STEM (Khoa học, công nghệ, kĩ nghệ và toán học) là những kĩ năng và tri thức tạo nên nền tảng cho nền kinh tế được công nghệ dẫn lái của thế kỉ 21. Do đó các kĩ năng STEM là rất quan trọng cho nghề nghiệp thành công trong thị trường việc làm ngày nay. Nhưng STEM còn nhiều hơn nhiều so với chỉ là bốn lĩnh vực học tập này được dạy trong trường. Nó là tập hợp tích hợp các tri thức làm phát triển tư duy phê phán, cộng tác, và kĩ năng giải quyết vấn đề. Bạn không thể dạy STEM bằng việc đọc bài giảng hay ghi nhớ các sự kiện mà sinh viên phải học cách áp dụng tri thức của họ để nhận diện vấn đề, thiết kế giải pháp, và giải quyết vấn đề. Để dạy STEM hiệu quả, bạn có thể cần dùng phương pháp “Học qua Hành” với giáo trình hỗn hợp gồm các công cụ hỗ trợ của như video, phim ngắn, và bài đọc thêm v.v.

“Học qua Hành” KHÔNG phải là khái niệm mới; nó cổ như lịch sử nhân loại. Plato, Socrates, và Aristotle đã dạy phương pháp này ở Hi Lạp rằng “Với mọi thứ mà chúng ta phải học trước khi chúng ta có thể làm chúng, chúng ta phải học bằng việc làm chúng.” Trong thời Phục hưng, Francis Bacon viết: “Bạn học viết bằng việc làm điều đó. Bạn học đọc bằng việc làm điều đó. Bạn đọc nhiều để làm tăng vốn từ vựng và biết nhiều từ vựng bạn có thể đọc tốt.” Nhưng bằng cách nào đó trong giáo dục, chúng ta chọn dạy bằng việc đọc bài giảng và buộc học sinh học bằng việc ghi nhớ sự kiện và công thức. Lí do là hiển nhiên, khó dạy bằng việc yêu cầu học sinh “làm cái gì đó.” Làm sao chúng ta có thể dạy lịch sử bằng việc làm được? Làm sao chúng ta có thể dạy văn học bằng việc làm được? Về căn bản khó dạy “học qua hành” cho những môn này trong lớp học. Tuy nhiên, trong STEM, có nhiều “hoạt động làm” mà học sinh có thể học bằng việc làm. Bạn không thể học khoa học bằng ghi nhớ công thức nhưng bạn phải tiến hành thực nghiệm. Bạn không thể học toán học bằng ghi nhớ phương trình mà bạn phải giải bài toán. Bạn không thể học lập trình bằng việc nghe bài giảng mà bạn phải viết mã. Bạn không thể học kĩ nghệ bằng việc đọc sách mà bạn phải làm việc trên việc làm mô hình. Ban không thể học nói tiếng nước ngoài chỉ bằng việc biết văn phạm nhưng bạn phải thực hành bằng việc nói. Về căn bản với STEM, phương pháp tốt nhất là “học qua hành.”

Chẳng hạn, cách tốt hơn để dạy lập trình là để sinh viên viết mã mọi ngày. Tôi thường bắt đầu lớp lập trình bằng việc cho bài giảng ngắn về điều sinh viên sẽ học vào ngày đó rồi chỉ cho họ các ví dụ để cho họ có ý tưởng về điều họ phải làm. Chúng tôi thường có vài phút thảo luận trên lớp hay trả lời một số câu hỏi rồi sinh viên được cho một tập năm hay sáu nhiệm vụ mà họ phải làm bằng việc viết mã. Hai nhiệm vụ đầu gần như có liên quan tới điều họ vừa học trong bài giảng và tương tự như các ví dụ cho nên họ có thể dễ dàng làm mà không có vấn đề gì. Điều này sẽ xây dựng tự tin cho họ về tài liệu trên lớp. Trong thời gian này, tôi thường bước quanh lớp học để trả lời các câu hỏi. Hai nhiệm vụ tiếp thường khó hơn yêu cầu sinh viên phải nghĩ về vấn đề và phân tích các lệnh trước khi họ bắt đầu viết mã. Điều này sẽ kiểm tra việc hiểu của họ về cấu trúc và cú pháp của điều họ đã học. Nhiệm vụ cuối cùng thường toàn diện hơn nơi họ phải tổ hợp điều họ đã học trước đây và tổ hợp chúng vào tài liệu ngày hôm nay. Đây thường là một chương trình ngắn quãng 50 tới 100 dòng mã nơi sinh viên học giải quyết vấn đề. Tôi giám sát tiến bộ của từng sinh viên để tìm ra sinh viên nào có thể cần giúp đỡ thêm. Một khi phần lớn sinh viên đã chứng tỏ sự thành thạo về thực hành này thì chúng tôi có thể chuyển sang chủ đề tiếp. Bằng việc chia các kĩ thuật lập trình thành các cấu phần nhỏ hơn và để sinh viên học qua hành (viết mã mọi ngày) điều đó sẽ làm cho sinh viên cảm thấy thoải mái hơn và dẫn tới tỉ lệ thành công cao hơn.

Điều quan trọng là động viên sinh viên bằng việc thường xuyên nhắc họ rằng khu vực STEM là nơi có mọi việc làm tốt và là nơi việc làm tốt sẽ có. Ngày nay có hàng triệu việc làm trong lĩnh vực STEM không được lấp đầy trên khắp thế giới và nhu cầu vẫn đang tăng lên với tỉ lệ gần như gấp đôi mỗi năm. Người ta dự đoán rằng đến năm 2020, sẽ có ba tới năm triệu việc làm STEM mới mở ra ở một mình Mĩ. Kết quả là, Hội đồng cố vấn của tổng thống về khoa học và công nghệ đã đặt ra mục đích đào tạo thêm xấp xỉ 1 triệu người tốt nghiệp đại học và 10,000 thầy giáo trong lĩnh vực STEM trong mười năm tới và “nhập khẩu” xấp xỉ 3 triệu người từ các nước khác để đáp ứng cho nhu cầu khẩn thiết của công nghiệp.

—English version—

Teaching STEM skills

STEM (Science, technology, engineering and math) are the skills and knowledge that form the foundation for the technology driven economy of the 21st century. Therefore STEM skills are very important for a successful career in today’s job market. But STEM is much more than just the four fields of study that are taught in school. It is an integrated set of knowledge that develops critical thinking, collaboration, and problem-solving skills. You cannot teach STEM by lecturing or memorize facts but students must learn how to apply their knowledge to identify problems, design solutions, and solve problems. To teach STEM effectively, you may need to use “Learning by Doing” method with blended curriculum of supporting tools such as videos, short films, and extra readings etc.

“Learning by Doing” is NOT a new concept; it is as old as our human history. Plato, Socrates, and Aristotle had taught this method in ancient Greece that “For everything that we have to learn before we can do them, we must learn by doing them.” In the Renaissance age, Francis Bacon wrote: “You learn to write by doing it. You learn to read by doing it. You read more to increase your vocabulary and knowing more vocabularies you can read well.” But somehow in education, we choose to teach by lecturing and force students to learn by memorizing facts and formulas. The reasons is obvious, it is difficult to teach by asking students “to do something.” How can we teach history by doing? How can we teach literature by doing? Basically it is difficult to teach “learning by doing” to these subjects in classroom. However, in STEM, there are many “Doing activities” that students can learn by doing. You cannot learn science by memorizing formulas but you must conducting experiments. You cannot learn math by memorizing equations but you must solve problems. You cannot learn programming by listening to lecture but you must write codes. You cannot learn engineering by reading books but you must work on modeling. You cannot learn to speak a foreign language just by knowing grammar but you must practice by speaking. Basically with STEM, the best method is “Learning by Doing.”

For example, a better way to teach programming is letting students to write codes every day. I often start my programming class by given a short lecture on what students will learn on that day then show them examples so they have ideas of what they must do. We often have few minutes of class discussions or answer some questions then students are given a set of five to six tasks that they must do by writing codes. The first two tasks are mostly related to what they just learn on the lecture and similar to the examples so they can easily doing without any problem. This will build their confident about the class materials. During this time, I often walk around the classroom to answer questions. The next two tasks are usually more difficult that require students to think about the problems and analyze the instructions before they start coding. This will test their understanding about the structure and syntax of what they have learned. The last tasks are usually more comprehensive where they have to combine what they have learned previously and incorporate into today’s materials. This is usually a short program about 50 to 100 lines of code where students learn to solve a problem. I monitor each individual student progress to find any student who may need additional helps. Once most students have demonstrated proficiency on this practice then we can move to the next topics. By breaking programming techniques into smaller components and let students learn by doing (Write code every day) it will make students to feel more comfortable and leads to a higher success rate.

It is important to motivate students by constantly remind them that STEM areas are where all the good jobs are and where the good jobs will be. Today there are millions of unfilled jobs in STEM fields all over the world and the needs are growing at a rate nearly double every year. It is predicted that by 2020, there will be three to five million new STEM jobs opening in the U.S alone. As a result, the President’s Council of Advisors on Science and Technology has set the goal to train approximately 1 million more college graduates and 10,000 teachers in STEM fields in the next ten years and “import” approximately 3 million from other countries to fulfill the urgent industry needs.