Tìm hiểu về giáo dục STEM: Khái niệm và Phương pháp giảng dạy

Khái niệm STEM đang trở nên ngày càng phổ biến trong giáo dục phổ thông nhưng có thể chúng ta vẫn chưa hiểu rõ về nó để có thể áp dụng đúng cho việc dạy và học.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu thật chi tiết và rõ ràng về STEM.

Giới thiệu về STEM

STEM là gì?

STEM là từ viết tắt của cụm từ tiếng Anh: Science, Technology, Engineering and Mathematics. Dịch sang tiếng Việt là: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học.

(Vì đây là một từ viết tắt của 4 từ, chúng ta thường viết ở dạng viết hoa STEM, thay vì “stem”).

Chúng ta sẽ nhanh chóng điểm qua 4 bộ môn này theo thứ tự trong từ STEM:

Science (Khoa học): bao gồm các môn khoa học tự nhiên (vật lí, hóa học, sinh học, khoa học trái đất, khoa học về không gian). Ở những định nghĩa mở rộng của STEM, Khoa học cũng bao gồm các môn khoa học xã hội (lịch sử, địa lí, ngôn ngữ, tâm lí học, xã hội học, …).
Technology (Công nghệ): chỉ các sản phẩm được tạo ra bằng cách ứng dụng các kiến thức về kỹ thuật và khoa học.
Engineering (Kỹ thuật): kiến thức và ứng dụng của khoa học.
Math (Toán): toán học.

Về bản chất, “Kỹ thuật” (Engineering) và “Công nghệ” (Technology) là rất gần nhau và đi đôi với nhau: kỹ thuật là việc hiểu và ứng dụng khoa học, còn công nghệ chính là sản phẩm tạo ra từ kỹ thuật.

Như vậy, giáo dục STEM nói tóm tắt là giáo dục toán & các môn khoa học và ứng dụng của khoa học để tạo các công nghệ mới phục vụ cho sự phát triển của con người.

Khái niệm STEM ra đời khi nào?

Thuật ngữ STEM ra đời vào khoảng năm 2001, bắt nguồn từ các nghiên cứu của NSF (National Science Foundation), Quỹ Khoa học Quốc gia ở Mỹ.

Vì sao cần có STEM?

STEM gồm các lĩnh vực thuộc 4 nhóm: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Các bộ môn này đã được dạy và học từ lâu đời trên khắp thế giới, vậy thì tại sao bây giờ khái niệm STEM lại nổi cộm lên?

Quả thật, khái niệm STEM ra đời là để nhấn mạnh tầm quan trọng của các bộ môn này trong một xã hội mà công nghệ tác động ngày càng lớn đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Để hiểu về lí do của sự nhấn mạnh này, chúng ta chỉ cần đọc đoạn sau đây trong một báo cáo năm 2007 của NSF (Mỹ), nơi “tạo ra” khái niệm STEM:

In the 21st century, scientific and technological innovations have become increasingly important as we face the benefits and challenges of both globalization and a knowledge-based economy. To succeed in this new information-based and highly technological society, students need to develop their capabilities in STEM to levels much beyond what was considered acceptable in the past.

Dịch sang tiếng Việt:

Trong thế kỷ 21, các đổi mới về khoa học và công nghệ ngày càng trở nên quan trọng khi chúng ta phải đối mặt với những lợi ích và thách thức của quá trình toàn cầu hóa và một nền kinh tế tri thức. Để thành công trong một xã hội mới dựa trên thông tin và đậm chất công nghệ này, học sinh và sinh viên cần phát triển những khả năng trong các lĩnh vực STEM lên mức cao hơn nhiều so với mức từng được coi là chấp nhận được trong quá khứ.

Một hệ quả thực tiễn của sự thay đổi này trong xã hội là, theo thống kê của Bộ Thương Mại Mỹ, tốc độ tăng trưởng của các công việc liên quan đến STEM ở Mỹ đã tăng mạnh mẽ hơn nhiều so với các công việc không phải là STEM trong thập kỷ qua, và cũng được dự đoán như vậy trong thập kỷ tiếp theo (2020 – 2029).

Như vậy, chúng ta có thể hiểu STEM là một nỗ lực điều hướng trong giáo dục để phục vụ cho xu hướng “công nghệ hóa” của công nghiệp và xã hội.

Chúng ta cũng có thể thấy và cảm nhận được những chuyển dịch này ở Việt Nam trong những năm đầu của thập kỷ 2020, mặc dù có thể đang diễn ra với một tốc độ chậm hơn.

Đến đây, chúng ta đã hiểu STEM là gì và tầm quan trọng của nó trong thế kỷ 21.

Tuy nhiên, STEM không chỉ là một lời kêu gọi chúng ta nhấn mạnh vào các bộ môn này. STEM, dưới góc nhìn của một phương pháp giáo dục, còn có những điểm chú trọng mới mà chúng ta sẽ thảo luận thêm ở dưới đây.

Những điểm quan trọng về phương pháp giáo dục STEM

“Công nghệ” trong bối cảnh hiện nay (Thập kỷ 2020 – 2029)

Như chúng ta đã nói ở trên, “công nghệ” là các sản phẩm được tạo ra dựa trên việc ứng dụng những kiến thức khoa học.

Những công nghệ nào được ưu tiên (hay còn gọi nôm na là “hot”) sẽ thay đổi theo thời gian, tùy thuộc vào xu thế và trào lưu của xã hội tại thời điểm đó. Tại thời điểm hiện nay (thập kỷ 2020 – 2029), khi nói đến công nghệ, thông thường chúng ta nói đến 2 lĩnh vực sau đây:

Computer science (Khoa học máy tính). Tại thời điểm hiện nay, hầu hết các hoạt động trong xã hội đều cần có sự trợ giúp của máy tính cũng như khả năng kết nối thông tin.
- Gần đây, sự phát triển của công nghệ AI (trí tuệ nhân tạo) càng làm tăng thêm khả năng của máy tính trong các công việc mà trước đây mà chỉ có con người mới làm được như xử lí và hiểu hình ảnh, giọng nói, dịch thuật, tóm tắt văn bản, vân vân…
Robotics (Khoa học robots). Hiện nay, những nhà máy hiện đại trên thế giới có tỷ lệ tự động hóa rất cao thông qua việc sử dụng robots. Ví dụ: trong một nhà máy sản xuất ô tô, robots chiếm hầu hết trong dây chuyền sản xuất.

Và như chúng ta đã nói ở trên, công nghệ (Technology) là sản phẩm của sự kết hợp kỹ thuật (Engineering) và kiến thức Khoa học (Science), được dựa trên nền tảng lí luận của toán học (Math).

Và vì thế, để phát triển ra các sản phẩm mới, chúng ta cần có nền tảng tốt về khoa học và toán học. Giáo dục STEM do đó vẫn cần lấy toán học và các môn khoa học làm nền tảng, nhưng với một mục tiêu rõ ràng là tạo ra các công nghệ mới.

Những lưu ý trong giảng dạy STEM

Đến đây, chúng ta có thể thấy STEM không phải là một khái niệm gì thật sự mới, mà là một sự nhấn mạnh vào khoa học và ứng dụng công nghệ. Tuy nhiên, điều cần chú ý ở đây là STEM nhấn mạnh Khoa học VÀ Công nghệ, nghĩa là lí thuyết khoa học và ứng dụng của nó để tạo ra công nghệ.

Như vậy, chúng ta sẽ không đang giảng dạy STEM nếu chúng ta chỉ dạy lí thuyết các môn khoa học một cách rời rạc, riêng lẻ, và không có yếu tốt ứng dụng thực tiễn để tạo ra những sản phẩm công nghệ. Cái mới trong phương pháp giảng dạy mà STEM đòi hỏi là: ứng dụng để tạo ra công nghệ.

Ứng dụng ở đây không chỉ là việc vận dụng của một công thức toán học, vật lí,… để giải một bài tập toán học, vật lí,… trong sách vở mà ở đó người học chỉ cần ráp công thức hay suy luận lí thuyết xa rời thực tế. Ứng dụng như vậy là để hiểu lí thuyết chứ không phải là ứng dụng mà STEM nói đến. Ứng dụng mà STEM nói đến là: những công thức, lí thuyết đó có thể được ứng dụng thực tiễn trong cuộc sống như thế nào để có thể tạo ra một cái gì đó mới mẻ và hữu ích.

Theo NSTA (Viết tắt của “National Science Teaching Association”: Hiệp hội giảng dạy khoa học ở Mỹ), dưới đây là những lưu ý quan trọng trong giảng dạy STEM:

“STEM không phải là một chương trình giảng dạy, mà là một cách tổ chức và cung cấp hướng dẫn.”
- Như chúng ta đã thảo luận ở trên, nội dung giảng dạy vẫn là toán và các môn khoa học. STEM yêu cầu chúng ta tổ chức, liên kết những nội dung giảng dạy đó để giúp học sinh có thể thấy được những ứng dụng thực tiễn của những kiến thức đó.
STEM là một “experiential learning pedagogy” (phương pháp dạy học dựa trên trải nghiệm).
- Chú trọng của STEM là ứng dụng kiến thức và kĩ năng vào những dự án thực tế, thực tiễn và có ý nghĩa với học sinh, sinh viên. Người học phải hiểu được sự liên quan và giá trị thực tiễn của những dự án mà họ làm.
Những kĩ năng quan trọng cần tập trung phát triển bao gồm “tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, tư duy bậc cao, thiết kế và suy luận”.
Ngoài ra, theo Hội đồng Khoa học & Công nghệ Quốc gia của Mỹ, một chương trình giáo dục STEM hiện đại, thông qua các dự án và quá trình học tập dựa trên trải nghiệm, còn giúp học sinh phát triển những năng lực về hành vi như “tính kiên trì, khả năng thích ứng, hợp tác, tổ chức và trách nhiệm”.

Những thử thách trong giảng dạy STEM

Đến đây, chúng ta đã thấy là STEM không phải là một môn học, một giáo trình, mà là một cách tiếp cận việc giảng dạy các môn khoa học với một ý thức rõ ràng về ứng dụng thực tiễn của kiến thức.

Để đạt được điều này, dưới đây là một số thử thách, có thể nói là khá lớn, trên góc nhìn của cả người dạy và người học:

Để học sinh có thể hiểu rõ được ứng dụng thực tế của các khái niệm lí thuyết, người dạy cần phải hiểu sâu sắc lĩnh vực chuyên môn của mình. Điều này đòi hỏi nhiều sự đầu tư về huấn luyện cũng như tạo điều kiện để giáo viên có thể tiếp tục và thường xuyên trau dồi, đi sâu vào những mảng kiến thức chuyên môn của mình.
Các sản phẩm ứng dụng thường đòi hỏi sự kết hợp kiến thức ở nhiều lĩnh vực khác nhau (“multi-disciplinary approach”: cách tiếp cận liên ngành). Để việc này có thể xảy ra, cần có sự trao đổi, chia sẻ và phối hợp giữa giáo viên dạy các môn học khác nhau.
Thời gian tập trung vào ứng dụng thực tiễn tất nhiên sẽ lấy đi thời gian dành cho những khía cạnh khác. Do đó, giảng dạy STEM hiệu quả cũng đòi hỏi một giáo trình phù hợp và tối ưu hóa cho STEM.
Việc giảng dạy những kiến thức về khoa học máy tính, mà một ví dụ cụ thể là dạy lập trình cho học sinh cấp II, cấp III, còn tương đối mới mẻ và còn gặp nhiều thử thách ở Việt Nam.
- Việc học lập trình thông thường đòi hỏi phải trang bị máy tính, và việc này vẫn còn là một trở ngại cho nhiều học sinh ở các vùng sâu, vùng xa. Việc giảng dạy về robots cũng gặp khó khăn tương tự. Một hệ quả của điều này là sự phân hóa trong khả năng tiếp cận STEM giữa các vùng miền, làm hạn chế cơ hội phát triển và việc làm về sau cho những học sinh ở các vùng miền còn thiếu điều kiện.

Tóm tắt về STEM

STEM là từ viết tắt của Science, Technology, Engineering and Mathematics. Dịch sang tiếng Việt là: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học.
Khái niệm STEM ra đời để kêu gọi và khuyến khích sự tập trung vào các môn khoa học và công nghệ, để phục vụ cho xu thế phát triển của xã hội và nền kinh tế ngày càng đậm yếu tố công nghệ.
Cốt lõi của giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận đa lĩnh vực để giúp học sinh hiểu rõ các khái niệm và khả năng ứng dụng của những kiến thức đó trong việc tạo ra các sản phẩm sáng tạo mới.
Để giáo dục STEM đi vào thực tiễn, cần có sự hỗ trợ cho giáo viên để liên tục cập nhật và phát triển khả năng chuyên môn của mình, cũng như điều kiện cơ sở vật chất để giúp học sinh có thể tiến hành các dự án ứng dụng thực tiễn. Trong đó, tạo điều kiện để học sinh tiếp cận và học những khái niệm liên quan đến máy tính là một bước đi thực tiễn thiết yếu.

STEM là một khái niệm sẽ tiếp tục thay đổi theo thời gian, và vì thế bài viết này sẽ có thể tiếp tục được cập nhật dựa trên các thông tin mới.

Tham khảo

To receive auto email updates about new posts, please register using this form:

Spread the love