Thông tin khái quát về NASA
NASA là viết tắt của National Aeronautics and Space Administration. Đây là cơ quan chính phủ Hoa Kỳ chịu trách nhiệm về khoa học và công nghệ liên quan đến bầu trời và không gian. Kỷ nguyên khám phá không giam Space Age bắt đầu vào năm 1957 với sự ra mắt của vệ tinh Sputnik của Liên Xô và sau đó một năm NASA chính thức hoạt động vào ngày 1 tháng 10 năm 1958 (NASA, 2018).
Người phụ trách của NASA được đề cử bởi tổng thống và được xác nhận bằng một cuộc bỏ phiếu tại Thượng viện. Thông tin thêm về NASA có thể được tìm thấy tại http://www.nasa.gov/about/highlights/index.html
Hầu như mọi người đều biết một khía cạnh nào đó về công việc của NASA nhưng có lẽ ít ai có ý tưởng về việc có bao nhiêu điều khác nhau mà cơ quan này đảm nhận và thực hiện. Các phi hành gia trong quỹ đạo tiến hành nghiên cứu khoa học. Vệ tinh giúp các nhà khoa học tìm hiểu thêm về Trái đất. Tàu không gian thực hiện nghiên cứu hệ mặt trời và xa hơn nữa. Những phát triển mới cải thiện việc đi lại bằng máy bay và các khía cạnh khác của chuyến bay. NASA cũng đang bắt đầu một chương trình mới để gửi con người khám phá Mặt trăng và Sao Hỏa. Ngoài những nhiệm vụ lớn đó, NASA còn làm được nhiều việc khác nữa. Cơ quan chia sẻ những gì nó thu được để thông tin của nó có thể làm cho cuộc sống mọi người trên toàn thế giới được tốt hơn. Ví dụ, các công ty có thể sử dụng các khám phá của NASA để tạo ra các sản phẩm mới (NASA, 2018).
NASA giúp giáo viên giảng dạy cho sinh viên, học sinh - những người sẽ trở thành kỹ sư, nhà khoa học, phi hành gia và các công nhân NASA khác trong tương lai. Họ sẽ là những nhà thám hiểm tiếp tục khám phá hệ mặt trời và vũ trụ. NASA có truyền thống đầu tư vào các chương trình và hoạt động truyền cảm hứng cho sinh viên, học sinh, nhà giáo dục, gia đình và cộng đồng say mê khám phá vũ trụ. NASA cung cấp các chương trình đào tạo để giúp giáo viên tìm hiểu những cách thức mới để dạy khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Cơ quan này cũng tạo điều kiện cho sinh viên, học sinh tham gia vào các nhiệm vụ của mình để giúp họ phấn khởi học tập (NASA, 2018).
NASA đặt mục tiêu “đạt được tầm cao mới và tiết lộ những điều còn chưa biết để những gì chúng ta làm và học hỏi sẽ mang lại lợi ích cho nhân loại.” Ngày nay NASA triển khai tầm nhìn của mình thông qua bốn Ban sứ mệnh (Hàng không, Khám phá và Hoạt động liên quan đến con người, Khoa học và Công nghệ Vũ trụ); Văn phòng nhân viên quản trị (ví dụ như Văn phòng Giao tiếp và Văn phòng Giáo dục); và mười trung tâm thực địa (ví dụ như Trung tâm nghiên cứu Ames, Trung tâm bay không gian Goddard, Phòng thí nghiệm phản lực). Ngoài ra, NASA cung cấp các mục tiêu của mình thông qua một loạt các chương trình liên kết với ngành công nghiệp, trường đại học, cao đẳng, phòng thí nghiệm, khoa học, kỹ thuật và giáo dục.
Hoạt động liên quan đến giáo dục STEM tại các trường phổ thông ở Hoa Kỳ của NASA
Trong NASA, Ban Sứ mệnh Khoa học “Science Mission Directorate” (SMD) tìm cách trả lời các câu hỏi về kinh tế thông qua một loạt các nhiệm vụ và chương trình nghiên cứu về khám phá Trái Đất, Mặt Trời, hệ mặt trời và vũ trụ. Thông qua bốn Bộ phận Khoa học (http://nasascience.nasa.gov), các nỗ lực của NASA SMD nhằm phát triển khoa học hệ thống trái đất và những ứng dụng để đáp ứng những thách thức về thay đổi môi trường và khí hậu, hiểu về Mặt trời và các tương tác của nó với hệ Mặt trời và Trái đất, xác định nội dung, nguồn gốc và sự tiến hóa của hệ mặt trời và tiềm năng cho cuộc sống ở nơi khác, khám phá cách vũ trụ hoạt động, khám phá cách vũ trụ bắt đầu và phát triển, và tìm kiếm các hành tinh có kích thước tương tự Trái đất.
Đồng thời NASA SMD chia sẻ và giáo dục sinh viên, học sinh, giáo viên và công chúng về những điều tra, khám phá của tổ chức và tầm quan trọng của chúng bằng cách đem những nỗ lực và chương trình giáo dục trực tiếp vào các nhiệm vụ và chương trình của mình như thúc đẩy các nhà khoa học, tăng cường cơ sở vật chất để cung cấp các trải nghiệm về STEM để hỗ trợ các mục tiêu giáo dục quốc gia. Những nỗ lực này hiện được điều phối bởi bốn Diễn đàn Giáo dục Khoa học và Tiếp cận Công chúng (Science Education and Public Outreach Forums)với một diễn đàn dành cho một Bộ phận SMD để đảm bảo các chương trình được phối hợp bởi NASA với các đơn vị được vận hành trôi chảy, hiệu quả, tiết kiệm và có tầm ảnh hưởng.
Một số dự án tiêu biểu
- NASA HUNCH
Theo Joe Morgan, Wei Zhan, & Matt Leonard (2013), NASA là một trong những người ủng hộ mạnh mẽ và khách hàng của giáo dục STEM ở Hoa Kỳ. Để tăng sự quan tâm của các học sinh trung học đối với STEM, NASA đã tạo ra chương trình “High Schools United with NASA to Create Hardware” (HUNCH) (“Các trường trung học hợp tác với NASA để tạo phần cứng”). Tính đến năm 2014 NASA đã điều hành chương trình HUNCH trong mười năm. HUNCH là sự hợp tác giảng dạy giữa NASA và các trường trung học phổ thông hoặc trung học cơ sở. Mỗi năm, học sinh từ các trường trung học được chọn tham gia chương trình HUNCH hoạt động trên các dự án liên quan đến không gian do NASA đề xuất hoặc được tạo ra bởi chính họ dưới sự hướng dẫn của giáo viên khoa học kỹ thuật và kỹ sư NASA. Chương trình HUNCH có các mục tiêu sau:
- cung cấp các cơ hội dự án đầy thách thức cho học sinh được trải nghiệm thực hành,
- giúp học sinh tiếp cận sinh viên với các chuyên gia làm việc trong ngành nghề STEM,
- xây dựng sự tự tin cho học sinh trong các lĩnh vực STEM,
- dạy học sinh xem những sai lầm như cơ hội học tập chứ không phải là những thất bại để giúp họ giảm sự sợ hãi khi phải chấp nhận rủi ro,
- kích thích sự sáng tạo của học sinh và niềm đam mê học tập trong các lĩnh vực STEM
- tạo nên cảm giác tự hào và ý thức về việc hoàn thành nhiệm vụ của học sinh,
- cung cấp cơ hội cho học sinh để xác định xem họ có quan tâm đến việc theo đuổi nghề STEM hay không, và
- để nâng cao kiến thức về nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật đích thực.
Năm 2012, Trung tâm Vũ trụ Johnson của NASA đã chọn tổng cộng sáu trường trung học trong vùng lân cận của Houston để phát triển các thiết bị bộ phận được sử dụng bởi NASA. Các dự án do NASA đề xuất cho năm 2012 bao gồm: 1) Máy giặt; 2) Máy tập thể dục; 3) Giả lập mô-đun Phòng thí nghiệm Destiny của Trạm vũ trụ quốc tế (ISS); 4) Một công cụ nhanh chóng và đơn giản đo tất cả các loại kích thước Hex và Allen, 5) Dây chuyền sản xuất Luminaire (Joe Morgan, Wei Zhan, & Matt Leonard, 2013).
Không những chỉ đơn phương hỗ trợ cho các trường phổ thông, NASA còn có những chương trình hợp tác với các trường đại học để giúp mình trong việc hỗ trợ các trường phổ thông. Để nâng cao trải nghiệm của sinh viên, NASA tài trợ hai dự án bổ sung yêu cầu các trường đại học thiết kế và thực hiện các mô-đun giáo dục trong các lĩnh vực quản lý dự án cho sáu trường trung học sẽ được phân phối trong hai học kỳ (mùa thu và mùa xuân). Đại học Texas A & M là một trong hai trường đại học được lựa chọn cho các nhiệm vụ này. Các mô-đun này được thiết kế để cho học sinh hiểu các khái niệm và công cụ quản lý có thể áp dụng cho dự án HUNCH của NASA. Lợi ích của các mô-đun quản lý dự án là: 1) có được kiến thức trong quản lý dự án, 2) thực hiện kịp thời, hiệu quả về tiết kiệm các dự án HUNCH của NASA và quan trọng nhất là 3) tăng sự quan tâm của học sinh trong STEM (Joe Morgan, Wei Zhan, & Matt Leonard (2013).
Các nghiên cứu cho thấy ở cấp đại học, sinh viên có xu hướng tập trung nỗ lực vào các khía cạnh kỹ thuật của dự án và bỏ qua tầm quan trọng của các lĩnh vực khác như quản lý dự án (Zhan & Morgan, 2011; Zhan và cộng sự, 2009). Nếu không có một quá trình nghiêm ngặt để thực hiện dự án, sinh viên có thể sẽ chủ yếu sử dụng phương pháp sửa lỗi nhiều lần cho đến khi hoàn chỉnh. Kết quả là, các dự án có thể sử dụng quá ngân sách và không đáp ứng thời hạn. Các kỹ sư tương lai phải học sớm về quy trình phát triển sản phẩm / hệ thống để đáp ứng đúng thời hạn và ngân sách. Việc giúp sinh viên kỹ thuật tiếp xúc sớm với quy trình phát triển sản phẩm đã được chứng minh là mang lại nhiều lợi ích (Olds và cộng sự, 1990; Zhan và cộng sự, 2009). Quản lý dự án là một yêu cầu cần thiết để thực hiện thành công một dự án quy mô lớn (Heerkens, 2001; Kerzner, 2005). Đây là trường hợp đặc biệt khi các sinh viên thiếu kinh nghiệm là lực lượng tham gia chính của dự án. Một dự án thành công sẽ chứng minh sự phát triển kỹ thuật của học sinh, nhưng cũng quan trọng không kém là việc khai sáng cho họ về tầm quan trọng của các nguyên lý quản lý dự án mà họ cần tuân theo.
Nhiều nhà giáo dục đã thảo luận về các phương pháp dạy quản lý dự án một cách hiệu quả khi cá nhân còn đang học tập (Fisher và cộng sự, 2005; Hriso & Clark, 2007). Quản lý dự án là một kỹ năng cần thiết cho các kỹ sư làm việc trong ngành công nghiệp trong thế kỷ 21 (Trilling & Fadel, 2009). Do tầm quan trọng của nó trong thế giới thực, nhiều chương trình đào tạo nhắm vào lực lượng lao động trong khu vực công và tư nhân nhằm cải thiện kiến thức và khả năng ứng dụng của quản lý dự án (Kuprenas & Nasr, 2006).
- Các chương trình giáo dục và tiếp cận công chúng (EPO)
Bằng cách hợp tác với các nhà khoa học với các nhà giáo dục chuyên nghiệp, phương pháp tiếp cận của SMD với EPO đã dẫn đến nhiều nguồn lực và cơ hội cho phép học sinh, sinh viên, nhà giáo dục và công chúng tham gia hiệu quả vào thực hành khoa học như được gọi trong các tiêu chuẩn khoa học thế hệ mới (National Research Council, 2013). Ví dụ, Dự án Hình ảnh Sinh viên Sao Hỏa Mars Student Imaging Project đã cho phép hơn 35.000 sinh viên tạo ra và điều tra các câu hỏi nghiên cứu của riêng họ bằng cách sử dụng dữ liệu tàu vũ trụ sao Hỏa thực sự từ năm 2002 (http://marsed.mars.asu.edu/msip). Hay như dự án Geomagnetic Event Observation Network by Students (GEONS) từ năm 2004. Dự án GEONS đã lắp đặt từ kế trên mặt đất ở các trường nông thôn trong những cộng đồng còn kém phát triển để hướng dẫn cho giáo viên về cách sử dụng dữ liệu từ kế với học sinh của họ. Kết quả là, một học sinh GEONS ở Michigan đã viết và xuất bản một bài báo dựa trên công việc của học sinh ấy với dữ liệu từ NASA trong tạp chí peer-review, Tạp chí Khoa học Quốc gia Trung học (Peticolas et al., 2008).
Nguồn lực và cơ hội dành cho nhà giáo dục bao gồm tài liệu hỗ trợ chương trình giảng dạy và kinh nghiệm nghiên cứu đích thực. Hàng năm, MY NASA DATA cung cấp khoảng 65.000-80.000 lượt người truy cập vào các bộ dữ liệu và công cụ khoa học trái đất thân thiện với lớp học, cùng với hơn 100 kế hoạch thiết kế bài học có sự đánh giá. Chương trình Quan sát thiên văn (SOFIA) với sự hợp tác của các nhà giáo dục và các nhóm khoa học của SOFIA để cung cấp cho các nhà giáo dục một cơ hội duy nhất được bay với nhóm khoa học trên các chuyến bay nghiên cứu. Các nhà giáo dục được đào tạo về các vấn đề liên quan đến các dự án nghiên cứu có sự hiểu biết tốt hơn về quy trình nghiên cứu khoa học và mang kiến thức trở lại phục vụ cộng đồng địa phương và các lớp học của họ (Michael G. Gibbs et al., 2014)
Cách tiếp cận hợp tác này cũng cho phép các nhà khoa học tham gia vào giáo dục và phổ biến khoa học theo những cách có ý nghĩa, như được trình bày bởi NASA (1995) và Morrow (2000). Các nhà lãnh đạo của các dự án EPO được tài trợ bởi SMD báo cáo rằng các nhà khoa học tham gia vào một loạt các hoạt động trong các chương trình EPO bao gồm đánh giá nội dung khoa học cho sản phẩm/tài nguyên, thuyết trình cho công chúng, giải thích dữ liệu hoặc làm rõ dữ liệu và kết quả nghiên cứu cho nhóm EPO, viết nội dung khoa học cho sản phẩm/tài nguyên, cung cấp nội dung trang web, tham gia vào các phương tiện truyền thông điện tử (podcast, vodcasts, video, v.v.) hoặc các nỗ lực truyền thông xã hội và tạo các hoạt động và/hoặc tài nguyên giáo dục. (Michael G. Gibbs et al., 2014)
- Dự án Hợp tác phát triển chuyên môn các nhà giáo dục trong lĩnh vực STEM “The NASASTEM Educator Professional Development Collaborative” (EPDC)
NASA STEM EPDC có sự cam kết mạnh mẽ cho việc giới thiệu các nhà giáo dục tới các tài nguyên độc đáo và tài sản sáng tạo của NASA vốn có tại các trung tâm của NASA, chẳng hạn như cơ sở triển khai vũ trụ và thử nghiệm động cơ và các trung tâm đào tạo phi hành gia. Ngoài ra, NASA còn cung cấp quyền truy cập vào các bài học, hoạt động và tài nguyên của NASA mà các nhà giáo dục có thể sử dụng để giảng dạy học sinh, sinh viên, bao gồm tài nguyên giáo dục hiện tại của NASA và khả năng truy cập tại các trung tâm của NASA trên toàn quốc (NASA, 2017).
Trung tâm NASA EPEM của NASA STEM có vị trí đặc biệt trong việc cung cấp cho các nhà giáo dục cơ hội để phát triển chuyên môn thông qua việc tham gia với các chuyên gia về các vấn đề cụ thể và chuyên gia giáo dục tại mỗi trong mười trung tâm của NASA. Mỗi trung tâm NASA, tập trung vào một loạt các chủ đề, nghiên cứu và hoạt động dựa trên cơ sở và khả năng của nhân viên, có thể mang lại những trải nghiệm phát triển chuyên nghiệp khác nhau. Ví dụ, việc sử dụng các dự án và công cụ về chủ đề phóng tên lửa và dạy về robot cùng với các ví dụ, kết nối và tài nguyên được phát triển bởi các kỹ sư của NASA có thể cung cấp cho các nhà giáo dục nội dung giảng dạy sẽ tạo ra trải nghiệm ý nghĩa cho sinh viên ngoài sách giáo khoa. Bằng cách dạy cho các nhà giáo dục cách sử dụng hình ảnh và dữ liệu của NASA được các nhà khoa học NASA thu thập, sinh viên sẽ có thể khám phá các vấn đề và ví dụ thực tế - liên quan trực tiếp đến các hoạt động thực tế của NASA (NASA, 2017).
Bằng cách cung cấp một chuyên gia EPEM của NASA tại mỗi trung tâm, NASA tăng cường khả năng của NASA STEM EPDC để cung cấp các ví dụ thực tế từ các trung tâm NASA về các chủ đề bao gồm như thăm dò không gian và nghiên cứu hàng không. Tại một trong mười trung tâm của NASA, có một chuyên gia EPEM của NASA được chỉ định là người đủ điều kiện để tận dụng chuyên môn và cơ sở vật chất độc đáo của trung tâm đó để giúp phát triển các tài liệu và kinh nghiệm nâng cao chuyên môn về giáo dục (NASA, 2017).
Tiểu kết
Như vậy có thể thấy rằng NASA có rất nhiều hoạt động để hỗ trợ sự phát triển giáo dục STEM tại các trường phổ thông Hoa Kỳ. Những hoạt động này là dựa vào những thế mạnh của NASA về chuyên gia và cơ sở vật chất. Ngoài ra, NASA, trong việc hỗ trợ các trường phát triển STEM, không chỉ hoạt động đơn lẻ mà có sự liên kết chặt chẽ với nhà trường, các tổ chức công và tư khác, cũng như với từng cá nhân là các nhà khoa học, giáo dục hay các cá nhân trong những lĩnh vực và có vai trò khác nhau. Một điều có thể nhận thấy từ những hoạt động của NASA trong việc phát triển STEM đó chính là việc xây dựng những kế hoạch ngắn hạn và dài hạn với những mục tiêu và đối tượng rõ ràng. Điều này giúp cho NASA không chỉ là cơ quan có tầm ảnh hưởng ở hiện tại mà cả tương lai đối với sự phát triển giáo dục STEM ở các trường phổ thông Hoa Kỳ và các các quốc gia khác. Nhưng có lẽ điều quan trọng hơn hết chính là việc phát triển giáo dục STEM ở các cấp học khác nhau được quy định trong sứ mệnh của tổ chức này. Nó không phải là những hoạt động tức thời hay phụ trợ mà là một trong những trụ cột tạo nên sự tồn tại và phát triển của NASA.
Từ một trường hợp điển hình này, các quốc gia có thể học hỏi được nhiều điều khác nhau. Dù khó có thể so sánh về nguồn vật lực, nhân lực và lịch sử phát triển khi đặt cạnh NASA nhưng triết lý mà nó mang lại cùng sự vận hành của nó là một điều mang ý nghĩa lan toả rộng rãi. NASA thể hiện sự quan tâm và hỗ trợ mạnh mẽ của nhà nước từ nhiều phía để phát triển giáo dục STEM. Giáo dục đơn thuần không thể hiệu quả nếu thiếu sự hỗ trợ từ các phía có liên quan, đặc biệt đối với STEM vì đây là những lĩnh vực mang tính ứng dụng cao và đòi hỏi nhiều thiết bị hỗ trợ. Việc hỗ trợ cũng cần được lên kế hoạch rõ ràng với tầm nhìn ngắn hạn và dài hạn để tạo điều kiện cho việc kiểm tra, đánh giá tác động và có những điều chỉnh kịp thời khi cần thiết. Những hoạt động của NASA cũng cho thấy sự tận dụng thế mạnh của các tổ chức khác nhau để hỗ trợ giáo dục STEM. Đó không chỉ là về không gian vũ trụ mà có thể là về hoá chất hay máy móc. Điều quan trọng là việc nhìn nhận và sử dụng thế mạnh này. Ngoài ra, một điều có thể nhận thấy chính là mối quan hệ hai chiều trong sự hỗ trợ này. Dù gọi là hỗ trợ, những không thể phủ nhận sự hợp tác với những lợi ích của nó mang lại đối với NASA. Những đối tượng khác nhau được hưởng lợi từ sự hỗ trợ của NASA nhất là giáo viên và học sinh nhưng NASA cũng đạt được những lợi ích không nhỏ. Đó là mối quan hệ với các tổ chức và cá nhân mà họ có thể hỗ trợ cho hoạt động của NASA hiện tại và sau này. Những ý tưởng từ các tổ chức và cá nhân này cũng giúp NASA trong quá trình phát triển và triển khai các dự án của mình. Và một điều quan trọng khác chính là việc có được những lực lượng lao động tương lai cho chính mình và do mình đầu tư. Đây là những giá trị và lợi ích mà các tổ chức và cá nhân khác cũng có thể nhận được khi đầu tư về phát triển giáo dục STEM.
Tài liệu tham khảo
Fisher, D., Schluter, L., & Toleti, P. (2005). Project Management Education and Training Process for Career Development. Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 131, No. 8, pp. 903-910.
Heerkens, G. (2001). Project Management (The Briefcase Book Series), McGraw–Hill.
Hriso, P., & Clark, W. A. (2007). Project management through experiential learning. Proceedings of the Annual Conference of American Society for Engineering Education.
Joe Morgan, Wei Zhan, & Matt Leonard (2013). K-12 Project Management Education: NASA Hunch Projects. American Journal of Engineering Education – Fall 2013 Volume 4, Number 2.
Knezek, G., Christensen, R., & Tyler-Wood, T. (2011). Contrasting perceptions of STEM content and careers. Contemporary Issues in Technology and Teacher Education, 11(1), pp. 92-117.
Kuprenas, J. & Nasr, E. (2006). Project management training and certification for a public sector engineering organization. Proceedings of the Annual Conference of American Society for Engineering Education.
Michael G. Gibbs, James G. Manning, and Joseph B. Jensen, eds. (2014). Ensuring STEM Literacy: A National Conference on STEM Education and Public Outreach ASP Conference Series, 2014.
Morrow, C.A. (2000), “The Diversity of Roles for Scientists in K-14 Education and Outreach,” whitepaper, http://www.spacescience.org/education/extra/resources_scientists_cd/Source/Roles.pdf
NASA (1995), “Partners in Education: A Strategy for Integrating Education and Public Outreach into NASA’s Space Science Programs.” http://science.nasa.gov/researchers/education-public- outreach/strategy/program-strategy-archives/
NASA (2017). NASA STEM EPDC Annual Report. NASA, the United States.
NASA (2018). Missions. https://www.nasa.gov/
National Research Council (2013), “Next Generation Science Standards: For States, By States.” Washington, DC: The National Academies Press.
Olds, B. M., Pavelich, M. J., & Yeatts, F. R., (1990). Teaching the Design Process to Freshmen and Sophomores,” Journal of Engineering Education, July/August, pp. 554-559.
Peticolas, L.M. et al. (2008), “The Time History of Events and Macroscale Interac- tions during Substorms (THEMIS) Education and Outreach (E/PO) Program.” Space Science Reviews, Volume 141, Issue 1-4, p. 557-583.
Trilling, B. & Fadel, C. (2009). 21st century skills: learning for life in our times. San Francisco, CA: Jossey-Bass. http://www.21stcenturyskillsbook.com/index.php
Zhan, W., & Morgan, J. A. (2011). Visual project management tools and their application. Journal of Management and Engineering Integration, Vol. 4, No. 1, pp. 137-144.
Zhan, W., Zoghi, B., & Fink, R. (2009). The Benefit of Early and Frequent Exposure to Product Design Process”, Journal of Engineering Technology, Spring, pp. 34-43.