chương 1, chương 2. - 15/03/2021 – 18/04/2021: Hoàn thành chương 3, chương 4. - 19/04/2021 – 25/04/2021: Viết phần kết luận cho bài. - Giữa tháng 5/2021: Hoàn chỉnh và nộp khóa luận.
5 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM 2. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH GIÁO DỤC STEM STEM là thuật ngữ dùng để chỉ các ngành học về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Từ viết tắt này được sử dụng phổ biến ngay sau khi một cuộc họp liên ngành về GD khoa học được tổ chức tại Quỹ khoa học quốc gia Hoa Kỳ (NSF) dưới sự chủ trì của giám đốc NSF lúc đó là Rita Colwell. Thuật ngữ này thường được sử dụng khi giải quyết các chính sách GD và lựa chọn chương trình giảng dạy trong các trường học để nâng cao khả năng cạnh tranh trong phát triển khoa học và công nghệ.
Nó có liên quan đến phát triển nguồn nhân lực, những vấn đề về an ninh quốc gia và chính sách di dân. Có 2 lý do mà Mỹ muốn phát triển STEM: - Thứ nhất: Những nghiên cứu thống kê cho thấy đa số những bằng sáng chế nằm ở các trường đại học tốt nhất ở Mỹ, tuy nhiên những HS phổ thông lại ít có thành tích tốt về các môn khoa học và toán. Không những thế số lượng các SV theo các ngành STEM ngày một ít, nhất là đối với các nữ sinh. Nên để khẳng định vị trí số 1 về khoa học công nghệ thì Mỹ phải cần chuẩn bị một nguồn nhân lực mạnh mẽ và dồi dào trong tương lai.
- Thứ hai: Do nhu cầu công việc trong các lĩnh vực STEM tại Mỹ ngày một tăng, và thu nhập của người lao động trong lĩnh vực STEM cũng cao hơn so với lao động trong lĩnh vực khác nên Mỹ đã tuyên bố “Hãy tái khẳng định và làm mạnh mẽ hơn nữa vai trò của nước Mỹ đối với các phát minh khoa học và công nghệ trên thế giới. Hãy xem GD STEM là ưu tiên hàng đầu của nước Mỹ trong thập niên tới”. Từ các tư tưởng của GD STEM mà nước Mỹ chuẩn bị nguồn nhân lực để phát triển các ngành công nghiệp, công nghệ - kỹ thuật trong thế kỉ mới và sau đó GD STEM bắt đầu phát triển rộng rãi. (Phan Minh Phụng, Trần Tấn Tài, Huỳnh Ngọc Thanh, 2019) Ở Việt Nam, bắt đầu từ năm 2012, nhiều tổ chức GD tư thục có các sáng kiến GD STEM.
Năm 2015, Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Liên minh STEM tổ chức ngày hội STEM lần đầu tiên, tiếp theo đó là nhiều sự kiện tương tự trên toàn quốc. Vào năm học 2015 – 2016, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã khuyến khích nội dung STEM trong chương trình GD đào tạo. Tháng 5 năm 2017, Thủ tướng Chính phủ đã kí Chỉ thị số 16 nêu rõ: “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp GD và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào 6 thúc đẩy đào tạo GD STEM, ngoại ngữ, tin học trong chương trình GD phổ thông; “và yêu cầu” Bộ Giáo dục và Đào tạo: Thúc đẩy triển khai GD STEM trong chương trình GD phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017 – 2018. Nâng cao năng lực nghiên cứu, giảng dạy trong các cơ sở GD đại học; tăng cường GD những kỹ năng, kiến thức cơ bản, tư duy sáng tạo, khả năng thích nghi với những yêu cầu của cuộc CMCN 4.
Từ đó STEM đã được đưa vào trong chương trình giảng dạy. KHÁI NIỆM VỀ GIÁO DỤC STEM STEM là cách viết lấy chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh của các từ: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật), Maths (Toán học). GD STEM là quan điểm dạy học định hướng phát triển năng lực HS thuộc các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học. Các kiến thức và kỹ năng về khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học được tổ chức dạy học tích hợp theo chủ đề nhằm giúp HS vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề thực tiễn mang lại hiệu quả và có giá trị (Nguyễn Thanh Nga, 2018).
Từ góc độ này, phương pháp đặt giải quyết vấn đề là một cách thức để triển khai GD STEM. Qua đó, nhiều kiến thức, kỹ năng của bốn lĩnh vực: khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học có thể được đề cập đến cùng lúc. - Khoa học: HS lĩnh hội các khái niệm, các nguyên lý, các định luật và các cơ sở lý thuyết của GD khoa học. Mục tiêu quan trọng nhất là thông qua GD khoa học mà HS có khả năng liên kết các kiến thức này để thực hành và có tư duy để sử dụng kiến thức vào thực tiễn giải quyết các vấn đề trong thực tế.
- Công nghệ: HS có khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết, và truy cập đươc công nghệ, từ những vật dụng đơn giản như cái bút, chiếc quạt đến những hệ thống phức tạp như mạng internet, máy móc. - Kỹ thuật: HS được trang bị kỹ năng sản xuất ra sản phẩm và hiểu được quy trình để làm ra nó. Vấn đề này đòi hỏi HS phải có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào để cân bằng các yếu tố liên quan để có được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình. Ngoài ra, HS còn có khả năng nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật.
- Toán học: đó là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. HS có khả năng toán học sẽ có khả năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, có khả năng áp dụng các khái niệm và kỹ năng toán học vào trong cuộc sống hằng ngày (Nguyễn Thị Nga, 2018). 7 Toán học Khoa Kỹ học thuật Công nghệ Hình 1. Sự kết nối giữa bốn lĩnh vực của GD STEM trong phương pháp dạy học đặt và giải quyết vấn đề Các dạng thức của GD STEM: bên cạnh hình thức GD STEM “cơ bản” người ta ghi nhận bổ sung thêm các lĩnh vực khác, ngoài khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học.
Chẳng hạn, một ví dụ được nhiều hệ thống GD đề cập là: STEM + Art (Nghệ thuật) = STEAM (Nguyễn Thị Nga, 2018) Yếu tố nghệ thuật được đưa vào GD STEM sẽ khơi dậy năng lực thẩm mỹ: nhận biết, phân tích, đánh giá và mô phỏng, tái hiện các yếu tố thẩm mỹ trong sản phẩm, trong phần trình bày báo cáo. Ngoài ra còn có STEM “mở rộng” (STEM+) có thể kể đến như: STREM (+ đọc hiểu và nghệ thuật) hoặc (+ tôn giáo và nghệ thuật); STEMM hoặc STEM2 (+ y học); STEMSS (+ khoa học xã hội);. Trong thực tiễn dạy học, hình thức GD STEM nguyên bản có thể khuyết một vài yếu tố trong bốn lĩnh vực khoa học (S), công nghệ (T), kỹ thuật (E) và toán học (M). Chẳng hạn, hoạt động GD STEM không kết thúc bằng một sản phẩm (vật chất) thì yếu tố kỹ thuật không hiện diện trong trường hợp này (Nguyễn Thị Nga, 2018).
MỤC TIÊU GIÁO DỤC STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC Phát triển các năng lực 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, 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 chế tạo ra các sản phẩm. Phát triển năng lực cốt lỗi cho HS: GD STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế 8 kỉ 21.
Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực các môn học, HS sẽ được phát triển tự duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công. Định hướng nghề nghiệp cho HS: GD STEM sẽ tạo cho HS 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, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước (Nguyễn Thanh Nga, 2018) Mục tiêu giáo dục STEM Phát triển năng lực đặc thù STEM Phát triển năng lực cốt lõi Định hướng nghề nghiệp Hình 2. Mục tiêu của GD STEM 2. CHỦ ĐỀ DẠY HỌC STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC 2.
Chủ đề dạy học STEM Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến thức, kỹ năng của các môn khoa học trong chương trình trung học. Trong quá trình dạy học, GV tổ chức cho HS làm việc nhóm, sử dụng công nghệ truyền thống và hiện đại, công cụ toán học để tạo ra sản phẩm có tính ứng dụng thực tế, phát triển kỹ năng và tư duy của HS. Chủ đề STEM cần đảm bảo các tiêu chí: giải quyết vấn đề thực tiễn, kiến thức trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEM, định hướng hoạt động - thực hành, làm việc nhóm (Nguyễn Thanh Nga, 2018). Cụ thể: Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thực tiễn Vận dụng kiến thức STEM để giải quyết các vấn đề thực tiên chính là mục tiêu của dạy học theo quan điểm GD STEM.
Do vậy, chủ đề STEM không phải là để giải quyết các vấn đề mang tính tưởng tượng và xa rời thực tế mà nó luôn hướng hướng giải quyết các tình huống trong xã hội, kinh tế, môi trường,. 9 Kiến thức thuộc lĩnh vực STEM Làm việc Tiêu chí chủ Giải quyết nhóm đề STEM vấn đề thực tiễn Định hướng hoạt động - thực hành Hình 3. Tiêu chí của chủ đề STEM Các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề Tiêu chí này nhằm đảm bảo theo đúng tinh thần GD STEM, qua đó mới phát triển được những năng lực chuyên môn liên quan đến khoa học, kỹ thuật, công nghệ, toán học. Chủ đề STEM định hướng hoạt động – thực hành Hình thành và phát triển năng lực kết hợp lý thuyết và thực hành cho HS, giúp cho HS có được kiến thức từ kinh ngiệm thực hành chứ không phải chỉ bằng lý thuyết.
Bằng cách xây dựng các bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành, HS sẽ hiểu sâu về lý thuyết, nguyên lý hoạt động thực tế. HS làm việc nhóm để thực hiện của đề STEM.