Phương pháp giáo dục STEM trong trường tiểu học: Vai trò và cấu trúc cốt lõi

Trong những năm gần đây, việc tích hợp chương trình STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học) vào bậc Tiểu học đã trở thành một sáng kiến giáo dục quan trọng trên phạm vi toàn cầu. Sáng kiến này nhằm trang bị cho học sinh nhỏ tuổi những kỹ năng nền tảng về giải quyết vấn đề, tư duy phản biện và đổi mới sáng tạo ngay từ giai đoạn đầu đời.

STEM trong trường tiểu học giúp học sinh chuẩn bị hành trang học tập trong tương lai, đồng thời nuôi dưỡng sự tò mò đối với thế giới tự nhiên và những tiến bộ công nghệ.

Bài viết này sẽ phân tích các vai trò và cấu trúc cần thiết để triển khai giáo dục STEM một cách hiệu quả trong môi trường tiểu học, qua đó nhấn mạnh ý nghĩa của STEM trong việc định hình thế hệ những nhà tư duy và sáng tạo tiếp theo.

Phương pháp giáo dục STEM ở bậc tiểu học là gì?

STEM trong bậc Tiểu học là viết tắt của Khoa học (Science) , Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics). Cách tiếp cận này kết hợp các lĩnh vực thiết yếu trên nhằm mang đến một trải nghiệm học tập liền mạch và toàn diện. STEM vượt ra ngoài ranh giới của các môn học truyền thống, khuyến khích học sinh tham gia vào các dự án hợp tác gắn với đời sống thực tế. Thông qua việc tích hợp các lĩnh vực này, giáo dục STEM nuôi dưỡng sự tò mò, tư duy phản biện và các kỹ năng giải quyết vấn đề mang tính thực tiễn – những năng lực thiết yếu cho thành công trong thế kỷ 21.

Cách tiếp cận của STEM giúp học sinh hiểu sâu hơn về các lĩnh vực này và chuẩn bị cho các em khả năng đối mặt với những thách thức phức tạp thông qua việc thúc đẩy các kỹ năng tư duy bậc cao như phân tích, tổng hợp, đánh giá và sáng tạo.

Bên cạnh đó, STEM còn thu hẹp khoảng cách giữa việc học tập học thuật và ứng dụng nghề nghiệp, giúp mục tiêu giáo dục gắn kết chặt chẽ với nhu cầu của nền kinh tế hiện đại.

Vì sao STEM quan trọng trong giáo dục tiểu học?

Phương pháp giáo dục STEM ở bậc tiểu học đặt nền tảng cho việc học tập và phát triển suốt đời bằng cách bồi dưỡng những kỹ năng và thái độ quan trọng, giúp trẻ sẵn sàng đối mặt với các thách thức trong tương lai.

• Thúc đẩy kỹ năng phân tích: STEM giúp trẻ phát triển tư duy phân tích từ sớm thông qua các hoạt động khám phá thực tế và giải quyết vấn đề.
• Phát triển tư duy phát triển (growth mindset): Khuyến khích sự kiên trì và khả năng vượt qua thất bại bằng cách dạy trẻ rằng sai sót là cơ hội để học hỏi và cải thiện.
• Tăng cường sáng tạo và làm việc nhóm: Nuôi dưỡng khả năng sáng tạo và hợp tác, những phẩm chất thiết yếu cho học tập và nghề nghiệp trong tương lai.
• Gắn kết với đời sống thực tiễn: Việc kết nối các hoạt động trong lớp học với ứng dụng thực tế giúp việc học trở nên ý nghĩa và hấp dẫn hơn.

• Khơi dậy sự tò mò tự nhiên: Tận dụng sự tò mò bẩm sinh của trẻ trong việc khám phá và tìm hiểu thế giới xung quanh.
• Nuôi dưỡng tinh thần đổi mới: Khuyến khích tư duy sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề, chuẩn bị cho trẻ trở thành những nhà đổi mới trong tương lai.
• Tăng cường năng lực thời đại số: Giới thiệu công nghệ từ sớm, giúp trẻ phát triển trình độ kỹ thuật số, là nền tảng thiết yếu trong thời đại số hiện nay.
• Nâng cao sự tự tin: Các hoạt động STEM đáp ứng đa dạng phong cách và trình độ học tập, góp phần xây dựng sự tự tin và tính hòa nhập cho mọi học sinh.
• Thúc đẩy tính hòa nhập: Giảm khoảng cách về cơ hội học tập bằng cách tạo điều kiện bình đẳng để tất cả trẻ đều được tham gia học tập STEM.
• Khuyến khích nhận thức về môi trường: Bồi dưỡng ý thức trách nhiệm đối với môi trường thông qua các hoạt động STEM gắn với phát triển bền vững.

Tại ISHCMC, các hoạt động STEM dành cho bậc Tiểu học được thiết kế có chủ đích nhằm khơi dậy sự tò mò, phát triển tư duy phân tích và kết nối việc học trong lớp với những trải nghiệm thực tiễn trong đời sống hàng ngày.

3 Thành phần cốt lõi cho sự thành công của học sinh trong STEM

Việc tích hợp hệ thống giáo dục STEM trong bậc Tiểu học một cách hiệu quả đòi hỏi sự tập trung vào các yếu tố then chốt góp phần vào thành công của học sinh.

1. Phát triển bản sắc STEM cho học sinh

Việc xây dựng bản sắc STEM bao gồm việc phát triển các kỹ năng và thái độ, lồng ghép khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào nhận thức cũng như trải nghiệm học tập của cá nhân học sinh.

Các cách hỗ trợ phát triển kỹ năng bản sắc STEM bao gồm:

• Trình bày quá trình: Yêu cầu học sinh giải thích từng bước cách trẻ tạo ra một sản phẩm giúp phát triển kỹ năng giao tiếp và tư duy logic.
• Áp dụng kiến thức: Khuyến khích học sinh dự đoán kết quả dựa trên dẫn chứng và kiến thức đã học giúp rèn luyện tư duy phản biện và khả năng giải quyết vấn đề.
• Tự nhìn nhận những thách thức: Thảo luận về những phần khó nhất của dự án và cách vượt qua chúng giúp xây dựng sự tự tin và tinh thần kiên trì.
• Sáng tạo và chia sẻ: Vẽ và ghi nhãn sản phẩm của mình để trưng bày khuyến khích sự gắn kết với cộng đồng và cải thiện kỹ năng giao tiếp trực quan.
• Đưa ra lời khuyên: Thúc đẩy học sinh hướng dẫn bạn bè trong quá trình tạo ra sản phẩm giúp tích hợp tư duy phản biện và kỹ năng giao tiếp trong nhiều lĩnh vực.

2. Phát triển sự thành thạo trong công nghệ

Sự thành thạo công nghệ trong giáo dục tiểu học trang bị cho học sinh các kỹ năng sử dụng công nghệ để giải quyết các vấn đề thực tiễn một cách sáng tạo. Điều này bao gồm thành thạo các phép tính, hiểu các tỉ lệ, cũng như phát triển kỹ năng lập trình và tính toán.

Giống như việc học một ngôn ngữ, sự thành thạo công nghệ đòi hỏi thực hành thường xuyên và áp dụng các nguyên tắc STEM. Những trải nghiệm thực hành sớm trong giáo dục STEM giúp phát triển sự thành thạo công nghệ, đồng thời nâng cao sự tự tin và năng lực trong các lĩnh vực STEM. Học sinh xây dựng nền tảng vững chắc cho hành trình học tập và nghề nghiệp trong tương lai thông qua việc kiên trì vượt qua thử thách và tìm ra các giải pháp sáng tạo.

3. Kết nối với các cố vấn phương pháp STEM

Giáo viên ở nhiều mức độ chuyên môn khác nhau trong giáo dục STEM, đều có thể truyền cảm hứng và định hướng cho học sinh bằng cách khơi gợi sự tò mò, đón nhận thử thách và đặt ra những câu hỏi mở nhằm thúc đẩy tư duy sâu sắc hơn.

Thông qua việc làm hình mẫu thái độ tích cực đối với STEM ở trường tiểu học và tạo ra nhiều cơ hội học tập thực hành, giáo viên có thể nuôi dưỡng ở học sinh niềm đam mê học tập suốt đời và khả năng giải quyết vấn đề. Những tương tác này giúp làm giàu trải nghiệm học tập và khuyến khích học sinh định hình năng lực bản thân, sẵn sàng đóng góp cho cộng đồng STEM.

Cách giáo viên hỗ trợ xây dựng các cấu trúc học tập STEM hiệu quả

Giáo viên cần áp dụng đa dạng các chiến lược giảng dạy nhằm đảm bảo việc triển khai STEM trong trường tiểu học đạt hiệu quả, đồng thời đáp ứng các giai đoạn phát triển và nhu cầu học tập khác nhau của học sinh.

Từ tư duy hội tụ đến tư duy phân kỳ trong học tập

Trong giáo dục STEM, sự cân bằng giữa học tập theo tư duy hội tụ và tư duy phân kỳ đóng vai trò thiết yếu đối với sự phát triển toàn diện của học sinh. Học tập hội tụ bao gồm hình thức hướng dẫn trực tiếp từng bước, trong đó tất cả học sinh cùng tuân theo một quy trình giống nhau để đạt được cùng một kết quả.

Phương pháp này đảm bảo mọi học sinh đều tiếp thu được kiến thức nền tảng và có cơ hội trải nghiệm thành công như nhau. Ví dụ, khi học sinh chế tạo một chiếc búa bằng các vật liệu cụ thể, các em sẽ học được nguyên lý cơ bản về việc tạo nên một cấu trúc vững chắc thông qua gia cố và liên kết.

Khi học sinh đã nắm vững những khái niệm nền tảng này, các em sẽ chuyển sang hình thức học tập phân kỳ. Ở giai đoạn này, học sinh vận dụng kiến thức đã có vào những thử thách mở với nhiều phương án giải quyết khác nhau.

Một ví dụ điển hình là việc thiết kế một cây cầu có thể bắc qua khoảng cách dài và chịu được trọng lượng của nhiều chiếc xe, dựa trên các nguyên lý đã học từ những nhiệm vụ trước đó. Khi học sinh khám phá nhiều thiết kế khác nhau để đáp ứng các tiêu chí đề ra, khả năng sáng tạo, giải quyết vấn đề và tư duy phản biện của các em sẽ được tăng cường.

Giáo viên nên thiết kế các hoạt động STEM nhằm xây dựng kỹ năng thông qua học tập hội tụ và thể hiện mức độ thành thạo cũng như sự sáng tạo thông qua học tập phân kỳ. Cách tiếp cận kép này đảm bảo học sinh hình thành những yếu tố then chốt cho thành công trong thế kỷ 21 như định hình bản sắc STEM vững chắc và sự thành thạo trong công nghệ

Quy trình thiết kế kỹ thuật

Một trong những điểm hấp dẫn nhất của giáo dục STEM và STEAM là việc học cách tư duy như một nhà thiết kế hoặc kỹ sư trong đời thực. Quy trình thiết kế kỹ thuật là một cách tiếp cận có cấu trúc, phản ánh cách các kỹ sư thực thụ giải quyết vấn đề, qua đó trở thành một khung giá trị cho việc triển khai STEM trong trường tiểu học.

Dưới đây là 5 bước cơ bản của quy trình:

• Bước 1: Xác định thách thức

Xác định rõ vấn đề và đặt câu hỏi để hiểu sâu hơn. Giáo viên hoặc học sinh đều có thể là người khởi xướng các câu hỏi hay tình huống cần giải quyết.

• Bước 2: Đề xuất ý tưởng (Brainstorm)

Khuyến khích học sinh tưởng tượng và đưa ra nhiều giải pháp khác nhau, kể cả những ý tưởng mới lạ hoặc mang tính thử thách.

• Bước 3: Tạo mô hình thử nghiệm (Prototype)

Lựa chọn một ý tưởng tiềm năng và xây dựng kế hoạch chi tiết, bao gồm việc vẽ mô hình, chuẩn bị vật liệu và cân nhắc các yếu tố thiết kế. Dựa trên kế hoạch này, học sinh tạo ra một mô hình thử nghiệm để kiểm tra.

• Bước 4: Thử nghiệm và cải tiến

Đánh giá xem mô hình có hoạt động như mong đợi hay không. Phân tích kết quả, xác định các điểm cần cải thiện và điều chỉnh thiết kế cho phù hợp. Quá trình lặp lại này liên tục cho đến khi thiết kế được tối ưu hóa.

• Bước 5: Trình bày và giải thích thiết kế

Học sinh cần trình bày và diễn giải thiết kế của mình hoạt động như thế nào, xem xét lại các đặc điểm thiết kế, xác nhận tính hiệu quả và giải thích cách giải pháp đáp ứng được vấn đề ban đầu.

Tiếp cận STEM từ những năm đầu Tiểu học tại ISHCMC!

Một chương trình STEM lý tưởng cần được triển khai từ sớm và được liên tục, nhằm đảm bảo một cách tiếp cận có hệ thống và toàn diện trong suốt quá trình học tập. Tương tự như các môn học cốt lõi như đọc, viết và toán được giảng dạy theo lộ trình tăng dần và thường xuyên, STEM trong môi trường tiểu học cần được thiết kế để phát triển dựa trên từng bài học, đáp ứng nhu cầu phát triển của học sinh, đồng thời thúc đẩy bản sắc STEM vững chắc và sự thành thạo về công nghệ.

Tại ISHCMC, Chương trình Tú tài Quốc tế – IB Primary Years Programme (PYP) dành cho học sinh từ lớp 1 đến lớp 5 thể hiện rõ nét cách tiếp cận lý tưởng này. Chương trình PYP của ISHCMC nhấn mạnh phương pháp học tập truy vấn (inquiry-based learning), trong đó học sinh chủ động tham gia vào hành trình học tập của chính mình. Các em được khuyến khích đặt câu hỏi, khám phá các khái niệm và tự đánh giá hiểu biết của bản thân, từ đó biến việc học trở nên sinh động, hấp dẫn và gắn liền với thực tiễn.

Chương trình tích hợp nhiều lĩnh vực học tập, giúp học sinh trở thành những người học tò mò, chủ động và hiểu được cách thế giới vận hành.

Đăng ký vào ISHCMC để mang đến cho con bạn một nền giáo dục giúp xây dựng bản sắc STEM vững chắc và chuẩn bị sẵn sàng cho tương lai. Hãy đồng hành cùng chúng tôi trong việc nuôi dưỡng thế hệ những nhà tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề hiệu quả.