Giáo dục STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học) là xu hướng giáo dục liên ngành, trang bị kiến thức và kỹ năng thực tiễn, chuẩn bị học sinh cho kỷ nguyên công nghệ 4.0. Năm 2025, với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo, robot và năng lượng tái tạo, STEM đóng vai trò quan trọng trong xây dựng nguồn nhân lực chất lượng cao, là chìa khóa cho tương lai.
Giáo dục STEM là gì?
STEM, do Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF) định nghĩa từ những năm 1990, là Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Giáo dục STEM tích hợp bốn lĩnh vực này qua các bài học thực tiễn, khuyến khích học sinh áp dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề thực tế, từ mô hình núi lửa ở tiểu học đến thiết kế robot ở THPT.
Ngoài ra, giáo dục STEM chú trọng phát triển kỹ năng thế kỷ 21, bao gồm:
- Tư duy phản biện và giải quyết vấn đề.
- Sáng tạo và đổi mới.
- Kỹ năng giao tiếp và làm việc nhóm.
- Khả năng thích nghi với công nghệ và môi trường toàn cầu.
STEM không nhằm đào tạo tất cả học sinh trở thành nhà khoa học hay kỹ sư, mà hướng đến việc truyền cảm hứng học tập, nâng cao nhận thức về vai trò của STEM trong đời sống và chuẩn bị hành trang cho thế giới công việc hiện đại.
Các biến thể của STEM
Ngoài STEM, nhiều biến thể khác đã xuất hiện để đáp ứng nhu cầu đa dạng:
- STEAM: Thêm Art (Nghệ thuật) để khuyến khích sáng tạo và thiết kế.
- STREAM: Kết hợp Robotics (Người máy) hoặc Research (Nghiên cứu) để mở rộng ứng dụng.
- GEMS: Tập trung vào nữ giới trong các lĩnh vực Kỹ thuật, Toán học và Khoa học.
- METALS: Bổ sung Logic (Tư duy logic) để tăng cường tư duy phân tích.
- STEMM: Bao gồm Medicine (Y học) cho các ngành liên quan đến sức khỏe.
Tại Việt Nam, STEM và STEAM là phổ biến nhất, được áp dụng từ bậc mầm non đến THPT, với các hoạt động như làm mô hình, lập trình robot hoặc tham gia cuộc thi khoa học kỹ thuật.
Mục tiêu của giáo dục STEM
Theo Rodger Bybee (2018), giáo dục STEM tại Mỹ và nhiều quốc gia, bao gồm Việt Nam, hướng đến ba mục tiêu chính:
- Xây dựng năng lực STEM cho công dân tương lai: Giúp học sinh hiểu và áp dụng kiến thức STEM vào đời sống, từ việc sử dụng công nghệ đến giải quyết các vấn đề như biến đổi khí hậu.
- Chuẩn bị nguồn nhân lực thế kỷ 21: Trang bị kỹ năng cần thiết để làm việc trong các ngành công nghệ cao, như trí tuệ nhân tạo, dữ liệu lớn, và năng lượng tái tạo.
- Đổi mới giáo dục STEM: Khuyến khích nghiên cứu, phát triển chương trình giảng dạy sáng tạo, thúc đẩy sự tham gia của học sinh, đặc biệt là nữ giới và các nhóm thiểu số.
Tại Việt Nam, STEM còn hỗ trợ thực hiện Chương trình Giáo dục phổ thông 2018, với trọng tâm là học qua thực hành, phát triển năng lực và phẩm chất học sinh.
Đặc điểm của giáo dục STEM
Theo Hiệp hội Giáo viên Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSTA) và các nghiên cứu từ National Association for Research in Science Teaching (NARST, 2012), giáo dục STEM có năm đặc điểm nổi bật:
- Tích hợp liên ngành: Kết hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trong một bài học, ví dụ: thiết kế cầu giấy đòi hỏi kiến thức vật lý (khoa học), tính toán lực (toán học), và kỹ năng xây dựng (kỹ thuật).
- Liên hệ với thực tiễn: Các bài học STEM gắn với vấn đề thực tế, như chế tạo mô hình năng lượng tái tạo hoặc lập trình ứng dụng di động.
- Phát triển kỹ năng thế kỷ 21: Rèn luyện tư duy sáng tạo, làm việc nhóm, và khả năng thích nghi với công nghệ.
- Thách thức học sinh: Khuyến khích học sinh vượt qua giới hạn, thử nghiệm và học từ sai lầm.
- Hệ thống và gắn kết: Các bài học được thiết kế có hệ thống, kết nối từ lý thuyết đến ứng dụng, từ trường học đến cộng đồng và thế giới.
Ví dụ, một dự án STEM tại Việt Nam có thể yêu cầu học sinh thiết kế một hệ thống tưới cây tự động, sử dụng cảm biến (công nghệ), tính toán lượng nước (toán học), và lắp ráp mạch điện (kỹ thuật), đồng thời giải thích nguyên lý hoạt động (khoa học).
Ba mức độ của áp dụng giáo dục STEM
Giáo dục STEM tại Việt Nam được triển khai qua ba mức độ, từ cơ bản đến nâng cao, phù hợp với từng cấp học:
- Dạy học theo phương pháp STEM:
- Áp dụng trong các môn Khoa học, Toán, Công nghệ, Tin học tại trường học.
- Các bài học được thiết kế theo tiếp cận liên môn, ví dụ: học sinh lớp 5 làm thí nghiệm về lực đẩy Archimedes, kết hợp với tính toán khối lượng (toán) và thiết kế thuyền giấy (kỹ thuật).
- Không tăng thời gian học, mà tích hợp vào chương trình chính khóa.
- Ví dụ: Sách “Bài học STEM” từ lớp 1-4 cung cấp các hoạt động như làm chong chóng, mô hình núi lửa, phù hợp với học sinh tiểu học.
- Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM:
- Học sinh tham gia các dự án thực tiễn, như chế tạo robot, lập trình game, hoặc khám phá năng lượng tái tạo.
- Thường tổ chức qua câu lạc bộ STEM, hội thi khoa học kỹ thuật, hoặc hợp tác với các trường đại học, doanh nghiệp.
- Mục tiêu: Tăng hứng thú học tập, kết nối kiến thức với thực tế, và thu hút sự quan tâm của cộng đồng.
- Ví dụ: Các cuộc thi Robocon hoặc Ngày hội STEM tại Hà Nội, TP.HCM thu hút hàng nghìn học sinh tham gia.
- Nghiên cứu khoa học và kỹ thuật:
- Dành cho học sinh có năng khiếu, đam mê khám phá, như tham gia cuộc thi khoa học kỹ thuật cấp quốc gia.
- Học sinh thực hiện các dự án nghiên cứu, ví dụ: phát triển ứng dụng AI hỗ trợ học tập hoặc thiết kế hệ thống lọc nước.
- Câu lạc bộ STEM tại các trường THPT như Hà Nội-Amsterdam, Chuyên Lê Hồng Phong là nơi ươm mầm tài năng nghiên cứu STEM.
Tầm quan trọng của giáo dục STEM
Giáo dục STEM đóng vai trò then chốt trong bối cảnh Cách mạng Công nghiệp 4.0:
- Đáp ứng nhu cầu nhân lực: Theo Diễn đàn Kinh tế Thế giới (WEF), 65% trẻ em hiện nay sẽ làm những công việc chưa tồn tại, liên quan đến công nghệ, AI, và tự động hóa. STEM chuẩn bị cho học sinh năng lực làm việc trong các ngành này.
- Thúc đẩy đổi mới: Các quốc gia như Mỹ, Hàn Quốc, Singapore đã áp dụng STEM để phát triển công nghệ và kinh tế tri thức. Việt Nam, với mục tiêu trở thành quốc gia công nghiệp hiện đại vào năm 2030, cần đẩy mạnh giáo dục STEM.
- Tăng cường kỹ năng thực tiễn: STEM giúp học sinh không chỉ “biết” mà còn “làm được”, từ lập trình cơ bản đến giải quyết vấn đề môi trường.
- Khuyến khích sự tham gia của nữ giới: Các chương trình như GEMS thúc đẩy bình đẳng giới, khuyến khích nữ sinh theo đuổi các ngành STEM vốn thiếu hụt nhân lực nữ.
Tại Việt Nam, Bộ GD&ĐT đã đưa STEM vào Chương trình Giáo dục phổ thông 2018, với các môn học như Tin học, Công nghệ, và Khoa học tự nhiên được thiết kế theo hướng tích hợp. Các trường như THPT Chuyên Khoa học Tự nhiên (Hà Nội) hay THPT Vinschool đã tiên phong triển khai STEM qua các dự án thực hành và câu lạc bộ.
Thách thức khi triển khai giáo dục STEM tại Việt Nam
Mặc dù có tiềm năng lớn, giáo dục STEM tại Việt Nam đối mặt với một số thách thức:
- Thiếu giáo viên chuyên môn: Nhiều giáo viên chưa được đào tạo bài bản về phương pháp giảng dạy liên ngành hoặc sử dụng công nghệ hiện đại.
- Cơ sở vật chất hạn chế: Các trường ở vùng sâu, vùng xa thiếu phòng thí nghiệm, thiết bị thực hành như bộ kit robot hoặc máy tính.
- Tâm lý học để thi: Phụ huynh và học sinh vẫn ưu tiên học để thi cử, thay vì tham gia các hoạt động STEM thực tiễn.
- Chênh lệch vùng miền: Các thành phố lớn như Hà Nội, TP.HCM có nhiều cơ hội tiếp cận STEM hơn so với vùng nông thôn.
Để giải quyết, Bộ GD&ĐT đang đẩy mạnh đào tạo giáo viên, hợp tác với doanh nghiệp như Viettel, FPT để cung cấp tài liệu và thiết bị STEM, đồng thời tổ chức các sự kiện như Ngày hội STEM quốc gia.
Giáo dục STEM không chỉ là xu hướng mà là chìa khóa để Việt Nam hội nhập vào nền kinh tế tri thức toàn cầu. Với cách tiếp cận liên ngành, gắn lý thuyết với thực tiễn, STEM trang bị cho học sinh kiến thức, kỹ năng và tư duy cần thiết để làm việc trong thế kỷ 21. Dù đối mặt với thách thức về nhân lực và cơ sở vật chất, Việt Nam đang từng bước xây dựng hệ sinh thái STEM mạnh mẽ, từ lớp học đến câu lạc bộ và cuộc thi khoa học.
Đọc thêm bài viết cùng chuyên mục: Học bạ số cấp tiểu học 2025 – Bước tiến chuyển đổi số
