STEM là gì? Ý nghĩa và ứng dụng STEM trong chương trình học

STEM là gì? Ý nghĩa và ứng dụng STEM trong chương trình học

I. STEM là gì?

STEM là cụm từ viết tắt được ghép lại từ bốn chữ cái đầu tiên trong tên của các môn học:

- S: Science – Khoa học

- T: Technology – Công nghệ

- E: Engineering – Kỹ thuật

- M: Maths – Toán học

Nhìn vào các môn học này, có thể dễ dàng nhận thấy STEM thiên về kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực khoa học – công nghệ. Thuật ngữ STEM được sử dụng phổ biến trong giáo dục. Đặc biệt là trong những nghiên cứu hay cuộc họp liên ngành liên quan đến vấn đề phát triển giáo dục.

II. Mô hình giáo dục STEM là gì?

Giáo dục STEM – STEM Education là mô hình giáo dục liên môn kết hợp linh hoạt giữa việc giảng dạy kiến thức và rèn luyện kỹ năng thực hành. Với mô hình giáo dục STEM, các bạn học sinh sẽ được áp dụng những lý thuyết đã học về khoa học, kỹ thuật, công nghệ, toán học vào thực tế thông qua việc giải quyết những vấn đề cụ thể. Điều này khiến những kiến thức đã học được ghi nhớ và vận dụng một cách linh hoạt trong thực tiễn đời sống. 

Ngoài việc kết hợp hài hòa giữa lý thuyết và thực hành, mô hình giáo dục STEM còn rất chú trọng đến việc giáo dục kỹ năng cho trẻ. Đó là những kỹ năng mềm cần thiết trong cuộc sống như: kỹ năng sinh tồn, kỹ năng giao tiếp, kỹ năng giải quyết vấn đề, kỹ năng tư duy – phản biện, kỹ năng làm việc cá nhân và làm việc nhóm,… Những kỹ năng quan trọng này không chỉ giúp trẻ hoàn thành môn học mà còn là tiền đề vững chắc cho công việc và cuộc sống của chúng sau này.

Giáo dục STEM trên thế giới phát triển đa dạng về phương pháp giảng dạy và chủ đề học tập. Phương pháp giảng dạy trong chương trình STEM sẽ được thay đổi linh hoạt và kết hợp cùng lúc nhiều phương pháp để phù hợp với từng nhóm đối tượng học sinh. Ban đầu, STEM ra đời với chủ đề cơ bản là chế tạo robot, máy móc. Càng về sau, chủ đề giáo dục STEM càng trở nên phong phú và luôn được thay đổi linh hoạt để đáp ứng mong muốn cũng như khả năng của từng khối lớp. Bởi thế, ngày nay, mô hình giáo dục STEM được áp dụng rộng rãi ngay cả trong các trường mẫu giáo hay tiểu học với các chủ đề đơn giản như: làm sữa chua, làm chong chóng quay, chế tạo mô hình núi lửa,…

Tuy nhiên, STEM không phải là phương pháp giáo dục để đào tạo ra những nhà khoa học, nhà toán học hay kỹ sư công nghệ. STEM được sử dụng như một phương pháp giáo dục tích cực làm tăng khả năng áp dụng kiến thức cũng như truyền cảm hứng sáng tạo cho mỗi học sinh.

STEM như một phương pháp giáo dục tích cực làm tăng khả năng áp dụng kiến thức cũng như truyền cảm hứng sáng tạo cho mỗi học sinh

III. Học STEM để làm gì?

Ở kỷ nguyên thế giới mới, 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, càng yêu cầu nhân lực cần có kỹ năng và kiến thức CAO liên quan đến khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học thì mới không bị đào thải. Vì vậy, Học STEM để:

- Nhu cầu về lao động STEM (Nhân sự có kỹ năng cao về khoa học, kỹ thuật, công nghệ, toán học) trong tương lai dự báo tăng cao: Năm 2018 ở Mỹ cần 8,65 triệu lao động STEM, Anh thiếu 100.000 chuyên ngành STEM,  Đức thiếu hụt 210.000 lao động STEM và thực tế nhân sự hiện tại vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu lao động STEM thị trường cần. Học STEM để đáp ứng nhu cầu xu hướng công việc trong tương lai

- Giáo dục STEM (Học STEM) tạo ra một phong cách học tập mới thú vị đối với cả thầy và trò đó là phương pháp học sáng tạo. Đóng vai trò như một nhà phát minh, người học sẽ phải hiểu thực chất của các kiến thức được trang bị; phải biết cách mở rộng kiến thức, phải biết cách sửa chữa, chế biến lại cho phù hợp với tình huống mà người học đang phải giải quyết.

- Học STEM là học tập tổng hợp: Điều tách biệt STEM với giáo dục toán học và khoa học truyền thống là môi trường học tập kết hợp và cho học sinh thấy phương pháp khoa học có thể được áp dụng vào cuộc sống hàng ngày. Nó dạy cho học sinh tư duy tính toán và tập trung vào các ứng dụng giải quyết vấn đề trong thế giới thực

STEM tất nhiên không phải là hướng đi duy nhất cho các bạn trẻ muốn tìm kiếm những công việc và thu nhập cao trong tương lai, có nhiều con đường nghề nghiệp để chúng ta chọn lựa. Tuy nhiên, việc cập nhật những kiến thức và kỹ năng mới đương nhiên sẽ giúp bạn tự tin và dễ thích ứng hơn trong một thế kỷ nhiều biến động.

IV. Đặc điểm của giáo dục STEM

1. Đối tượng

Vấn đề được nhiều phụ huynh thắc mắc là khi nào cho trẻ tiếp cận phương pháp giáo dục STEM? Theo tiến sĩ tiến sĩ Diana Wehrell - Grabowski, Giám đốc Điều hành Công ty Tư vấn Giáo dục Mobile Science, độ tuổi lý tưởng nhất để bắt đầu dạy STEM cho trẻ là lứa tuổi mầm non và tiểu học. Bởi ở lứa tuổi này, trẻ có sự tò mò, ưa thích khám phá mọi thứ xung quanh như những nhà khoa học bẩm sinh. Và việc học thông qua vui chơi, khám phá sẽ rất có lợi đối với sự phát triển của trẻ.

Bên cạnh đó, trẻ em chỉ thực sự hứng thú với những điều mà chúng quan tâm. Nếu dạy những gì trẻ không quan tâm sẽ khó mang lại hiệu quả. Trong khi đó STEM lại rất lợi thế trong việc tạo sự hứng thú cho trẻ với những bài giảng sinh động, gắn với thực hành, trải nghiệm thực tế, làm việc nhóm.

Tuy nhiên với phương thức giảng dạy linh hoạt và đa dạng, STEM hiện nay đã trở thành mô hình giáo dục phổ biến có thể áp dụng cho tất cả mọi đối tượng học sinh. Tùy thuộc vào đối tượng học sinh của từng cấp học và khối lớp học, giáo viên sẽ lựa chọn phương pháp và chủ đề STEM phù hợp để giảng dạy.

Độ tuổi lý tưởng nhất để bắt đầu dạy STEM cho trẻ là lứa tuổi mầm non và tiểu học

2. Vai trò của giáo dục STEM tiểu học

Về bản chất, giáo dục STEM sẽ trang bị cho người học các kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Các khối kiến thức và kỹ năng này cần phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểu tường tận mà còn có thể vận dụng để tạo ra được sản phẩm thực tế, phù hợp với cuộc sống hàng ngày, cụ thể:

Khoa học (Science)

Học sinh sẽ nắm vững được kiến thức lý thuyết nền tảng của giáo dục khoa học. Thông qua phương pháp dạy STEM, học sinh có khả năng liên kết các kiến thức để thực hành và tư duy logic, áp dụng vào thực tiễn để giải quyết được các vấn đề thực tế.

Công nghệ (Technology)

Không dừng lại ở nội dung lý thuyết, học sinh sẽ có khả năng sử dụng, quản lý và ứng dụng được công nghệ thông qua nhiều vật dụng đơn giản hàng ngày từ bút, quạt cho đến phức tạp như hệ thống mạng internet, máy móc.

Kỹ thuật (Engineering)

Thông qua các phương pháp dạy học STEM, học sinh sẽ được trang bị đầy đủ kỹ năng phân tích, tổng hợp, kết hợp để tạo ra các sản phẩm thực tế cũng như hiểu được quy trình tạo ra nó. Không những thế, học sinh còn nắm vững được cách để cân bằng các yếu tố: Khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật để tạo ra một sản phẩm tốt nhất. Một cách khái quát hơn, học sinh sẽ dần hình thành được phản xạ với cuộc sống hàng ngày thông qua việc nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội đối với các vấn đề liên quan đến kỹ thuật.

Toán học (Math)

Học sinh không chỉ có khả năng hiểu sâu mà còn nắm bắt được vai trò của Toán học trong mọi trường hợp. Bên cạnh kiến thức, học sinh còn có thể tích lũy thêm các kỹ năng về toán học để thực lên ý tưởng một cách chính xác, vận dụng các chất liệu lý thuyết vào cuộc sống hàng ngày.

3. Ý nghĩa của mô hình giáo dục STEM

3.1. Mô hình giáo dục STEM giúp học sinh có được kiến thức tích hợp

Giáo dục theo mô hình STEM phải hội tụ đủ 03 yếu tố: đa ngành, liên ngành và xuyên ngành. Hay nói cách khác, giáo dục theo mô hình STEM sẽ trang bị cho học sinh kiến thức ở mọi lĩnh vực, nhưng không có nghĩa là dạy các môn học một cách độc lập mà sẽ là tích hợp kiến thức ở nhiều môn học vào trong cùng một môn, giúp các kiến thức ở các môn học được liên kết với nhau. Mô hình giáo dục này sẽ đặt học sinh vào môi trường đa yếu tố như môi trường thực tế, nhờ vậy mà giúp học sinh có thể xử lý nhuần nhuyễn các vấn đề thực tiễn mà không bị bỡ ngỡ.

3.2. Mô hình giáo dục STEM rèn luyện cho học sinh khả năng tự giải quyết vấn đề

Mô hình giáo dục STEM đề cao khả năng vận dụng tri thức của học sinh. Sau khi học phần lý thuyết, học sinh sẽ được đặt vào một tình huống thực tế và yêu cầu học sinh phải giải quyết tình huống đó dựa trên những kiến thức lý thuyết đã học. Điều này giúp học sinh tăng cường khả năng tìm tòi, phân tích, nghiên cứu các tài liệu của các môn học có liên quan đến tình huống đó, vận dụng lý thuyết vào thực tiễn.

3.3. Mô hình giáo dục STEM giúp nâng cao tình thần sáng tạo của học sinh

Một điều quan trọng trong giáo dục theo mô hình STEM đó là không bắt học sinh phải tìm ra đáp án chính xác của vấn đề mà thay vào đó là hướng học sinh đến cách tìm ra lời giải đáp cho vấn đề đó cũng như thái độ khi học sinh đi tìm đáp án. Chính vì lẽ đó, học theo mô hình STEM giúp học sinh tự tìm ra phương pháp học cho mình, tự hiểu kiến thức thầy cô truyền đạt và chủ động mở rộng kiến thức, từ đó nâng cao tinh thần sáng tạo của học sinh.

3.4. Mô hình giáo dục STEM tạo hứng thú cho học sinh khi học

Với phương pháp "học mà chơi, chơi mà học", "học thông qua hành", STEM khiến những tiết học trở nên thú vị hơn khi học sinh được tiếp cận những tình huống thực tế, những trò chơi mang tính sáng tạo, đòi hỏi tư duy thay vì những tiết học thuần lý thuyết như phương pháp dạy học truyền thống. Nhờ đó, học sinh sẽ tiếp thu kiến thức nhanh hơn, nhớ lâu hơn, hiểu sâu hơn, việc học đối với học sinh sẽ trở thành niềm đam mê, yêu thích thực sự chứ không còn mang tính ép buộc.

V. Mô hình trong giáo dục STEM

1. Thế nào là một chuyên đề Stem có chất lượng?

Thứ nhất: Nội dung đi từ thực tế đến hiện thực cuộc sống

Từ những vấn đề đơn giản đến phức tạp, từ những vấn đề địa phương cho đến những vấn đề mang tính toàn cầu…Stem là môn gì? nhìn chung tìm hiểu về giáo dục Stem có nghĩa là tìm hiểu về những vấn đề thực tế đang diễn ra trong cuộc sống.

Thứ hai: Chương trình được xây dựng theo cấu trúc tiêu chuẩn

Tieu chuẩn ở đây được đo lường thông qua kết quả học tập của học sinh trên cơ sở tiếp thu những kiến thức khoa học và toán học tích hợp khéo léo với sự vận dụng các yếu tố kỹ thuật và công nghệ.

Thứ ba: kiến thức luôn đi kèm với phát triển kỹ năng

Trải nghiệm thực tế sẽ là tiền đề để học sinh được hoàn thiện các kỹ năng đồng thời phát huy những kiến thức đã được học.

Thứ tư: quá trình triển khai luôn chú trọng vào việc chủ động học tập

Mô hình chuyên đề giáo dục Stem luôn lấy học sinh làm trung tâm của quá trình dạy học. Học sinh sẽ được tạo điều kiện và luôn được khuyến khích trong suốt quá trình học. Học sinh được tạo những thử thách cơ hội và được phép thất bại để vượt lên chính mình.

2. Mô hình dạy học 5E trong giáo dục STEM

Mô hình dạy học 5E là một trong những mô hình giáo dục STEM hiệu quả nhất. 5E là viết tắt của 5 từ: Engage (gắn kết), Explore (khảo sát), Explain (giải thích), Elaborate (áp dụng cụ thể) và Evaluate (đánh giá). Đây là một mô hình dạy học dựa trên lý thuyết kiến tạo nhận thức (cognitive constructivism) của quá trình học, theo đó học sinh xây dựng các kiến thức mới dựa trên các kiến thức hoặc trải nghiệm đã biết trước đó.

Mô hình dạy học 5E gồm 05 giai đoạn như sau:

Engagement (gắn kết)

Trong giai đoạn đầu này, giáo viên cần xác định xem học sinh đã nắm vững kiến thức cũ hay chưa, còn hổng ở những kiến thức nào. Điều quan trọng là khuyến khích học sinh quan tâm đến các khía niệm sắp tới để học sinh sẵn sàng tìm hiểu. Thêm vào đó, thông qua các hoạt động đa dạng, giáo viên cần thu hút sự chú ý và quan tâm của học sinh để học sinh cảm thấy có sự liên hệ và kết nối giữa kiến thức mới và kiến thức cũ, từ đó giới thiệu kiến thức mới đến học sinh.

Exploration (khảo sát)

Ở giai đoạn này, học sinh chủ động khám phá các khái niệm mới thông qua các trải nghiệm học tập cụ thể. Việc cần làm của giáo viên là cung cấp những kiến thức hoặc những trải nghiệm mang tính cơ bản, nền tảng để học sinh có thể dựa vào đó mà xây dựng nên những kiến thức mới.

Explanation (giải thích)

Trong giai đoạn thứ ba này, giáo viên sẽ hướng dẫn học sinh tổng hợp kiến thức mới và đặt câu hỏi để hiểu rõ thêm về chủ đề. Để bước giải thích này được hiệu quả hơn, giáo viên nên yêu cầu học sinh chia sẻ những gì các em đã trải nghiệm được khi làm quen với những kiến thức mới.

Elaborate (áp dụng)

Đây là giai đoạn tạo điều kiện cho học sinh được áp dụng những kiến thức học được. Giáo viên đóng vai trò người hỗ trợ học sinh vận dụng và thực hành những kiến thức đã tổng hợp được, giúp học sinh hình dung rõ ràng hơn những kiến thức đó để có thể áp dụng vào thực tế.

Evaluate (đánh giá)

Trong giai đoạn cuối này, giáo viên có thể đánh giá học sinh dưới dạng bài kiểm tra hoặc những câu hỏi nhanh. Ở đây, giáo viên sẽ linh hoạt sử dụng các kỹ thuật đánh giá để nhận biết quá trình nhận thức và khả năng của từng học sinh, từ đó đưa ra phương hướng điều chỉnh hỗ trợ học sinh một cách phù hợp và hiệu quả hơn, giúp học sinh đạt được mục tiêu học tập đã đề ra.

VI. Ứng dụng STEM ở Việt Nam

- Ở bậc tiểu học: Khi bản năng trẻ còn ham chơi thì giáo dục STEM tập trung vào giới thiệu phương thức học mà chơi – chơi mà học giúp trẻ làm quen, tạo cảm hứng cho trẻ về các lĩnh vực STEM. Dựa trên các sự quan sát, ứng dụng thực tế có kết nối với các lĩnh vực STEM, vừa học vừa chơi trẻ sẽ cảm thấy thoải mái học được thêm nhiều kiến thức trong lúc chơi sẽ dần dần yêu thích và muốn tìm hiểu thêm về lĩnh vực này.

- Ở bậc THCS: Ở đây giáo dục STEM sẽ có chủ đề rõ ràng hơn và thách thức hơn.Học sinh sẽ có nhận thức nhận định rõ ràng hơn về ứng dụng STEM trong thực tế.Học sinh sẽ được vận dụng kiến thức vào thực hành hay áp dụng kiến thức vào bài tập,nhiệm vụ học tập.Bên cạnh đó giáo viên có thế đưa các tình huống thực tế vào bài giảng- cho học sinh trải nghiệm thực tế qua các buổi tham quan bên ngoài.

- Ở bậc THPT: Học sinh sẽ biết được sự liên kết giữa các lĩnh vực STEM một cách rõ ràng hơn và hoàn toàn có thể giải quyết được các bài toán STEM thách thức hơn với những kiến thức hay kỹ năng đã có.Học sinh sẽ được học, được định hướng, được hình thành lộ trình nghề nghiệp trong tương lai.

VII. Các hoạt động STEM ở Việt Nam

1. Câu lạc bộ STEM

Hiện nay ở nước ta đang duy trì hai loại hình câu lạc bộ STEM đó là hình thức câu lạc bộ xã hội hóa do các công ty công nghệ phối hợp với nhà trường tổ chức, câu lạc bộ này chủ yếu diễn ra tại trường học ở khu vực thành phố nơi phụ huynh sẵn sàng chi trẻ thêm cho các hoạt động giáo dục ngoại khóa. Nội dung sinh hoạt của câu lạc bộ này chủ yểu là steam robotics và lập trình.

Một loại hình câu lạc bộ khác thành lập do giáo viên nhà trường và duy trì dưới dạng câu lạc bộ ngoại khóa.

2. Các hoạt động giáo dục STEM khác

Các hoạt động giáo dục STEM tại Việt Nam hiện nay khá phong phú tuy nhiên vẫn tồn tại khoảng cách giữa STEM thành thị và STEM nông thôn do nguồn lực cho còn yếu. Một số hoạt động STEM ở Việt Nam hiện nay như cuộc thi robot của các tổ chức Việt Nam và nước ngoài, cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật…đều được hưởng ứng mạnh mẽ.

Nguồn ảnh: Internet