PGS.TS Nguyễn Văn Biên, chuyên gia về giáo dục STEM của Chương trình Phát triển giáo dục trung học giai đoạn 2, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển nghiệp vụ sư phạm - Trường ĐHSP Hà Nội chia sẻ những lưu ý quan trọng nhằm nâng cao nhận thức của cán bộ quản lý, giáo viên về giáo dục STEM trong trường phổ thông; đồng thời gợi ý cách thiết kế bài dạy STEM theo Chương trình GDPT 2018.

Nhiều mức độ tiếp cận

- Giáo dục STEM cần được hiểu và triển khai như thế nào cho đúng, thưa PGS?

- Với những tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM được hiểu, triển khai theo cách khác nhau. Lãnh đạo, quản lý thì tập trung vào đề xuất các chính sách; chuẩn bị nguồn nhân lực cho các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM theo nghĩa hướng nghiệp, phân luồng. Người trực tiếp đứng lớp sẽ triển khai giáo dục STEM thông qua việc xác định các chủ đề liên môn giữa khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán, thể hiện nó trong mỗi bài dạy, hoạt động dạy học.

Theo Chương trình GDPT 2018, giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. Quan điểm này về giáo dục STEM được thể hiện ngay trong yêu cầu cần đạt của các môn học thuộc lĩnh vực toán, khoa học, kỹ thuật và công nghệ. Chính vì lẽ này, triển khai bài dạy STEM cũng là một trong những giải pháp để thực hiện Chương trình GDPT 2018.

Nhìn chung, khi đề cập tới STEM, giáo dục STEM, cần nhận thức và hành động theo cả hai cách hiểu. Một là, tư tưởng (chiến lược, định hướng) giáo dục, bên cạnh định hướng giáo dục toàn diện, thúc đẩy giáo dục 4 lĩnh vực: Khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học nhằm “định hướng và chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề liên quan tới các lĩnh vực STEM, nhờ đó, nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế”.

Hai là, phương pháp tiếp cận liên môn (khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán) trong dạy học với mục tiêu: Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM; vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn; kết nối trường học và cộng đồng; định hướng hành động, trải nghiệm trong học tập; Hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất người học.

PGS.TS Nguyễn Văn Biên trao đổi với giáo viên về xây dựng kế hoạch bài dạy STEM tại Nghệ An.

Những hình thức tổ chức giáo dục STEM

- Hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường là gì? PGS có thể chia sẻ lưu ý giúp tổ chức tốt hình thức này?

- Trên thế giới, giáo dục STEM được triển khai đa dạng theo nhiều loại hình khác nhau. Ở nước ta, theo Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH về triển khai giáo dục STEM trong giáo dục trung học, có thể theo 3 loại hình: Bài dạy, hoạt động trải nghiệm và hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật.

Bài dạy là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Đây là quá trình dạy học dưới sự tổ chức của giáo viên, học sinh chủ động thực hiện các hoạt động học tập trong không gian, thời gian cụ thể để giải quyết vấn đề thực tiễn trên cơ sở vận dụng kiến thức, kỹ năng trong các lĩnh vực STEM; góp phần hình thành phát triển phẩm chất, năng lực cho người học.

Với cách hiểu này, bài dạy được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn thuộc lĩnh vực STEM theo tiếp cận nội môn hoặc liên môn. Chu trình thực hiện giáo dục STEM bao gồm quy trình khoa học và thiết kế kỹ thuật để tạo ra sản phẩm mới. Tương ứng với hai giai đoạn này, bài dạy có thể được chia làm hai loại gồm: Khoa học và kỹ thuật.

Bài dạy STEM khoa học được sử dụng chủ yếu trong môn Khoa học tự nhiên (ở THCS) và các môn Vật lý, Hóa học, Sinh học (ở THPT) nhằm hình thành kiến thức mới. Bài dạy STEM khoa học bao gồm 5 hoạt động, phản ánh được những bước chính trong quy trình khoa học.

Đó là: Xác định vấn đề khoa học, đề xuất giả thuyết khoa học; thiết kế thực nghiệm kiểm chứng; lựa chọn phương án thực nghiệm; tổ chức thực nghiệm, thảo luận kết quả; báo cáo, đánh giá và điều chỉnh. Trọng tâm của bài dạy STEM khoa học là học sinh phải thiết kế, thực hiện được các thí nghiệm để phát hiện bản chất, quy luật, mối quan hệ của sự vật, hiện tượng đề cập trong bài học. Từ đó, các em rút ra kết luận có tính khoa học.

Bài dạy kỹ thuật được sử dụng trong các môn học của lĩnh vực STEM, là sự kết hợp giữa tìm tòi nguyên lý khoa học và vận dụng nó trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm để giải quyết vấn đề, đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Cấu trúc bài dạy STEM kỹ thuật gồm 5 hoạt động chính trên cơ sở quy trình 8 bước của hoạt động thiết kế kỹ thuật. Đó là: Xác định vấn đề thiết kế, chế tạo; nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp thiết kế; lựa chọn giải pháp thiết kế; chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá; chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh.

Bài dạy STEM kỹ thuật chú trọng thiết kế, chế tạo, định hướng sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra. Việc học của học sinh giống như công việc của các kỹ sư. Tổ chức thực hiện bài dạy STEM kỹ thuật thường kết hợp giữa hoạt động trên lớp và ngoài giờ học. Trong đó, các hoạt động xác định vấn đề; lựa chọn giải pháp; chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh thường được bố trí trên lớp, có sự điều khiển, giám sát của giáo viên. Hoạt động còn lại diễn ra ở phòng bộ môn, phòng thực hành STEM, câu lạc bộ, hay cơ sở giáo dục, trải nghiệm kỹ thuật, công nghệ ngoài nhà trường.

Trong một số trường hợp, giáo viên có thể thiết kế bài dạy STEM bao gồm cả quy trình khoa học và quy trình thiết kế kỹ thuật, ở đó học sinh vừa chiếm lĩnh kiến thức mới vừa vận dụng kiến thức vừa học để thiết kế các sản phẩm ứng dụng dưới sự tổ chức, hướng dẫn của giáo viên.

PGS.TS Nguyễn Văn Biên bồi dưỡng giáo viên sử dụng SGK theo hình thức trực tuyến.

- PGS có thể chia sẻ rõ hơn quy trình xây dựng bài dạy STEM?

- Xây dựng bài dạy STEM được thực hiện dựa trên việc phân tích định hướng về nội dung, môn học chủ đạo cùng yêu cầu cần đạt, nhiệm vụ của học sinh, những nội dung tích hợp của các lĩnh vực. Trên cơ sở đó, giáo viên đề ra mục tiêu bài dạy STEM, lựa chọn hoạt động dạy học, phương tiện thiết bị và ý tưởng về các phương pháp, kỹ thuật dạy học sẽ sử dụng một cách phù hợp.

Quy trình xây dựng bài dạy STEM có thể dựa trên các bước cơ bản:

Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học. Các nội dung bài dạy trong chương trình có thể được triển khai dưới dạng: (1). Những nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn kiến thức đó trong thực tiễn.

(2). Các sản phẩm ứng dụng đáp ứng một số nhu cầu thiết thực trong sinh hoạt hàng ngày, trong sản xuất, cuộc sống, học tập.

(3). Những câu chuyện về phát minh, sáng chế của các nhà khoa học nổi tiếng dẫn đến nhu cầu mong muốn thử nghiệm, chứng minh thông qua bài dạy STEM. Trong quá trình dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM, cần thường xuyên đặt câu hỏi “những kiến thức đã học trong bài được ứng dụng ở đâu trong thực tiễn, có thể dùng nó để giải quyết vấn đề gì”. Đặc biệt là câu hỏi liên hệ, vận dụng vào bối cảnh thực tiễn địa phương, nhà trường.

Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết. Dựa trên nội dung bài dạy STEM dự định triển khai, có thể đưa ra một tình huống có vấn đề mang tính thực tiễn thúc đẩy học sinh có nhu cầu thực hiện một nhiệm vụ cụ thể để giải quyết. Nhiệm vụ học tập phải bao gồm các yêu cầu cụ thể về sản phẩm, học sinh cần liên hệ, vận dụng kiến thức các môn học thuộc lĩnh vực STEM.

Tình huống đặt ra cần có tiềm năng trong việc khuyến khích học sinh hoạt động và vận dụng kiến thức của nhiều môn học khác nhau, có tính khả thi về thời gian, phù hợp với năng lực người học, điều kiện cơ sở vật chất của nhà trường và địa phương,... Ngoài ra, các tình huống cũng cần phù hợp với sở trường, đặc điểm, tạo ra sự quan tâm, hứng thú của học sinh thông qua việc thấy được ý nghĩa, lợi ích của việc thực hiện.

Bước 3: Xây dựng tiêu chí sản phẩm/giải pháp giải quyết vấn đề. Giáo viên cần xác định các tiêu chí cụ thể cho sản phẩm sao cho học sinh huy động kiến thức đã học (với bài dạy STEM kỹ thuật) hoặc khám phá được kiến thức mới (đối với bài dạy STEM khoa học) mới có thể đáp ứng các yêu cầu sản phẩm học tập giáo viên đưa ra. Đồng thời, học sinh vận dụng kiến thức, kinh nghiệm thực tiễn để đề xuất giải pháp có tính khoa học, khả thi; chế tạo sản phẩm; cải tiến, phát triển sản phẩm…

Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp, kỹ thuật dạy học tích cực. Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục tiêu, nội dung, sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành và cách thức tổ chức hoạt động học tập.

Lưu ý trong đánh giá kết quả học tập

- Đánh giá kết quả học tập trong giáo dục STEM ở phổ thông cần lưu ý điều gì, thưa PGS?

- Đánh giá kết quả học tập trong giáo dục STEM ở phổ thông tuân theo các quy định của Bộ GD&ĐT, mới đây nhất là Thông tư số 22/2021/TT-BGDĐT ban hành Quy định về đánh giá học sinh THCS và THPT và các hướng dẫn khác của Bộ GD&ĐT. Bên cạnh đó, do những đặc trưng của giáo dục STEM nên trong đánh giá trong giáo dục STEM cần lưu ý:

Chú trọng đánh giá việc áp dụng kiến thức tổng hợp, kết hợp thực hành và lý thuyết để giải quyết hoặc đưa ra giải pháp sáng tạo với các vấn đề trong thực tiễn. Việc đánh giá học sinh cần căn cứ vào hoạt động cá nhân và đóng góp của cá nhân vào hoạt động nhóm trong suốt quá trình thực hiện nhiệm vụ học tập.

Đánh giá trong giáo dục STEM là đánh giá năng lực của học sinh. Việc thu thập thông tin về sản phẩm vật chất (nếu có) trong bài dạy STEM chỉ là các minh chứng về năng lực của học sinh, tránh hiểu lầm là chỉ tập trung đánh giá sản phẩm của học sinh.

Trong quá trình tổ chức hoạt động giáo dục STEM, tuỳ mục tiêu cụ thể, giáo viên có thể đánh giá học sinh theo các khía cạnh khác nhau, bằng phương pháp, công cụ khác nhau, nhưng phải hướng đến giúp các em tiến bộ so với bản thân. Kết quả đánh giá giúp giáo viên xác định được mức độ học tập khác nhau của học sinh, nhận ra khi nào cần giúp đỡ và có phản hồi kịp thời để giúp trò hoàn thành nhiệm vụ học tập tốt nhất trong khả năng của mình.

- Xin cảm ơn PGS!

Việc thiết kế, trình bày bài dạy STEM có thể tham khảo hướng dẫn tại Công văn số 5512/BGDĐT-GDTrH của Bộ GD&ĐT về việc xây dựng và tổ chức thực hiện kế hoạch giáo dục của nhà trường. Các hoạt động được thực hiện linh hoạt ở trong và ngoài lớp học theo nội dung, phạm vi kiến thức của từng bài học. Mỗi hoạt động phải được mô tả rõ mục tiêu, nội dung, dự kiến sản phẩm của học sinh và cách thức tổ chức. - PGS.TS Nguyễn Văn Biên