GIÁO DỤC STEM

Những năm gần đây ở Việt Nam chắc các bạn thường xuyên thấy xuất hiện trên các kênh truyền thông mọi người thường xuyên nhắc đến thuật ngữ “STEM”. Cách dùng từ STEM đang trở thành xu thế (trend). Nhiều trường học, trung tâm giáo dục trên toàn quốc đang triển khai đưa phương pháp giáo dục STEM vào chương trình đào tạo. Vậy STEM là gì? giáo dục STEM có quan trọng không? Có thật sự cần thiết đưa các chương trình STEM vào để đào tạo cho các em học sinh hay không? Chắc hẳn nhiều giáo viên, phụ huynh và học sinh vẫn còn đang bối rối và lo lắng chưa hiểu rõ về thuật ngữ “STEM” nói trên. Trong bài viết này Robot STEAM Việt Nam xin chia sẻ một số nôi dung hữu ích về giáo dục STEM là gì?

I. STEM là gì?

Theo Wikipedia thuật ngữ STEM là chữ viết tắt bằng tiếng Anh dùng để chỉ các ngành học về Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán). Thuật ngữ này thường được sử dụng khi giải quyết các chính sách giáo dục 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. Từ viết tắt này đã được sử dụng phổ biến ngay sau khi một cuộc họp liên ngành về giáo dục 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 vào năm 1990 và sau đó xuất hiện trong các văn bản liên quan đến chính sách cấp visa cho nhập cư tại Mỹ vào những năm 2000. Trong văn bản đó, chữ "STEM fields" được hiểu là các lĩnh vực, ngành nghề về STEM. Về sau từ STEM được viết đi kèm với các từ khác như: "STEM education" (giáo dục STEM), "STEM workforce" (nguồn nhân lực trong lĩnh vực STEM), "STEM careers" (các ngành nghề trong lĩnh vực STEM), "STEM curriculum" (khung chương trình dạy học STEM), "STEM awreness" (nhận thức về các ngành nghề STEM), hay "STEM integration" (STEM tích hợp) trong các hội nghị diễn đàn khoa học. Các thuật ngữ đi kèm với STEM giúp làm sáng tỏ ý nghĩa của từ STEM hơn. 

1. Các lối viết tắt khác liên quan đến STEM

• STM (khoa học, kỹ thuật và toán học hoặc khoa học, công nghệ và y học, hoặc khoa học, kỹ thuật và y tế)
• eSTEM (STEM môi trường)
• iSTEM (Khuyến khích Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học); Xác định những cách mới để giảng dạy các lĩnh vực liên quan đến STEM.
• METALS (STEAM + Logic), được giới thiệu bởi Su Su tại trường Cao đẳng Giáo viên, Đại học Columbia.
• STREM (Khoa học, Công nghệ, Robotics, Kỹ thuật và Toán học); Thêm robot như một lĩnh vực.
• STREM (Khoa học, Công nghệ, Robotics, Kỹ thuật và Đa phương tiện); Thêm Media như là một lĩnh vực.
• STREAM (khoa học, công nghệ, robotics, kỹ thuật và toán học); Thêm lĩnh vực người máy
• STEAM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật, nghệ thuật và toán học)
• STEAM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học ứng dụng); Tập trung hơn vào toán học ứng dụng
• GEMS (Kỹ thuật, Toán học và Khoa học và Nữ giới); Được sử dụng cho các chương trình khuyến khích nữ giới vào các lĩnh vực khoa học này.
• BEMS (Kỹ thuật, Toán học và Khoa học và Nam giới); Được dùng cho các chương trình khuyến khích nam giới vào các lĩnh vực khoa học này.
• STEMM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học, và y học)
• AMSEE (Toán học Ứng dụng, Khoa học, Kỹ thuật và Kinh doanh)

Tiếng Đức gọi các môn học hay các ngành này là MINT-Fächer, viết tắt cho toán, khoa học thông tin, khoa học tự nhiên và kỹ thuật.

Trong phạm vi bài viết này, tôi muốn đề cập đến thuật ngữ " giáo dục STEM".

II. Giáo dục STEM là gì? 3 mức độ áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục

Giáo dục STEM (STEM education) là một cách tiếp cận 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 các bạn học sinh được áp dụng kiến thức và kỹ năng trong các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, được truyền đạt đan xen và kết dính lẫn nhau cho học sinh trên cơ sở học thông qua thực hành và hướng đến giải quyết các vấn đề thực tiễn. Ngoài ra, giáo dục STEM còn chú trọng trang bị cho học sinh những kỹ năng mềm cần thiết cho sự thành công trong công việc sau này như kỹ năng cộng tác, làm việc nhóm, giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo, tư duy phản biện…

Như vậy, cách định nghĩa về giáo dục STEM nói đến một cách tiếp cận liên ngành, liên môn học trong một chương trình đào tạo, cụ thể có bốn lĩnh vực: Khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Giáo dục STEM giúp học sinh nhận thấy được tầm quan trọng của kiến thức các môn khoa học, toán và công nghệ và hướng đến sự vận dụng kỹ thuật trong việc giải quyết các vấn đề. Giáo dục STEM trên thế giới khá đa dạng và được dạy theo chủ đề. Không chỉ có hoạt động dạy làm robot mới được xem là giáo dục STEM. Ngay những trẻ em mẫu giáo, tiểu học cũng đã được học các chương trình tích hợp STEM, ví dụ như thông qua các trò chơi làm mô hình núi lửa, làm bong bóng bay, làm chong chóng quay...Mặc dù chỉ là các trò chơi đơn giản nhưng được xây dựng và tổ chức có hệ thống và có sự kết nối các nhóm kiến thức với nhau. Mục đích chính của chương trình giáo dục STEM không phải để đào tạo ra các nhà khoa học,nhà toán học, kỹ sư mà chính nằm ở truyền cảm hứng trong học tập, thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức (nhất là các kiến thức về khoa học và toán), và nhận thức được tầm quan trọng của các kiến thức STEM ảnh hưởng đến thế giới và sự phát triển của xã hội trong tương lai. Ngoài ra, các kỹ năng thực hành khoa học và kỹ thuật cũng góp phần quan trọng trong việc vận dụng các kiến thức được học trong việc giải quyết vấn đề và tạo thành sản phẩm. Các mức độ áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục như sau:

1. Dạy học các môn học theo phương pháp 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 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.

2. Tổ chức các hoạt động trải nghiệm trong chương trình giáo dục STEM

Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các 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.

3. Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ 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. Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề phát triển hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật và triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học. Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM và nghiên cứu khoa học, kĩ thuật là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM

III. Mục tiêu của giáo dục STEM

Theo các báo cáo tại diễn đàn giáo dục STEM gần đây, đặc biết trong cuốn sách bàn về giáo dục STEM của Mỹ (tác giả Rodger Bybee, 2018), Ở Mỹ giáo dục STEM có thể được xếp vào 3 nhóm mục tiêu chính như sau:

1. Xây dựng những năng lực nhận thức STEM cho thể hệ công dân tương lai

2. Chuẩn bị những năng lực cần thiết cho nguồn lực lao động trong thế kỷ 21

3. Tập trung nghiên cứu, phát triển và đổi mới trong lĩnh vực giáo dục ngành nghề STEM.

IV. Đặc điểm của giáo dục STEM

Trong các diễn đàn học thuật nghiên cứu về giáo dục STEM các học giả vẫn tiếp tục tranh luận về khía cạnh triển khai của mô hình giáo dục STEM này. Chẳng hạn: Như thế nào là cách tiếp cận liên ngành trong một chương trình học? Dạy về công nghệ như thế nào? Để làm rõ vấn đề này, tổ chức các nhà nghiên cứu giáo dục khoa học Mỹ (National Association for Research in Science Teaching- NARST) năm 2012 đã đưa ra các thuật ngữ về giáo dục STEM chi tiết hơn, giúp tránh nhầm lẫn với các khái niệm các ngành nghề trong lĩnh vực STEM, đó là " STEM Integration" (tích hợp STEM), hay "Integrated STEM education" (giáo dục STEM tích hợp) hoặc "STEM- focused curriculum" (chương trình học tập chung về STEM).

Tổng hợp các nghiên cứu và báo cáo gần đây nêu ra 5 đặc điểm chính của giáo dục STEM để phân biệt với các chương trình khác:

1. Tập chung vào sự tích hợp

2. Liên hệ với cuộc sống thực

3. Hướng đến phát triển kỹ năng của thế kỷ 21

4. Thách thức học sinh vượt lên chính mình

5. Có tính hệ thống và gắn kết giữa đa dạng các bài học.

V. Những ngộ nhận thường gặp về giáo dục STEM

1. Giáo dục STEM là học lập trình và lắp ráp robot

2. Giáo dục STEM làm mất đi nền tảng giáo dục xã hội và nhân văn

3. Giáo dục STEM đòi hỏi đầu tư nhiều vào cơ sở vật chất

4. Giáo dục STEM chỉ dạy được học sinh trung học, không dạy được trẻ mẫu giáo, tiểu học.

5. Giáo dục STEM chỉ phù hợp với học sinh nam, không phù hợp với học sinh nữ

6. Các chương trình giáo dục hiện nay sẽ bị xóa sổ vì STEM

• Nội dung bài viết giải thích 6 ngộ nhận về giáo dục STEM hiện nay

VI. Tại sao giáo dục STEM lại quan trọng đối với trẻ

1. Cách mạng công nghiệp 4.0

Trong diễn đàn kinh tế thế giới tại Dovos tháng 1/2015, thủ tướng Đức Angela Merkel có nhắc đến cách mạng công nghiệp lần thứ tư đang tác động mạnh mẽ trên nhiều lĩnh vực và nhiều quốc gia. Trong đó các phát minh về sự phát triển nhảy vọt trong các lĩnh vực như: internet vạn vật (IOT), trí tuệ nhân tạo (AI), thực tế ảo (VR), tương tác thực tế ảo tăng cường (AR), mạng xã hội (social network), di động (mobile), phân tích dữ liệu lớn (analytics of big data) và điện toán đám mây (cloud computing) (viết tắt thành SMAC)... để chuyển hóa phần lớn thông tin thế giới thực thành thế giới số. Trong tương lai nhiều việc làm chân tay sẽ không còn nữa, được thay thế bằng robot, nhưng cũng sẽ có ngành nghề mới ra đời mà chúng ta vẫn chưa hình dung hết được, chẳng hạn như nghề bác sĩ cho robot, nghề quản lý các thiết bị bay không người lái, nghề quản trị và tư vấn dùng thuốc cho cá nhân qua thiết bị di động, nghề tư vấn sức khỏe và hành vi con người với các thiết bị điện tử...Trong đó, ngành công nghiệp chế tạo vẫn tiếp tục đóng vai trò chủ đạo cho sự phát triển kinh tế của toàn cầu. Hơn 90% các đầu tư trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển nằm ở lĩnh vực chế tạo. Dự kiến 15 năm tới, mức tiêu thụ hàng hóa toàn cầu sẽ tăng gấp đôi, đạt 64 nghìn tỉ USD, dẫn đến nhu cầu về hàng hóa và dịch vụ ngày càng cao. Xuất phát từ những thay đổi trong nền kinh tế, các kỹ năng của người lao động cũng đòi hỏi phải thay đổi để đáp ứng cho phù hợp.

Bảng: Kỹ năng cho công việc trong tương lai của thế kỷ 21 thay đổi theo thời gian (nguồn báo cáo về các kỹ năng cho công việc trong tương lai, diễn đàn kinh tế thế giới 2016)

Trong xu hướng của cách mạng công nghiệp 4.0, nguồn lao động chất lượng cao không chỉ cần có kiến thức chuyên ngành mà đòi hỏi có sự hiểu biết của liên ngành. Ngoài ra các kỹ năng sử dụng kiến thức để giải quyết vấn đề, tạo sản phẩm sáng tạo và làm việc nhóm ngày càng được đề cao. Trong khi đó, ảnh hưởng của khoa học công nghệ, đặc biết công nghệ thông tin dần chiếm ưu thế trên mọi mặt của đời sống. Giáo dục STEM là một hướng tiếp cận mới giúp trang bị cho học sinh những kiến thức cần thiết cần thiết liên quan đến 4 lĩnh vực là khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán. Các kiến thức và kỹ năng này gọi là năng lực STEM (STEM literacy). Điểm nổi bật của STEM là kết nối, liên hệ thông tin giữa các lĩnh vực vào trong cuộc sống

2. Sự chuẩn bị cho tương lai

Nhiều nghiên cứu đã cho thấy vai trò quan trọng và sự ảnh hưởng lớn của giai đoạn khởi đầu của quá trình giáo dục, tức là giai đoạn mầm non và tiểu học, đối với sự phát triển và trưởng thành của sự nghiệp con người. Chất lượng của chương trình giáo dục sớm được đánh giá là có ý nghĩa rất lớn đến sự phát triển nhận thức và hình thành hành vi cho trẻ. Tại Mỹ, các chương trình giáo dục trong giai đoạn mẫu giáo và tiểu học được khuyến khích lồng ghép các chủ đề tích hợp liên quan đến khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán giúp học sinh rèn luyện các kỹ năng và xây dựng niềm hứng thú trong học tập. Học STEM đối với giai đoạn giáo dục sớm không phải là học sớm để biết nhiều kiến thức mà tạo cơ hội cho trẻ trải nghiệm, kích thích phát triển các giác quan, cảm xúc mang lại niềm vui thích và hòa hứng cho trẻ học tập về sau. Quá trình này cần được bồi dưỡng thường xuyên và liên tục trong cả những hoạt động chính khóa và ngoại khóa của nhà trường. Sự trải nghiệm với các kiến thức STEM trong giai đoạn giáo dục sớm giúp học sinh cảm thấy khoa học vừa có yếu tố bất ngờ, thú vị nhưng cũng rất gần gũi và dễ thực hiện. Nuôi dưỡng đam mê và khơi gợi óc tò mò ham học hỏi ở giai đoạn giáo dục sớm có ý nghĩa quan trọng trong hành trình giáo dục con người và trẻ về sau.

3. Hướng nghiệp ngay từ những bài học từ cấp tiểu học

Hướng nghiệp được hiểu theo nghĩa rộng là giúp học sinh tìm hiểu được các ngành nghề trong tương lai và thấy được đam mê cũng như năng lực mình phù hợp với ngành nghề đó. Do đó, hướng nghiệp là một quá trình lâu dài không thể tổ chức thành 1 buổi vào cuối cấp, mà phải gắn liền và xuyên suốt trong chương trình học phổ thông, để học sinh có điều kiện tìm hiểu toàn diện và đa dạng các lĩnh vực, cũng như có được nhiều cơ hội hình thành sở thích và thể hiện được năng lực của bản thân. Chẳng hạn khi học về chủ đề động đất, học sinh không chỉ làm các mô hình nhà chống động đất mà còn được giới thiệu về những con người làm công việc nghiên cứu về động đất. Học sinh có thể biết được mức lương hiện nay của một người làm trong ngành nghề đó là bao nhiêu, công việc đó đòi hỏi phải có những kỹ năng và kiến thức gì, để từ đó hình dung được ra nếu theo nghề nghiệp đó trong tương lai thì cần chuẩn bị gì. Sở dĩ hướng nghiệp nên được lồng ghép vào các bài học cụ thể là bởi vì thông qua các hoạt động thực hành, kiến thức được vận dụng, học sinh mới dễ dàng nhận thức và hình dung được công việc cụ thể của một nghề nào đó, thấy được đóng góp ngành nghề đó cho xã hội, thấy được các năng khiếu của bản thân và đam mê của mình trong đó. Ngoài ra, có những ngành nghề thực tế chưa xuất hiện trong thời điểm hiện tại, nhưng thông qua các hoạt động học thực hành STEM sáng tạo, học sinh có thể thấy bản thân có thể phát triển nên một hoạt động công việc gì đó mới trong tương lai. Giáo dục STEM chính là khơi gợi và truyền ngọn lửa đam mê nghề nghiệp cho trẻ thông qua các hoạt động thực hành, trải nghiệm.

Nguồn: Sư tầm