Quy trình xây dựng bài học STEM hiệu quả tại trường học

Tổng quan về quy trình xây dựng bài học STEM 

Để xây dựng được một bài học STEM chất lượng, giáo viên cần một quy trình cụ thể, thống nhất và dễ áp dụng.

Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH năm 2020 do Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành đã đưa ra hướng dẫn chính thức về cách thiết kế và triển khai bài học STEM trong nhà trường. Đây là tài liệu định hướng giúp giáo viên xác định rõ từng bước, từ khâu lựa chọn nội dung, xác định vấn đề, xây dựng tiêu chí sản phẩm đến thiết kế tiến trình dạy học.

Quy trình này phù hợp với các môn khoa học như Vật lý, Hóa học, Sinh học, có thể áp dụng cho Toán học, Công nghệ, Tin học và các hoạt động giáo dục tích hợp. Điểm quan trọng là mọi bước đều gắn với thực tiễn, hướng tới việc học sinh được trực tiếp tham gia giải quyết vấn đề, chế tạo sản phẩm và trình bày kết quả.

Phân tích 4 bước cơ bản của quy trình xây dựng bài học STEM

Mỗi bước quy trình xây dựng bài học STEM đều có vai trò riêng, đảm bảo bài học vừa bám sát chương trình giáo dục phổ thông vừa gắn liền với thực tiễn đời sống.

1. Lựa chọn nội dung dạy học

Bước đầu tiên là xác định nội dung kiến thức phù hợp để xây dựng bài học STEM. Nội dung này cần nằm trong chương trình giáo dục phổ thông, đảm bảo tính chính xác về mặt khoa học và có thể tích hợp với các môn học khác. Giáo viên nên ưu tiên những chủ đề có khả năng kết nối kiến thức lý thuyết với các tình huống thực tế.

- Nguồn lựa chọn có thể từ bài học hiện tại, bài mở rộng hoặc dự án liên môn.

- Nội dung nên mang tính ứng dụng, giúp học sinh nhận thấy mối liên hệ giữa kiến thức sách giáo khoa và đời sống hàng ngày.

Cách thực hiện

- Xem xét chương trình môn học hiện hành, lựa chọn những phần kiến thức có khả năng áp dụng vào giải quyết vấn đề thực tiễn.

- Tìm kiếm điểm kết nối giữa lý thuyết và nhu cầu xã hội, môi trường, sản xuất hoặc sinh hoạt hàng ngày.

- Xác định rõ vì sao nội dung này phù hợp để phát triển thành bài học STEM.
Ví dụ: Khi dạy Vật lý 8 về “áp suất chất lỏng”, giáo viên có thể chọn chủ đề “Thiết kế mô hình đập nước thu nhỏ” nhằm giải quyết bài toán cung cấp nước sạch cho cộng đồng.

2. Xác định vấn đề cần giải quyết

Sau khi đã có nội dung, giáo viên cần đặt ra một vấn đề cụ thể để học sinh tìm cách giải quyết. Vấn đề này nên gắn liền với bối cảnh thực tiễn, từ đó khuyến khích học sinh vận dụng kiến thức và kỹ năng đã học.

- Vấn đề phải rõ ràng, có mục tiêu cụ thể.

- Mức độ khó của vấn đề cần phù hợp với trình độ của học sinh, vừa đủ thử thách để kích thích tư duy.

- Giáo viên có thể đưa ra tình huống xuất phát từ đời sống, môi trường hoặc cộng đồng để học sinh dễ hình dung.

Cách thực hiện

- Đặt câu hỏi khởi động như “Tại sao lại xảy ra hiện tượng này?” hoặc “Nếu điều này diễn ra thì sẽ ra sao?”.

- Xác định hoàn cảnh cụ thể mà kiến thức có thể áp dụng để tạo ra sản phẩm hoặc giải pháp.

- Đảm bảo vấn đề đề ra phù hợp với trình độ học sinh, nhưng vẫn đủ mới mẻ để khơi gợi hứng thú.
Ví dụ: “Nếu một khu vực bị ngập úng kéo dài, làm sao thiết kế được hệ thống thoát nước hiệu quả và tiết kiệm chi phí?”

3. Xây dựng tiêu chí sản phẩm hoặc giải pháp

Tiêu chí đóng vai trò như thước đo đánh giá kết quả học tập. Ngay từ đầu, giáo viên cần xác định các tiêu chí này để học sinh hiểu rõ yêu cầu và định hướng cách thực hiện.

- Tiêu chí có thể bao gồm tính sáng tạo, tính khả thi, độ bền, tính thẩm mỹ, hiệu quả sử dụng.

- Cần đảm bảo tiêu chí phù hợp với điều kiện cơ sở vật chất, thời gian và khả năng của học sinh.

- Việc xây dựng tiêu chí rõ ràng giúp cả giáo viên và học sinh thuận tiện trong quá trình đánh giá.

Cách thực hiện

- Xác định các yếu tố quan trọng như: chức năng hoạt động, tính thẩm mỹ, chi phí, độ an toàn, khả năng áp dụng thực tế.

- Đưa ra tiêu chí cụ thể, đo lường được để học sinh dễ dàng bám sát khi triển khai.

- Thống nhất tiêu chí trước khi bắt đầu thiết kế hoặc chế tạo sản phẩm.
Ví dụ: Khi chế tạo cầu mô hình, tiêu chí có thể là: chịu tải tối thiểu 3kg, chi phí vật liệu dưới 50.000 đồng, thiết kế gọn gàng và an toàn.

4. Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học

Bước cuối cùng là lập kế hoạch chi tiết cho toàn bộ quá trình dạy học. Giáo viên cần xác định các hoạt động cụ thể, thời gian thực hiện, phương pháp tổ chức và cách đánh giá.

- Tiến trình nên đảm bảo học sinh được tham gia tích cực vào các hoạt động nhóm, thảo luận, thiết kế và chế tạo sản phẩm.

- Hoạt động dạy học cần bám sát quy trình thiết kế kỹ thuật, bao gồm các bước như: xác định vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất giải pháp, lựa chọn giải pháp, chế tạo mô hình, thử nghiệm và đánh giá, chia sẻ kết quả, điều chỉnh thiết kế.

- Giáo viên cần chuẩn bị sẵn thiết bị, vật liệu và phương án hỗ trợ học sinh trong quá trình triển khai.

Cách thực hiện
Tiến trình dạy học STEM thường bao gồm 5 hoạt động chính, mỗi hoạt động gắn liền với 8 bước của quy trình thiết kế kỹ thuật:

1. Xác định vấn đề – Tương ứng bước 1, 2 trong thiết kế kỹ thuật.

2. Nghiên cứu kiến thức nền & Đề xuất giải pháp – Tương ứng bước 3.

3. Thảo luận & Lựa chọn phương án – Tương ứng bước 4.

4. Chế tạo & Thử nghiệm sản phẩm – Tương ứng bước 5, 6.

5. Trình bày & Hoàn thiện thiết kế – Tương ứng bước 7, 8.

Trong mỗi hoạt động, giáo viên cần chuẩn bị tài liệu, phân bổ thời gian, dự kiến sản phẩm trung gian và hướng dẫn học sinh xử lý tình huống phát sinh.

Thiết kế tiến trình dạy học trong quy trình xây dựng bài học STEM

Tiến trình dạy học STEM dựa trên quy trình kỹ thuật nhưng các bước có thể thực hiện song song hoặc hỗ trợ lẫn nhau. Ví dụ, việc nghiên cứu kiến thức nền có thể diễn ra cùng lúc với quá trình đề xuất giải pháp. Tương tự, chế tạo mẫu có thể kết hợp với thử nghiệm và đánh giá. Mỗi bước vừa là mục tiêu, vừa là điều kiện để hoàn thành bước tiếp theo.

Mô tả chi tiết 5 hoạt động chính

Mỗi hoạt động cần trình bày rõ ràng:

Mục đích: Nêu rõ học sinh cần đạt được gì sau khi hoàn thành hoạt động.

Nội dung: Trình bày các bước thực hiện và yêu cầu cụ thể.

Sản phẩm dự kiến: Xác định kết quả học tập hoặc sản phẩm học sinh cần tạo ra.

Cách tổ chức: Mô tả phương pháp giảng dạy, cách triển khai để học sinh đạt mục tiêu.

Ngoài ra, nội dung hoạt động nên liệt kê nguyên liệu, yêu cầu hoặc hướng dẫn để học sinh tìm hiểu, phân tích và giải quyết vấn đề.

Hoạt động 1: Xác định vấn đề

Giáo viên giao nhiệm vụ học tập có chứa vấn đề cụ thể. Học sinh cần tạo ra sản phẩm hoặc giải pháp đáp ứng các tiêu chí rõ ràng. Các tiêu chí này buộc học sinh phải áp dụng kiến thức mới để thiết kế và giải thích được sản phẩm.

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

Học sinh tham gia tìm hiểu, khám phá kiến thức mới dưới sự hướng dẫn linh hoạt của giáo viên. Mục tiêu là giúp học sinh chủ động tiếp thu và vận dụng kiến thức để đề xuất ý tưởng, xây dựng bản thiết kế sản phẩm.

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

Học sinh trình bày bản thiết kế kèm thuyết minh, giải thích lựa chọn của mình. Giáo viên góp ý, điều chỉnh và xác thực các thông tin để học sinh hiểu rõ hơn, từ đó hoàn thiện thiết kế trước khi chế tạo.

Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

Học sinh chế tạo mẫu theo thiết kế đã hoàn thiện. Trong quá trình làm, tiến hành thử nghiệm và điều chỉnh khi cần. Việc đánh giá mẫu giúp đảm bảo tính khả thi và đáp ứng yêu cầu ban đầu.

Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

Học sinh trình bày sản phẩm cuối cùng, tham gia thảo luận và nhận góp ý từ giáo viên và bạn học. Thông tin phản hồi được dùng để điều chỉnh, hoàn thiện sản phẩm.

Các yếu tố quan trọng khác trong giáo dục STEM

Ngoài quy trình 4 bước xây dựng bài học, việc triển khai STEM hiệu quả còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố bổ trợ. Đây là những thành phần giúp bài học trở nên sinh động, thực tiễn và mang lại giá trị lâu dài cho học sinh.

1. Phương pháp dạy học trong STEM

Mục tiêu:
Giúp học sinh học bằng cách làm, chủ động tìm tòi và rút kinh nghiệm từ quá trình thực hành.

Cách triển khai:

- Giáo viên giữ vai trò là người hướng dẫn, định hướng và tạo điều kiện để học sinh tự tìm giải pháp.

- Hoạt động học tập tập trung vào việc khám phá, thử nghiệm, xử lý tình huống thực tế.

- Khuyến khích học sinh chấp nhận việc sai, từ đó phân tích nguyên nhân và điều chỉnh.

- Tăng cường hoạt động “hỏi – đáp” mở, giúp học sinh hình thành tư duy phản biện và kỹ năng đặt câu hỏi.

Lợi ích:
Phương pháp này giúp học sinh ghi nhớ kiến thức lâu hơn và phát triển khả năng tự học, giải quyết vấn đề và sáng tạo trong nhiều tình huống khác nhau.

2. Hình thức tổ chức hoạt động

Mục tiêu:
Tạo môi trường hợp tác, giúp học sinh rèn luyện kỹ năng giao tiếp, chia sẻ và phân công công việc hiệu quả.

Cách triển khai:

- Tổ chức hoạt động nhóm nhỏ để học sinh dễ dàng trao đổi ý tưởng.

- Mỗi thành viên đảm nhận một vai trò cụ thể, từ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đến thuyết trình sản phẩm.

- Khuyến khích thi đua giữa các nhóm để tạo động lực, đồng thời duy trì tinh thần hỗ trợ lẫn nhau.

- Kết hợp giữa hoạt động trong lớp, ngoài trời hoặc tại phòng thí nghiệm để tăng tính trải nghiệm.

Lợi ích:
Hình thức này giúp học sinh phát triển kỹ năng làm việc nhóm, biết lắng nghe và tôn trọng ý kiến người khác, đồng thời nâng cao hiệu quả hoàn thành nhiệm vụ.

3. Thiết bị và vật liệu phục vụ STEM

Mục tiêu:
Đảm bảo học sinh có đủ công cụ để thực hành mà vẫn tiết kiệm chi phí, dễ dàng triển khai tại trường.

Cách triển khai:

- Tận dụng các vật liệu tái chế như chai nhựa, bìa carton, que gỗ, dây điện cũ…

- Sử dụng thiết bị sẵn có trong trường học như bộ dụng cụ khoa học, máy tính, phần mềm mô phỏng.

- Khuyến khích học sinh sáng tạo trong việc tìm và lựa chọn vật liệu phù hợp với yêu cầu dự án.

- Chú trọng yếu tố an toàn khi sử dụng dụng cụ cắt, khoan, hàn hoặc hóa chất.

Lợi ích:
Giúp giảm chi phí triển khai, khuyến khích sự sáng tạo và nâng cao nhận thức của học sinh về tái chế và bảo vệ môi trường.

Kết luận

Quy trình xây dựng bài học STEM là khung hướng dẫn cho giáo viên giúp học sinh học tập chủ động và sáng tạo. Khi được thiết kế đúng cách, mỗi bài học sẽ trở thành trải nghiệm thực tế, khơi gợi niềm hứng thú và thúc đẩy khả năng tự học. Trung tâm gia sư online Học là Giỏi hy vọng bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về quy trình xây dựng bài học STEM và cách áp dụng hiệu quả cho học sinh nhé.