Trước bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, nền giáo dục ở các quốc gia trên thế giới đang có những chuyển biến mạnh mẽ với mục tiêu cốt lõi là đào tạo ra những thế hệ trẻ có tư duy sắc bén, nền tảng kiến thức vững vàng và khả năng thích nghi cao với thời đại. Một trong những mô hình giáo dục tiên tiến được xem là giải pháp hữu hiệu để hiện thực hóa mục tiêu này, đang được triển khai rộng rãi trên toàn cầu, chính là mô hình dạy học STEM. Bài viết sẽ tập trung làm rõ bản chất, các đặc điểm nổi bật cũng như những cơ sở khoa học để dạy học theo mô hình STEM một cách hiệu quả.
1. Mô hình dạy học STEM là gì?
STEM là viết tắt của bốn lĩnh vực: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học). Mô hình dạy học STEM xuất hiện từ những năm 1990, với định hướng tích hợp kiến thức các lĩnh vực liên quan nhằm giúp người học phát triển tư duy liên ngành và năng lực vận dụng vào thực tiễn. Thay vì dạy tách biệt từng môn, dạy học theo mô hình STEM kết hợp các yếu tố khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học thông qua các tình huống, nhiệm vụ gắn liền với thực tế cuộc sống. Người học chủ yếu tiếp cận tri thức thông qua trải nghiệm, thực hành và làm việc nhóm, từ đó hình thành kỹ năng khám phá, tư duy phản biện, giải quyết vấn đề và ứng dụng công nghệ một cách hiệu quả.
2. Vì sao dạy học theo mô hình STEM trở thành xu thế trong giáo dục hiện đại?
Báo cáo trình bày tại Hội nghị Giáo dục Công nghệ Khu vực Thung lũng Mississippi lần thứ 93, Mark Sanders đã chỉ ra rằng nền tảng cơ bản làm thay đổi thế giới trong tương lai bao gồm toán học mà đặc biệt là toán học ứng dụng; khoa học mà đặc biệt là khoa học vật liệu; kĩ thuật mà đặc biệt là kỹ thuật chế tác và thiết kế; công nghệ mà đặc biệt là công nghệ thông tin. Đây cũng chính là những trụ cột của mô hình dạy học STEM – hình thức giáo dục tích hợp nhằm đào tạo người học có khả năng ứng dụng tổng hợp kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Khác với mô hình giáo dục truyền thống vốn phân chia rõ ràng theo môn học, mô hình dạy học STEM tổ chức nội dung học tập thành các chủ đề hoặc dự án tích hợp giữa các lĩnh vực khoa học, gắn liền với đời sống. Người học không tiếp thu kiến thức một cách thụ động mà chủ động khám phá, tìm tòi, hợp tác và sử dụng công nghệ để sáng tạo ra các sản phẩm có tính ứng dụng. Giáo dục STEM không đặt nặng việc ghi nhớ lý thuyết mà đề cao quá trình học tập – nơi học sinh hình thành kỹ năng tư duy phản biện, làm việc nhóm, giải quyết vấn đề và thích nghi linh hoạt với môi trường sống hiện đại.
Chính nhờ khả năng gắn kết giữa tri thức và thực tiễn, phát triển năng lực toàn diện thay vì kiến thức đơn môn, giáo dục STEM đã và đang trở thành xu thế tất yếu trong nền giáo dục hiện đại, đáp ứng yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao cho tương lai.
3. Tìm hiểu về mô hình dạy học 5E trong giáo dục STEM
Trong bối cảnh giáo dục hiện đại đề cao năng lực thực hành và tư duy tích hợp, mô hình dạy học 5E nổi lên như một phương pháp hiệu quả trong việc triển khai giáo dục STEM. Với năm giai đoạn: Khơi gợi – Khám phá – Giải thích – Mở rộng – Đánh giá, mô hình 5E không chỉ giúp học sinh chủ động tiếp cận tri thức mà còn phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề, sáng tạo và hợp tác. Bài viết này sẽ cùng bạn khám phá chi tiết mô hình 5E và vai trò của nó trong dạy học theo định hướng STEM.
3.1. Nguồn gốc và mục tiêu của mô hình 5E
Mô hình dạy học 5E được đề xuất vào khoảng năm 1987 bởi tiến sĩ Rodger W. Bybee và các cộng sự thuộc tổ chức Biological Sciences Curriculum Study (BSCS) có trụ sở tại bang Colorado, Hoa Kỳ. Ban đầu, nhóm nghiên cứu mong muốn xây dựng một mô hình giảng dạy hiệu quả, khả thi và dễ áp dụng trong các tiết học sinh học thực nghiệm ở bậc tiểu học – nơi giáo viên thường gặp khó khăn trong việc triển khai bài học một cách liền mạch và nhất quán. Chính vì lẽ đó nhóm nghiên cứu đã đề xuất các mô hình dạy học được xây dựng dựa trên cơ sở lý thuyết của thuyết kiến tạo (constructivism) – nhấn mạnh vai trò chủ động của người học trong việc xây dựng kiến thức thông qua trải nghiệm, khám phá và phản tư.
Mô hình 5E được xây dựng nhằm giúp học sinh chủ động kiến tạo tri thức thông qua trải nghiệm và tương tác. Mục tiêu chính là khơi gợi sự tò mò, thúc đẩy quá trình khám phá, tìm hiểu kiến thức một cách tự nhiên. Mô hình giúp học sinh hiểu sâu, ghi nhớ lâu và có khả năng vận dụng vào thực tiễn. Đồng thời, 5E cũng phát triển các năng lực tư duy, làm việc nhóm và giải quyết vấn đề – những yếu tố thiết yếu trong giáo dục STEM hiện đại.
3.2. Năm giai đoạn chính của mô hình 5E
Mô hình 5E trong giáo dục STEM gồm 5 giai đoạn chính với những đặc điểm nổi bật như sau:
Giai đoạn Gắn kết (Engagement)
Trong giai đoạn đầu tiên này, giáo viên kiểm tra nền tảng kiến thức sẵn có của học sinh và xác định những lỗ hổng kiến thức. Mục tiêu là khơi dậy hứng thú và tạo sự chuẩn bị kỹ càng để học sinh bước vào việc tiếp thu kiến thức mới. Giáo viên kích thích động cơ học tập bằng cách gợi mở những tình huống gần gũi hoặc bất ngờ, từ đó khơi gợi sự quan tâm và phát triển kiến thức nền của học sinh. Đây là quá trình xây dựng nhận thức ban đầu, giúp học sinh chủ động định vị mối liên hệ giữa trải nghiệm cá nhân với nội dung mới.
Thông qua nhiều hình thức hoạt động khác nhau, học sinh cũng được kết nối lại với những trải nghiệm hoặc kiến thức trước đó, từ đó tạo động lực cho quá trình học tập tiếp theo.
Giai đoạn Khám phá (Exploration)
Ở giai đoạn tiếp theo, học sinh được đặt vào vai trò của một nhà khoa học – tự mình khám phá, tìm hiểu, đặt câu hỏi và xây dựng hiểu biết ban đầu về hiện tượng. Các hoạt động thường mang tính thực nghiệm, tương tác với dụng cụ thí nghiệm, thiết bị công nghệ, hoặc tình huống thực tế, giúp học sinh phát triển kỹ năng quan sát, phân tích, và giải quyết vấn đề.
Trong khi đó, giáo viên đóng vai trò là người quan sát, hỗ trợ, thay vì truyền đạt trực tiếp, nhằm khuyến khích tính tự chủ và tư duy phản biện. Tuy nhiên, trong suốt quá trình khám phá, giáo viên cũng cần cung cấp theme kiến thức cơ bản và giúp học sinh có định hướng tốt hơn trong quá trình tự khám phá.
Giai đoạn Giải thích (Explanation)
Sau khi học sinh tích lũy được các trải nghiệm ban đầu, giáo viên dẫn dắt quá trình chuyển từ hiểu biết cá nhân sang nhận thức khoa học có hệ thống. Bằng cách khuyến khích học sinh trình bày kết quả quan sát, giải thích hiện tượng và phản biện lẫn nhau, từ đó học sinh làm rõ khái niệm, quy luật hoặc nguyên lý mới. Giáo viên lúc này đóng vai trò kết nối và kiến tạo tri thức cùng học sinh thông qua việc giới thiệu thuật ngữ chuyên môn, khái niệm khoa học, và chuẩn hóa tri thức.
Giai đoạn Mở rộng (Elaboration)
Tiếp theo, mục tiêu được chuyển sang vận dụng kiến thức đã học trong những tình huống thực tế hơn hoặc mới mẻ hơn. Học sinh được giao các nhiệm vụ mang tính ứng dụng, liên môn hoặc gắn với thực tiễn cuộc sống, nhằm giúp kiến thức trở nên linh hoạt, sâu sắc và có khả năng chuyển giao. Quá trình mở rộng còn tạo điều kiện phát triển kỹ năng hợp tác, sáng tạo và tư duy phản biện.
Ngoài nhiệm vụ giúp học sinh thực hành và vận dụng các kiến thức đã học, giáo viên cũng có thể yêu cầu học sinh tiến hành khảo sát bổ sung để củng cố các kỹ năng mới hoặc tham gia bài giảng nhằm giúp học sinh củng cố kiến thức trước khi được đánh giá thông qua các bài kiểm tra.
Giai đoạn Đánh giá (Evaluation)
Giai đoạn cuối cùng đóng vai trò đánh giá quá trình học tập và hiểu biết của học sinh, đồng thời phản ánh sự tiến bộ của học sinh trong cả quá trình. Giáo viên có thể sử dụng đa dạng hình thức đánh giá: từ bài kiểm tra viết, sản phẩm dự án, thuyết trình nhóm đến tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng. Thông qua đó có thể đưa ra đánh giá khách quan nhất với từng học sinh, sau đó đưa ra các phương hướng điều chỉnh hoạt động dạy – học phù hợp với nhu cầu cá nhân và định hướng phát triển năng lực toàn diện cho học sinh.
3.3. Hiệu quả của mô hình 5E trong dạy học STEM
Trong suốt thời gian qua, tại nhiều quốc gia trên thế giới, mô hình 5E đã chứng minh là một công cụ hiệu quả trong giáo dục STEM, góp phần tạo nên quá trình học tập hệ thống và liền mạch cho cả người học và người dạy.
Mục tiêu của mô hình này không nằm ở việc đem lại cho học sinh lượng tri thức sâu rộng của từng lĩnh vực khoa học cụ thể, mà là hình thành cho các em năng lực sử dụng tri thức của các lĩnh vực khoa học để giải quyết các vấn đề của thực tiễn đời sống hàng ngày. Thông qua đó, tạo điều kiện cho học sinh phát triển tư duy tự khám phá cũng như giúp các em chủ động xây dựng kiến thức mới dựa trên những hiểu biết và trải nghiệm đã có. Nhờ vậy, học sinh không còn cảm thấy bị động trong việc tiếp nhận kiến thức, mà trở nên tích cực, hứng thú hơn khi tham gia vào các hoạt động học tập, hình thành được năng lực cần thiết để thích ứng và phát triển trong môi trường hiện đại.
Trong khi đó, vai trò của giáo viên trong mô hình 5E cũng được đổi mới, không chỉ là người truyền đạt kiến thức mà còn là người hướng dẫn, tạo điều kiện để học sinh tự mình tìm hiểu và phát triển kiến thức. Bằng quy trình dạy học có cấu trúc rõ ràng, giáo viên dễ dàng chuẩn bị bài giảng một cách khoa học, bài bản, tránh việc dạy dàn trải hoặc lộn xộn. Thay vì tập trung quá nhiều vào truyền đạt lý thuyết, giáo viên được khuyến khích xây dựng các hoạt động thực hành, thí nghiệm và khám phá, tạo cơ hội cho học sinh tương tác và trải nghiệm trực tiếp.
3.4. Những cải tiến và lưu ý khi triển khai mô hình 5E
Trước những thay đổi của thời đại và những thách thức mới không ngừng được đặt ra cho nền giáo dục hiện đại, mô hình 5E không ngừng được điều chỉnh và phát triển nhằm đáp ứng tốt hơn yêu cầu dạy học tích cực và hiệu quả. Dù vẫn giữ cấu trúc gồm năm giai đoạn cơ bản (Engage – Explore – Explain – Elaborate – Evaluate), song nhiều công trình nghiên cứu gần đây đã đề xuất các phiên bản mở rộng như mô hình 7E. Hai giai đoạn mới được thêm vào – “Khơi gợi” (Elicit) và “Mở rộng sâu” (Extend) – giúp người học phát triển sự kết nối cá nhân và thúc đẩy quá trình học tập sâu sắc hơn.
Ngoài ra, xu hướng lồng ghép các yếu tố như tư duy bậc cao, học tập qua khám phá (inquiry-based learning) hay học theo dự án (project-based learning) vào từng giai đoạn của mô hình 5E đang ngày càng được chú trọng. Bởi bản chất của mô hình dạy học STEM là hành trình tìm hiểu và lý giải thế giới thông qua quan sát, đặt câu hỏi, kiểm tra giả thuyết và lập luận dựa trên bằng chứng. Vì vậy, mô hình 5E không chỉ là công cụ tổ chức hoạt động học mà còn là phương pháp giúp học sinh trải nghiệm quá trình kiến tạo tri thức như một nhà khoa học thực thụ.
Tuy nhiên, việc ứng dụng mô hình 5E không đơn thuần là lắp ghép các bước vào bài giảng, mà đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc và vận dụng linh hoạt theo từng bối cảnh lớp học. Nếu thiếu những lưu tâm cần thiết, mô hình rất dễ bị “hình thức hóa”, đánh mất giá trị cốt lõi vốn có. Dưới đây là những lưu ý khi áp dụng mô hình:
- Theo khuyến nghị từ chính tác giả mô hình – Tiến sĩ Rodger W. Bybee, mô hình 5E cần được thiết kế theo dạng chu trình học tập kéo dài từ 2 đến 3 tuần, với mỗi giai đoạn có thể chiếm trọn một hoặc nhiều buổi học riêng biệt.
- Chu trình nhất quán: Một thực tế được ghi nhận từ các nghiên cứu tại Hoa Kỳ cho thấy sự không nhất quán trong triển khai 5E giữa các giáo viên là điều đáng lo ngại. Một số giáo viên dù nắm rõ lý thuyết nhưng khi vận hành lại chỉ thực hiện các bước một cách hình thức, thiếu kết nối chặt chẽ giữa các giai đoạn. Việc hiểu sai hoặc vận dụng nửa vời như vậy không chỉ làm lệch hướng mô hình mà còn vô tình làm giảm cơ hội phát triển tư duy khoa học và kỹ năng giải quyết vấn đề của học sinh.
- Giáo viên không chỉ cần nắm vững lý thuyết, mà còn phải đầu tư công sức vào việc thiết kế các hoạt động phù hợp với từng giai đoạn, đảm bảo các bước được vận hành có mục tiêu rõ ràng, có sự liên kết mạch lạc và đặc biệt là tạo không gian để học sinh chủ động khám phá, kiến tạo tri thức từ trải nghiệm thực tiễn.
- Giai đoạn Đánh giá cũng cần được hiểu và áp dụng một cách linh hoạt. Bởi, trong một mô hình mang tính kiến tạo như 5E, đánh giá không chỉ là đo lường kết quả, mà còn là phương tiện hỗ trợ quá trình học diễn ra liên tục và hiệu quả hơn. Vì vậy, nên tích hợp các hình thức đánh giá định kỳ (formative) xuyên suốt quá trình học, từ đó cung cấp phản hồi kịp thời, giúp học sinh điều chỉnh cách hiểu, hoàn thiện sản phẩm học tập và phát triển tư duy phản biện.
Như vậy, mô hình dạy học STEM là một trong những mô hình giáo dục hiện đại, giúp học sinh hình thành lối tư duy, cách nhìn nhận vấn đề, phương thức giải quyết vấn đề của kỉ nguyên vạn vật kết nối, số hóa và trí tuệ nhân tạo. Hiện nay, phụ huynh Việt Nam có nhiều cơ hội giúp con em được học tập trong môi trường giáo dục STEM chất lượng, ví dụ như tại Trường quốc tế Westlink. Bằng phương pháp giáo dục hiện đại, đặt học sinh làm trung tâm, đồng thời áp dụng giáo trình xuất sắc và tiên tiến trên thế giới, kết hợp ưu điểm giáo dục truyền thống được giảng dạy bằng đội ngũ giáo viên ưu tú, Westlink tự hào là môi trường lý tưởng để trẻ trải nghiệm mô hình 5E trong giáo dục STEM, khai thác tối đa năng lực bản thân và phát triển toàn diện.
Trên đây là chia sẻ về mô hình dạy học STEM trong giáo dục hiện đại. Phụ huynh cần cân nhắc và chuẩn bị kỹ lưỡng để con tận dụng tối đa cơ hội, học tập hiệu quả và phát huy giá trị mà mô hình giáo dục này mang lại.
Nếu phụ huynh còn thắc mắc về những vấn đề liên quan đến chương trình học tại Westlink, vui lòng liên hệ qua các kênh sau đây:
THÔNG TIN LIÊN HỆ
- Địa chỉ: Đường Gia Vinh, Khu đô thị mới Tây Hồ Tây, Phường Xuân Tảo, Quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội
- Hotline: (+84) 865 777 900
- Email: infor@westlink.edu.vn
- Email: infor@westlink.edu.vn
- Website: https://westlink.edu.vn/vi
