Giáo dục STEM không để biến học sinh thành nhà khoa học

Đó là khẳng định của ông Nguyễn Thành Hải - giảng viên, nghiên cứu sinh tiến sỹ ngành giáo dục khoa học, Viện Nghiên cứu giáo dục STEM, Đại học Missouri, Mỹ - trong bài viết gửi Khoa học và Phát triển dưới đây.

Thuật ngữ “STEM” đang được sử dụng nhiều ở Việt Nam theo các cách hiểu rất khác nhau. Để làm rõ thuật ngữ này và giúp các nhà giáo dục, trường học có cách tiếp cận khoa học về vấn đề này, tôi xin phân tích trên góc nhìn từ các chương trình giáo dục STEM tại Mỹ - nơi khởi nguồn của ý tưởng giáo dục STEM.

STEM là chữ viết tắt của science (khoa học), technology (công nghệ), engineering (kỹ thuật) và mathematics (toán). Trong tiếng Anh, STEM thường đi kèm các từ khác. Ban đầu, thuật ngữ STEM được viết là “STEM fields” (lĩnh vực STEM). Về sau, nó đi cùng các từ khác như: “STEM education” (giáo dục STEM), “STEM workforce” (nguồn nhân lực cho STEM), “STEM careers” (các nghề trong lĩnh vực STEM)...

Nền tảng của giáo dục STEM chính là giáo dục khoa học - lĩnh vực đề xuất các chương trình giáo dục STEM hiện nay. Tại Mỹ, giáo dục khoa học được xem là ngành nghiên cứu cơ bản, nền tảng để đẩy mạnh nền khoa học từ gốc rễ là con người, thông qua việc đào tạo giáo viên dạy khoa học và xây dựng các chương trình giáo dục từ bậc mầm non đến đại học, từ gia đình đến các hoạt động giáo dục khoa học ngoài xã hội. Việt Nam chưa có ngành nghiên cứu giáo dục khoa học, chưa có đơn vị nào tham gia các diễn đàn giáo dục khoa học quốc tế.

Tổ chức uy tín nhất hiện nay về giáo dục khoa học là Hiệp hội các Giáo viên dạy khoa học Mỹ (NSTA) - nơi đề xuất khái niệm giáo dục STEM với định nghĩa như sau: “Giáo dục STEM 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 học sinh áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và khả năng cạnh tranh trong nền kinh kế mới”.

Từ định nghĩa trên, có 3 đặc điểm quan trọng về giáo dục STEM: 1. Cách tiếp cận liên ngành. Liên ngành khác với đa ngành ở sự kết nối, bổ trợ giữa các ngành. Nếu một chương trình, một trường có nhiều môn, nhiều giáo viên dạy các ngành khác nhau mà không có sự kết nối, bổ trợ thì chưa được gọi là giáo dục STEM. 2. Lồng ghép kiến thức lý thuyết với các bài học mang tính thực hành trong thế giới thực. Các chương trình giáo dục STEM yêu cầu hướng đến thực hành, vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm, hoặc giải quyết các vấn đề của cuộc sống. 3. Kết nối từ trường học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu.

Đây là kỷ nguyên của thế giới phẳng, cách mạng công nghiệp 4.0 - nơi tự động hóa và điều khiển từ xa thông qua các thiết bị điện tử di động kết nối Internet lên ngôi. Do vậy, quá trình giáo dục STEM không chỉ hướng đến vấn đề cụ thể của địa phương mà phải đặt trong mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hướng chung của thế giới như biến đổi khí hậu, năng lượng tái tạo...

Tại Mỹ, giáo dục STEM khá đa dạng và được dạy theo chủ đề, không chỉ có hoạt động dạy làm robot. Trẻ em bậc mẫu giáo, tiểu học cũng đã được học các chương trình tích hợp STEM. Ví dụ, thông qua trò chơi làm mô hình núi lửa, bóng bay, chong chóng quay, tuy đơn giản nhưng có sự kết nối các nhóm kiến thức với nhau, có hệ thống mục tiêu giáo dục rõ ràng.

Mục đích chính của các chương trình giáo dục STEM là truyền cảm hứng trong học tập, thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức, nhận thức được ảnh hưởng của các kiến thức STEM đối với thế giới và sự phát triển của xã hội tương lai. Ngoài ra, kỹ năng thực hành khoa học và kỹ thuật cũng góp phần quan trọng trong việc vận dụng kiến thức được học để giải quyết vấn đề và tạo ra sản phẩm.

Mặc dù khái niệm trên đã làm sáng tỏ nhiều vấn đề trong giáo dục STEM nhưng vẫn còn nhiều điểm chưa rõ như: Thế nào là cách tiếp cận liên ngành trong một chương trình học; dạy về công nghệ như thế nào?

Tổ chức Hiệp hội Nghiên cứu giáo dục khoa học Mỹ (NARST) năm 2012 đã đưa ra các thuật ngữ chi tiết hơn như “STEM Integration” (tích hợp STEM), “Integrated STEM education” (giáo dục STEM tích hợp), “STEM-focused curriculum” (chương trình học tập trung về STEM). Các thuật ngữ này nhấn mạnh tầm quan trọng của tiêu chuẩn giáo dục khoa học thế hệ mới (NGSS) - thước đo và cũng là mục tiêu của các chương trình giáo dục STEM tiên tiến tại Mỹ.

Như vậy, giáo dục STEM ở Mỹ chính là một cách thể hiện ở cấp độ chương trình học giúp đáp ứng bộ tiêu chuẩn NGSS. Ví dụ: Để giải quyết bài tập làm một chiếc cầu bằng gỗ thay cho chiếc cầu đã hỏng tại địa phương, giáo viên lồng ghép kiến thức về vật lý (như trọng lực, trọng tâm), toán (kiến thức hình học), sử dụng các công cụ (như kéo, búa, máy tính) để thiết kế và lắp ráp thành một sản phẩm hoàn chỉnh. Học sinh phải vận dụng các kỹ năng thực hành và tư duy liên ngành.

Ở Mỹ, giáo dục tích hợp STEM không phải để đào tạo học sinh theo chuyên ngành hẹp mà hướng đến chất lượng nhận thức và hiểu biết trong lĩnh vực này, gọi là STEM literacy (năng lực STEM). Lý do là xu hướng phát triển của xã hội trong tương lai buộc mọi người có hiểu biết liên ngành, nhận thấy khoa học và công nghệ ngày càng ảnh hưởng sâu rộng vào đời sống, ý thức được sự cạnh tranh trong nền kinh tế mới dựa vào sức mạnh của các lĩnh vực STEM.

Như vậy, khi nói về thuật ngữ STEM, chúng ta phải thận trọng trong cách dùng từ. Nếu áp dụng một chương trình dạy học vận dụng các kiến thức đa dạng trong 4 lĩnh vực của STEM, nên dùng thuật ngữ “giáo dục tích hợp STEM” hoặc “giáo dục liên môn STEM” thay vì chỉ nói chung chung là “giáo dục STEM” để thấy được giá trị cốt lõi của chương trình đó là sự kết nối các kiến thức và môn học. Còn nếu chương trình học chỉ là ghép 4 môn trên, không có kết nối và hỗ trợ nhau, không có mục tiêu và tiêu chuẩn rõ ràng thì chỉ nên gọi là “chương trình học các môn STEM”.

Để có một chương trình giáo dục tích hợp STEM chất lượng cao, đầu tiên phải xây dựng một nền móng vững chắc về giáo dục khoa học, dựa vào bộ tiêu chuẩn khoa học NGSS, tránh trường hợp cắt ghép một cách cơ học ở các môn, tổ chức rời rạc, thiếu tính hệ thống, không giúp học sinh phát triển nhận thức và kỹ năng liên ngành. Ngoài ra, cần tạo cơ hội cho học sinh trải nghiệm và khám phá các kiến thức khoa học từ những điều gần gũi, thấy được sức mạnh của khoa học đối với đời sống và yêu quý thế giới tự nhiên. Giáo dục STEM thật sự không phải để biến học sinh thành nhà khoa học, kỹ sư mà là chuẩn bị cho công dân toàn cầu thế hệ mới.