1. Khái niệm về dạy học STEM - STEAM
STEM là viết tắt của các từ Khoa học (Science), Công nghệ (Technology),
Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics). Mô hình STEAM là mô hình
giáo dục STEM tích hợp nghệ thuật (Art),
và được coi là một chiến lược giáo dục cải tiến theo phương pháp mới, kết hợp
chương trình nghệ thuật - nhảy múa, âm nhạc, nghệ thuật hình ảnh với chương
trình giáo dục phổ thông.
Dạy học STEM là một mô hình dạy
học lấy hoạt động của học sinh làm trung tâm. Mô hình dạy học này phát triển kiến
thức và kỹ năng của người học thông qua quá trình người học tham gia giải quyết
một tình huống có thật trong thực tiễn cuộc sống hằng ngày và tạo ra những sản
phẩm hay quy trình mới có ích cho cuộc sống bằng những kiến thức theo nội dung
bốn môn học của STEM là khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học; hoặc tích hợp
các môn học STEM với nhiều môn học khác nhau như Địa lý, Lịch sử, Tiếng Việt,...
Những tình huống này được hình
thành từ những vấn đề thực tế mang tính cấp bách, thách thức của xã hội. Từ đó,
đặt người học vào những vai trò tích cực như người giải quyết vấn đề, người ra
quyết định, người viết báo cáo hay điều tra viên.
Ví dụ: Khi học chủ đề “Dòng điện trong các
môi trường”, học sinh không chỉ đơn thuần học được kiến thức về dòng điện trong
các môi trường khác nhau hay chúng có đặc điểm gì mà còn học được những ý tưởng
làm ra pin Mặt Trời hay cách mạ điện (tức là tìm hiểu về Công nghệ), học về
cách thiết kế pin Mặt Trời hoặc cách lắp mạch điện (liên quan đến Kỹ thuật), học
cách tính diện tích tấm pin phù hợp hoặc độ dày của các cực trong bình điện
phân (chính là môn Toán học). Trong bối cảnh Việt Nam và thế giới hiện nay, chúng ta cần những chương trình đào tạo kết hợp hài hòa giữa các bộ môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học và nghệ thuật để tạo ra những thế hệ trẻ toàn điện cả về học thuật và thúc đẩy sự sáng tạo bên trong mỗi con người. Chúng ta cần những ý tưởng mới, những giải pháp mới cho các vấn đề thực tiễn đang tồn tại hiện nay và trong tương lai. chúng ta cần đánh thức những "nghệ sĩ" bên trong chính những thế hệ học sinh để các em có thể trở thành những công dân tốt.
2. Mục tiêu của mô hình dạy học STEM
Giáo dục STEM không phải đào tạo học sinh trở thành những nhà toán học,
nhà khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà về bản chất được hiểu là 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 (gọi là
kỹ năng STEM) 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 áp dụng để thực hành và tạo ra
được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày.
Kỹ năng STEM là tích hợp của 4
kỹ năng:
- Kỹ năng khoa
học: Là khả năng sử dụng kiến thức về vật lý, hóa học, sinh học và khoa học
trái đất/ không gian để hiểu thế giới tự nhiên và tham gia vào các hoạt động góp
phần làm biến đổi thế giới tự nhiên. Học sinh được trang bị những kiến thức về
các khái niệm, các nguyên lý, các định luật và các cơ sở lý thuyết thuộc các
lĩnh vực của giáo dục khoa học. Mục tiêu quan trọng nhất là thông qua giáo dục
khoa học, học sinh có khả năng liên kết các kiến thức này để thực hành và có tư
duy để sử dụng kiến thức nhằm giải quyết các vấn đề trong thực tế.
- Kỹ năng công
nghệ: Là khả năng sử dụng các công nghệ, hiểu công nghệ mới được phát
triển như thế nào và có những kỹ năng để phân tích cách thức mà công nghệ mới ảnh
hưởng, tác động đến cuộc sống của con người, hiểu được các quy trình được sử dụng
để cải thiện môi trường sống của con người. Học sinh có hiểu biết về công nghệ,
có khả năng sử dụng và quản lý được 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 năng kỹ
thuật: Học sinh được trang bị kỹ năng sản xuất ra các sản phẩm và hiểu được
quy trình sản xuất của các sản phẩm đó. Kỹ năng này đòi hỏi học sinh phải có khả
năng phân tích và tổng hợp, biết cách làm thế nào để cân bằng các yếu tố liên
quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có được một giải pháp tốt
nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình. Ngoài ra học sinh còn có khả năng nắm
bắt nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật.
- Kỹ năng toán
học: Là khả năng phân tích, lập luận, trình bày các ý tưởng một cách
hiệu quả thông qua việc phát hiện vấn đề, xây dựng giải pháp và giải quyết các
vấn đề toán học trong tình huống khác nhau. Năng lực toán học giúp HS có khả
năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong tự nhiên, trong cuộc
sống và ứng dụng vào công việc, tư duy logic và thể hiện các ý tưởng một cách
chính xác, nhìn nhận các vấn đề từ nhiều khía cạnh và thường có nhiều giải pháp
trong việc giải quyết một vấn đề.
Đối với STEM tích hợp với Nghệ
thuật (Art), ngoài bốn kỹ năng đạt được khi tham gia vào mô hình STEM thì HS
còn được khơi gợi sự sáng tạo, phát triển và hoàn thiện khiếu thẩm mỹ cũng như
tính nhân văn, hướng thiện thông qua những sản phẩm khoa học công nghệ. Nhờ đó,
khi khoa học ngày càng phát triển, chất lượng sản phẩm được tạo ra cũng ngày
càng cao, nghệ thuật càng len lỏi và hoà trộn vào mọi thứ, những sản phẩm mới
càng trở nên hoàn thiện hơn, tinh tế hơn.
Song song kỹ năng STEM/STEAM
thì giáo dục STEM/STEAM cũng trang bị cho học sinh những kỹ năng phù hợp để
phát triển trong thế kỷ 21. Bộ kỹ năng Thế kỷ 21 được tóm tắt gồm những kỹ năng
chính:
- Tư duy phê phán và kỹ năng giải quyết
vấn đề.
- Kỹ năng trao đổi và cộng tác.
- Tính sáng tạo và kỹ năng phát kiến.
- Văn hóa công nghệ và thông tin truyền
thông.
- Kỹ năng học theo hoàn cảnh.
- Kỹ năng học vấn thông tin và phương tiện
3. Đặc điểm của mô hình dạy học STEM
Tạo mối quan hệ giữa kiến thức và thực tiễn, hướng tới
các tình huống của cuộc sống sinh động đang diễn ra xung quanh.
Tất cả các kiến
thức được học đều liên quan đến thực tiễn cuộc sống nhưng GV không thể chứng
minh được toàn bộ cho người học, ngoài ra nội dung thể hiện trong SGK dần lạc hậu
vì thiếu tính cập nhật, do đó không thể thuyết phục được người học, làm cho họ
mất hứng thú vào việc học, cũng như mất niềm tin vào khoa học.
Vậy dạy học
theo STEM đã gắn kiến thức với thực tiễn sẽ giúp cho người học tích cực với việc
học và hứng thú với việc đặt họ vào vai trò là người đi giải quyết các vấn đề cấp
bách của xã hội đang tồn tại xung quanh, ví dụ, khi người học tham gia vào dự
án ”Nguồn năng lượng sạch”, người học trực tiếp đóng vai trò một nhà khoa học,
một kỹ sư thiết kế các mô hình ứng dụng năng lượng sạch (như năng lượng nước,
năng lượng gió, năng lượng Mặt Trời,...), làm giảm ô nhiễm môi trường. Qua tham
gia dự án đó, người học đã được tham gia vào các hoạt động thực tiễn vượt ra xa
ý nghĩa trong phạm vi lớp học, phạm vi trường học. Khi tham gia lớp học và
thông qua lớp học, người học được phát triển các kỹ năng cần đạt được trong thế
kỉ 21.
Những học sinh tham gia lớp học
theo cách tiếp cận giáo dục STEM đều có những ưu thế nổi bật như: kiến thức
khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học chắc chắn, khả năng sáng tạo, tư duy
logic, hiệu suất học tập và làm việc vượt trội. Ngoài ra, học sinh còn có cơ hội
phát triển các kỹ năng mềm toàn diện hơn trong khi không hề có cảm giác nặng nề,
quá tải.
Kỹ năng phát hiện vấn đề cần giải
quyết là kỹ năng quan trọng giúp con người làm chủ được cuộc sống, làm chủ được
công việc của mình. Phát hiện và thúc đẩy sự xuất hiện, tiến triển của vấn đề
theo ý muốn của bản thân là cách để con người thành công trong cuộc sống và
công việc trong thời đại ngày nay. Trong dạy học theo STEM, người học được khuyến
khích tự tìm tình huống có vấn đề, đặt câu hỏi, lập kế hoạch, tiến hành tìm hiểu,
quan sát và suy nghĩ về những gì mình đã khám phá được.
Thông qua việc học bằng mô hình
giáo dục STEM, người học được rèn luyện và phát triển các kỹ năng sống cần thiết
quyết định thành công của con người trong mọi lĩnh vực hoạt động trong thế kỉ
21, như giao tiếp, hợp tác, quản lí, điều hành, ra quyết định,...
Ngoài ra, để giải quyết một
tình huống thực tiễn người học phải phân tích, so sánh, đánh giá, lựa chọn
thông tin, giải pháp, phải tự xây dựng tổng thể kiến thức mới ngay trong quá
trình xử lí thông tin (kiến thức) tìm được và sự liên quan của thông tin đã xử
lí với vấn đề cần giải quyết. Từ đó, người học được phát triển tư duy bậc cao
(tổng hợp, đánh giá) ngay trong quá trình học tập, tạo cơ hội cho người học tự tìm hiểu bản thân, tự khẳng định bản thân và định
hướng nghề nghiệp sau này.
Dạy học theo phương pháp truyền thống với các nội dung trong SGK
thường mang tính hàn lâm, lí thuyết, chỉ phù hợp với số ít người học có tiềm
năng phát triển tư duy suy luận logic, còn đối với đa số người học khác thì kiểu
dạy học này có thể gây ra áp lực và làm họ mất dần niềm tin vào bản thân. Dạy học
theo STEM cũng như nhiều chiến lược dạy học tích cực khác là dạy học đa phong
cách giúp người học có cơ hội phát hiện và phát triển điểm mạnh, khắc phục điểm
yếu của mình,...
Việc theo học các môn học STEM
còn có ảnh hưởng tích cực tới khả năng lựa chọn nghề nghiệp tương lai. Khi được
học nhiều dạng kiến thức trong một thể tích hợp, học sinh sẽ chủ động, thích
thú với việc học tập thay vì thái độ e ngại hoặc tránh né một lĩnh vực nào đó,
từ đó sẽ khuyến khích các em có định hướng tốt hơn khi chọn chuyên ngành cho
các bậc học cao hơn và sự chắc chắn cho cả sự nghiệp về sau; tạo điều kiện và
môi trường cho nhiều phong cách, tiềm năng học tập khác nhau của người học,
thúc đẩy lẫn nhau cùng phát triển.
Dạy học theo phương pháp STEM
nhằm thu hút người học có các phong cách học tập, tư duy khác nhau, cùng hợp
tác với nhau để cùng giải quyết một vấn đề thực tiễn đặt ra. Và để giải quyết vấn
đề đó, tất cả người học hay trong một nhóm phải thực sự cộng tác với nhau, phải
hiểu nhau, phải biết ưu điểm, nhược điểm của nhau. Thông qua sự hợp tác giải
quyết vấn đề, người học sẽ tự khẳng định được ưu điểm của mình, họ cảm thấy tự
tin và thấy cần phải cố gắng hơn trong cả những tiết dạy sử dụng phương pháp
truyền thống. Với người học được đánh giá tốt trong kiểu dạy học truyền thống
thì nhận thấy bản thân họ có ưu điểm (về tư duy suy luận logic) và nhược điểm
(về ý tưởng, phương án giải quyết vấn đề,...) của mình, họ học tập được nhiều
điều ở những người học có phong cách học tập khác nhau.
Làm cho nhiệm vụ học tập phải thực
hiện đến được tới tất cả người học tham gia.
Tất cả người học đều phải tham
gia đóng góp vào quá trình thực hiện, tiến hành các nhiệm vụ học tập được giao,
đó không chỉ là trách nhiệm của bản thân mà còn là mong muốn được tự khẳng định
bản thân của mỗi người học.
Kết quả thực hiện theo mô hình
giáo dục STEM phải là những sản phẩm có thể trưng bày, trình bày được, và đó là
kết quả của việc giải quyết các vấn đề thực tiễn của cuộc sống.
Sản phẩm của học sinh khi tham gia mô hình
giáo dục STEM không giới hạn trong những thu hoạch lý thuyết (bài trình diễn đa
phương tiện, một trang web, một ấn phẩm, bài báo, áp phích, …), mà trong đa số
trường hợp lại tạo ra những sản phẩm vật chất (mô hình hiệu ứng nhà kính, mô
hình sử dụng năng lượng Mặt Trời, …) của hoạt động thực tiễn, thực hành. Những
sản phẩm được tạo ra phải được sử dụng, vận hành và có thể được công bố, giới
thiệu.
