Giáo dục stem là gi? 3 yếu tố cốt lõi trong giáo dục STEM

Mục lục [ Ẩn ]

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 gi? STEM có quan trọng không? Có thật sự cần thiết đưa các mô hình giáo dục STEM và chương trình giáo dục 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 STEM đến các bạn.

STEM là gì?

Thuật ngữ STEM là chữ viết tắt bằng tiếng Anh của bốn chữ: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán).

giáo dục stem

Giáo dục stem là gi?

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…

3 yếu tố cốt lõi khi nói về giáo dục STEM

Yếu tố thứ nhất: Cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học.

Các bạn lưu ý về khái niệm “liên ngành” khác với “đa ngành”. Mặc dù cũng là có nhiều ngành, nhiều lĩnh vực nhưng  “liên ngành” thể hiện sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau trong các ngành còn “đa ngành” cũng là có nhiều ngành nhưng không thể hiện được sợi dây kết nối bổ trợ lẫn nhau trong các ngành. Do vậy, nếu một chương trình học, một trường học chỉ có nhiều môn, nhiều giáo viên dạy các ngành khác nhau mà không có sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau thì chưa được gọi là giáo dục STEM.

Yếu tố thứ hai: Lồng ghép với các bài học trong thế giới thực.

Thể hiện tính thực tiễn và tính ứng dụng kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề thực tế. Ở đây, không còn rào cản của việc học kiến thức lý thuyết với ứng dụng. Do vậy, các chương trình STEM nhất thiết phải hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc sống.

Yếu tố thứ ba: Kết nối từ trường học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu.

Đó là kỷ nguyên của thế giới phẳng, cách mạng công nghiệp 4.0 (nơi mà tự động hóa và điều khiển từ xa thông qua các thiết bị điện tử di động lên ngôi, thông qua đường truyền Internet). 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. Ví dụ: biến đổi khí hậu, năng lượng tái tạo…

Phương pháp giáo dục STEM cung cấp cho học sinh các kỹ năng gì?

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.

Kỹ năng khoa học

Phương pháp này xây dựng khả năng liên kết các khái niệm, nguyên lý, định luật và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học để thực hành và sử dụng kiến thức này vào việc  giải quyết các vấn đề trong thực tế.

Kỹ năng công nghệ

Là khả năng quản lý, hiểu biết, sử dụng, và truy cập được công nghệ. Công nghệ là từ những vật dụng hằng ngày đơn giản nhất như quạt mo, bút chì đến những hệ thống sử dụng phức tạp như mạng internet, mạng lưới điện quốc gia, vệ tinh… Tất cả những thay đổi của thế giới tự nhiên mà phục vụ nhu cầu của con người thì được coi là công nghệ.

Kỹ năng kỹ thuật

Là khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn diễn ra trong cuộc sống bằng cách thiết kế các đối tượng, hệ thống và xây dựng các quy trình sản xuất để tạo ra đối tượng. Hiểu một cách đơn giản, học sinh được trang bị kỹ năng kỹ thuật là có khả năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó. Học sinh phải có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào 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 nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật.

Kỹ năng toán học

Là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. Học sinh có kỹ năng toán học sẽ có khả năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, áp dụng các khái niệm và kĩ năng toán học vào cuộc sống hằng ngày. Phương pháp dạy học STEM không phải là để học sinh trở thành những nhà toán học, nhà khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà là phát triển cho học sinh các kỹ năng có thể được sử dụng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại

Giáo dục STEM có quan trọng không?

Tại sao lại chọn giáo dục STEM

Theo nghiên cứu của Nghiên cứu của Hội đồng Quốc gia về Tài nguyên Hoa Kỳ, đến năm 2030, máy tính sẽ thay thế con người trong khoảng 60% công việc. Vì thế các quốc gia muốn cập nhật theo kịp thời đại thì cần chuẩn bị lực lượng lao động cho sự thay đổi này.

Người lao động sẽ sớm phải đối mặt với 2 lựa chọn:

1) bị thay thế bởi máy tính và robot.

2) hiểu để có thể điều khiển và làm việc cùng với máy tính và robot. Cũng theo thống kê này, tại Hoa Kỳ hiện lao động STEM có vai trò chi phối, Chỉ có 4% người lao động là nhà khoa học và kỹ sư, họ đã tạo ra việc làm cho 96% số lao động còn lại và cả 10 công việc được trả lương cao nhất đều trong các lĩnh vực STEM

Các công việc có độ tăng trưởng cao nhất thuộc lĩnh vực STEM

Các công việc có độ tăng trưởng cao nhất thuộc lĩnh vực STEM

3/4 công việc STEM thuộc về lĩnh vực công nghệ thông tin

Trong đó gần 3/4 công việc STEM thuộc về lĩnh vực Công nghệ thông tin

Trong đó gần 3/4 công việc STEM thuộc về lĩnh vực Công nghệ thông tin

Trên cơ sở đó, việc chọn triển khai phương pháp giáo dục STEM với các môn học trên nền tảng CNTT như Khoa học máy tính, Robotics, Khoa học dữ liệu, Internet vạn vật là hướng đi cần thiết và phù hợp.

Một thống kê ở Mỹ cho thấy từ năm 2004 đến năm 2014, việc làm liên quan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26%, gấp hai lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành nghề khác. Trong khi đó, việc làm STEM có tốc độ tăng trưởng gấp 4 lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành khác nếu tính từ năm 1950 đến 2007. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn, đòi hỏi ngành giáo dục cũng phải có những thay đổi để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Giáo dục STEM có thể tạo ra những con người đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỷ mới, có tác động lớn đến sự thay đổi nên kinh tế đổi mới. Trong một bài phát biểu trước thượng nghị viện Mỹ, Bill Gates đã từng nói: “Chúng ta không thể duy trì được nền kinh tế dẫn đầu toàn cầu trừ khi chúng ta xây dựng được lực lượng lao động có kiến thức và kỹ năng để sáng tạo”. Bill Gates đặc biệt nhấn mạnh đến vai trò của giáo dục trong việc xây dựng lực lượng lao động này. Ông nói tiếp: “Chúng ta cũng không thể duy trì được một nền kinh tế sáng tạo trừ phi chúng ta có những công dân được đào tạo tốt về toán học, khoa học và kỹ thuật”.

Những học sinh theo học 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 và có cơ hội phát triển các kỹ năng mềm toàn diện hơn trong khi không hề gây cảm giác nặng nề, quá tải đối với học sinh.Với học sinh phổ thông, 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.

tầm quan trọng của giáo dục STEM

Sự khác biệt giữa phương pháp dạy học stem và dạy học truyền thống

Điểm khác biệt của phương pháp dạy học STEM được thể hiện trên nhiều góc độ, từ góc độ tiếp thu kiến thức của học sinh, phương pháp giảng dạy của giáo viên, giáo trình và nội dung. Dưới đây là ví dụ về các sự khác biệt này trong môn học STEM-Robotics:

•  Giáo trình được xây dựng có hệ thống từ các vấn đề thực tiễn

•  Dạy và học dựa trên dự án thực tế

•  Chú trọng tư duy máy tính và các khái niệm lớn trong CMCN4 và kỹ năng thế kỉ 21

•  Đánh giá học sinh thông qua các kỹ năng 

•  Phương pháp giảng dạy hướng người học làm trung tâm, học dựa vào truy vấn và thực hành giúp hình thành kỹ năng tự giải quyết vấn đề

phương pháp dạy học stem

Giáo trình được xây dựng có hệ thống từ các vấn đề thực tiễn

Dưới đây là ví dụ của giáo trình được xây dựng dành cho học sinh lớp 2 khi bắt đầu học về Robotic

chương trình STEM

Dạy và học dựa trên dự án thực tế

Ví dụ cấu trúc về một chương học về Robotics

cấu trúc một chương trình học robot

Sự nhấn mạnh xuyên suốt vào tư duy máy tính

Tư duy máy tính là một quá trình giải quyết vấn đề, cần thiết cho bất kỳ một lĩnh vực nào.

1.  Phân tích và tổng quát hóa vấn đề

2.  Phân tích và tổ chức dữ liệu

3.  Xây dựng phương án giải quyết vấn đề mà máy tính có thể hỗ trợ

4.  Thử nghiệm và thực hiện với nhiều các giải quyết khác nhau

5.  Áp dụng quy trình đã làm để giải quyết các vấn đề khác nhau.

Việc tập trung trang bị các khái niệm lớn của CMCN4

1.  Tư duy máy tính (chia nhỏ các vấn đề phức tạp, trừu tượng hóa những thông

tin quan trọng, nhận dạng các mẫu quan trọng, xây dựng giải thuật và lập

luận)

2.  Lập trình là chính xác

3.  Sensor, lập trình và thực hiện

4.  Chia nhỏ vấn đề và xây dựng giải pháp

5.  Tư duy máy tính áp dụng mọi nơi

6.  Đạo đức máy tính và an toàn thông tin

Đánh giá học sinh thông qua các kỹ năng

bảng đánh giá học sinh

đánh giá học sinh

Học sinh sẽ nhận được lợi ích  gì khi tham gia các khóa học theo chương trình STEM

Đối với học sinh Khi tiếp xúc với giáo dục STEM, đặc biệt từ những bậc học nhỏ, các em có cơ hội tiếp cận với những công nghệ tiên tiến, tìm hiểu và khám phá những hiện tượng khoa học, toán học và sáng tạo những sản phẩm công nghệ nổi bật. Điều này đặc biệt trở nên quan trọng khi xã hội ngày một hiện đại, những phát minh về công nghệ nói riêng và những thành tựu khoa học nói chung luôn hiện hữu xung quanh con người, phục vụ lợi ích của con người. Ngoài ra, các em còn có được những lợi ích thiết thực như sau:

-  STEM học 1 được 4 (chỉ với 1 mô hình học mà tổng hợp được đến 4 bộ môn): Toán, khoa học, Công nghệ được liên truyền đạt đan xen và bổ trợ cho nhau như một khối thống nhất. Học sinh sẽ thấy được sự liên quan của các môn học khác nhau. Giúp các em có được một bức tranh tổng thể

-  STEM mang lại cho học sinh phát triển kỹ năng sáng tạo, kích thích trí tưởng tượng, tập tính kiên nhẫn, khả năng làm việc nhóm, khả năng lãnh đạo, thuyết trình trước đám đông, tự giải quyết vấn đề, tư duy máy tính, phát triển ngôn ngữ (Tiếng anh)...

-  STEM là sự kết hợp giữa học, chơi và thực hànhcũng như chương trình học Khám phá Khoa học. Chính điều này sẽ kích thích niềm đam mê khoa học. Các em thấy được nhu cầu học tập là quan trọng. Các em sẽ luôn tự tìm tòi, học hỏi, nghiên cứu để lấp đầy khoảng trống kiến thức của mình.

Phương pháp “Học qua hành”: Giáo trình dựa trên dự án và tình huống thực tế cho phép học sinh hiểu tính liên quan của công việc của các em với đời sống của mình và thế giới xung quanh. Với phương pháp dùng robot để mô phỏng bài học một cách sinh động, không cứng nhắc, không bắt buộc các em phải luôn ghi nhớ, học thuộc lòng các công thức một cách khô khan. Tạo môi trường học sinh động, cởi mở, rút ngắn khoảng cách giữa thầy và trò. STEM mang đến sự thú vị, tươi mới trong phương pháp giảng dạy thông qua các câu chuyện, nhiệm vụ, ngày càng kích thích sự sáng tạo vô hạn vốn đã có sẵn trong các em. Từ đó, học sinh có thể ứng dụng những nguyên lý đã học trong những sản phẩm thật sự ngoài đời. Nhờ đó kiến thức được lưu lại lâu hơn và có ý nghĩa hơn đối với tất cả học sinh. Học sinh có thể thỏa chí thể hiện suy nghĩ, sự tưởng tượng phong phú của mình.