Một bài giảng STEM luôn cần gắn với thực tế để học sinh cảm thấy sự liên quan giữa bài học và cuộc sống của chính mình, từ đó giúp học sinh nhận ra giá trị của các kiến thức và kĩ năng được học, đồng thời rèn luyện tư duy giải quyết vấn đề thực tế ngay từ khi còn đang còn ngồi trên ghế nhá trường.
Như đã ra mắt, một trong những cách để tạo nên bài giảng như vậy đó là hướng dẫn học viên quan sát và nghiên cứu và phân tích 1 yếu tố dưới nhiều góc nhìn trong thực tiễn, tránh nói chung chung, xa vời và quá sâu xa. Bên cạnh đó, yên cầu giáo viên cần phải nắm được những hoạt động giải trí thực tiễn mà học viên cần phải thực thi như sau :
I. Để thiết kế bài giảng STEM giáo viên cần nắm được 3 hoạt động giải trí thực tiễn mà học viên cần thực thi
1. Hoạt động tìm hiểu và khám phá thực tiễn, phát hiện yếu tố
Trong các bài giảng STEM, học sinh được đặt trước các nhiệm vụ thực tiễn: giải quyết một tình huống hoặc tìm hiểu, cải tiến một ứng dụng kĩ thuật nào đó. Thực hiện nhiệm vụ này, học sinh cần phải thu thập được thông tin, phân tích được tình huống, giải thích được ứng dụng kĩ thuật từ đó xuất hiện các câu hỏi hoặc xác định được vấn đề cần giải quyết.
2. Hoạt động nghiên cứu và điều tra kiến thức và kỹ năng nền
Từ những câu hỏi hoặc yếu tố cần xử lý, học viên được nhu yếu / hướng dẫn tìm tòi, điều tra và nghiên cứu để đảm nhiệm kỹ năng và kiến thức, kĩ năng cần sử dụng cho việc vấn đáp thắc mắc hay xử lý yếu tố. Đó là những kiến thức và kỹ năng, kĩ năng đã biết hay cần dạy cho học viên trong chương trình giáo dục phổ thông .Hoạt động này gồm có : nghiên cứu và điều tra tài liệu khoa học ( gồm có sách giáo khoa ) ; quan sát / thực thi những thí nghiệm, thực hành thực tế ; giải những bài tập / trường hợp có tương quan để nắm vững kiến thức và kỹ năng, kĩ năng .
3. Hoạt động xử lý yếu tố
Về thực chất, hoạt động giải trí xử lý yếu tố là hoạt động giải trí phát minh sáng tạo khoa học, kĩ thuật, nhờ đó giúp cho học viên hình thành và tăng trưởng những phẩm chất và năng lượng thiết yếu trải qua việc đề xuất kiến nghị và kiểm chứng những giả thuyết khoa học hoặc yêu cầu và thử nghiệm những giải pháp kĩ thuật. Tương ứng với đó, có hai loại loại sản phẩm là ” kỹ năng và kiến thức mới ” ( dự án Bất Động Sản khoa học ) và ” công nghệ tiên tiến mới ” ( dự án Bất Động Sản kĩ thuật ) .
- Đối với hoạt động giải trí phát minh sáng tạo khoa học : hiệu quả nghiên cứu và điều tra là những đề xuất kiến nghị mang tính lí thuyết được rút ra từ những số liệu thu được trong thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết khoa học. Ví dụ : tìm ra chất mới ; yếu tố mới, quy trình tiến độ mới tác động ảnh hưởng đến sự vật, hiện tượng kỳ lạ, quy trình trong tự nhiên …
- Đối với hoạt động giải trí phát minh sáng tạo kĩ thuật : tác dụng nghiên cứu và điều tra là loại sản phẩm mang tính ứng dụng biểu lộ giải pháp công nghệ tiên tiến mới được thử nghiệm thành công xuất sắc. Ví dụ : dụng cụ, thiết bị mới ; giải pháp kĩ thuật mới …
II. Để tổ chức được những hoạt động giải trí nói trên, mỗi bài giảng STEM cần phải được kiến thiết xây dựng theo 6 tiêu chuẩn sau :
Tiêu chí 1 : Chủ đề bài học kinh nghiệm STEM tập trung chuyên sâu vào những yếu tố của thực tiễn
Trong những bài học kinh nghiệm STEM, học viên được đặt vào những yếu tố thực tiễn xã hội, kinh tế tài chính, thiên nhiên và môi trường và nhu yếu tìm những giải pháp .
Tiêu chí 2 : Cấu trúc bài học kinh nghiệm STEM theo tiến trình thiết kế kĩ thuật
Quy trình thiết kế kĩ thuật cung ứng một tiến trình linh động đưa học viên từ việc xác lập một yếu tố – hoặc một nhu yếu thiết kế – đến phát minh sáng tạo và tăng trưởng một giải pháp. Theo tiến trình này, học viên triển khai những hoạt động giải trí :
Trong thực tiễn dạy học, tiến trình 8 bước này được bộc lộ qua 5 hoạt động giải trí chính :
- Hoạt động 1 : Xác định yếu tố ( nhu yếu thiết kế, sản xuất )
- Hoạt động 2 : Nghiên cứu kỹ năng và kiến thức nền và đề xuất kiến nghị những giải pháp thiết kế
- Hoạt động 3 : Trình bày và đàm đạo giải pháp thiết kế
- Hoạt động 4 : Chế tạo quy mô / thiết bị … theo giải pháp thiết kế ( đã được nâng cấp cải tiến theo góp ý ) ; thử nghiệm và nhìn nhận
- Hoạt động 5 : Trình bày và bàn luận về loại sản phẩm được sản xuất ; kiểm soát và điều chỉnh thiết kế khởi đầu. Trong quy trình tiến độ kĩ thuật, những nhóm học viên thử nghiệm những ý tưởng sáng tạo dựa điều tra và nghiên cứu của mình, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm đáng tiếc, gật đầu và học từ sai lầm đáng tiếc, và thử lại. Sự tập trung chuyên sâu của học viên là tăng trưởng những giải pháp để xử lý yếu tố đặt ra, nhờ đó học được và vận dụng được kỹ năng và kiến thức mới trong chương trình giáo dục .
Tiêu chí 3 : Phương pháp dạy học bài học kinh nghiệm STEM đưa học viên vào hoạt động giải trí tìm tòi và tò mò, xu thế hành vi, thưởng thức và loại sản phẩm
Quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện trong tất cả các hoạt động của chủ đề STEM, tuy nhiên trong hoạt động 2 và hoạt động 4 quá trình này cần được khai thác triệt để. Trong hoạt động 2 học sinh sẽ thực hiện các quan sát, tìm tòi, khám phá để xây dựng, kiểm chứng các quy luật, qua đó học được kiến thức nền đồng thời rèn luyện các kĩ năng tiến trình như: quan sát, đưa ra dự đoán, tiến hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu, phân tích số liệu… Trong hoạt động 4, quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện giúp học sinh kiểm chứng các giải pháp khác nhau để tối ưu hoá sản phẩm.
Trong các bài giảng STEM, hoạt động học của học sinh được thực hiện theo hướng mở có “khuôn khổ” về các điều kiện mà học sinh được sử dụng (chẳng hạn các vật liệu khả dụng). Hoạt động học của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính học sinh. Học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần. Học sinh tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động tìm tòi, khám phá của bản thân.
Tiêu chí 4 : Hình thức tổ chức bài học kinh nghiệm STEM hấp dẫn học viên vào hoạt động giải trí nhóm thiết kế
Giúp học viên thao tác trong một nhóm xây đắp là một việc khó khăn vất vả, yên cầu tổng thể giáo viên STEM ở trường thao tác cùng nhau để vận dụng phương pháp dạy học theo nhóm, sử dụng cùng một ngôn từ, tiến trình và nhu yếu về mẫu sản phẩm học tập mà học viên phải triển khai xong. Làm việc nhóm trong triển khai những hoạt động giải trí của bài học kinh nghiệm STEM là cơ sở tăng trưởng năng lượng tiếp xúc và hợp tác cho học viên .
Tiêu chí 5 : Nội dung bài học kinh nghiệm STEM vận dụng hầu hết từ nội dung khoa học và toán mà học viên đã và đang học
Trong những bài học kinh nghiệm STEM, giáo viên cần liên kết và tích hợp một cách có mục tiêu nội dung từ những chương trình khoa học, công nghệ tiên tiến, tin học và toán. Lập kế hoạch để hợp tác với những giáo viên toán, công nghệ tiên tiến, tin học và khoa học khác để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để những tiềm năng khoa học hoàn toàn có thể tích hợp trong một bài học kinh nghiệm đã cho. Từ đó, học viên dần thấy rằng khoa học, công nghệ tiên tiến, tin học và toán không phải là những môn học độc lập, mà chúng link với nhau để xử lý những vần đề. Điều đó có tương quan đến việc học toán, công nghệ tiên tiến, tin học và khoa học của học viên .
Tiêu chí 6 : Tiến trình bài học kinh nghiệm STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như thể một phần thiết yếu trong học tập
Một câu hỏi nghiên cứu và điều tra đặt ra, hoàn toàn có thể yêu cầu nhiều giả thuyết khoa học ; một yếu tố cần xử lý, hoàn toàn có thể đề xuất kiến nghị nhiều giải pháp, và lựa chọn giải pháp tối ưu. Trong những giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng. Ngược lại, những giải pháp xử lý yếu tố đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu khi xử lý yếu tố. Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lượng xử lý yếu tố và phát minh sáng tạo trong dạy học STEM .
III. Quy trình 4 bước trong thiết kế bài giảng STEM
Bước 1 : Lựa chọn chủ đề bài học kinh nghiệm
Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn… để lựa chọn chủ đề của bài học. Những ứng dụng đó có thể là: Sữa chua/dưa muối – Vi sinh vật – Quy trình làm sữa chua/muối dưa; Thuốc trừ sâu – Phản ứng hóa học – Quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu; Hóa chất – Phản ứng hóa học – Quy trình xử lí chất thải; Sau an toàn – Hóa sinh – Quy trình trồng rau an toàn; Cầu vồng – Ra đar – Máy quang phổ lăng kính; Kính tiềm vọng, kính mắt; Ống nhòm, kính thiên văn; Sự chìm, nổi – lực đẩy Ác–si–mét – Thuyền/bè; Hiện tượng cảm ứng điện từ – Định luật Cảm ứng điện từ và Định luật Lenxơ – Máy phát điện/động cơ điện; Vật liệu cơ khí; Các phương pháp gia công cơ khí; Các cơ cấu truyền và biến đổi chuyển động; Các mối ghép cơ khí; Mạch điện điều khiển cho ngôi nhà thông minh…
Bước 2 : Xác định yếu tố cần xử lý
Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng bài học. Theo những ví dụ nêu trên, nhiệm vụ giao cho học sinh thực hiện trong các bài học có thể là: Thiết kế, chế tạo một máy quang phổ đơn giản trong bài học về bản chất sóng của ánh sáng; Thiết kế, chế tạo một ống nhòm đơn giản khi học về hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng; Chế tạo bè nổi/thuyền khi học về Định luật Ác–si–mét; Chế tạo máy phát điện/động cơ điện khi học về cảm ứng điện từ; Thiết kế mạch lôgic khi học về dòng điện không đổi; Thiết kế robot leo dốc, cầu bắc qua hai trụ, hệ thống tưới nước tự động, mạch điện cảnh báo và điều khiển cho ngôi nhà thông minh; Xây dựng quy trình làm sữa chua/muối dưa; Xây dựng quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu trong rau/quả; Xây dựng quy trình xử lí hóa chất ô nhiễm trong nước thải; Quy trình trồng rau an toàn…
Trong quá trình này, việc thử nghiệm chế tạo trước các nguyên mẫu có thể hỗ trợ rất tốt quá trình xây dựng chủ đề. Qua quá trình xây dựng, giáo viên có thể hình dung các khó khăn học sinh có thể gặp phải, các cơ hội vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề cũng như xác định được đúng đắn các tiêu chí của sản phẩm trong bước 3.
Bước 3 : Xây dựng tiêu chuẩn của thiết bị / giải pháp xử lý yếu tố
Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm. Đối với các ví dụ nêu trên, tiêu chí có thể là: Chế tạo máy quang phổ sử dụng lăng kính, thấu kính hội tụ; tạo được các tia ánh sáng màu từ nguồn sáng trắng; Chế tạo ống nhòm/kính thiên văn từ thấu kính hội tụ, phân kì; quan sát được vật ở xa với độ bội giác trong khoảng nào đó; Quy trình sản xuất sữa chua/muối dưa với tiêu chí cụ thể của sản phẩm (độ ngọt, độ chua, dinh dưỡng…); Quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu với tiêu chí cụ thể (loại thuốc trừ sâu, độ “sạch” sau xử lí); Quy trình trồng rau sạch với tiêu chí cụ thể (“sạch” cái gì so với rau trồng thông thường)…
Các tiêu chí cũng phải hướng tới việc định hướng quá trình học tập và vận dụng kiến thức nền của học sinh chứ không nên chỉ tập trung đánh giá sản phẩm vật chất.
Bước 4 : Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động giải trí dạy học .
Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực với 5 loại hoạt động học đã nêu ở trên. Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành. Các hoạt động học đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng).
Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học của học sinh bên ngoài lớp học.
