Công nghệ): tạo cơ hội để HS hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống, phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và đánh giá công nghệ của HS. − Engineering (Kỹ thuật): cung cấp cho HS những kỹ năng để vận dụng một cách ST cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất, phát triển sự hiểu biết của HS về cách công nghệ phát triển thông qua quá trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích hợp kiến thức ở nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu. − Mathematics (Toán học): phát triển ở HS khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giái thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra. Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp.
− Đối với ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. − Đối với ngữ cảnh giáo dục, STEM 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 nâng cao NL cho người học. Giáo dục STEM Có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM như sau: a.
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 ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học. Đây là nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM. Tích hợp của bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể nhằm tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp. Tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trở lên 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.
Trong chương trình tổng thể của chương trình GDPT 2018 của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Giáo dục STEM được phát biểu: “Giáo dục STEM trong chương trình tổng thể của chương trình GDPT 2018 của Bộ Giáo dục và Đào tạo được phát biểu: “Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức Khoa học, Công nghệ, kĩ thuật và Toán học vào việc giải quyết một số vấn đề. Theo công văn 3089/BGDĐT-GDTrH của Bộ giáo dục và đào tạo, giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn. Tóm lại, giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học khả năng vận dụng kiến thức kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học công nghệ kỹ thuật và Toán học giáo dục xem giúp thu hẹp khoảng cách giữa nhà trường và cuộc sống tạo cho con người có năng lực làm việc với môi trường có tính sáng tạo sử dụng trong công việc thế kỷ 21 (Nguyễn Văn Biên - Tưởng Duy Hải cùng các cộng sự, 2019). Mục tiêu Giáo dục STEM Tùy thuộc vào bối cảnh các quốc gia khác nhau sẽ có mục tiêu về giáo dục STEM khác nhau, nhưng đều hướng tới sự tác động đến người học, hướng tới vận dụng kiến thức các môn học để giải quyết các vấn đề thực tiễn nhằm đáp ứng các mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội của đất nước.
Vận dụng vào bối cảnh của Việt Nam, giáo dục STEM bao gồm những mục tiêu được thể hiện trong sơ đồ sau: (Nguyễn Thanh Nga, Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông, 2018) Sơ đồ 1. Sơ đồ mục tiêu giáo dục STEM - Phát triển các NL đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS Đó là những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. HS biết sử dụng, quản lý và truy cập Công nghệ.
HS biết về quy trình thiết kế và lắp ráp ra các sản phẩm. - Phát triển các NL cốt lõi cho HS Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỷ 21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công. - ĐHNN cho HS Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kỹ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS.
Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có NL, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM 9 Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là: Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kĩ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ GV, chương trình, cơ sở vật chất. Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, HS được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của HS.
Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS: Khi triển khai các dự án học tập STEM, HS được hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học tập, được làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho HS. Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương.
Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông, HS sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu hút HS theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (Nguyễn Văn Biên - Tưởng Duy Hải cùng các cộng sự, 2019). Các hình thức tổ chức giáo dục STEM Các hình thức tổ chức giáo dục STEM bao gồm: - Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học 10 các môn học STEM theo tiếp cận liên môn.
Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. - Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM.
Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM. Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của các bên liên quan như trường trung học, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trường đại học, doanh nghiệp. Trải nghiệm STEM còn có thể được thực hiện thông qua sự hợp tác giữa trường trung học với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp. Theo cách này, sẽ kết hợp được thực tiễn phổ thông với ưu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp.
Các trường trung học có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh được học tập nâng cao trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM. Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của học sinh. - Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật.