7 bước xây dựng chủ đề STEM
Để xây dựng một chủ đề STEM theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh, TS Nguyễn Chí Thành – Trường ĐH Giáo dục (ĐHQG Hà Nội) – cho rằng, nên thực hiện theo 7 bước.
Bước 1: Xác định đối tượng, thời gian, hình thức tổ chức STEM. Theo đó, đối tượng cần xác định phù hợp với chủ đề trên cơ sở nội dung bám sát chương trình phổ thông của Bộ GD&ĐT. Đối tượng học sinh nên theo lớp, từ lớp 1 - 12.
Về thời gian: Cần xác định thời gian phù hợp, gồm cả thời gian chuẩn bị, thời gian thực hiện. Mỗi chủ đề nên xây dựng thời gian thực hiện trên lớp từ 60 - 90 phút. Về hình thức tổ chức: Có thể tổ chức trong giờ học chính khóa tại các phòng STEM của nhà trường, hoặc tại các cơ sở sản xuất, phòng STEM các doanh nghiệp, các trường đào tạo nghề.
Bước 2: Nêu vấn đề thực tiễn. Giáo viên nên vấn đề thực tiễn bằng nhiều hình thức, như: Một câu chuyện, một tình huống thực tiễn, bài tập thực tiễn, dự án học tập giải quyết các vấn đề thực tiễn, hoạt động trải nghiệm sáng tạo, hoạt động nghiên cứu khoa học… làm cho học sinh xuất hiện nhu cầu giải quyết vấn đề thực tiễn.
Bước 3: Đặt câu hỏi định hướng, hình thành ý tưởng của chủ đề, hệ thống kiến thức STEM trong chủ đề. Các câu hỏi tập trung vào các nội dung: Chủ đề nhằm mục đích gì? Nhiệm vụ chính trong chủ đề là gì? Chủ đề có ý nghĩa gì trong thực tiễn? Kiến thức môn học STEM nào liên quan?... Ý tưởng chủ đề hướng tới các vấn đề thực tiễn gì liên quan để giải quyết được vấn đề thực tiễn? Xây dựng thống kiến thức thuộc lĩnh vực STEM trong chủ đề. Kiến thức các môn STEM liên quan cần xác định trọng tâm, liên quan trực tiếp chủ đề, do đó khi xây dựng chủ đề STEM cần phải hợp tác giữa giáo viên các bộ môn.
Bước 4: Xác định mục tiêu của chủ đề. Theo đó, cần xác định mục tiêu về kiến thức, kĩ năng và thái độ cần đạt được sau khi thực hiện chủ đề STEM cho học sinh. Mục tiêu cần rõ ràng, có tính khả thi phù hợp với năng lực học sinh và điều kiện địa phương.
Bước 5: Chuẩn bị các mẫu vật, hóa chất, dụng cụ, vị trí để thực hiện chủ đề STEM. Trên cơ sở nội dung, mục tiêu chủ đề, giáo viên chuẩn bị hoặc hướng dẫn học sinh chuẩn bị đầy đủ cơ sở vật chất, dụng cụ… cần thiết để tổ chức thực hiện chủ đề.
Bước 6: Xác định được quy trình (các hoạt động hoặc chuỗi hoạt động) kĩ thuật giải quyết vấn đề thực tiễn bằng ứng dụng STEM và thực hiện được các hoạt động giải quyết vấn đề thực tiễn. Giáo viên xây dựng quy trình tổ chức, thực hiện chủ đề STEM theo các hoạt động một cách rành mạch, dễ thực hiện. Tuy nhiên, ở mức độ cao hơn, giáo viên chỉ nêu mục tiêu chủ đề, yêu cầu đạt được, cung cấp cơ sở vật chất cần thiết, yêu cầu học sinh tự xây dựng các bước và thực hiện chủ đề. Một trong những giá trị cốt lõi chương trình thực hiện chủ đề STEM là truyền cảm hứng về khả năng sáng tạo của cá nhân, giúp phát triển các đặc điểm cá nhân sáng tạo: Tính trôi chảy, tính linh hoạt, tính độc đáp, tỉnh tỉ mỉ.
Bước 7: Báo cáo kết quả, nêu các kiến nghị, đề xuất mới. Sau khi thực hiện chủ đề, học sinh báo cáo kết quả quá trình ứng dụng STEM giải quyết vấn đề thực tiễn, có thể đề xuất một số vấn đề mới phát sinh, ý tưởng mới liên quan đến chủ đề. Giáo viên kết luận vấn đề, tổng kết.
Các hoạt động trong dạy học STEM
 |
Các năng lực mà con người cần có để đáp ứng được những đòi hỏi của sự phát triển khoa học – công nghệ trong cuộc cách mạng 4.0 cũng chính là những năng lực cần hình thành và phát triển cho học sinh và đã được mô tả trong Chương trình giáo dục phổ thông mới. Để thực hiện được mục tiêu phát triển năng lực đó cho học sinh, TS Nguyễn Chí Thành cho rằng, trong quá trình dạy học, cần phải tổ chức hoạt động dạy học phỏng theo chu trình STEM. Nghĩa là học sinh được hoạt động theo hướng “trải nghiệm” việc phát hiện và giải quyết vấn đề (sáng tạo khoa học kĩ thuật) trong quá trình học tập kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn.
Như vậy, theo TS Nguyễn Chí Thành, giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp, trong đó học sinh được thực hiện các hoạt động chính sau:
Thứ nhất, hoạt động tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề: Trong các bài học STEM, học sinh được đặt trước các nhiệm vụ thực tiễn, như 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.
Thứ 2, hoạt động nghiên cứu kiến thức nền: Từ những câu hỏi hoặc vấn đề cần giải quyết, học sinh được yêu cầu/hướng dẫn tìm tòi, nghiên cứu để tiếp nhận kiến thức, kĩ năng cần sử dụng cho việc trả lời câu hỏi hay giải quyết vấn đề. Đó là những kiến thức, kĩ năng đã biết hay cần dạy cho học sinh trong chương trình giáo dục phổ thông. Hoạt động này bao gồm: Nghiên cứu tài liệu khoa học (bao gồm sách giáo khoa); quan sát/thực hiện các thí nghiệm, thực hành; giải các bài tập/tình huống có liên quan để nắm vững kiến thức, kĩ năng.
Thứ 3, hoạt động giải quyết vấn đề: Về bản chất, hoạt động giải quyết vấn đề là hoạt động sáng tạo khoa học, kĩ thuật, nhờ đó giúp cho học sinh hình thành và phát triển các phẩm chất, năng lực cần thiết thông qua việc đề xuất và kiểm chứng các giả thuyết khoa học hoặc đề xuất và thử nghiệm các giải pháp kĩ thuật. Tương ứng với đó, có 2 loại sản phẩm là “kiến thức mới” (dự án khoa học) và “công nghệ mới” (dự án kĩ thuật).
Đối với hoạt động sáng tạo khoa học, kết quả nghiên cứu là những đề xuất mang tính lý thuyết được rút ra từ các số liệu thu được trong thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết khoa học. Ví dụ: Tìm ra chất mới, yếu tố mới, quy trình mới tác động đến sự vật, hiện tượng, quá trình trong tự nhiên… Đối với hoạt động sáng tạo kĩ thuật: Kết quả nghiên cứu là sản phẩm mang tính ứng dụng thể hiện giải pháp công nghệ mới được thử nghiệm thành công. Ví dụ: Dụng cụ, thiết bị mới, giải pháp kĩ thuật mới…
