CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VẬN DỤNG GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ THỦ CÔNG KĨ THUẬT MÔN CÔNG NGHỆ LỚP 3 1. Khái quát về giáo dục STEM 1. Khái niệm của giáo dục STEM Theo Hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Hoa Kỳ (2017): “Giáo dục STEM là một mô hình giảng dạy liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, ở đó học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán vào trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh tế mới”. Từ viết tắt STEM thường được sử dụng khi đề cập đến các chiến lược phát triển của Hoa Kỳ trong các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học.
Tổ chức Khoa học Hoa Kỳ (NSF) lần đầu tiên đặt ra cụm từ này vào năm 2001. Trước đó, NSF đã sử dụng từ viết tắt SMET vào năm 1990, nhưng vì thuật ngữ đó có cách phát âm giống như "SMUT" (một từ có ý nghĩa không tích cực) , SMET sau đó được đổi thành STEM. Giáo dục STEM dựa trên khái niệm trang bị cho học sinh kiến thức và kỹ năng liên quan đến các chủ đề sau: Khoa học (Khoa học), Công nghệ (Công nghệ), Kỹ thuật (Kỹ thuật) và Toán học (Toán học). Nó được thực hiện theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống.
Jonathan Cohen (2010): STEM được phát triển nhằm mục đích giúp người học trang bị các kiến thức và kỹ năng ở các lĩnh vực: Toán học, kỹ 11 thuật, khoa học và công nghệ. Nhưng các môn này được tiếp cận liên môn hay còn gọi là interdisciplinary, ở đó người học là các học sinh có thể sử dụng phương pháp, cách thức đó để giải quyết vấn đề trong cuộc sống. Trong mô hình STEM người ta không chia 4 môn học trên theo cách rời rạc mà kết hợp lại dựa trên mô hình học tập với các ứng dụng thực tế. Như vậy, từ các quan điểm trên có thể hiểu: Giáo dục STEM là mô hình dạy học tích hợp của các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học.
Một trong những thách thức đối với dạy học theo định hướng giáo dục STEM là GV cần hiểu được quy trình và tuân theo phương pháp dạy học theo hướng tích hợp STEM trong quá trình giảng dạy. Cơ sở khoa học của giáo dục STEM Mỗi mô hình hay phương pháp giáo dục có nền tảng khoa học cụ thể. Nền tảng càng vững chắc tăng sức sống và giá trị của mô hình, phương pháp giáo dục đó càng lớn. Trong một nghiên cứu về lý thuyết học tập, Sanders (2005) và cộng sự đề cập đến bốn yếu tố được coi là nền tảng của giáo dục STEM [33].
Điều này bao gồm: 1. Học tập không phải là tiếp thu thụ động mà là một quá trình xây dựng; 2. Động cơ và niềm tin không thể tách khỏi nhận thức; 3. Tương tác xã hội là phương thức cơ bản để nhận thức; 4.
Học tập gắn với bối cảnh thực tế. Cụ thể: Thứ nhất, Học tập không phải là một quá trình tiếp nhận thông tin thụ động: Trong lịch sử phát triển giáo dục, cách hiểu về học tập đã phát triển đến mức thừa nhận nó là một quá trình nhận thức và nhận thức lại những gì mà nhân loại đã khám phá ra. Tuy nhiên, trong quan niệm hiện đại, học vượt lên trên nhận thức đơn thuần và trở thành một phương pháp để phát triển con người. Lĩnh vực nhận thức không chỉ bao gồm kiến thức, là kết quả của quá trình nhận thức, mà còn bao gồm các phương thức hành động.
Hiểu trong nhận thức liên quan đến kiến thức về các phương pháp vận hành, trong khi vận dụng liên quan đến kỹ năng diễn đạt và sử dụng các phương thức vận 12 hành này. Phân tích, tổng hợp và đánh giá là những kỹ năng trí tuệ phổ biến làm nền tảng cho việc áp dụng và thực hiện các phương thức hoạt động khác nhau của con người. Quan điểm này nhấn mạnh rằng nhận thức chỉ là một phần nhỏ của quá trình và kết quả học tập. Do đó, học tập được coi là một khả năng và thành tích phát triển tổng hợp của con người.
Trong mô hình giáo dục STEM, trọng tâm không chỉ là tiếp thu kiến thức khoa học mà là khả năng tích hợp kiến thức từ các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để giải quyết vấn đề. Quá trình học tập trong giáo dục STEM có ý nghĩa cao đối với sự phát triển của người học. Nó đòi hỏi người học phải khám phá, tư duy phản biện, hợp tác, chia sẻ, vượt qua thử thách và đôi khi mắc sai lầm hoặc thất bại. Tuy nhiên, những trải nghiệm này mang đến những cơ hội quý giá để người học phát triển nhận thức, kỹ năng tư duy phản biện, kiểm soát cảm xúc và kinh nghiệm sống.
Trọng tâm không chỉ là tiếp thu kiến thức mà còn là phát triển những cá nhân toàn diện, những người có thể áp dụng các kỹ năng của họ trong các tình huống giải quyết vấn đề thực tế. Thứ hai, động cơ có vai trò lớn đối với quá trình nhận thức của người học: Trong lý luận dạy học hiện đại, động cơ được thừa nhận là một thành phần quan trọng của hoạt động học tập của người học. Nhiều nghiên cứu đã tập trung vào việc xác định các yếu tố tạo động lực trong các hoạt động và những nghiên cứu này luôn nhấn mạnh vai trò của động cơ trong việc thúc đẩy các cá nhân tham gia tích cực vào việc thỏa mãn nhu cầu của chính họ. Mô hình giáo dục STEM khơi dậy hiệu quả động cơ học tập của người học bằng cách đưa ra các nhiệm vụ học tập đầy thách thức, khơi dậy trí tò mò và đam mê khám phá của các em.
Nó tạo cơ hội cho người học thực hành và trải nghiệm cách giải quyết vấn đề trong bối cảnh thực tế, cho phép họ cảm thấy mình giống như những lập trình viên chuyên nghiệp hoặc nhà phát minh khoa học. Do đó, nhu cầu khẳng định và đạt được thành tích ở người học chủ 13 yếu được đáp ứng thông qua các hoạt động học tập này. Bản chất tích hợp và thực tế của các nhiệm vụ STEM thu hút sự quan tâm của học sinh, thúc đẩy họ tham gia tích cực vào việc học và dẫn đến kết quả tích cực. Thứ ba, tương tác xã hội là điều kiện cơ bản để phát triển nhận thức người học: Trong lĩnh vực giáo dục toán học, Douglas H.
Clements và Michael T. Battista phác thảo triết lý học tập cơ bản như sau: *Kiến thức do trẻ chủ động xây dựng và khám phá chứ không phải tiếp nhận một cách thụ động từ môi trường. *Trẻ xây dựng kiến thức mới thông qua phản ánh và tham gia vào các hoạt động trí tuệ và thể chất. Họ hiểu ý tưởng khoa học bằng cách kết nối chúng với cấu trúc kiến thức hiện có của họ.
*Các cá nhân giải thích thế giới dựa trên kinh nghiệm cá nhân và tương tác xã hội của họ. *Học tập là một quá trình xã hội trong đó trẻ dần dần hòa mình vào các hoạt động trí tuệ trong bối cảnh văn hóa của chúng. Các khái niệm và chân lý khoa học được cùng xây dựng bởi các thành viên của một nền văn hóa. Do đó, học tập là cả một quá trình cá nhân và xã hội.
Tính cá nhân của kiến thức chủ yếu được phát triển thông qua tái cấu trúc nhận thức tích cực ở người học, trong khi khía cạnh xã hội của việc học vượt xa sự định hình hành vi đơn thuần bởi các tác động bên ngoài. Việc học chỉ trở nên có ý nghĩa khi người học tham gia vào các hoạt động xã hội. Theo Jean-Marc Denomme và Madeleine Roy, học tập là một quá trình tương tác giữa người học, giáo viên và môi trường giáo dục. Thông qua những tương tác này, người học tiếp thu kiến thức khoa học và phát triển những năng lực cần thiết cho cuộc sống hiện đại.
Quá trình giảng dạy liên quan đến việc tổ chức các tương tác sư phạm kích hoạt người học và cung cấp cho họ nhiều cơ hội để thử thách bản thân, tích lũy kinh nghiệm và phát triển kỹ năng. 14 Mô hình giáo dục STEM nhấn mạnh vào các nhiệm vụ học tập hợp tác liên quan đến việc giải quyết các tình huống thực tế hoặc giả định phù hợp với cuộc sống hiện đại. Các kỹ năng như giao tiếp, hợp tác, phối hợp công việc, lắng nghe tích cực, đề xuất ý tưởng ban đầu và chấp nhận sự khác biệt của cá nhân là điều cần thiết để hoàn thành thành công các nhiệm vụ STEM. Đây cũng là những kỹ năng mà giáo dục STEM hướng tới để trau dồi ở trẻ.
Thứ tư, tri thức khoa học được hình thành trong bối cảnh của hiện thực đời sống: Mục tiêu của giáo dục hiện đại là chuẩn bị cho học sinh sống đúng đắn ngay từ khi còn nhỏ. Để làm được điều này, việc giảng dạy trong nhà trường phải sát với thực tế hơn, giáo dục các em cả từ thực tế và thực tiễn. Môi trường tối ưu cho học tập và phát triển là trong các hoàn cảnh và tình huống thực tế. Tư duy của trẻ em được kích thích tích cực nhất khi chúng giải quyết các vấn đề trong bối cảnh thực tế và chúng có cơ hội tốt nhất để nhận ra tầm quan trọng của kiến thức khoa học mà chúng đã tích lũy được trong bối cảnh này.
Theo kinh nghiệm giáo dục STEM của Mỹ và một số nước phát triển trên thế giới, để xây dựng các chủ đề giáo dục STEM thực sự hiệu quả cho học sinh, cần phải kết hợp nhuần nhuyễn kiến thức trong các lĩnh vực. Bản chất của giáo dục STEM STEM Education là viết tắt của các từ "khoa học", "công nghệ", "kỹ thuật" và "toán học". Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là một phương pháp dạy học áp dụng trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày.