I PHẦN I MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài Khoa học tự nhiên nói chung, môn Công nghệ nói riêng ngày càng đóng vai trò rất lớn trong nền kinh tế của thời đại công nghệ mới Tuy nhiên làm thế nào để thu hút đư[.]
PHẦN I: MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Khoa học tự nhiên nói chung, mơn Cơng nghệ nói riêng ngày đóng vai trị lớn kinh tế thời đại công nghệ Tuy nhiên làm để thu hút em yêu thích lựa chọn mơn học lại gặp nhiều khó khăn đặc thù mơn cần kĩ tính tốn tư logic nên đa số em ngại học khơng có phương pháp dạy học phù hợp Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 ảnh hưởng sâu rộng vào mặt đời sống, xã hội, giáo dục không ngoại lệ Vì địi hỏi giáo viên phải thay đổi phương pháp, học sinh phải thay đổi cách học Do vậy, vai trò giáo viên phải chuyển đổi từ “dạy gì”, “điều gì” sang dạy cho học sinh “phải làm gì” “làm nào” Phương pháp dạy học STEM đáp ứng yêu cầu đổi Hiện phương pháp dạy học STEM lựa chọn nhiều nước có giáo dục đại thơng qua q trình học giúp em tự lĩnh hội kiến thức, kĩ có khả vận dụng kiến thức, kĩ học để giải vấn đề thực tế Nhưng làm để vận dụng phương pháp dạy học STEM vào trường THCS ta để mang lại hiệu quả? Qua thời gian tập huấn, tìm hiểu tơi vận dụng lồng ghép STEM với dạy học truyền thống, xây dựng số chủ đề dạy học theo điều kiện nhà trường mang lại hiệu khả quan, nên mạnh dạn tiến hành nghiên cứu đề tài:“Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển lực sáng tạo học sinh” Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu Xây dựng sở lí luận giáo dục STEM sở lí luận, sở thực tiễn dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Thiết kế quy trình dạy học mơn Cơng nghệ theo định hướng giáo dục STEM vận dụng vào dạy học môn Công nghệ phổ thông Việt Nam 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng sở lí luận thực tiễn dạy học môn Công nghệ THCS theo định hướng giáo dục STEM - Xây dựng quy trình dạy học môn Công nghệ THCS theo định hướng giáo dục STEM Đề xuất phương pháp luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM dạy học môn Công nghệ Phạm vi đối tượng nghiên cứu 3.1 Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu: Quá trình dạy học môn Công nghệ lớp Trung học sở - Đề tài nghiên cứu áp dụng dạy học trường THCS Hoằng Trường, huyện Hoằng Hóa Thời gian: từ năm học 2020 - 2021 đến hết năm học 2021 – 2022 3.2 Đối tượng khách thể nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Giáo dục STEM, Môn Công nghệ THCS - Đối tượng nghiên cứu: Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Phương pháp nghiên cứu - Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý luận, phương pháp nghiên cứu thực tiễn, phương pháp hỗ trợ khác skkn PHẦN II: NỘI DUNG Cơ sở lý luận Công nghệ môn học vô gần gũi với đời sống ngày người Bên cạnh đó, mơn Cơng nghệ có mối quan hệ chặt chẽ với mơn học khác Sinh học, Vật lí, Hóa học, Tốn học,… nên vận dụng kiến thức mơn học vào giải thích tượng, quy luật sống Cùng với phát triển khoa học kĩ thuật, kiến thức khoa học công nghệ ngày bổ sung nhiều ngày rút ngắn khoảng cách lí thuyết ứng dụng Chính chủ đề STEM mơn công nghệ phong phú đa dạng, từ chủ đề liên quan đến việc chăm sóc sức khỏe thân, gia đình đến chủ đề giải vấn đề mang tính tồn cầu biến đổi khí hậu, nhiễm mơi trường, sử dụng an tồn tiết kiệm lượng Với mục tiêu việc dạy học để học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn nên tiếp cận với quan điểm dạy học định hướng tích hợp giáo dục STEM Khi vận dụng phương pháp em thấy chỉnh thể khoa học khoa học cơng nghệ khơng tách rời mơn khoa học khác Qua em có thay đổi phần cảm nhận môn học môn khoa học tự nhiên, mơn thường bị cho khơ khan khó học, nặng lý thuyết khơng có liên hệ thực tế trở thành niềm hấp dẫn mẻ, khơi gợi cảm hứng, niềm yêu thích say mê khoa học với nhiều em học sinh Và qua việc học theo định hướng STEM, có nhiều em học sinh chia sẻ lựa chọn khoa học đường tương lai cho thân Sau diễn đàn dạy học tích cực, qua tập huấn biết đến giáo dục STEM Tơi tìm câu trả lời cho trăn trở nên mạnh dạn áp dụng vào dạy học thời gian vừa qua mang lại tín hiệu đáng mừng Tơi mạnh dạn trình bày sáng kiến kinh nghiệm thân mong muốn với đồng nghiệp tạo tiết học lí thú, truyền cảm hứng cho học sinh qua chủ đề cụ thể Thực trạng vấn đề nghiên cứu 2.1 Thực trạng dạy học môn Công nghệ trường THCS Môn Công nghệ môn khoa học bản, năm thường không chọn để thi tuyển sinh vào THPT nên đa phần em xem nhẹ Bên cạnh kiến thức gắn liền với thực tế sống cịn nhiều phần mang tính chất hàn lâm, kiến thức nặng nhiều lý thuyết Trong sở phòng thực hành trường đa số thiếu thiết bị thực hành hư hỏng, chi phí cho việc mua thiết bị thực hành cao nên học sinh chưa trải nghiệm thực hành nhiều mà chủ yếu nắm bắt lý thuyết quan sát thực hành qua thí nghiệm ảo giáo viên thuyết trình Vì đa số em khơng hứng thú với mơn học nhận thấy vai trị ứng dụng Công nghệ vào đời sống Học sinh không trải nghiệm thực tế, nên việc đưa kiến thức khoa học trở nên nặng nề skkn Việc tổ chức dạy học theo hướng giáo dục STEM trường THCS nói chung cịn hạn chế, trường chủ yếu cịn giao nhiệm vụ cho tổ nhóm tạo sản phẩm STEM chưa mang tính tự giác Đó lí em học Cơng nghệ chủ yếu để đối phó với kì kiểm tra cịn yếu tố đam mê u thích Chính đầu năm học 2021-2022 tơi tiến hành khảo sát 140 em học sinh khối (gồm lớp: 8A, 8B, 8C) hứng thú, cách thức học nội dung phương pháp học môn Cơng nghệ 2.2 Q trình điều tra Trước đưa vào áp dụng sáng kiến tiến hành điều tra hứng thú, cách thức học nội dung phương pháp học môn Công nghệ với học sinh khối sau: Đối tượng điều tra: Học sinh khối nhà trường năm học 2021 – 2022 Thời gian điều tra: Bắt đầu từ ngày 15/9/2021 Tổng số học sinh điều tra: 140 em Kết điều tra sau: KẾT QUẢ CÂU NỘI DUNG SL Tỉ lệ % 10 22 65 43 7.1 15.7 46.5 30.7 49 35 Kiến thức dễ nắm bắt 31 22 Kiến thức gắn thực tế nhiều Trong học mơn Cơng nghệ em thích học nào? Tập trung nghe giảng, phát biểu ý kiến, thảo luận làm việc Nghe giảng ghi chép cách thụ động Được làm thí nghiệm thực hành để hiểu sâu sắc vấn đề Công nghệ Làm tập nhiều để ôn thi, kiểm tra Nội dung dạy học? Khơng cần thí nghiệm thực hành nhiều 60 43 Tăng cường học lí thuyết giải tập gắn với kì thi, kiểm tra Giảm tải lí thuyết, vận dụng kiến thức học để đưa kiến thức vào thực tiễn, tăng cường phần thực hành 62 44.2 Sự hứng thú học môn Công nghệ em thuộc mức nào? Rất Rất thích Thích Bình thường Khơng thích Em thích học mơn Cơng nghệ vì: Bài học sinh động, thầy dạy vui vẻ, dễ hiểu skkn 45 32 30 21.4 42 30 23 16.6 40 28.5 68 27.3 Kết khảo sát cho thấy số lượng học sinh yêu thích thích mơn Cơng nghệ thấp chiếm 7% 15.7%; em thích học mơn Cơng nghệ giáo viên dạy, kiến thức gắn với thực tiễn Các em trọng nội dung dạy học gắn với kì thi chiếm 44.2% Rõ ràng qua phân tích em chủ yếu học theo lối truyền thống nặng thi cử đối phó, mà em có yếu tố đam mê nghiên cứu thực yêu thích ít, kĩ thực hành hạn chế Vậy lí tơi muốn đưa phương pháp dạy học STEM vào để giảng dạy kết hợp phương pháp truyền thống 2.3 Những thuận lợi khó khăn đưa STEM vào trường THCS 2.3.1 Thuận lợi - Trong thời đại công nghệ số việc giáo viên em có khả tiếp cận với phương pháp dạy học học tập tương đối dễ dàng nhờ hệ thống kết nối toàn cầu Học sinh giáo viên tham khảo mơ hình dạy học STEM trường học ngồi nước - Mỗi trường học có chiến lược phát triển, đầu tư cho hoạt động dạy học, khuyến khích cho giáo viên dạy học tiếp cận lực người học đặc biệt trường tiến tới Kiểm định chất lượng mức độ cao trọng - Bộ Giáo dục, Sở giáo dục, phòng đào tạo trường học số trường học số thành phố thực thí điểm cho nhiều kết tốt, học sinh tích cực sáng tạo chủ động cách tiếp cận phương pháp học tập - Phịng giáo dục nhà trường nơi tơi cơng tác khuyến khích tạo điều kiện thuận lợi để giáo viên học sinh thực hoạt động giáo dục dạy học STEM 2.3.2 Khó khăn - Việc học sinh tiếp cận phương pháp dạy học STEM đòi hỏi định mặt lực khoa học tự nhiên, em phải đam mê chịu khó làm việc - Học sinh yếu tố đam mê nghiên cứu chưa nhiều em ngại làm việc lối giáo dục tiếp cận kiến thức quen thuộc nên em tương đối bị động cơng việc - Việc thực ngồi khơng gian trường học gặp số khó khăn, em đội nhóm nhiều địa bàn cách xa nên việc liên lạc trao đổi, hoạt động nhóm gặp nhiều khó khăn - Đây lần triển khai áp dụng với giáo viên học sinh nhà trường nên bỡ ngỡ Đa số giáo viên chưa hiểu phương pháp dạy học tiếp cận STEM ngại tìm hiểu tham gia - Cơ sở vật chất, trang thiết bị dạy học nhà trường hạn chế - Đặc biệt hình thức dạy học truyền thống ăn sâu vào tâm thức giáo viên, để họ thay đổi nhận thức sớm chiều Tư tưởng an phận không chịu tiếp thu rào cản việc đưa STEM vào nhà trường Giải pháp tổ chức thực 3.1 Khái niệm ưu điểm GD STEM skkn STEM thuật ngữ xuất phát từ phương pháp giảng dạy học tập tích hợp nội dung kỹ khoa học, công nghệ, kỹ thuật toán học Giáo dục STEM phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên mơn thơng qua thực hành, ứng dụng Thay dạy bốn môn học đối tượng tách biệt rời rạc, STEM kết hợp chúng thành mơ hình học tập gắn kết dựa ứng dụng thực tế Qua đó, học sinh vừa học kiến thức khoa học, vừa học cách vận dụng kiến thức vào thực tiễn Giáo dục STEM phương pháp tiếp cận, khám phá giảng dạy học tập hai hay nhiều môn học STEM, chủ đề STEM nhiều môn học khác nhà trường 3.2 Tầm quan trọng dạy học STEM Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa quan trọng, phù hợp với định hướng đổi giáo dục phổ thông Cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM nhà trường, bên cạnh mơn học quan tâm Tốn, Khoa học, lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật quan tâm, đầu tư tất phương diện đội ngũ giáo viên, chương trình, sở vật chất - Nâng cao hứng thú học tập môn học STEM: Các dự án học tập giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn, học sinh hoạt động, trải nghiệm thấy ý nghĩa tri thức với sống, nhờ nâng cao hứng thú học tập học sinh - Hình thành phát triển lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động tự lực thực nhiệm vụ học; làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Các hoạt động nêu góp phần tích cực vào hình thành phát triển phẩm chất, lực cho học sinh - Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu giáo dục STEM, sở giáo dục phổ thông thường kết nối với sở giáo dục nghề nghiệp, đại học địa phương nhằm khai thác nguồn lực người, sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thơng hướng tới giải vấn đề có tính đặc thù địa phương - Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM trường trung học, học sinh trải nghiệm lĩnh vực STEM, đánh giá phù hợp, skkn khiếu, sở thích thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Thực tốt giáo dục STEM trường trung học cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, ngành nghề có nhu cầu cao nguồn nhân lực cách mạng công nghiệp lần thứ Bên cạnh giáo dục STEM triển khai với nhiều đối tượng HS có trình độ, lực khác nhau, koas ngoại khóa, thời lượng triển khai linh hoạt 3.3 Quy trình xây dựng học STEM * Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học Căn vào nội dung kiến thức chương trình mơn học tượng, q trình gắn với kiến thức tự nhiên, xã hội; quy trình thiết bị cơng nghệ có sử dụng kiến thức thực tiễn để lựa chọn chủ đề học * Bước 2: Xác định vấn đề cần giải Sau chọn chủ đề học, cần xác định vấn đề cần giải để giao cho học sinh thực cho giải vấn đề đó, học sinh phải học kiến thức, kĩ cần dạy chương trình mơn học lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) vận dụng kiến thức, kỹ biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng học * Bước 3: Xây dựng tiêu chí sản phẩm/giải pháp giải vấn đề Sau xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí giải pháp/sản phẩm Những tiêu chí quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm * Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học Mỗi học STEM tổ chức theo hoạt động: + Hoạt động 1: Xác định vấn đề + Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp + Hoạt động 3: Trình bày thảo luận phương án thiết kế + Hoạt động 4: Chế tạo sản phẩm theo phương án thiết kế lựa chọn, thử nghiệm đánh giá trình chế tạo + Hoạt động 5: Trình bày thảo luận sản phẩm chế tạo Tiến trình học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu "bước" quy trình khơng thực cách tuyến tính (hết bước sang bước kia) mà có bước thực song hành, tương hỗ lẫn Ví dụ như: Việc "Nghiên cứu kiến thức nền" thực đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mơ hình" thực đồng thời với "Thử nghiệm đánh giá", bước vừa mục tiêu vừa điều kiện để thực bước Tiến trình học STEM thực theo quy trình kĩ thuật, việc "Nghiên cứu kiến thức nền" tiến trình dạy học học STEM việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức chương trình giáo dục phổ thơng tương ứng với vấn đề cần giải học, học sinh người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) hướng dẫn giáo viên; Vận dụng skkn kiến thức học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải vấn đề; Thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế Thông qua trình học tập đó, học sinh rèn luyện nhiều kĩ để phát triển phẩm chất, lực 3.4 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM - Lồng ghép tiết dạy học khóa - Tổ chức thành tiết dạy học ngoại khóa - Xây dựng lồng ghép với phịng học mơn nhằm trang bị công cụ thực hành thông dụng để triển khai giáo dục STEM - Tổ chức thành thi phạm vi hẹp nhóm lớp - Tổ chức thành thi phạm vi rộng cấp trường, cấp cụm, huyện 3.5 Mối quan hệ mục tiêu, chương trình, nội dung mơn Cơng nghệ với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM Về chất, giáo dục STEM giáo dục tích hợp kiến thức Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học nội dung học tập cụ thể Về mục tiêu, giáo dục STEM nhằm bảo đảm cho HS có kĩ STEM Mục tiêu nhằm trang bị cho mỗi người học kiến thức, hiểu biết khái niệm quan trọng kĩ tư đến từ việc trải nghiệm nội dung thuộc giáo dục STEM Giáo dục STEM nhằm xây dựng lực lượng lao động có lực nhằm đáp ứng nguồn cung nghề nghiệp liên quan đến lĩnh vực STEM dự kiến tăng mạnh tương lai gần Tăng cường tính cạnh tranh nguồn nhân lực bối cảnh tồn cầu hóa Giáo dục STEM nhằm mục đích đào tạo tốt cho chuyên gia nhân tài lĩnh vực STEM Bên cạnh đó, giáo dục STEM cịn nhằm mục đích tăng cường quan tâm, tham gia phụ nữ dân tộc thiểu số đến lĩnh vực STEM nhằm khai tác tối đa tiềm người đất nước Đối chiếu mục tiêu môn Công nghệ với mục tiêu giáo dục STEM cho thấy có nhiều điểm tương đồng, hai hướng tới định hướng HS vận dụng kiến thức học vào thực tế Về nội dung, mơn Cơng nghệ nhìn góc độ STEM cho thấy: - Khi học tập môn Công nghệ 8, HS trang bị kiến thức, nguyên lí truyền biến đổi chuyển động, nguyên lí biến đổi lượng mạch điện, động điện pha, máy biến áp… Đây nội dung thuộc Khoa học - HS vận dụng hiểu biết Công nghệ để sử dụng hiệu thiết bị điện dân dụng quạt điện, bàn là, nồi cơm điện Đây nội dung thuộc Công nghệ Trong giáo dục STEM, tất thay đổi giới tự nhiên mà phục vụ nhu cầu người coi Công nghệ - HS trang bị kiến thức kĩ quy trình đọc vẽ kĩ thuật, quy trình chế tạo sản phẩm khí bản, kĩ sử dụng dụng cụ khí để tháo lắp số mối ghép bản, tháo lắp kĩ vẽ sơ đồ mạch điện… Đây nội dung thuộc Kĩ thuật - HS trang bị kĩ tưởng tượng dựng hình khơng gian Vận dụng kiến thức Tốn học thực tính tốn thực tiễn xác định tỉ số skkn truyền số truyền động, tính tốn tiêu thụ điện gia đình… Đây nội dung thuộc Tốn học Từ liệu cho thấy mục tiêu môn Cơng nghệ mục tiêu giáo dục STEM có nhiều điểm chung Về mạch nội dung có nhiều điểm tương đồng môn Công nghệ chất mang tính tích hợp Đây sở để triển khai dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Xem xét mục tiêu, cấu trúc nội dung môn Công nghệ với mục tiêu giáo dục STEM cho thấy có nhiều điểm tương đồng, hai hướng tới định hướng HS vận dụng kiến thức học vào thực tế Về nội dung môn Công nghệ phù hợp đề hình thành kĩ STEM 3.6 Các mức độ dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM - Lồng ghép phận: Ở mức độ này, GV dạy phần kiến thức học theo định hướng giáo dục STEM Các hoạt động STEM mức độ thường thiết kế đơn giản, không phức tạp nội dung, cách thức triển khai điều kiện sở vật chất Chủ đề STEM mức độ quan tâm nhiều đến trải nghiệm HS q trình giải vấn đề - Lồng ghép tồn phần: Ở mức độ này, GV dạy toàn kiến thức học thông qua chủ đề STEM Về chất GV sử dụng chủ đề STEM xuất phát điểm cho trình nhận thức HS HS thông qua trải nghiệm với chủ đề STEM để rút kiến thức học - Dạy học STEM sở phối hợp nhiều bài: Theo cách chủ đề STEM xây dựng sở kiến thức nhiều học dạy xuyên suốt qua nhiều tiết học Chủ đề STEM thiết kế dạng dự án STEM Với cách việc dạy học thường diễn hai giai đoạn giai đoạn học tập “trực tiếp” giai đoạn học tập “gián tiếp” Giai đoạn học tập “trực tiếp” người học cung cấp kiến thức có liên quan phục vụ cho thực dự án sau Điều đảm bảo khái niệm bản, ý tưởng mà HS phải thực GV cung cấp đầy đủ lĩnh vực khác Sang giai đoạn học “gián tiếp” HS làm việc theo nhóm khám phá, thiết kế, xây dựng, triển khai dự án học tập sở khái niệm, kiến thức thu nhận từ giai đoạn học “trực tiếp” hiểu biết thân từ sống thực tiễn HS khuyến khích chia sẻ hiểu biết mình, khả lĩnh vực riêng biệt để tổng hợp lại thành kiến thức chung 3.7 Vận dụng quy trình giáo dục STEM dạy học môn Công nghệ 3.7.1 Xây dựng chủ đề Khi lựa chọn chủ đề cần lưu ý đến ngữ cảnh để tìm điểm tương đồng nội dung môn Công nghệ với vấn đề thực tiễn sống nhằm đảm bảo nội dung skkn lựa chọn mang tính thực tiễn cao, chứa đựng kiến thức mang tính tổng hợp, có tính ứng dụng rộng rãi 3.7.2 Xây dựng nội dung học tập môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Xây dựng bảng nội dung mô tả kiến thức thuộc môn học liên quan tới chủ đề Thông qua gia công mặt sư phạm, nội dung học tập chuyển thể thành vấn đề, nhiệm vụ học tập cần giải Mỗi vấn đề nhiệm vụ chia thành hoạt động nhỏ * Một số nội dung chương trình mơn Cơng nghệ lựa chọn để xây dựng chủ đề STEM Tên Nội dung Mức độ Bài 29.Truyền Nội dung nhóm Những nội dung chuyền động giúp HS hiểu được: lựa chọn Bài 30 Biến đổi chuyển - Tại cần phải truyền để xây dựng dự án chuyển biến đổi STEM liên quan đến động chuyển động chế tạo mơ hình - - Biết cấu tạo, chuyển động ứng dụng nguyên lí làm việc ứng cách thiết bị máy Bài 31 Thực hành: dụng số cấu móc Truyền biến đổi truyền biến đổi chuyển chuyển động động - Biết tính tốn tỉ số truyền chuyển động Nội dung học Kiến thức này giúp HS hiểu được: lựa chọn để xây - Điện gì? dựng học theo định - Nguyên lí hướng STEM Bài 32 Vai trò điện giải pháp sản xuất việc tổ chức cho HS sản xuất đời điện xây dựng mô sống hình sản xuất điện điện lượng mặt trời hay điện gió Bài 36 Vật liệu kĩ thuật Nội dung học cung Nội dung học điện cấp kiến thức lựa chọn để giúp HS biết được: xây dựng thành hoạt - Loại vật liệu vật động STEM nhằm giúp liệu dẫn điện, vật liệu học sinh tìm hiểu cách điện vật liệu dẫn đặc tính công dụng từ vật liệu kĩ thuật điện - Đặc tính cơng dụng thơng qua việc vận dụng skkn mỗi loại vật liệu kĩ kiến thức vật lí, thuật điện hóa học, kĩ thuật Bài 48 Sử dụng hợp lí - Nhu cầu đặc Nội dung điện điểm tiêu thụ điện lựa chọn để xây dựng dự án Bài 49 Thực hành: Tính toán tiêu thụ điện - Biết sử dụng điện STEM mang tính thực cách hợp lí tiễn cao gia đình Bài 55 Sơ đồ điện - Khái niệm sơ đồ điện, Ta lựa chọn nội sơ đồ nguyên lí sơ đồ dung để xây dựng Bài 56 Thực hành lắp ráp mạch điện dự án STEM - Vẽ sơ đồ ngun lí Mặc dù kiến thức có việc vận dụng mạch điện học thuộc chương kiến thức học “Mạng điện nhà”, kết hợp với kiến thức nhiên vấn đề an vật lí để thiết kế tồn điện nên thí mạch điện cho số nghiệm vận dụng mơ hình, máy móc với dịng điện chiều nhiên đảm bảo mục tiêu học 3.7.3 Thiết kế nhiệm vụ - Tiêu chí xác định nhiệm vụ STEM Nhiệm vụ STEM mang tính định hướng sản phẩm; xây dựng sở tích hợp từ hai lĩnh vực học tập trở lên; tính đa phương án; có tính mở, định hướng hợp tác; kết nối kiến thức chương trình đào tạo; định hướng giải vấn đề thực tiễn - Cấu trúc nhiệm vụ STEM Bối cảnh/Tình huống; 2.Thách thức; Yêu cầu; Nguồn lực 3.7.4 Tổ chức thực Đây bước triển khai nội dung học tập tới toàn thể HS Gồm giai đoạn sau: Giới thiệu trải nghiệm Kết thúc 3.7.5 Đánh giá - Nguyên tắc đánh giá: Đánh giá thường xuyên, đánh giá phẩm chất lực Đánh giá ý đến tính phát triển HS, đánh giá gắn liền với thực tiễn - Các yêu cầu đánh giá kết học tập: Đánh giá trình học tập HS Nội dung đánh giá người học trọng đánh giá lực phẩm chất Đánh giá kết học tập cá nhân Đánh giá kết học tập nhóm 3.8 Một số ví dụ minh hoạ dạy học định hướng giáo dục STEM môn Công nghệ 3.8.1 Chủ đề STEM cho dạy lồng ghép phận: Chủ đề STEM dạy lồng ghép phận thiết kế dạng nhiệm vụ skkn 10 STEM Tên chủ đề: CHẾ TẠO PIN TỪ NƯỚC MUỐI, NƯỚC CHANH Mục tiêu - Kiến thức: HS hiểu vật liệu dẫn điện Biết vận dụng kiến thức mơn Cơng nghệ, Vật lí, Hóa học để giải nhiệm vụ đặt - Kĩ năng: Có khả đấu nối mạch điện, sử dụng đồng hồ đo điện - Thái độ: Có thói quen làm việc theo quy trình, cẩn thận, kiên trì Thực an tồn lao động, vệ sinh môi trường Liên hệ kiến thức - Chủ đề phù hợp để dạy phần vật liệu dẫn điện Bài 36 môn Công nghệ - Kiến thức mơn học khác có liên quan: + Vật lí: Hiệu điện thế, mạch nối tiếp + Hóa học: Dung dịch điện phân Các kĩ cần hình thành phát triển - Kĩ làm việc nhóm - Kĩ giải vấn đề Nhiệm vụ 4.1 Giới thiệu/Tình huống/Ngữ cảnh Hiện nay, nhiều người cho cục pin sử dụng thiết bị điện tử vật dụng nhỏ bé vô hại Tuy nhiên, nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước việc xử lí pin qua sử dụng có chứa hỡn hợp kim loại nặng chì hay thủy ngân khơng cách Vậy ta không thử thay hỗn hợp chất an tồn ln có sẵn xung quanh ta? 4.2 Thách thức - Chế tạo pin từ nước muối, nước chanh 4.3 Yêu cầu - Trong thời gian 15 phút chế tạo thành cơng pin từ nước muối có khả phát sáng đèn LED 4.4 Nguồn lực - Cốc, giấy, kẽm, đồng, muối ăn, chanh, nước lọc, dây dẫn, băng dính, đèn LED, đồng hồ đo điện 4.5 Đánh giá - Đèn LED phát sáng skkn 11 Gợi ý: hoạt động dạy học chủ đề “Chế tạo pin từ nước muối, nước chanh” Giới thiệu: Đặt vấn đề: Vào năm 1800, nhà khoa học Alessandro Volta người Ý phát minh loại pin đặt tên theo tên Pin Volta Pin cấu tạo từ kẽm đồng nhúng axit sunfuric, nối hai kim loại với sản sinh dịng điện liên tục ổn định Có thực cách làm tạo dịng điện, vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện Chúng ta tìm hiểu thơng qua trải nghiệm chế tạo pin từ nước muối, nước chanh (GV sử dụng bối cảnh nêu chủ đề để đặt vấn đề cho nội dung học tập) Để thực nhiệm vụ HS cần nhớ lại kiến thức mạch nối tiếp học chương trình vật lí Tùy vào trình độ HS, GV cung cấp thêm kiến thức dung dịch điện phân Trải nghiệm - GV tổ chức cho HS làm pin từ nước muối, nước chanh cho tạo dịng điện đủ để phát sáng bóng đèn LED - GV phân nhóm, phân chia dụng cụ, vật liệu tới nhóm HS Dụng cụ vật liệu: cốc giấy, kẽm, đồng, muối ăn, chanh, nước lọc, dây dẫn, băng dính, đèn LED, đồng hồ đo điện - Cách tiến hành: Hoạt động 1: Lấy cốc nước lọc, cho vào thìa muối quấy để dung dịch nước muối Nhúng kim loại đồng kẽm vào dung dịch nước muối Chú ý cho kim loại không tiếp xúc với Mỗi đầu kim loại nối với đoạn dây dẫn khác màu Đầu lại hai dây dẫn nối với bóng LED quan sát? Phiếu học tập số (Sử dụng đồng hồ đo điện, xoay đồng hồ chế độ thơng số chiều) Câu hỏi Giải thích Xác định cực âm cực dương Thanh kẽm có vai trị cực……… nguồn (pin)? Thanh đồng có vai trò cực……… Đo hiệu điện chiều Hiệu điện pin tạo pin? cốc dung dịch muối là:…………… 3.LED có phát sáng không? Tại sao? Hoạt động 2: Tiến hành tương tự hoạt động thay dung dịch nước muối dung dịch nước chanh Phiếu học tập số (Sử dụng đồng hồ đo điện, xoay đồng hồ chế độ thông số chiều) Câu hỏi Giải thích Hiệu điện pin Đo hiệu điện chiều pin? tạo cốc dung dịch nước skkn 12 chanh (axit) là:… So sánh hiệu điện pin dung dịch nước muối pin dung dịch nước chanh? LED có phát sáng không? Tại sao? Làm để tăng hiệu điện để LED phát sáng tốt? Hoạt động 3: Mắc nối tiếp cốc dung dịch muối/chanh để tạo nguồn chiều có hiệu điện đủ lớn đế LED phát sáng tốt Phiếu học tập số (Nghiên cứu thêm phần I, II 36 SGK Cơng nghệ để hồn thành phiếu tập) Câu hỏi Giải thích Đo hiệu điện pin mắc nối tiếp cốc dung dịch nước muối/nước chanh? Thay dây dẫn điện đoạn dây nhựa quan sát xem đèn led có sáng khơng giải thích sao? Đo điện trở của đoạn dây nhựa đó? Vật liệu dẫn điện gì? Kể tên số loại vật liệu dẫn điện? Vật liệu cách điện gì? Kể tên số loại vật liệu cách điện? Kết thúc - GV tổ chức cho HS báo cáo sản phẩm nhóm Câu hỏi đặt là: - Các vật liệu dẫn điện có điện trở suất khoảng bao nhiêu? - Các vật liệu cách điện có điện trở suất khoảng bao nhiêu? 3.8.2 Chủ đề STEM cho dạy lồng ghép toàn bộ: Chủ đề STEM dạy lồng ghép toàn thiết kế dạng nhiệm vụ STEM Tên chủ đề: THIẾT KẾ TUBIN GIÓ MINI Mục tiêu - Kiến thức: HS hiểu vai trò điện năng, số cách tạo điện Vận dụng kiến thức mơn Cơng nghệ, Vật lí, Toán học để giải nhiệm vụ đặt - Kĩ năng: kĩ tính tốn, kĩ đấu nối mạch điện, kĩ sử dụng đồng hồ đo điện - Thái độ: Có thói quen làm việc theo quy trình, cẩn thận, kiên trì Thực an tồn lao động, vệ sinh môi trường Liên hệ kiến thức - Chủ đề phù hợp để dạy 32 môn Công nghệ - Kiến thức môn học khác có liên quan + Vật lí: Hiệu điện skkn 13 + Tốn học: Đo góc, chia cung trịn Các kĩ cần hình thành phát triển - Kĩ làm việc nhóm - Kĩ giải vấn đề - Kĩ thiết kế Nhiệm vụ 4.1 Giới thiệu/Tình huống/Ngữ cảnh Những lợi ích mơi trường xã hội điện gió Năng lượng gió đánh giá thân thiện với mơi trường gây ảnh hưởng xấu mặt xã hội Để xây dựng nhà máy thủy điện lớn cần phải nghiên cứu kĩ lưỡng rủi ro xảy với đập nước Ngoài ra, việc di dân việc vùng đất canh tác truyền thống đặt gánh nặng lên vai người dân xung quanh khu vực đặt nhà máy, tốn khó nhà hoạch định sách Hơn nữa, khu vực để quy hoạch đập nước Việt Nam khơng cịn nhiều Các nhà máy điện chạy nhiên liệu hóa thạch ln thủ phạm gây nhiễm nặng nề, ảnh hưởng xấu đến môi trường sức khỏe người dân Hơn nguồn nhiên liệu ổn định giá có xu ngày tăng cao 4.2 Thách thức Thiết kế thiết bị sản xuất điện từ gió 4.3 Yêu cầu - Thiết bị tạo hiệu điện dòng điện chiều - Thời gian tối đa 20 phút, sử dụng vật liệu cung cấp không thiết tất dụng cụ, vật liệu phải sử dụng - Nghiên cứu ảnh hướng cánh quạt (chiều dài, độ nghiêng, số lượng) tới điện áp tuabin 4.4 Nguồn lực - 01 động điện chiều, dây điện, ống nước, bìa, đũa tre, kéo, keo nến, đồng hồ đo điện, thước kẻ, thước đo độ, bút chì, quạt điện nhỏ tạo nguồn gió Đánh giá: So sánh sản phẩm HS đánh giá sản tạo hiệu điện chiều lớn Gợi ý: Hoạt động dạy học chủ đề “Thiết kế tuabin gió mini” Giới thiệu - GV sử dụng ngữ cảnh chủ đề để đặt vấn đề cho học Trong phần giới thiệu, GV giúp HS biết phương pháp tạo điện nhấn skkn 14 mạnh lợi ích mơi trường xã hội điện gió Mục tiêu nhiệm vụ thiết kế tuabin gió giúp HS hiểu vai trò điện sản xuất đời sống, biết vận dụng kiến thức Cơng nghệ, Vật lí Tốn học để thiết kế tuabin gió mini Rèn luyện kĩ tính tốn, kĩ đấu nối mạch điện, kĩ sử dụng đồ hồ đo điện Biết ảnh hưởng cánh quạt (chiều dài, độ nghiêng, số lượng) tới điện áp tuabin - Thực nhiệm vụ này, ngồi kiến thức mơn Cơng nghệ, HS cần vận dụng kiến thức Vật lí hiệu điện thế, Tốn học đo góc, chia cung tròn Trải nghiệm - GV tổ chức cho HS thiết kế chế tạo tuabin gió mini cho phát dòng điện chiều - GV phân nhóm chia dụng cụ vật liệu tới nhóm HS Dụng cụ, vật liệu cần thiết: 01 động điện chiều, dây điện, ống nước, bìa, đũa tre, kéo, keo nến, đồng hồ đo điện, thước kẻ, thước đo độ, bút chì, quạt điện nhỏ tạo nguồn gió - Cách thức tiến hành: + Các cơng việc cần thực hiện: Thiết kế khung đế giá đỡ cho tuabin, thiết kế cánh quạt, lắp ráp cánh quạt vào trục tuabin (động điện chiều mini) Đấu nối dây điện vào tuabin để lấy điện + GV hướng dẫn HS vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật để thực nhiệm vụ * Thiết kế - Nghiên cứu phận tuabin gió, kiến thức cơng nghệ, vật lí, tốn học liên quan tới * nhiệm vụ: - Xác định phận thay đổi để cải tiến tuabin - Lựa chọn giải pháp tối ưu - Vẽ phác thảo, xác định vật liệu quy trình cần thiết để thực nhiệm vụ * Thi công: Thiết kế tuabin mini theo quy trình xác định * Kiểm tra/đánh giá: Đánh giá tuabin gió, thay đổi để tuabin làm việc hiệu Các phận tuabin ảnh hưởng đến khả tạo dòng điện tuabin Hoạt động 1: Tìm hiểu tuabin gió + GV tổ chức cho HS tìm hiểu cấu tạo bản, ngun lí làm việc tuabin gió Phiếu học tập số 1 Cấu tạo tuabin A…………………………………………… B…………………………………………… C…………………………………………… D………………………………………… skkn 15 Trình bày ngun lí làm việc tuabin gió ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… Tuabin gió nhóm em có lượng nào? Đo hiệu điện chiều tuabin Đặt đồng hồ đo thang đo 0-200mV, kết nối đồng hồ đo với dây dẫn tuabin Đọc giá trị thị bề mặt đồng hô đo Khi tuabin quay (Trong điều kiện TN sử dụng quạt để tạo nguồn gió làm quay tuabin) Thay đổi tốc độ Mô tả mối quan hệ tốc độ quay cánh quạt quạt gió, thay đổi tuabin với điện áp tuabin Từ rút khoảng cách quạt gió ý tưởng làm tăng tốc độ quay quạt gió (gợi ý: Dộ tới tuabin đo điện dài cánh quạt, góc nghiêng cánh quạt, số lượng cánh áp tuabin để quạt) thấy ảnh hưởng tốc độ quay quát gió tới điện áp tuabin Hoạt động 2: Cải tiến tuabin gió + GV tổ chức cho HS cải tiến tuabin gió nhằm nâng cao khả phát điện Tùy điều kiện GV định hướng HS lựa chọn giải pháp thay đổi chiều dài cánh quạt số lượng cạnh quạt, thay đổi góc quay đón gió cánh quạt Phiếu học tập số Số phiên Tuabin gió: Số lượng/độ dài/góc PB1 PB2 PB3 PB4 nghiêng cánh quạt tuabin phiên bản: Đo thông số điện áp Điện áp kiểm tra tuabin PB1 PB2 PB3 PB4 (Lưu ý mỗi phiên L1 L2 L1 L2 L1 L2 L1 L2 đo lần) Hoạt động 3: Tìm hiểu nguyên tắc chung việc sản xuất điện + GV tổ chức cho HS nghiên cứu SGK hoàn thiện phiếu học tập số Phiếu học tập số Nêu nguyên tắc chung việc sản xuất điện nhà máy thủy điện, nhà máy nhiệt điện, điện gió điện nguyên tử Nêu trình biến đổi lượng việc sản xuất điện từ nguồn lượng khác cách hoàn thiện bàng sau: skkn 16 Sản xuất điện Quá trình biến đổi lượng Thủy điện Nhiệt điện Điện gió Điện hạt nhân 3.Kết thúc: Các nhóm hồn thiện phiếu tập báo cáo sản phẩm Hiệu thu qua việc ứng dụng vào thực tiễn Sau xây dựng chủ đề STEM tiến dành dạy học lớp khối bước đầu mang lại hiệu sau: 4.1 Về mặt định tính Trước thực đề tài băn khoăn tên gọi STEM thực mới, liệu triển khai có ý hay khơng, sau thời gian thực thân nhận nhiều điều mà trước kể thân chưa hiểu đắn Nhận thức thay đổi giáo viên thành công, chưa kể với em học trò, sau thời gian học kĩ mềm em tiến rõ rệt, có em đứng trước đám đơng trình bày tốt cịn đặt biệt danh chuyên gia Nhất em hay tò mị khám phá, học STEM khơng cịn học mà em thỏa sức sáng tạo làm điều thích ngồi tạo điều kiện cho học sinh trải nghiệm người nông dân thực thụ Cụ thể: Sau thời gian em biết sử dụng công nghệ thông tin để phục vụ cho việc học tập, thay lướt web chơi game Cũng nhờ cơng nghệ mà em kết nối với nhau, rèn luyện kĩ làm việc nhóm không gặp lớp Các em khéo léo để tạo sản phẩm phục vụ cho sống mà tiền đề tri thức học lớp Khả tính tốn ước lược để thực hiện, thiết kế nâng cao Mặc dù số sản phẩm nhóm chưa đồng đều, chất lượng sản phẩm chưa đẹp mắt điều khơng quan trọng việc trình em làm sản phẩm cố gắng Bản thân trân trọng nổ lực mà em làm được, học mà em rút sau thực tế tiến hành làm Các em hiểu sâu sắc nhiều vật liệu xung quanh, chí ngun liệu sẵn có, dễ kiếm, rẻ tiền lại tạo sản phẩm cách đơn giản, dễ thực Nếu không thực hành tự làm em chưa nắm cách làm kiến thức không vào thực tiễn sống 4.2 Về mặt định lượng: Để định lượng kết học tập em suốt q trình học tơi ln theo sát tiến em, trọng đánh giá kết kiểm tra để đánh giá cách Cuối tháng năm học 2021-2022 sau thực nghiệm thí điểm phương pháp STEM khảo sát lại 140 học sinh lúc đầu kết sau: skkn 17 Trước thực Sau thực nghiệm nghiệm Câu Nội dung Tỉ lệ Tỉ lệ SL SL % % Sự hứng thú học môn Công nghệ em thuộc mức nào? 10 7.1 35 25 Rất thích 22 15.7 60 42.8 Thích 65 46.5 28 20 Bình thường 43 30.7 17 12.2 Khơng thích Em thích học mơn Cơng nghệ vì: Bài học sinh động, thầy dạy vui vẻ, dễ 49 35 30 21.4 hiểu Kiến thức dễ nắm bắt 31 22 25 17.8 Kiến thức gắn thực tế nhiều 60 43 85 60.8 Trong học môn Cơng nghệ em thích học nào? Tập trung nghe giảng, phát biểu ý kiến,thảo 45 32 29 20.9 luận làm việc Nghe giảng ghi chép cách thụ động 30 21.4 12 8.5 Được làm thực hành để hiểu sâu sắc 42 30 89 63.5 vấn đề Công nghệ Làm tập nhiều để ôn thi, kiểm tra 23 16.6 10 7.1 Nội dung dạy học? Khơng cần thí nghiệm, thực hành nhiều 40 28.5 15 10.8 Tăng cường học lí thuyết giải tập gắn 62 44.2 34 24.2 với kì thi Giảm tải lí thuyết, vận dụng kiến thức học để đưa kiến thức vào thực tiễn, tăng 68 27.3 91 65 cường phần thực hành Như qua khảo sát ta thấy số lượng học sinh thích học mơn Cơng nghệ tăng lên, từ 15.7% trước dạy học STEM lên 42,8% sau áp dụng dạy học STEM cịn học sinh khơng thích bình thường giảm từ 46,5% xuống 20% Qua thực nghiệm ta thấy dạy theo phương pháp STEM, em thấy vai trị Cơng nghệ với thực tiễn nhiều từ 43% lên 60.8%, với vai trò giáo viên giúp giảng dễ hiểu hấp dẫn Kết cho thấy lựa chọn áp dụng biện pháp dạy học STEM mang lại kết khả quan Đa số em thấy u thích mơn Cơng nghệ hơn, tiết học Cơng nghệ trở nên hấp dẫn bổ ích với em, kể em học yếu chán ghét phải học thuộc lịng nhiều lý thuyết em thấy liên quan lí thuyết thực tiễn, kĩ thí nghiệm thực hành tăng lên rõ rệt, nên skkn 18 em hứng thú triển khai công việc giao skkn 19 PHẦN III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết luận Giáo dục STEM định hướng giáo dục có ý nghĩa quan trọng việc tạo hứng thú, động học tập cho HS có giá trị quan trọng hình thành phát triển lực cho người học Trong việc vận dùng giáo dục STEM vào dạy học môn Công nghệ 8, HS đặt trước vấn đề thực tiễn có liên quan đến kiến thức khoa học, HS tìm tịi, nghiên cứu kiến thức thuộc mơn học có liên quan, HS tham gia vào quy trình cơng nghệ cố vấn, định hướng GV để giải vấn đề vận dụng giải pháp vào thực tiễn Với phong cách học tập này, HS trường hứng thú, từ em có thêm động học tập phát triển lực thân Tuy nhiên, việc dạy học môn học theo định hướng giáo dục STEM trường THCS nói chung cịn gặp nhiều khó khăn, đòi hỏi nỗ lực cố gắng đồng lãnh đạo, GV HS trường, đặc biệt GV việc nâng cao hiểu biết giáo dục STEM nói chung đầu tư trí lực việc thiết kế tổ chức dạy học chủ đề theo định hướng giáo dục STEM góp phần thực mục tiêu giáo dục nâng cao chất lượng, hiệu dạy học Qua nghiên cứu, phân tích sở lý luận thực tiễn cho thấy việc áp dụng mơ hình STEM tích hợp nội dung học mơn Cơng nghệ THCS có ý nghĩa lớn, giúp em phát triển kỹ năng, lực toàn diện Ngồi cịn cho thấy thực trạng việc dạy học mơn Cơng nghệ bên cạnh mặt tích cực cịn có hạn chế định Với kết bước đầu qua q trình nghiên cứu mơ hình STEM chứng tỏ rằng: Nếu giáo viên biết khai thác tốt kiến thức giảng để giúp học sinh phát triển kỹ năng, lực thông qua trải nghiệm học/chủ đề, chất lượng hiệu học tập học sinh nâng cao Một số kiến nghị: Để việc triển khai dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhà trường phổ thơng nói chung dạy học mơn Cơng nghệ nói riêng đạt hiệu cao cần có đầu tư đạo mang tính đồng bộ, cụ thể là: * Đối với giáo viên: Để áp dụng kinh nghiệm giáo viên phải thực u thích mơn nhiệt tình, có trách nhiệm với dạy, nắm phương pháp dạy học STEM Mặt khác, GV phải thường xuyên nghiên cứu học tập trau dồi chun mơn nghiệp vụ, tích cực dự thăm lớp, tham gia chuyên đề đổi mới, đợt hội giảng tích cực vận dụng sáng kiến kinh nghiệm trình giảng dạy GV áp dụng tùy điều kiện thực tế mà cải tiến, sáng tạo thêm để hoàn thiện phương pháp dạy học Tăng cường truyền thông để nâng cao nhận thức tầng lớp nhân dân đặc biệt đội ngũ GV STEM, xu giáo dục mang tính tất yếu giới Đặc biệt bối cảnh Việt Nam đổi giáo dục skkn 20 ... đồng môn Công nghệ chất mang tính tích hợp Đây sở để triển khai dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Xem xét mục tiêu, cấu trúc nội dung môn Công nghệ với mục tiêu giáo dục STEM. .. đồng, hai hướng tới định hướng HS vận dụng kiến thức học vào thực tế Về nội dung môn Cơng nghệ phù hợp đề hình thành kĩ STEM 3.6 Các mức độ dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM -... tiễn Giáo dục STEM phương pháp tiếp cận, khám phá giảng dạy học tập hai hay nhiều môn học STEM, chủ đề STEM nhiều môn học khác nhà trường 3.2 Tầm quan trọng dạy học STEM Việc đưa giáo dục STEM