10.1. Trong nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở Việt Nam, liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài được trích dẫn khi đánh giá tổng quan)

Trong chương trình giáo dục phổ thông chương trình tổng thể mới ban hành năm 2018 mô tả: Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. Giáo dục toán học tạo lập sự kết nối giữa các ý tưởng toán học, giữa toán học với thực tiễn, giữa toán học với các môn học và hoạt động giáo dục khác, đặc biệt với các môn Khoa học, Khoa học tự nhiên, Vật lí, Hóa học, Sinh học….Giáo dục Khoa học tự nhiên giúp học sinh dần hình thành và phát triển năng lực khoa học tự nhiên được thực hiện qua quan sát và thực nghiệm, vận dụng tổng hợp kiến thức kĩ năng để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống cùng với các môn Toán, Vật lí, Hóa học, Sinh học….giáo dục công nghệ được thực hiện thông qua nhiều môn học và hoạt động giáo dục, trong đó cốt lõi là phân môn Công nghệ trong môn Tin học và Công nghệ ở cấp tiểu học và Công nghệ ở cấp trung học cơ sơ (THCS) và cấp trung học phổ thông (THPT). Cùng với các môn Toán, Khoa học, Khoa học tự nhiên, Vật lí, Hóa học, Sinh học, môn Công nghệ đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện giáo dục STEM. Giáo dục Tin học đóng vai trò chủ đạo trong việc chuẩn bị cho học sinh khả năng tìm kiếm, tiếp nhận, mở rộng tri thức và sáng tạo trong thời đại cách mạng công nghiệp lần thứ 4 và toàn cầu hóa; hỗ trợ đắc lực cho việc tự học của học sinh; tạo cơ sở vững chắc cho việc ứng dụng công nghệ kĩ thuật số, phục vụ phát triển nội dung kiến thức mới, triển khai phương pháp giáo dục mới và hiện diện cho tất cả các môn học và hoạt động giáo dục; đồng thời cùng các môn Toán, Khoa học, Khoa học Tự nhiên, Vật lí, Hóa học, Sinh học, môn Công nghệ thực hiện giáo dục STEM.

Định hướng đổi mới phương pháp giáo dục nêu trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể “Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể”; đa dạng các hình thức tổ chức các hoạt động giáo dục trong và ngoài nhà trường, ví dụ như: học lí thuyết, thí nghiệm thực hành, thực hiện bài tập, tham gia xemina, dự án nghiên cứu khoa học, đọc sách, trò chơi, đóng vai, tham quan, cắm trại, sinh hoạt tập thể, hoạt động phục vụ cộng đồng.

Trước và trong khi triển khai thí điểm giáo dục STEM tại các trường trung học, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức các Hội thảo, Tập huấn cán bộ quản lí, giáo viên cốt cán về giáo dục STEM. Mô hình giáo dục STEM đã được mở rộng triển khai thí điểm tại các trường phổ thông thuộc nhiều thành phố Hà Nội, Đà Nẵng và Thành phố Hồ Chí Minh, Thái Nguyên, Hải Phòng, Bắc Ninh, Lạng Sơn,… Các nội dung chương trình STEM được triển khai theo chuẩn quốc tế và phù hợp với mục tiêu của Bộ Giáo dục và Đào Tạo. GS Nguyễn Minh Thuyết - Tổng chủ biên Chương trình Giáo dục phổ thông (GDPT) mới khẳng định “việc phát triển giáo dục STEM trong chương trình mới là tất yếu vì mục tiêu của chương trình STEM cũng là hình thành những phẩm chất năng lực mà chương trình GDPT đang hướng tới”.

Thực hiện chủ trương đổi mới đồng bộ hình thức dạy học, phương pháp dạy học và kiểm tra, đánh giá kết quả giáo dục; để tăng cường việc gắn liền dạy học trong nhà trường với thực tiễn cuộc sống và góp phần hình thành năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học. Từ năm 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức cuộc  thi “Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho học sinh trung học” và cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho giáo viên trung học”. Đặc biệt, cuộc thi “Khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức dành cho học sinh phổ thông đã trở thành điểm sáng tích cực trong giáo dục định hướng năng lực… Về cơ bản, đây là một hình thức của giáo dục STEM. Các cuộc thi này là ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực cho học sinh hình thành những kĩ năng học tập và lao động trong thế kỉ 21 của Bộ Giáo dục và Đào tạo và đó cũng là mục tiêu mà giáo dục STEM hướng tới. Nhận thấy vai trò của giáo dục STEM như là một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam. Bộ Giáo dục và Đào tạo đã nhấn mạnh việc vận dụng dạy học giải quyết vấn đề, các phương pháp thực hành, dạy học theo dự án trong các môn học; tích cực ứng dụng công nghệ thông tin phù hợp với nội dung bài học. Quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp giáo dục STEM trong việc thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan.

Dự án thí điểm “Áp dụng phương pháp giáo dục STEM của Vương quốc Anh vào bối cảnh Việt Nam 2016-2017” được bắt đầu triển khai từ tháng một năm 2016. Tháng 2/ 2017, Hội đồng Anh kết hợp với Bộ Giáo dục Đào tạo Việt Nam tổ chức giai đoạn bốn của dự án - chuyến rà soát và đánh giá phương pháp giáo dục theo định hướng STEM tại 15 trường trung học cơ sở và THPT thuộc các tỉnh Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Nam Định và Quảng Ninh.

Mục tiêu của dự án là:

+ Xây dựng năng lực, áp dụng cách tiếp cận STEM cho giáo viên và các lãnh đạo nhà trường nhằm nâng cao thành tích học tập và năng lực thực hành của học sinh.

+ Xây dựng sách giáo khoa, đổi mới sách giáo khoa và phương pháp giảng dạy theo phương pháp STEM và phát triển tài liệu học tập STEM.

+ Thiết kế các hoạt động ngoại khóa STEM (ví dụ câu lạc bộ khoa học, cuộc thi khoa học, đại sứ STEM, tài liệu học STEM, trại hè STEM…để khuyến khích sự tham gia của các tổ chức xã hội khác nhau vào giáo dục STEM).

Tại nhiều tỉnh thành trong cả nước, các trường THPT, THCS và cả tiểu học đã thành lập câu lạc bộ STEM thu hút được sự quan tâm của HS: Tại Hà Nội: trường THPT Amsterdam, Tạ Quang Bửu, Olympia, Trần Đại Nghĩa, Bùi Thị Xuân, Nguyễn Gia Thiều; Tại Hải Phòng: Trường THPT Trần Phú; Tại Hưng Yên: Trường Chuyên Hưng Yên ... tuy mới thành lập nhưng các câu lạc bộ đã gây được hứng thú cực mạnh cho học sinh.

Bộ Giáo dục và Đào tạo cũng tổ chức nhiều hổi thảo bồi dưỡng cho giáo viên phát triển năng lực giáo dục STEM như hội thảo “Giáo dục STEM trong trường phổ thông Việt Nam” năm 2017, “Định hướng giáo dục STEM trong trường trung học” năm 2018 tại Hà Nội. Năm học 2018 -2019, Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức tập huấn cho cán bộ quản lý, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong giáo dục trung học tại khắp các tỉnh thành trong cả nước. Kết quả của đợt tuấn huấn này cũng góp phần đổi mới căn bản toàn diện giáo dục đào tạo theo tinh thần của Nghị quyết 29-BCHTW, đổi mới phương pháp dạy, hình thức tổ chức dạy học để chuyển từ chủ yếu quan tâm đến việc cung cấp kiến thức sang việc quan tâm hình thành, phát triển các năng lực, phẩm chất người học, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh, tăng cường kĩ năng thực hành…

Tuy nhiên, theo thừa nhận của nhiều cán bộ quản lý, giáo viên trực tiếp biên soạn các chủ đề giáo dục STEM là lĩnh vực còn khá mới, chưa có nhiều điều kiện triển khai đại trà trên cả nước đặc biệt ở những vùng nông thôn, miền núi hải đảo vì thiếu cơ sở vật chất, đội ngũ giáo viên chưa đủ năng lực.

Theo thạc sĩ  Nguyễn Thị Thu Ba, Viện Nghiên cứu giáo dục (Trường Đại học Sư phạm TPHCM), cho rằng “khó khăn lớn nhất hiện nay là phần lớn học sinh THPT, THCS đặt ra mục tiêu học tập theo các tổ hợp môn thi xét tuyển đại học, trong đó chưa có chỗ đứng cho 2 môn Công nghệ và Tin học. Hơn nữa, việc kiểm tra, đánh giá hiện nay ở trường phổ thông, cụ thể là kỳ thi THPT quốc gia, chủ yếu kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của học sinh, trong khi đánh giá theo mô hình giáo dục STEM là đánh giá thông qua sản phẩm”.

Theo PGS.TS Nguyễn Xuân Thành, Phó Vụ trưởng Vụ Giáo dục Trung học, Bộ GD&ĐT: “Thông qua phương pháp giáo dục STEM, học sinh vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn một cách sáng tạo. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học, kỹ thuật cần dạy. Và để giải quyết vấn đề nào đó, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề đó (qua tài liệu, thiết bị, công nghệ) và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra. Đây chính là những năng lực cần thiết và quan trọng mà mỗi con người cần có để đáp ứng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, công nghệ, kỹ thuật như hiện nay. Như thế, việc định hướng phát triển giáo dục STEM ở chương trình giáo dục phổ thông mới là cần thiết nhằm trang bị kiến thức, hành trang cho học sinh Việt Nam hội nhập với thị trường lao động thời 4.0”.

Với những tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM ở Việt Nam được hiểu và triển khai theo những cách khác nhau. Các nhà lãnh đạo và quản lý đề xuất các chính sách để thúc đẩy giáo dục STEM, quan tâm tới việc chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu của sự phát triển khoa học, công nghệ. Người làm chương trình quán triệt giáo dục STEM theo cách quan tâm tới nâng cao vai trò, vị trí, sự phối hợp giữa các môn học có liên quan trong chương trình. Giáo viên thực hiện giáo dục STEM thông qua hoạt động dạy học để kết nối kiến thức học đường với thế giới thực, giải quyết các vấn đề thực tiễn nhằm nâng cao hứng thú học tập, để hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh.

Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Tuy nhiên, việc triển khai giáo dục STEM vào thực tế giảng dạy còn nhiều khó khăn đang từng bước được giải quyết.

Hiện nay, đã có một số tài liệu hướng dẫn tập huấn cũng như bài báo, sách tham khảo, đề tài luận văn thạc sĩ nghiên cứu về Giáo dục STEM như:

[1]. Bộ GD&ĐT (2017), Kỉ yếu Hội thảo “Giáo dục STEM trong trường phổ thông Việt Nam”, Hà Nội.

[2]. Bộ giáo dục và Đào tạo (2015), Kĩ năng xây dựng và tổ chức các hoạt động trải nghiệm sáng tạo trong trường trung học, Tài liệu tập huấn.

[3]. Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải ( đồng chủ biên). Trần Minh Đức, Nguyễn Văn Hạnh, Chu Cẩm Thơ, Nguyễn Anh Thuấn, Đoàn Văn Thược, Trần Bá Trình. Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông.

[4]. Phạm Thị Bích Đào, Đỗ Thị Quỳnh Mai (2018), ―Một số hình thức tổ chức hoạt động trải nghiệm trong dạy học Hóa học ở trường phổ thông,Educational Sciences, 63(1), tr. 152-161.

[5]. E.H.Lim (2014), “Giáo dục ICT và giáo dục STEM qua kinh nghiệm của Malaysia”, Hội thảo giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông của một số nước và vận dụng và điều kiện của Việt Nam, Bộ Giáo dục và Đào tạo.

[6]. Tưởng Duy Hải (Chủ biên) (2017), Tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo trong dạy học Hóa học Trung học cơ sở, NXB Giáo dục Việt Nam.

[7]. Mark Windale (2016), “Giáo dục STEM bồi dưỡng những nhà đổi mới, sáng tạo trong tương lai”, Hội thảo Vai trò của nhà nước và các tổ chức cá nhân có liên quan trong việc xây dựng chiến lược phát triển giáo dục STEM, Bộ Giáo dục và Đào tạo - Hội đồng Anh.

[8]. Hoàng Phước Muội, Nguyễn Thanh Nga. Tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Động lực học chất điểm” vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM. Tạp chí giáo dục 2017.

[9]. Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội (2017). Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông. Nhà xuất bản Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh.

[10]. Nguyễn Thanh Nga, Hoàng Phước Muội Lê Thanh Trúc “Tổ chức dạy học một số kiến thức chương “cơ sở của nhiệt động lực học” (vật lí 10) theo định hướng giáo dục STEM” - Tạp chí Giáo dục, Số 445 (Kì 1 - 1/2019), tr 52-56.

[11]. Nguyễn Danh Nam, Lê Trung Hiếu (2017), Nâng cao chất lượng giáo dục STEM ở các trường tiểu học tỉnh Tuyên Quang , Kỉ yếu hội thảo khoa học “Bồi dưỡng giáo viên và cán bộ quản lí giáo dục đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục phổ thông”, trường Đại học Sư phạm- ĐHTN phối hợp với trường CĐSP Lào Cai đồng tổ chức, tr176-185, 11/2017.

[12]. Lê Xuân Quang (2015), “Giáo dục STEM - Một giải pháp trong xây dựng, phát triển chương trình giáo dục phổ thông sau năm 2015”, Tạp chí Giáo dục và Xã hội, 6/2015, tr. 37-39.

[13]. Lê Xuân Quang (2017), Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM. Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục,Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.

[14]. Le Xuan Quang, Le Huy Hoang, Vu Dinh Chuan, Nguyen Hoai Nam, Nguyen Thi Tu Anh and Vu Thi Hong Nhung, Integrated Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) Education through Active Experience of Designing Technical Toys in Vietnamese Schools, British Journal of Education, Society & Behavioural Science 11(2): 1-12, 2015, Article no.BJESBS.19429

[15]. Trần Thái Toàn, Phan Thị Thanh Hội (2017), Rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS thông qua ứng dụng mô hình STEM, Kỷ yếu Hội thảo khoa học giáo dục STEM trong chương trình Giáo dục phổ thông mới, NXB Đại học sư phạm TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh.

[16]. Phạm Văn Thuận (2018), Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua dạy học phần dẫn xuất hidrocacbon – hoá học 11 theo mô hình STEM, luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục đại học Sư phạm Hà Nội.

[17]. Đỗ Hương Trà (Chủ biên), Trần Khánh Ngọc, Trần Trung Ninh, Trần Thị Thu Thủy, Nguyễn Công Khanh, Nguyễn Vũ Bích Hiền (2015), Dạy học tích hợp phát triển NL HS, Quyển 1-Khoa học tự nhiên,  NXB Đại học Sư phạm, Hà nội

[18]. Đỗ Ngọc Thống (2014), “Chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam  nhìn từ giáo dục STEM”, Kỉ yếu hội thảo, Bộ Giáo dục và Đào tạo.

[19]. Chu Cẩm Thơ (2016), “Bài học từ thay đổi đào tạo/bồi dưỡng giáo viên  từ ngày hội STEM và ngày toán học mở ở Việt Nam”, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội, 61(10), tr. 195- 201.

[20]. Vụ Giáo dục Trung học (2018), Định hướng Giáo dục STEM trong trường Trung học, Tài liệu Hội thảo Giáo dục STEM trong trường Phổ thông Việt Nam.

[21].  http://hocvienstem.com

[22].  http://hocvienkhampha.edu.vn

10.2. Ngoài nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài trên thế giới, liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài được trích dẫn khi đánh giá tổng quan)

Việc cải cách dạy học khoa học ở ÚC, Canada, Trung Quốc, Pháp, Nhật bản, Hàn Quốc, Đài Loan ( Trung Quốc), Vương Quốc Anh và Hoa Kì, đã chú ý nhấn mạnh mối liên hệ giữa Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán. Dạy khoa học theo hướng liên ngành, trong đó khoa học được tích hợp với Công nghệ, Kĩ thuật và Toán để khám phá và giải quyết các vấn đề thực tiễn đời sống (chính là giáo dục STEM sau này), có thể khiến cho khoa học trở nên hữu dụng và phù hợp hơn đối với học sinh. giáo dục STEM được kì vọng không chỉ nâng cao trình độ khoa học của học sinh mà còn kích thích sự đam mê hứng thú của học sinh đối với ngành nghề liên quan đến khoa học. Việc nghiên cứu đào nâng cao năng lực giáo dục STEM giáo viên được triển khai đồng bộ từ cấp đại học tại các nước tiên tiến như Mỹ, Anh, Úc… và các nước trong khu vực như Thái lan, Singgapore,... Giáo dục STEM đã xuất hiện ở nhiêu quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên với những bối cảnh khác nhau thì những mục tiêu cho giáo dục STEM ở các quốc gia đó cũng khác nhau.

Giáo dục STEM ở Hoa Kì: Hợp chủng quốc Hoa Kì là nước đầu tiên khởi xướng giáo dục STEM. Giáo dục STEM được phát triển mạnh theo chiến dịch “Giáo dục vì sự đổi mới” do chính quyền Obama đưa vào năm 2009 nhằm mục đích thúc đẩy và truyền cảm hứng cho học sinh xuất sắc trong các môn Toán, Khoa học, Kĩ thuật, Công nghệ để khắc phục tình trạng lớn học sinh trung học không thông thạo về toán học và khoa học và nhiều giáo viên thiếu kiến thức về môn học này.

Một số chương trình STEM đã được Bộ Giáo dục Hoa Kì đưa ra, bao gồm các chương trình trọng tâm STEM, các chương trình STEM được tài trợ có chọn lọc và các chương trình chung hỗ trợ giáo dục STEM. Tuy nhiên, hiện nay chưa có mô hình giáo dục STEM chung được thiết kế cho cả nước mà mỗi bang và mỗi trường đều có thể thiết kế các chương trình và khung giáo dục STEM cho mình dựa trên điều kiện trường học, năng lực và chuyên môn của giáo viên, cơ sở vật chất và trang thiết bị, mối quan tâm của học sinh cũng như bối cảnh kinh tế xã hội. Mục tiêu tổng thể của các chương trình giáo dục STEM là giải quyết các nhu cầu của đất nước. Theo báo cáo về thúc đẩy giáo dục STEM của Bộ Giáo dục Hoa Kì, ở Hoa Kì có ba loại hình tổ chức giáo dục STEM phổ biến tại các trường phổ thông.

Loại hình 1: Trường chọn giáo dục STEM (Selective STEM schools): có khoảng 90 trường, bao gồm cả các loại hình: trường STEM công lập, trường STEM trong một trường liên cấp, trường STEM độc lập, và trung tâm STEM của khu vực với những khóa học nửa ngày. Ví dụ như: Thomas Jefferson High School of Science and Technology ở Virginia (http://www.tjhsst.edu/);  North Carolina School of Science and  Mathematics (http://www.ncssm.edu/);  Illinois Mathermatic and Science Academy (http://www3.imsa.edu/); và Broollyn Technical High School (http://www.bths.edu).

Đối tượng học sinh chủ yếu của loại trường này là các em học sinh có tài năng và hứng thú đối với lĩnh vực STEM. Các trường này chỉ phục vụ những học sinh có động lực cao và có khả năng tập trung vào việc chuẩn bị cho những nghiên cứu nghiêm túc, giàu thách thức và triền vọng sau trung học và các công việc đòi hỏi năng lực cao trong các ngành nghề STEM.

Loại hình 2: Các trường phổ thông chú trọng vào giáo dục STEM. Các trường này không có yêu cầu tuyển sinh đầu vào mang đặc trưng STEM nhưng trú trọng sự phân hóa sâu trong một hoặc nhiều môn học STEM. Giáo viên trong nhà trường có trách nhiệm giúp đỡ học sinh từ những khu vực dân cư không có sự hiểu biết về các lĩnh vực STEM để các em có thể học lên Đại học và tham gia thị trường lao động thuộc lĩnh vực nghề nghiệp STEM. Ví dụ:Higt Tech High ở California (http://www.hightechhigh.org); Manor New Technology High School ở Texas (http://www.manorisd.net/portal/newtech); Denver School ở Colorado (http://www.dsstmode.org); Oakcliff Elemetary School ở Georgia (http://www.dekalb.k12.ga.us/oakcliff).

Loại hình 3: Các trường nghề và chương trình giáo dục nghề STEM (Career and Technical Education - CTE). Chương trình giáo dục nghề STEM có thể đưa vào trường phổ thông và được phụ trách bởi bộ phận chuyên trách trong trường. Hoặc các trung tâm giáo dục nghề STEM cung cấp và vận hành chương trình giáo dục nghề STEM cho nhiều trường. Các chương trình như vậy được thiết kế để định hướng nghề nghiệp STEM cho học sinh, đặc biệt đối với các em có nguy cơ bỏ học, không thể hoặc không muốn học lên bậc cao hơn.

Các chương trình STEM trong các trường phổ thông không tập trung vào giáo dục STEM. Hầu hết các trường công hướng tới mục tiêu giáo dục toàn diện, mặt khác chú trọng giáo dục phân hóa và hướng nghiệp học sinh phổ thông qua các khóa học tự chọn đa dạng thuộc chương trình tiền đại học (AP), tú tài quốc tế (IB) và các chương trình chuyên sâu khác. Học sinh có nguyện vọng theo đuổi các nghề nghiệp STEM sẽ được chọn học các môn học STEM phù hợp ngay trong thời gian học phổ thông.

       Giáo dục STEM ở Hoa Kì được phát triển như một chương trình giáo dục quốc gia Chính phủ đã đầu tư để phát triển, tuyển dụng giáo viên STEM, tăng số học sinh với các chuyên ngành STEM, hỗ trợ các trường trung học theo định hướng STEM bằng mạng lưới STEM đổi mới, đầu tư vào nghiên cứu các dự án giáo dục và áp dụng chương trình giáo dục STEM trong tất cả các nhóm học sinh bao gồm cả học sinh nữ, người khuyết tật.

Giáo dục STEM ở Anh: Giáo dục STEM đã được phát triển thành một chương trình quốc gia với mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM bao gồm 4 nội dung chính: Một là, tuyển dụng giáo viên giảng dạy STEM. Theo đó, dạy tích hợp không phải là một giáo viên dạy nhiều môn học một lúc mà các giáo viên các môn học khác nhau phải hợp tác, cùng xây dựng bài giảng để học sinh có thể vận dụng kiến thức và kĩ năng của nhiều môn để giải quyết một vấn đề. Hai là, bồi dưỡng nâng cao trình độ của giáo viên. Ba là, cải tiến và làm phong phú chương trình học cả trong và ngoài lớp học. Bốn là, phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học.

Giáo dục STEM ở Canada: Chương trình dạy học ở Ontario, Canada, dường như có sự liên kết với công nghệ, khoa học và cả với toán học. Mục tiêu của chương trình là để đào tạo nhân lực có trình độ khoa học và công nghệ.

Để giúp tích hợp tri thức khoa học và công nghệ với kiến thức trong các lĩnh vực khác như toán học, các khái niệm cơ bản đóng vai trò là khuôn khổ. Những khái niệm cơ bản này là: Vật chất; Năng lượng; Hệ thống và tương tác; Cấu trúc và chức năng; Sự bền vững và vai trò quản lý; Sự biến đổi và tính liên tục. Bên cạnh đó, chương trình Khoa học Công nghệ được tổ chức theo bốn hướng: Hệ thống sự sống; Cấu trúc và cơ chế; Vật chất và năng lượng; Trái đất và các hệ không gian.

Chương trình giáo dục STEM ở Úc: Trong tuyên bố Melbourne về Mục tiêu giáo dục cho thanh thiếu niên Úc trong năm 2008, Bộ trưởng Bộ giáo dục Úc nhận định rằng, sự đọc thông viết thạo, khả năng tính toán và kiến thức về các môn học chính là nền tảng của việc học tập cho thanh thiếu niên Úc. Ngoài ra, các trường học ở Úc nên hỗ trợ phát triển các kĩ năng trong các lĩnh vực liên ngành, tư duy phản biện và tư duy sáng tạo, giải quyết vấn đề và kĩ thật số, đây là những yếu tố rất quan trọng cho mọi nghề nghiệp trong thế kỉ XXI. Điều này trở thành mục tiêu chính của “ Chiến lược quốc gia về giáo dục nhà trường STEM” 2016 – 2026 của Úc. Chiến lược giáo dục STEM của Úc tập trung vào việc đảm bảo rằng tất cả thanh niên đều được trang bị những kĩ năng và kiến thức STEM cần thiết để thành công mà Bộ trưởng Bộ Giáo dục Úc đã thông qua vào cuối năm năm 2015 ( Hội đồng Giáo dục Úc, 2015).

Chương trình giáo dục STEM ở Úc bào gồm hai mục tiêu chính là: (1) đảm bảo rằng tất cả học sinh tốt nghiệp với kiến thức nền tảng vững chắc về kĩ năng STEM và (2) đảm bảo rằng học sinh được truyền cảm hứng để học các môn học STEM.

          Tại Bồ Đào Nha, đứng trước sự cạnh tranh của các nước Đông Âu khi các nước này gia nhập Liên hợp Châu Âu chính phủ nước này đã đưa ra một kế hoạch táo bạo cho tương lai để chuyển biến xã hội lao động chi phí thấp nước này thành xã hội tri thức với nguồn lao động có kĩ năng cao. Để làm được điều này chính phủ đã xác định việc đầu tiên là cải tổ hệ thống giáo dục nên họ đã đưa ra một chương trình trang bị cho học sinh (từ trường tiểu học tới đại học) Laptop và khả năng truy cập vào Internet đồng thời họ cấp tốc đưa giáo dục STEM vào trong  giảng dạy, gửi nhiều giáo viên tu nghiệp tại Phần Lan, Đan Mạch – nơi có chương trình đào tạo giáo dục hàng đầu thế giới. Chỉ trong một thời gian ngắn nhờ việc tiến hành những thay đổi trên mà năng lực học sinh của họ thay đổi rõ rệt, chất lượng nguồn lao động, sức cạnh tranh của nền kinh tế cũng được nâng cao.

Ở Pháp, giáo dục STEM áp dụng cho mọi cấp học. Giai đoạn chính của bậc Tiểu học, học sinh được học về Toán học, Khoa học tự nhiên và Công nghệ; được tham gia hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy sự quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ, bên cạnh đó phát triển tư duy phê phán của học sinh. Ở bậc THCS, học sinh được học về Toán học, Khoa học (Vật lí, Hóa học, Khoa học Sự sống và Trái đất), Công nghệ. Học sinh được tập trung học tập theo  hướng  phát triển năng lực và nghiên cứu nhằm khuyến khích các em có hiểu biết và những suy nghĩ nghiêm túc về thế giới của mình. Ở bậc THPT giáo dục STEM được dành thời lượng đáng kể. Trong năm đầu tiên, mỗi tuần, học sinh học Toán học 4 giờ; học Vật lí, Hóa học, Thực hành thể thao, Vũ trụ 3 giờ. Tuy nhiên chỉ có ½ giờ mỗi tuần cho nghiên cứu về  Khoa học đời sống và Trái đất. Môn học này được dạy thông qua ba chủ đề: cơ thể con người và sức khỏe; Trái đất và các hành tinh; hành trình tiến hóa của sự sống. Cũng trong năm học đầu tiên học sinh được tham gia vào chủ đề khám phá có liên quan đến STEM như: Công nghệ sinh học; Y tế và xã hội; Phát minh và đổi mới công nghệ, kĩ thuật…

Giáo dục STEM ở Singapo: Chương trình giáo dục STEM ở Singapore nhấn mạnh tầm quan trọng của khoa học. Chương trình khoa học của Singapore dựa trên mô hình xoắn ốc mà các khái niệm được giới thiệu ở cấp tiểu học được đào sâu hơn ở cấp trung học cơ sở và sau đó là cấp THPT. Các giáo trình khoa học được tổ chức thành sáu chủ đề chính: sự đa dạng, các chu kì tuần hoàn, năng lượng, các mối liên hệ, mô hình và hệ thống và phép đo lường. Một khung Khoa học theo yêu cầu cũng được tích hợp vào ba chủ đề. Ở Singapore, theo Lý Hiển Long: “Để phát triển kinh tế và trở thành xã hội công nghệ tối tân hiện đại, Singapore cần phải phát triển tài năng và nhân tài trong các mảng Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán”.

Giáo dục STEM ở Thái Lan: Sáng kiến giáo dục STEM ở Thái Lan đã được Viện Khoa Học và Kĩ thuật dạy học đưa ra vào năm 2014 sau khi quan sát và dự báo về lực lượng lao động cần thiết cho thế kỉ XXI. IPST nhấn mạnh sự cần thiết phải chuẩn bị cho thanh niên không chỉ có kiến thức và kĩ năng về khoa học và công nghệ, mà còn có thể áp dụng các kiến thức trong cuộc sống và nghề nghiệp của họ để đáp ứng nhu cầu của lực lượng lao động thế kỉ XXI. Thanh niên cần chuẩn bị kĩ năng học tập và giao tiếp để có thể nâng cao khả năng sáng tạo và đổi mới. Việc giới thiệu giáo dục STEM nhằm nâng cao kĩ năng STEM cũng như kĩ năng phân tích của thanh niên để có thể cạnh tranh trên thị trường lao động toàn cầu và phát triển kinh tế xã hội. Tại các trường học của Thái Lan cũng đang tổ chức nhiều câu lạc bộ sau giờ học cho học sinh để các em tìm hiểu những hoạt động sáng tạo STEM gắn liền với cuộc sống hằng ngày. Học sinh được đưa ra ý kiến để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống  của các em về Khoa học và Công nghệ, bên cạnh đó phát triển tư duy phê phán của học sinh.

Tuy các phát biểu về mục tiêu giáo dục STEM ở tầm quốc gia có khác nhau nhưng điểm chung cho các mục tiêu đó chính là sự tác động đến người học. Có thể dễ nhận thấy giáo dục STEM như là một giải pháp trong cải cách giáo dục của các quốc gia nhằm hướng tới phát triển con người nhằm đáp ứng các mục tiêu phát triển kinh tế, phát triển quốc gia trong thời đại toàn cầu hóa đầy cạnh tranh. Các hoạt động giáo dục STEM cho thấy giáo dục STEM áp dụng phương pháp học tập dựa trên các hoạt động thực hành và kinh nghiệm. Các phương pháp giáo dục tiên tiến nhất, linh hoạt như học tập dựa trên dự án, học tập thông qua các trò chơi và đặc biệt là học tập thông qua thực hành được áp dụng đầy đủ các môn học tích hợp STEM. Học sinh theo cách tiếp cận STEM có những ưu điểm vượt trội như: kiến ​​thức vững chắc về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học; sáng tạo, tư duy logic, hiệu suất tuyệt vời trong học tập và làm việc. Ngoài ra, họ có cơ hội phát triển kỹ năng mềm toàn diện hơn trong khi không cảm thấy quá tải. Đối với học sinh trung học, tham gia các khóa STEM cũng có tác động tích cực đến các lựa chọn nghề nghiệp trong tương lai. Khi học một loạt các kiến ​​thức một cách tích hợp, người học sẽ tích cực tận hưởng việc học của họ. Điều này sẽ, do đó, khuyến khích họ có định hướng tốt hơn khi lựa chọn chuyên ngành cho giáo dục đại học và chắc chắn cho sự nghiệp tương lai, trong đó năng lực của người giáo viên trong giáo dục STEM là rất quan trọng để đạt được mục tiêu học tập của học sinh.

Một số công trình liên quan đến giáo dục STEM quốc tế:

[1]. Alexis V. Knaub, Charles Henderson and Kathleen Quardokus Fisher, Finding the leaders: an examination of social network analysis and leadership identification in STEM education change, International Journal of STEM Education, 2018, 5:26, 14 pages

[2]. Byhee B. (2010), "Advancing STEM Education: A2020Vision".

[3]. Brown  J. ,  "The  current  status  of  STEM  education  research", Journal of STEM Education: Innovations and Research, 13(5), 2012, pp. 7-11.

[4]. Capraro R. M., Capraro M. M., and Morgan J. R. (2013), STEM project- based learning: An integrated science, technology, engineering, and mathematics (STEM) approach, Springer Science & Business Media.

[5]. Daugherty M. K. (2013), "The Prospect of an “A” in STEM Education", Journal of STEM Education: Innovations and Research, 14(2), pp. 10- 16.

[6]. D. Elster, First-Year Students’ Priorities and Choices in STEM Studies – IRIS Findings from Germany and Austria, Science Education International, Vol. 25, Issue 1, 2014, 52-59.

[7]. Feder A L Science, Technology, Engineer Ing, A Nd M Athem At Ics (STEM) Educat Ion 5-Year Str ategic pl a n, A Report from the Committee on STEM Education National Science and Technology Council. May 2013.

[8]. Joseph Appianing and Richard N. Van Eck, Development and validation of the Value-Expectancy STEM Assessment Scale for students in higher education, International Journal of STEM Education, 2018, 5:24, 16 pages.

[9]. Karen A. Blotnicky, Tamara Franz-Odendaal, Frederick French and Phillip Joy, A study of the correlation between STEM career knowledge, mathematics self-efficacy, career interests, and career activities on the likelihood of pursuing a STEM career among middle school students, International Journal of STEM Education, 2018, 5:22, 15 pages.

[10]. T. J. Kennedy, M. R.L. Odell, Engaging Students In STEM Education, Science Education International, Vol. 25, Issue 3, 2014, 246-258.

[11]. Marginson S., Tytler R., Freeman B., and Roberts K. (2013), "STEM: country comparisons: international comparisons of science, technology, engineering and mathematics (STEM) education. Final report".

[12]. Nellie Mbano, Kathleen Nolan, Increasing Access of Female Students in Science Technology, Engineering and Mathematics (STEM), in the University of Malawi (UNIMA),  Science Education International, Vol. 28, Issue 1, 2017, 53-77.

[13]. Ostler E. (2012), "21st century STEM education: A tactical model for long-range success", International Journal of Applied, 2(1), pp. 28-33.

[14]. Oztelli D., Corlu M., Corlu M., and Capraro R. (2014), "Introducing STEM education: Implications for educating our teachers in the age of innovation", Education and Science, 39(171), pp. 74-85.

[15]. Porter A. L., Roessner J. D., Oliver S., and Johnson D. (2006),  "A systems model of innovation processes in university STEM education", Journal of Engineering Education, 95(1), pp. 13-24.

[16]. Richar M.Felder, Rebecca Brent (2016). Teaching and Learning STEM: A Practical Guide. Jossey-Bass.

[17]. Sander,M, STEM, STEM educaton, STEM mania. Technology Teacher, 68(4), 2009, pp. 20-26.

[18]. Sousa D. A. and Pilecki T. (2013), From STEM to STEAM: Using brain- compatible strategies to integrate the arts, Corwin Press.

[19]. U.S.  Congress  Joint  Economic  Committee  (2012),  STEM  education: Preparing for the Jobs of the Future.

[20]. Yu Y.-C., Chang S.-H., and Yu L.-C. (2016), "An Academic Trend in STEM Education from Bibliometric and Co-Citation Method", International Journal of Information and Education Technology, 6(2), pp. 113-116.

[21]. Vasquez, Integrated biology and undergraduate science education: a new biology education for the twentyfirst century? CBE Life Science Education, 9, 2015, pp10–16;

Qua nghiên cứu tìm hiểu các luận văn, sách tham khảo, bài báo và một số tài liệu khác cho thấy giáo dục STEM đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và triển khai thực hiện thành công. Đó chính là mục tiêu đặt ra cho bản thân tôi thực hiện việc nghiên cứu và xây dựng đề tài, với hi vọng có thêm đóng góp nhỏ mang tính tích cực cho giáo dục STEM của các tỉnh miền núi phía Bắc nói chung và cho một số trường được lựa chọn thực nghiệm sư phạm nói riêng, phù hợp với định hướng của Chương trình giáo dục phổ thông.

Trong kỉ nguyên của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, ngành nghề STEM (STEM là từ viết tắt cho Khoa học (S – Science), Công nghệ (T – Technology), Kĩ thuật (E – Engineering) và Toán học (M – Maths)) có độ tăng trưởng cao nhất và không ngừng phát triển dựa theo số liệu thống kê của Hoa kì. Giáo dục STEM đóng một vai trò rất quan trọng trong việc tăng sự hứng thú, đam mê khoa học cho học sinh (HS) đối với nghề STEM và học STEM từ đó góp phần chuẩn bị nguồn nhân lực cho các quốc gia. Mặt khác, giáo dục STEM là một giải pháp nhằm đạt được các mục tiêu phát triển bền vững (Sustainable Development Goals) như giải quyết các vấn đề về nghèo đói, biến đổi khí hậu, thiếu lương thực,… để đảm bảo rằng tất cả các cá nhân được hưởng hòa bình, thịnh vượng và có cuộc sống tốt đẹp. Do đó, giáo dục STEM đang là xu hướng và đang được triển khai mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Phần Lan,… Việt Nam là quốc gia đang trong thời kì quá độ công nghiệp hoá, hiện đại hoá và hội nhập quốc tế, do vậy giáo dục Việt Nam cũng không nằm ngoài xu thế chung của thế giới, cụ thể là: Ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg  về việc tăng cường năng lực (NL) tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, trong đó Bộ Giáo dục và Đào tạo (BGD&ĐT) có nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông (CTGDPT); triển khai giáo dục STEM ở nhà trường phổ thông đã được thể hiện thông qua các định hướng trong CTGDPT 2018; gần đây nhất, phong trào dạy học STEM trong nhà trường trung học càng được lan tỏa hơn khi Chỉ thị 16 tiếp tục được tăng cường qua công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH kí ngày 14/8/2020. Khi đánh giá vai trò của giáo dục STEM đối với chương trình giáo dục phổ thông mới, GS Nguyễn Minh Thuyết, Tổng chủ biên Chương trình GDPT mới đã "định vị" STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới: “việc phát triển giáo dục STEM trong chương trình mới là tất yếu vì mục tiêu của chương trình STEM cũng là hình thành những phẩm chất năng lực mà chương trình GDPT đang hướng tới”. Tuy nhiên, giáo dục STEM là một phương pháp, mô hình giáo dục, chứ không phải là một môn học. Do đó, Giáo dục STEM sẽ áp dụng trong việc dạy các chương trình chính khóa ở các môn học STEM (Toán, Khoa học, Công nghệ, Tin học) theo các chủ đề từng môn hoặc tích hợp liên môn. Hoặc cũng có thể tổ chức chức theo hình thức câu lạc bộ, hoạt động nghiên cứu khoa học… Cũng theo GS Thuyết, với việc "chương trình hóa" giáo dục STEM, sắp tới, các chương trình môn học sẽ ra chủ đề có thể dạy STEM, gợi ra phạm vi nghiên cứu khoa học của học sinh. Đây là vấn đề không chỉ của môn Công nghệ mà còn ở tất cả các môn học theo phương pháp STEM. Phương thức giáo dục STEM đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo đưa vào các văn bản hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục trung học từ năm học 2014-2015 và liên tục được nhấn mạnh trong những năm tiếp theo. Trong năm học 2016-2017, Bộ Giáo dục và Đào tạo tiêp tục chỉ đạo các địa phương trên toàn quốc "Tiếp tục quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp STEM trong việc thực hiện chương trình phổ thông ở những môn có liên quan. Triển khai thí điểm giáo dục STEM tại một số trường lựa chọn" (Công văn số 4325/BGDĐT-GDTrH ngày 01/9/2016 về việc hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục trung học năm học 2016-2017). Ngoài ra, trong chương trình giáo dục phổ thông mới, chương trình giáo dục địa phương chiếm khoảng 20% thời lượng, những nghiên cứu về giáo dục STEM sẽ được khai thác và đưa vào phát triển chương trình giáo dục địa phương sẽ nâng cao hiệu quả và tiềm năng nghiên cứu khoa học của học sinh và giáo viên phổ thông.

Hiện nay ở Việt Nam, các mô hình giáo dục STEM hiện nay mới chỉ tập trung vào một số tỉnh, thành phố lớn. Rất nhiều địa phương còn chưa tiếp cận và chưa hiểu rõ về giáo dục STEM. Mặc dù, để chuẩn bị cho việc đổi mới của Chương trình giáo dục phổ thông, một số tỉnh thành đã chú ý đến việc triển khai giáo dục STEM. Tuy nhiên, các hoạt động này còn chưa có tính hệ thống, khó có thể áp dụng rộng rãi cho các trường phổ thông. Có thể kể tới một số lý do sau:

- Do mới bước đầu tiếp cận nên nhận thức của cán bộ quản lí, giáo viên, học sinh và cộng đồng về giáo dục STEM còn hạn chế. Khái niệm về giáo dục STEM còn được hiểu khác nhau. Nhiều người còn coi giáo dục STEM như là một môn học mới, đòi hỏi nhiều điều kiện về cơ sở vật chất, đội ngũ giáo viên, khả năng của học sinh nên chưa đồng thuận trong việc triển khai áp dụng.

- Đội ngũ giáo viên chưa được tập huấn, trang bị đầy đủ kiến thức, kỹ năng về giáo dục STEM. Khó khăn khi triển khai giáo dục STEM tại các trường phổ thông đến từ đội ngũ giáo viên còn nhiều bất cập về năng lực thực hiện.

- Cơ sở vật chất trường lớp còn gặp nhiều khó khăn, các trường rất khó hạch toán kinh phí để tổ chức các hoạt động giáo dục STEM, đặc biệt STEM theo định hướng gắn với nội dung các bài học trong chương trình phổ thông.

Hiện nay ở Việt Nam, các mô hình giáo dục STEM hiện nay mới chỉ tập trung vào một số tỉnh, thành phố lớn. Rất nhiều địa phương còn chưa tiếp cận và chưa hiểu rõ về giáo dục STEM. Mặc dù, để chuẩn bị cho việc đổi mới của Chương trình giáo dục phổ thông, một số tỉnh thành đã chú ý đến việc triển khai giáo dục STEM. Tuy nhiên, các hoạt động này còn chưa có tính hệ thống, khó có thể áp dụng rộng rãi cho các trường phổ thông. Có thể kể tới một số lý do sau:

- Do mới bước đầu tiếp cận nên nhận thức của cán bộ quản lí, giáo viên, học sinh và cộng đồng về giáo dục STEM còn hạn chế. Khái niệm về giáo dục STEM còn được hiểu khác nhau. Nhiều người còn coi giáo dục STEM như là một môn học mới, đòi hỏi nhiều điều kiện về cơ sở vật chất, đội ngũ giáo viên, khả năng của học sinh nên chưa đồng thuận trong việc triển khai áp dụng.

- Đội ngũ giáo viên chưa được tập huấn, trang bị đầy đủ kiến thức, kỹ năng về giáo dục STEM. Khó khăn khi triển khai giáo dục STEM tại các trường phổ thông đến từ đội ngũ giáo viên còn nhiều bất cập về năng lực thực hiện.

- Cơ sở vật chất trường lớp còn gặp nhiều khó khăn, các trường rất khó hạch toán kinh phí để tổ chức các hoạt động giáo dục STEM, đặc biệt STEM theo định hướng gắn với nội dung các bài học trong chương trình phổ thông.

Do đó, việc nghiên cứu, phát triển năng lực thiết kế và tổ chức các hoạt động giáo dục STEM cho giáo viên trung học phổ thông và tìm ra biện pháp thực hiện các hoạt động dạy học, giáo dục STEM phù hợp với đặc thù vùng miền là rất cần thiết. Vì vậy nhóm nghiên cứu chọn đề tài: “Phát triển năng lực thiết kế và tổ chức các hoạt động giáo dục STEM cho giáo viên trung học phổ thông các tỉnh miền núi phía Bắc đáp ứng yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông mới” làm đề tài nghiên cứu.

Mục tiêu chung:   

Đề xuất biện pháp thực hiện bồi dưỡng thiết kế các hoạt động giáo dục STEM cho giáo viên THPT các tỉnh miền núi phía Bắc đáp ứng yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông mới.

Mục tiêu cụ thể:   

- Xây dựng cơ sở lí luận về giáo dục STEM, điều tra thực trạng việc dạy học các môn học STEM và giáo dục STEM ở trường trung học phổ thông.

- Hướng dẫn giáo viên đề xuất được quy trình thiết kế, tổ chức các hoạt động trải nghiệm, các hoạt động giáo dục STEM cho giáo viên THPT ở các tỉnh miền núi phía Bắc.

- Đề xuất được các biện pháp phát triển năng lực thiết kế và tổ chức giáo dục STEM cho giáo viên phổ thông nhằm đổi mới hoạt động dạy và học đáp ứng mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông mới.

- Hướng dẫn giáo viên ở các trường phổ thông xây dựng các phương tiện dạy học từ các vật liệu dễ kiếm để tổ chức các hoạt động giáo dục STEM.

- Bồi dưỡng giáo viên thiết kế, tổ chức một số hoạt động STEM trải nghiệm, giảng dạy một số tiết học STEM tại các Trường THPT nhằm tích lũy kinh nghiệm về giáo dục STEM cho giáo viên các Trường phổ thông.

Nội dung 1: Cơ sở lý luận về dạy học theo hướng phát triển năng lực giáo dục STEM cho giáo viên ở trường trung học phổ thông

- Báo cáo tổng quan tài liệu về giáo dục STEM

- Cơ sở lý luận về giáo dục STEM như: Khái niệm, phân loại giáo dục STEM, phương pháp và hình thức dạy học theo hướng phát triển năng lực trong giáo dục STEMhình thức giáo dục STEM, đánh giá năng lực trong giáo dục STEM.

Nội dung 2: Thực trạng năng lực thiết kế và tổ chức các hoạt động giáo dục STEM  ở trường trung học phổ thông các tỉnh miền núi phía Bắc

- Khảo sát về thực trạng dạy học các môn học STEM của giáo viên các trường THPT  khu vực miền núi phía Bắc.

- Khảo sát thực trạng về nhận thức của giáo viên về giáo dục STEM và các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển năng lực giáo dục STEM của giáo viên.

- Thực trạng năng lực thiết kế và tổ chức các hoạt động giáo dục STEM ở trường THPT các tỉnh miền núi phía Bắc.

Nội dung 3: Phát triển năng lực thiết kế và tổ chức các hoạt động giáo dục STEM  ở trường trung học phổ thông các tỉnh miền núi phía Bắc

- Quy trình các bước thiết kế và tổ chức chủ đề dạy học STEM cho giáo viên ở trường THPT

- Một số biện pháp phát triển năng lực cho giáo viên về dạy học STEM trong các môn học ở trường THPT

- Bộ kế hoạch bài học về chủ đề giáo dục STEM ở trường THPT

Nội dung 4. Thực nghiệm sư phạm

- Báo cáo quá trình triển khai thực nghiệm và đánh giá kết quả thực nghiệm.
- Quy trình thiết kế bài học được hướng dẫn triển khai thông qua các chủ đề STEM ở một số trường THPT miền núi phía Bắc.

- Phương pháp thu thập tổng hợp và phân tích tài liệu: Việc nghiên cứu các đối tượng được thực hiện dựa trên rất nhiều nguồn tài liệu, số liệu, do vậy phương pháp thu thập tổng hợp phân tích tài liệu là phương pháp rất quan trọng và cần thiết. Phương pháp này sử dụng kết quả của việc thu thập tài liệu, quan sát thực tế, xử lý thông tin qua hệ thống phân tích - tổng hợp, kết hợp giữa nội suy và ngoại suy. Đề tài chủ yếu sử dụng tài liệu là đề án đổi mới chương trình và sách giáo khoa giáo dục phổ thông, các báo cáo khoa học và tài liệu hội thảo, các nghiên cúa về chương trình giáo dục phổ thông mới, sách giáo khoa mới, …

-  Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế: Phương pháp này giúp nhóm nghiên cứu điều tra về thực trạng phát triển giáo dục STEM tại các trường THPT, các điều kiện về cơ sở vật chất và con người phục vụ việc phát triển giáo dục STEM trong nhà trường ở những địa phương khác nhau.  Khảo sát thực tế là phương pháp nghiên cứu nhằm góp phần làm cho kết quả mang tính xác thực, khắc phục hiệu quả những hạn chế của phương pháp thu thập, xử lí số liệu trong phòng. Các hoạt động chính khi tiến hành phương pháp này bao gồm: quan sát, mô tả, điều tra, ghi chép, chụp ảnh, phỏng vấn,… tại các điểm nghiên cứu; gặp gỡ, trao đổi với giáo viên và cán bộ quản lí của các sở giáo dục, các trường học ở một số địa phương.

- Phương pháp phân tích, so sánh, tổng hợp: Trên cơ sở nguồn tài liệu thu thập được, phải tiến hành xử lí, phân tích, so sánh, đối chiếu để có được những tài liệu đáng tin cậy nhất, đảm bảo tính thống nhất đồng bộ và cập nhật. Từ đó có thể rút ra những kết luận khoa học cho đề tài.

- Phương pháp chuyên gia: Phương pháp chuyên gia là phương pháp thu thập, xử lí những đánh giá, dự báo bằng cách tập hợp và hỏi ý kiến các chuyên gia giỏi thuộc lĩnh vực giáo dục và lĩnh vực xây dựng, phát triển chương trình thông qua tiếp xúc, trao đổi… để tìm ra các giải pháp tối ưu cho vấn đề còn đang vướng mắc.

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực nghiệm sư phạm là phương pháp đặc biệt quan trọng trong nghiên cứu các vấn đề về khoa học giáo dục. Kết quả thực nghiệm kiểm chứng và khẳng định tính khả thi của vấn đề nghiên cứu áp dụng vào thực tiễn và làm nảy sinh những vấn đề mới cần quan tâm và đó là những gợi ý cho hướng nghiên cứu tiếp theo. Thực nghiệm sư phạm được nhóm tác giả sử dụng trong quá trình nghiên cứu sau khi đã đề xuất được các biện pháp phát triển năng lực thiết kế và tổ chức các hoạt động dạy học, giáo dục STEM cho giáo viên phổ thông nhằm đổi mới hoạt động dạy và học đáp ứng mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông mới.

1. Đối với lĩnh vực giáo dục và đào tạo

       Đề tài có những đóng góp thiết thực về mặt lý luận. Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần làm phong phú và sâu sắc hơn những vấn đề lý luận về dạy học STEM trong nhà trường phổ thông.

       Về thực tiễn, đề tài có những đóng góp quan trọng về lĩnh vực phát triển văn hoá, giáo dục của khu vực miền núi phía Bắc: giúp cho đội ngũ giáo viên của các trường THPT miền núi phía Bắc có những kiến thức cơ bản về giáo dục STEM. Trang bị cho giáo viên ở các Trường phổ thông quy trình thiết kế và tổ chức các hoạt động giáo dục STEM cho học sinh phù hợp với các nội dung môn học, phù hợp với yêu cầu và tình hình thực tế.

        Đề tài có những đóng góp quan trọng về lĩnh vực giáo dục, cụ thể là đối với giáo dục ở bậc THPT theo hướng dạy học theo định hướng phát triển năng lực, hình thành các năng lực cần thiết cho học sinh trong thời đại công nghiệp 4.0, là cơ sở tiền đề chuẩn bị cho thực hiện chương trình, sách giáo khoa phổ thông mới.

       Việc thực hiện đề tài nghiên cứu góp phần nâng cao trình độ nghiên cứu lý luận, thực tiễn cho đội ngũ giảng viên, nghiên cứu viên của các trường Đại học và các Viện nghiên cứu, trang bị các vấn đề lí luận về giáo dục học cho các thành viên nghiên cứu. 

       Thực hiện đề tài còn góp phần bồi dưỡng năng lực và kỹ năng cho đội ngũ giáo viên các trường THPT ở khu vực miền núi phía Bắc. 

2. Đối với lĩnh vực khoa học và công nghệ có liên quan

       Bổ sung thêm vào hệ thống cơ sở lí luận của Khoa học giáo dục về vấn đề giáo dục STEM.

3. Đối với phát triển kinh tế-xã hội

       Góp phần nâng cao năng lực giáo dục STEM của đội ngũ giáo viên các trường THPT miền núi phía Bắc trong việc đổi mới chương trình, sách giáo khoa ở trường phổ thông; nâng cao nhận thức của người dân nói chung, học sinh phổ thông nói riêng về chế tạo ra các sản phẩm ứng dụng trong dạy học và thực tiễn đời sống. Thông qua đó, góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội của vùng miền núi phía Bắc.

4. Đối với tổ chức chủ trì và các cơ sở ứng dụng kết quả nghiên cứu

      + Khẳng định khả năng và tiềm lực nghiên cứu khoa học của đơn vị chủ trì. Khẳng định giá trị khoa học và giá trị ứng dụng của các công trình nghiên cứu về khoa học giáo dục.

      + Nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học cho các thành viên tham gia chương trình.

      + Tạo môi trường tốt cho các Sinh viên (thầy cô giáo tương lai) được tiếp cận với giáo dục STEM.

      - Ứng dụng các kết quả nghiên cứu của đề tài trong quá trình đào tạo sinh viên sư phạm Hóa học tại trường trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên;  

       - Các Sở Giáo dục và Đào tạo; trường THPT miền núi phía Bắc (các bài học STEM được cơ sở giáo dục xác nhận tiếp nhận kết quả ứng dụng).