Giáo dục STEM: Giải pháp để chuẩn bị nguồn nhân lực cho cách mạng công nghiệp 4.0

Vấn đề lớn nhất của ngành giáo dục cần giải hiện nay là chuẩn bị nguồn nhân lực cho tương lai, đặc biệt cho cách mạng công nghiệp 4.0. Mục tiêu chung của giáo dục STEM là tạo ra sự hiểu biết về STEM và năng lực phẩm chất của công dân ở thế kỷ 21, phát triển nguồn nhân lực trong lĩnh vực STEM (khoa học, công nghệ kỹ thuật và toán học), đồng thời tạo ra sự hứng thú và tham gia tích cực của người học vào lĩnh vực này.

Mục tiêu của giáo dục STEM

Khởi nguồn từ Mỹ, giáo dục STEM được quan tâm và nghiên cứu trong nhiều năm qua, ở khắp các quốc gia trên thế giới. Mục tiêu chung của giáo dục STEM là tạo ra sự hiểu biết về STEM và năng lực phẩm chất của công dân ở thế kỷ 21, phát triển nguồn nhân lực trong lĩnh vực STEM (khoa học, công nghệ kỹ thuật và toán học), đồng thời tạo ra sự hứng thú và tham gia tích cực của người học vào lĩnh vực. Bằng việc đặt người học trong những tình huống học tập có ý nghĩa, liên quan mật thiết tới môi trường sống của họ và có tính ứng dụng, giáo dục STEM tạo động lực và hứng thú cho người. Trong giai đoạn mới bắt đầu của giáo dục STEM, các chủ đề và hoạt động học tập được tạo ra thuộc từng lĩnh vực, và ít có kết nối liên hệ với nhau; song thời gian gần đây, có sự tích hợp hai hay nhiều lĩnh vực STEM để tạo thành những chủ đề phục vụ cho việc dạy học.

Cách triển khai giáo dục STEM

Để triển khai giáo dục STEM, có 02 cách tiếp cận phổ biến là dựa vào tìm hiểu, khám phá (inquiry-based) và dựa vào thiết kế kỹ thuật (engineering design-based). Sự khác biệt đầu tiên giữa hai hình thức tiếp cận (khám phá khoa học và thiết kế kỹ thuật) là điểm xuất phát: khám phá khoa học bắt đầu bằng câu hỏi khoa học cần phải trả lời, trong khi thiết kế kỹ thuật bắt đầu bằng vấn đề thực tiễn cần giải quyết; sự khác biệt thứ hai đến từ cách tiếp cận và tổ chức dạy học của giáo viên. Sự khác biệt thứ ba là kết quả: đối với tiếp cận khám phá khoa học, kết quả là câu trả lời cho giả thuyết khoa học; còn kết quả của thiết kế kỹ thuật là: giải pháp thiết kế và thi công cùng với sản phẩm hay quy trình được hình thành. Dù tiếp cận ở dạng thức nào, phương pháp dạy học của giáo dục STEM vẫn đặt người học ở vị trí trung tâm của quá trình dạy học. Kể từ năm 2013, xu thế tiếp cận theo dạng thức thiết kế kỹ thuật đang được chú trọng bởi vừa giúp người học tìm hiểu về khoa học thông qua việc tìm hiểu, khám phá kiến thức nền, vừa tạo cơ hội cho họ được giải quyết các vấn đề có tính ứng dụng và thực tiễn, vì thế việc học tập có ý nghĩa và hấp dẫn hơn. Theo hướng tiếp cận này, giáo dục STEM có đặc điểm: (1) định hướng hành động; (2) định hướng sản phẩm; (3) định hướng thực tiễn; (4) định hướng tích hợp; (5) định hướng hợp tác. Người học được chú trọng phát triển năng lực và phẩm chất thông qua việc đánh giá thành quả/sản phẩm có đáp ứng được mục tiêu đã được đặt ra đối với mỗi hoạt động/bài học/dự án STEM, vừa được đánh giá quá trình thông qua các hoạt động, kỹ năng làm việc nhóm – một kỹ năng quan trọng của thế kỷ 21; đồng thời phải lý giải được kết quả và sự lựa chọn của họ. Bằng cách này, người học hiểu sâu sắc hơn lý thuyết, nền tảng khoa học, toán học và hiểu được tính ứng dụng thông qua việc thực hiện các quy trình kỹ thuật và sử dụng công nghệ.

Kết nối giữa lĩnh vực khoa học và công nghệ, kỹ thuật trong giáo dục STEM

Chuẩn khoa học thế hệ mới của Mỹ (NGSS) đặt ra vấn đề và hướng dẫn việc kết nối sâu hơn giữa lĩnh vực khoa học và công nghệ, kỹ thuật. Tùy theo mức độ tích hợp mà dẫn tới cách tiếp cận, cách khai thác, tiến hành và nguồn học liệu, cũng như yêu cầu về sản phẩm có những mức độ khác nhau. Hiệp hội khoa học Mỹ và một số các tổ chức và cá nhân khác đã phát triển những khung lý thuyết để giúp triển khai tổ chức dạy học STEM phù hợp với từng đối tượng cụ thể. Theo đó, mô hình giáo dục STEM được xây dựng và phát triển tương ứng với mức độ phức tạp của tri thức và kỹ năng tăng dần, có liên hệ mật thiết với sự phát triển thế giới quan của học sinh. Hội đồng nghiên cứu khoa học giáo dục quốc gia của Mỹ đã cụ thể hóa hơn việc tích hợp giữa khoa học và kỹ thuật bằng khung lý thuyết gồm 3 trụ cột mà học sinh sẽ được trải nghiệm, là: (1) thực hành khoa học kỹ thuật; (2) những khái niệm liên ngành (khoa học-kỹ thuật); (3) những kiến thức khoa học cốt lõi. Đối với thực hành khoa học kỹ thuật, học sinh được trải nghiệm thông qua các hoạt động thực hành, khám phá như nhà khoa học, đồng thời được trải qua quá trình thiết kế cũng như thực thi kỹ thuật; Những khái niệm liên ngành được xuất hiện và khai thác trong cả khoa học và kỹ thuật; Những kiến thức khoa học cốt lõi là những kiến thức xuyên suốt quá trình học tập của học sinh từ lớp nhỏ tới lớp lớn, cung cấp nền tảng để hiểu biết và giải quyết các vấn đề phức tạp hơn và vấn đề trong thực tiễn.

Giáo dục STEM là xu thế thời đại

Phát triển giáo dục STEM trong bối cảnh của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 không chỉ là xu thế thời đại mà còn là chiến lược của nhiều quốc gia, bởi lẽ sẽ tạo ra một lợi thế cạnh tranh khi thực hiện chính sách, đào tạo nguồn nhân lực và chuẩn bị sẵn các nguồn tài nguyên cho việc thực hiện chính sách đó. Vì vậy, mặc dù nghiên cứu về giáo dục STEM đã được thực hiện trên nhiều bình diện tại các nước có nền giáo dục tiên tiến trên thế giới như Mỹ và Châu Âu, song việc nghiên cứu để xây dựng một mô hình giáo dục STEM phù hợp với bối cảnh kinh tế xã hội, đặc điểm văn hóa và trình độ phát triển vẫn là cấp thiết, có tính thời sự đối với các quốc gia và vũng lãnh thổ khác như Đông Nam Á và Việt Nam.

Mộc Miên (tổng hợp)

Nhượng quyền Chương trình giáo dục STEM của Mỹ