Nghiên Cứu Ở Việt Nam Về Giáo Dục Stem

"Bạn sẽ không bao giờ nói rằng bạn không thể chỉ vì thiếu kiến thức đầy đủ, đó là điểm quan trọng nhất của giáo dục STEM" [24, tr.19].

Úc đã có rất nhiều chương trình và nỗ lực thiết lập cách tiếp cận quốc gia về giáo dục STEM ở Úc. Trong năm 2009, chương trình iSTEM (Invigorating STEM) được thành lập như là một chương trình làm giàu tri thức cho học sinh trung học ở Sydney, Úc. Chương trình tập trung vào việc cung cấp các hoạt động cho sinh viên quan tâm và gia đình của họ trong STEM. Thành công của chương trình đã dẫn đến nhiều trường đại học và tổ chức khoa học hỗ trợ cho chương trình. Chương trình iSTEM (iSTEM.com.au) cũng tổ chức một chương trình làm giàu để đưa học sinh và giáo viên vào Chương trình Học viện Không gian Hoa Kỳ [3].

Canada đứng thứ 12 trong số 16 nước ngang bằng về tỷ lệ sinh viên tốt nghiệp theo học các chương trình STEM, với 21,2%, cao hơn Hoa Kỳ, nhưng thấp hơn các nước như Pháp, Đức và Áo. Phần Lan, có hơn 30% sinh viên tốt nghiệp đại học đến từ các ngành khoa học, toán học, khoa học máy tính, và các chương trình kỹ thuật. Tổ chức hướng đạo sinh Canada đã áp dụng các biện pháp tương tự như đối tác Mỹ để thúc đẩy các lĩnh vực STEM cho thanh thiếu niên. Chương trình STEM của họ bắt đầu vào năm 2015.

Thổ Nhĩ Kỳ: Nhóm công tác giáo dục STEM của Thổ Nhĩ Kỳ (hay FeTeMM- Fen Bilimleri, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik) là một liên minh của các nhà khoa học và giáo viên, những người có nhiều nỗ lực để nâng cao chất lượng giáo dục trong các lĩnh vực STEM chứ không tập trung vào việc tăng số lượng sinh viên STEM.

* Các nghiên cứu trên thế giới về dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Ngay từ năm 1990, chính phủ Mỹ đã xây dựng 6 mục tiêu giáo dục và một trong số đó là cần thiết phát triển HS thông thạo về Toán học và Khoa học. Phát triển năng lực cạnh tranh toàn cầu là kết quả của sáng kiến cạnh tranh nước Mỹ được đề xuất bởi tổng thống George.W.Bush trong năm 2006 [dẫn theo 20]. Sáng kiến này mong đợi một chính sách nhằm thúc đẩy sự phát triển những thành tựu đạt được của HS thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Hiệp hội Thống đốc quốc gia Mỹ đã xuất bản tác phẩm “Những vấn đề xây dựng Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học” với những khuyến cáo cho hệ thống giáo dục 12 năm bảo đảm cho tất cả HS tốt nghiệp có những năng lực STEM ở

mức cao. Có ba khuyến cáo quan trọng cho những nhà hoạch định chính sách phát triển các công cụ nhằm xây dựng những vấn đề liên quan đến STEM một cách toàn diện gồm: yêu cầu xây dựng một cách nghiêm túc chương trình giáo dục STEM trong hệ đào tạo 12 năm; cải thiện việc dạy và học STEM trên phạm vi toàn quốc; hỗ trợ các mô hình mới tập trung vào sự phù hợp để chắc chắn rằng tất cả các HS đều có những kĩ năng STEM sau khi tốt nghiệp. Báo cáo cũng đưa ra những gợi ý về một sự cải cách cần thiết với các trường công lập hướng đến sự cạnh tranh toàn cầu một cách hiệu quả bởi hệ thống chương trình hiện tại rời rạc không liên quan tới các phương pháp truyền thống. HS không còn quan tâm tới các chủ đề mà không liên quan với đời sống hiện tại [9].

Ở Hawaii đã thành lập Học viện STEM thông qua chương trình thí điểm của trường Cao đẳng cộng đồng Kauai. Trường đại học Hawaii giúp đào tạo các GV THCS những kĩ năng và kiến thức về chương trình giáo dục STEM. Trường Jackson ở Georgia đã hợp tác với trường đại học Georgia khuyết khích GV Toán học và Khoa học tích hợp các chủ đề cho các HS từ lớp 6 đến lớp 12. Thông qua kế hoạch gặp gỡ và hội thảo thường xuyên, GV làm việc như một người hỗ trợ HS trong việc tạo ra những kiến thức một cách liên hoàn từ “chiều ngang” giữa các môn học và “chiều dọc” giữa các bậc học. Các báo cáo dự án là một cải tiến quan trọng của Bang trong việc chuẩn hóa kiểm tra ở bậc học trung học, từ đó HS các trường trung học đã cho thấy những sự cải thiện ở môn Số học và Hình học [9].

Tại Pháp, giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học. Trong giai đoạn chính của bậc Tiểu học, HS được học về Toán học, Khoa học tự nhiên và Công nghệ. HS đã được tham gia các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy sự quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ, bên cạnh đó phát triển tư duy phê phán của HS. Mục tiêu là nâng cao sự hiểu biết của HS về thế giới từ cả hai yếu tố tự nhiên và nhân tạo. Từ cấp tiểu học đến trung học cơ sở, HS được tham gia 78 giờ tự nhiên khoa học mỗi năm [dẫn theo 20]. Ở bậc trung học cơ sở, HS được học về Toán học, Khoa học (Vật lí, Hóa học, Khoa học Sự sống và Trái đất), Công nghệ. HS được tập trung học tập theo định hướng giải quyết vấn đề và nghiên cứu nhằm khuyến khích các em có hiểu biết và những suy nghĩ nghiêm túc về thế giới của mình. Hiểu về các nguyên lí của Toán học và giải quyết các vấn đề Toán học. Đặc biệt hiện nay, Pháp

đang triển khai một chương trình học tập về tích hợp Khoa học và Công nghệ. Cung cấp một chương trình bao gồm các nội dung về Vật lí, Hóa học, Khoa học sự sống và trái đất, Công nghệ. Tuy nhiên, các nội dung này được dạy tích hợp chứ không phải là một môn học riêng biệt [dẫn theo 20].

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 129 trang tài liệu này.

Tại Anh, giáo dục STEM đã được phát triển thành một chương trình quốc gia ở Anh với mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM bao gồm 4 nội dung chính [3]. Một là, tuyển dụng GV giảng dạy STEM. Theo đó, dạy tích hợp không phải là một GV dạy nhiều môn học một lúc mà các GV các môn học khác nhau phải hợp tác, cùng xây dựng bài giảng để HS có thể vận dung kiến thức và kĩ năng của nhiều môn để giải quyết một vấn đề. Hai là, bồi dưỡng nâng cao trình độ của GV. Ba là, cải tiến và làm phong phú chương trình học cả trong và ngoài lớp học. Bốn là, phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học. Điều này không chỉ cần sự đầu tư từ ngân sách nhà nước mà còn từ phía khu vực tư nhân. Kinh nghiệm giáo dục STEM ở Anh là không tách biệt giáo dục STEM với chương trình chính khóa mà lồng ghép những trải nghiệm STEM vào chương trình giảng dạy và sách giáo khoa. Quan niệm về giáo dục STEM ở Anh là một cách tiếp cận, một định hướng chứ không phải một môn học. Một số cách đưa giáo dục STEM vào chương trình học tại Anh là: Dự án STEM được dạy trong một môn học duy nhất, ở đó GV tổ chức cho HS thiết lập vấn đề, thiết kế phương pháp giải quyết vấn đề, thu thập các thông tin, bằng chứng và cuối cùng là rút ra những kết luận. Dự án STEM được dạy trong nhiều môn học. Theo cách này, các GV khác nhau sẽ dạy cùng một chủ đề STEM nhưng tiếp cận theo góc độ chuyên môn của mình. Dự án STEM phối hợp nhiều môn học, các môn học vẫn tiếp cận chủ đề theo góc độ kiến thức chuyên môn riêng. Những nội dung được giải quyết trong môn học trước sẽ là tiền đề nối tiếp để dạy ở môn học sau. Dự án STEM được thực hiện song song với chương trình học. HS sẽ học các môn học một cách bình thường, tuy nhiên song song với đó HS sẽ tham gia vào một dự án STEM, HS sẽ vận dụng các kiến thức được học để giải quyết các vấn đề mà dự án đặt ra.

Tại Malaysia, kế hoạch giáo dục của Malaysia giai đoạn 2013 - 2015 gồm 11 lĩnh vực then chốt trong số đó là cung cấp quyền bình đẳng tiếp cận nền giáo dục

đạt chất lượng quốc tế. Biến nghề dạy học thành sự lựa chọn nghề nghiệp và dựa vào công nghệ thông tin để mở rộng quy mô chất lượng học tập trên toàn Malaysia. Dự báo của kế hoạch giáo dục trong tương lai, các trường học của Malaysia đang chuyển dịch theo hướng kĩ thuật số toàn diện hơn. Bộ Giáo dục Malaysia khuyến khích trường học kết hợp với các đối tác để thực hiện những chuyển đổi giáo dục với nhiều chương trình đã được bổ sung vào nhà trường như: Robotics, E-learning, truyền thông đa phương tiện trong giảng dạy… Xu hướng trong giáo dục Malaysia cho thấy STEM đang trở nên phổ biến và quan trọng hơn. STEM có ở khắp mọi nơi và định hình cuộc sống hàng ngày. HS được tiếp xúc với giáo dục STEM có cơ hội nhận được việc làm và tiếp cận việc làm có thu nhập tốt hơn. Vì vậy, các trường học có chất lượng tốt ở Malaysia đang tiếp nhận các môn liên quan đến STEM ngày càng nhiều hơn [dẫn theo 20].

Như vậy, các nghiên cứu trên thế giới đã đề cập một phương pháp tiếp cận toàn diện cho khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) để HS có thể vận dung kiến thức và kĩ năng của nhiều môn để giải quyết một vấn đề. Các nước đã triển khai một chương trình học tập về tích hợp Khoa học và Công nghệ nhằm khuyến khích HS hợp tác trong học tập và có cơ hội nhận được việc làm và tiếp cận việc làm có thu nhập tốt hơn sau khi tốt nghiệp. Những nghiên cứu này là cơ sở để chúng tôi nghiên cứu về mục tiêu và nội dung dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho GV ở trường THPT.

1.1.2. Nghiên cứu ở Việt Nam về giáo dục STEM

* Các nghiên cứu trong nước về giáo dục STEM

Đỗ Văn Tuấn trong bài viết “Những điều cần biết về giáo dục STEM” nhận định, giáo dục STEM cung cấp các kỹ năng STEM được hiểu là sự tích hợp, lồng ghép hài hòa từ bốn nhóm kỹ năng là: Kỹ năng khoa học, kỹ năng công nghệ, kỹ năng kỹ thuật và kỹ năng toán học. Tác giả nhấn mạnh đến vai trò của Công nghệ

(T) và Kỹ thuật (E). Không chỉ cần Toán học và Khoa học, trong thế kỷ 21 chúng ta còn cần Công nghệ và Kỹ thuật cũng như các kỹ năng cần thiết như: kỹ năng tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, làm việc theo nhóm, và cộng tác. Các kỹ năng về kĩ thuật cho phép học sinh có thể tiếp cận những phương pháp, nền tảng để thiết kế và xây dựng các thiết bị từ đơn giản đến phức tạp mà xã hội cần hoặc đã

và đang sử dụng. Học sinh được cung cấp các kiến thức về công nghệ sẽ có khả năng sử dụng công nghệ thành thạo, đem lại tính hiệu quả cao hơn, nhanh hơn, chính xác trong công việc. Nếu nền giáo dục không có T and E thì học sinh chỉ được trang bị lý thuyết, khái niệm, nguyên lý, công thức, định luật mà không được trang bị kiến thức để áp dụng vào thực tiễn. Vì vậy, việc kết hợp các kỹ năng STEM ngày càng trở nên quan trọng trong thế kỷ 21. Từ đó, tác giả nhấn mạnh: Giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kỹ năng cần thiết cho học sinh thế kỷ 21 sẽ là mô hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của thế giới. Phương pháp giáo dục STEM còn khá mới mẻ và có phương pháp tiếp cận khác trong giảng dạy và học tập nên cần được sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội. Những người hoạch định chính sách cần có phương pháp nâng cao nhận thức của các tầng lớp xã hội về giáo dục STEM, từ các bậc cha mẹ, giáo viên, nhà trường, đến những nhà giáo dục các cấp. Cải cách giáo dục là điều tất yếu, triển khai giáo dục STEM để đón đầu xu hướng phát triển giáo dục sẽ đặt nền móng vững chắc cho sự phát triển của đất nước trong tương lai [28.

Nguyễn Văn Biên, Tường Duy Hải trong công trình nghiên cứu “Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông”, đã phân tích cơ sở khoa học của giáo dục STEM như một số quan niệm về giáo dục STEM hiện nay, các đặc trưng về bài học STEM, các nghiên cứu trên thế giới về giáo dục STEM như nghiên cứu ở Hoa Kỳ, Anh, Canada, Singapo, Úc và Thái Lan. Từ đó, các tác giả phân tích sự hình thành giáo dục STEM ở Việt Nam, những thách thức đặt ra của giáo dục STEM ở Việt Nam; vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM ở Việt Nam. Dựa trên chương trình giáo dục phổ thông mới, các tác giả đã phân tích giáo dục STEM để phát triển năng lực gồm: mục tiêu của giáo dục STEM, nội dung tích hợp trong giáo dục STEM, phương pháp và hình thức dạy học tích cực trong giáo dục STEM, phương tiện trong giáo dục STEM… Các tác giả đã xây dựng và tổ chức thực hiện giáo dục STEM ở nhà trường phổ thông nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển năng lực của HS [3].

Lê Xuân Quang, trong công trình nghiên cứu “Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM”, đã Xây dựng cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM; Xây dựng quy trình dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM. Đề

xuất phương pháp luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ. Trên cơ sở đó thực nghiệm với môn Công nghệ 8; Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm nghiệm đánh giá giả thuyết nêu ra. Tác giả đã thiết kế được quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM và vận dụng vào xây dựng các chủ đề, nội dung, cách thức tổ chức hoạt động dạy và học, kiểm tra đánh giá môn Công nghệ sẽ tác động tích cực đến kết quả học tập, hứng thú và góp phần hình thành, phát triển năng lực cốt lõi (năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác…) cho HS trong dạy học môn Công nghệ theo định hướng đổi mới toàn diện giáo dục Việt Nam [dẫn theo 20].

Nguyễn Thành Hải trong cuốn sách “Giáo dục STEM/Steam từ trải nghiệm thực hành đến tư duy sáng tạo”, Theo tác giả, giáo dục khoa học STEM nên đưa vào học tập sớm, nhưng không phải tập trung nhớ nhiều kiến thức mà mục đích là chuẩn bị năng lực cho những thế hệ công dân trong tương lai. Từ đó phương pháp giảng dạy được đặt trên nền tảng phù hợp với lứa tuổi nhưng được dẫn dắt để đi từ óc tò mò của trẻ đến hình thành tư duy bậc cao của con người, tư duy sáng tạo của một người trưởng thành; đây là quá trình phát triển logic và cần đến giáo dục. Và quá trình này được tác giả trình bày trong phần “học dựa vào khám phá” bao gồm một quá trình mà người thầy và các học sinh cùng trải nghiệm: đặt câu hỏi (dựa trên óc tò mò), thực hiện khảo sát (thực tế), thu nhận kết quả (nhận xét cá nhân), thảo luận kết quả (tìm câu trả lời) và rút ra kết luận (hình thành nhận thức) (dẫn theo [9]).

Thực hiện chỉ đạo của Phó Thủ tướng Vũ Đức Đam và Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo Phùng Xuân Nhạ, ngày 25/7/2017, tại Hà Nội, Ban Quản lý Dự án hỗ trợ đổi mới Giáo dục phổ thông (GDPT) và Ban Phát triển Chương trình GDPT đã tổ chức hội thảo Giáo dục STEM trong Chương trình Giáo dục phổ thông mới. năm học 2016 - 2017 có 14 trường trung học thuộc 5 tỉnh, thành (Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh, Nam Định) áp dụng giáo dục STEM; hơn 50 dự án STEM đã được xây dựng và thực hiện với những kết quả ban đầu như thay đổi nhận thức của cán bộ quản lý, giáo viên, học sinh, cha mẹ học sinh về giáo dục STEM; các dự án STEM bước đầu khẳng định tính khả thi, hiệu quả; phát triển các câu lạc bộ STEM trong nhà trường; huy động được sự tham gia của cha mẹ học sinh và cộng đồng trong giáo dục STEM. Để áp dụng, triển khai giáo dục

STEM thuận lợi, cần có những thay đổi về cách đánh giá, thi cử phù hợp, đồng thời bổ sung các gợi ý phù hợp trong nội dung chương trình; cần có sự kết nối cộng đồng, doanh nghiệp, tạo ra “hệ sinh thái STEM” để hỗ trợ các trường phát triển. Ngoài ra, giáo dục STEM cũng cần trở thành một nội dung trong các chương trình tập huấn giáo viên cũng như chương trình đào tạo ở các trường sư phạm [16].

Ngày 18 tháng 01 năm 2019, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 tổ chức Hội thảo Giáo dục STEM và vị thế của Việt Nam. Tham dự Hội thảo có ThS. Nguyễn Anh Quân - Người sáng lập Học viện Verumia; TS. Trịnh Đình Vinh - Phó Hiệu trưởng; Trưởng các Khoa, Viện, Trung tâm, các giảng viên và sinh viên Trường ĐHSP Hà Nội 2. STEM là một chương trình giảng dạy dựa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến (các lĩnh vực) khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học - theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày. Thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế.

Để trả lời cho câu hỏi thế nào là giáo dục STEM, báo cáo viên và các cộng sự đã yêu cầu người tham dự thành lập các nhóm để thực hiện bài tập thực hành bằng cách tạo ra sản phẩm bằng những nguyên liệu có sẵn. Tức là được trải nghiệm như một học sinh khi tham gia chương trình giáo dục STEM [15]..

* Các nghiên cứu trong nước về bồi dưỡng năng lực dạy học cho giáo viên theo định hướng giáo dục STEM

Hà Thị Kim Sa trong bài viết “Quản lý dạy học tại trường trung học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM” Xuất phát từ yêu cầu của đổi mới giáo dục, yêu cầu gắn kết các hoạt động dạy học với thực tiễn cuộc sống, hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể được nhiều cán bộ quản lý và các nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu và đầu tư thực hiện. Do đó, quản lý dạy học tại trường trung học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM là yêu cầu cấp thiết và có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong việc nâng cao tâm và tầm của người dạy học trong giai đoạn giáo dục 4.0, tác động sâu sắc đến hiệu quả hoạt động dạy học, góp phần tích cực vào việc chuẩn bị thực hiện chương trình giáo dục phổ thông mới. Tác giả đã phân tích

thực trạng hoạt động dạy - học STEM tại các trường trung học phổ thông từ đó đưa ra các một số biện pháp nâng cao hiệu quả quản lý dạy học tại trường trung học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM [23]ư.

Ngày 01/10/2018, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã khai giảng khóa bồi dưỡng “Thiết kế và dạy học theo chủ đề STEM” cho 436 giáo viên THCS và THPT thuộc Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Long An (tại Trung tâm Giáo dục thường xuyên tỉnh) do các thành viên thuộc đội ngũ chuyên gia STEM của Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh hướng dẫn. Đội ngũ chuyên gia STEM của Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh gồm các thành viên là giảng viên thuộc các khoa Toán - tin, Vật lý, Hóa học, Sinh học, công nghệ thông tin,... Các thành viên đã được tập huấn sâu bởi chuyên gia nước ngoài từ Anh Quốc, Israel… Khóa bồi dưỡng sẽ giúp cho học viên có những kiến thức cơ bản về giáo dục STEM, dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Đồng thời, học viên được trải nghiệm, thực hành các hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM, từ đó thực hành thiết kế và tổ chức bài dạy theo định hướng STEM trong chương trình phổ thông, đặc biệt đón đầu đối với chương trình giáo dục phổ thông mới.

Sở Giáo dục và đào tạo Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, Cần Thơ, Đà Nẵng đều đã có chỉ đạo: Tiếp tục quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp khoa học - công nghệ - kỹ thuật - toán (Science - Technology - Engineering - Mathematic: STEM) trong việc thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan Từ năm 2015, các tỉnh thành như Nam Định, Hải Phòng, Nghệ An, Hải Dương, Đồng Tháp đã và đang triển khai nhiều hoạt động về giáo dục STEM.

Các công trình nghiên cứu trên đã nhấn mạnh đến tầm quan trọng của giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông, góp phần tích cực vào việc chuẩn bị thực hiện chương trình giáo dục phổ thông mới. Những công trình nghiên cứu này là cơ sở để chúng tôi phân tích nội dung bồi dưỡng, các hình thức và phương pháp bồi dưỡng, chủ thể thực hiện bồi dưỡng năng lực dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho GV ở trường THPT.