Giáo dục STEM là gì? STEM, STEAM khác nhau thế nào và vì sao giúp trẻ phát triển tư duy

Giáo dục STEM là gì, gồm những lĩnh vực nào, STEM và STEAM khác nhau ra sao, giáo dục STEM ở trường phổ thông Việt Nam và cách bắt đầu STEM với trẻ ở nhà theo độ tuổi.

STEM là cách gọi tắt bốn lĩnh vực: Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics). Giáo dục STEM không phải là một môn học mới, mà là cách tổ chức việc học: trẻ dùng kiến thức của nhiều môn để giải quyết một vấn đề thật và làm ra một sản phẩm.

Bài viết giải thích giáo dục STEM là gì, STEM và STEAM khác nhau thế nào, giáo dục STEM được tổ chức ra sao trong trường phổ thông Việt Nam, và vì sao cách học này giúp trẻ phát triển tư duy. Đây là bài mở đầu của loạt bài về phát triển tư duy cho trẻ bằng STEM và lập trình, viết cho phụ huynh và giáo viên.

1. STEM là gì?

Trong cuộc sống, một vấn đề hiếm khi chỉ thuộc về một môn học. Lấy ví dụ một dự án nhỏ: làm chiếc đèn ngủ tự bật khi phòng tối.

• Khoa học: ánh sáng là gì, vì sao mắt cần ánh sáng để nhìn, vì sao ánh sáng quá mạnh làm khó ngủ.
• Công nghệ: dùng cảm biến ánh sáng, mạch điều khiển và chương trình để bật, tắt đèn.
• Kỹ thuật: thiết kế hộp đèn, chọn chỗ đặt cảm biến để đèn không tự làm cảm biến "tưởng trời sáng", làm thử rồi sửa.
• Toán học: đo độ sáng, chọn ngưỡng bật đèn, tính xem pin dùng được bao nhiêu đêm.

Khi trẻ làm dự án này, kiến thức các môn không còn tách rời. Trẻ thấy rõ vì sao phải học phép đo, vì sao phải hiểu ánh sáng, và kiến thức đó dùng vào việc gì.

2. Học theo STEM khác gì cách học quen thuộc?

Hướng dẫn của Bộ Giáo dục và Đào tạo mô tả giáo dục STEM là phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng. Một bài học STEM là bài học theo chủ đề, giải quyết khá trọn vẹn một vấn đề, trong đó học sinh chủ động vận dụng kiến thức đã học.

Hai cách học không loại trừ nhau. Trẻ vẫn cần học kiến thức nền một cách bài bản; STEM là nơi trẻ đem kiến thức đó ra dùng. Điểm khác lớn nhất là cách nhìn lỗi sai: trong một dự án STEM, chiếc đèn không sáng hay chiếc xe chạy lệch là thông tin để sửa thiết kế, không phải thất bại.

3. STEM và STEAM khác nhau như thế nào?

STEAM thêm chữ A (Arts) vào STEM. "Arts" ở đây hiểu rộng: mỹ thuật, âm nhạc, thiết kế, và cả cách kể chuyện, trình bày ý tưởng.

STEAM không phải một chương trình khác hẳn STEM. Đó là cách nhấn thêm phần sáng tạo và thẩm mỹ, rất hợp với trẻ nhỏ vì trẻ thích vẽ, tô màu, hát và kể chuyện về sản phẩm của mình.

4. Giáo dục STEM ở trường phổ thông Việt Nam

Giáo dục STEM gồm những môn nào? STEM không phải một môn có sách riêng. Bài học STEM được lồng vào các môn có sẵn như Toán, Khoa học, Công nghệ, Tin học, Khoa học tự nhiên, Vật lý, Hóa học, Sinh học, và vào hoạt động trải nghiệm.

Giáo dục STEM có bắt buộc không? Bộ Giáo dục và Đào tạo đã có văn bản hướng dẫn các trường triển khai giáo dục STEM, góp phần thực hiện mục tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông 2018. Các trường đưa hoạt động STEM vào kế hoạch giáo dục của mình theo các hướng dẫn này:

• Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/8/2020 về triển khai giáo dục STEM trong giáo dục trung học;
• Công văn 909/BGDĐT-GDTH ngày 08/3/2023 hướng dẫn tổ chức hoạt động giáo dục STEM trong giáo dục tiểu học.

Theo Công văn 3089, giáo dục STEM ở trường trung học được tổ chức theo ba hình thức:

1. Dạy học các môn khoa học theo bài học STEM: hình thức chủ yếu, giáo viên thiết kế bài học theo chủ đề, bám sát chương trình và thời lượng của môn.
2. Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM: câu lạc bộ, ngày hội, hoạt động thực tế; học sinh tham gia theo sở thích.
3. Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật: dành cho học sinh có năng lực và hứng thú, làm đề tài cá nhân hoặc nhóm, có người hướng dẫn.

Ở tiểu học, nhiều trường lập kế hoạch thực hiện một số chủ đề STEM trong mỗi học kỳ. Phụ huynh có thể hỏi giáo viên chủ đề STEM của lớp con trong học kỳ để cùng con làm tiếp ở nhà.

5. Vì sao STEM giúp trẻ phát triển tư duy?

Khi làm một dự án STEM, trẻ đi qua một chuỗi việc: nêu vấn đề, nghĩ nhiều cách làm, chọn một cách, làm thử, quan sát kết quả, rồi sửa. Chuỗi việc này rèn nhiều kiểu tư duy cùng lúc:

• Tư duy logic: nếu làm thế này thì xảy ra điều gì, vì sao.
• Tư duy giải quyết vấn đề: chia việc lớn thành việc nhỏ, làm từng bước.
• Tư duy phản biện: kiểm tra lại ý tưởng bằng thử nghiệm, không đoán.
• Sáng tạo: một vấn đề có nhiều lời giải; trẻ được chọn cách của mình.
• Hợp tác, giao tiếp: làm việc nhóm, phân công, trình bày sản phẩm.

Lập trình là một phần rất hợp với STEM. Khi viết chương trình, trẻ phải mô tả từng bước thật rõ ràng cho máy tính làm theo, nên tư duy logic và tư duy thuật toán được rèn rất tự nhiên. Bài tiếp theo trong loạt sẽ nói kỹ về "tư duy máy tính", còn gọi là tư duy lập trình.

6. Bắt đầu STEM với trẻ ở nhà

Không cần bộ đồ chơi đắt tiền để bắt đầu. Quan trọng là chọn hoạt động hợp độ tuổi:

Với các dự án dùng mạch điện tử, chỉ dùng nguồn điện áp thấp như cổng USB 5 V hoặc pin, không dùng điện lưới 220 V, và luôn có người lớn đi cùng.

7. Gợi ý cho phụ huynh và giáo viên

• Hỏi nhiều hơn chỉ dẫn: "Con nghĩ vì sao nó không chạy?", "Nếu thay cái này thì sao?", "Có cách nào khác không?".
• Cho trẻ ghi nhật ký dự án: vẽ ý tưởng, ghi lần thử thứ mấy, kết quả ra sao. Đây là thói quen của người làm khoa học.
• Khen quá trình, không chỉ khen kết quả: khen việc con thử lại sau khi hỏng, khen cách con tìm ra lỗi.
• Bắt đầu nhỏ: một dự án 30–45 phút cuối tuần tốt hơn một bộ đồ chơi lớn để trong tủ.
• Gắn với chủ đề ở trường: chủ đề STEM của lớp, bài Khoa học, bài Tin học đang học.

8. Xem thêm

Loạt bài này sẽ tiếp tục với các bài: tư duy máy tính là gì, trẻ mấy tuổi nên học lập trình, lập trình không cần máy tính, Scratch cho học sinh lớp 4–5, và các dự án đầu tiên với mạch ESP32. Với trẻ lớn đã biết lập trình, có thể tham khảo các dự án STEM đã đăng trên pyworld.vn:

• Tưới cây tự động với ESP32 và cảm biến độ ẩm đất
• Xe robot ESP32 điều khiển bằng điện thoại qua Wi-Fi
• Cánh tay robot 4 servo với ESP32