Thiết kế, tổ chức Chủ đề giáo dục STEM Phương pháp dạy học STEM

Thiết kế, tổ chức Chủ đề giáo dục STEM Phương pháp dạy học STEM trường trung học Cách mạng công nghiệp lần thứ giáo dục STEM Thuật ngữ "Công nghiệp 4.0" lần đưa CHLB Đức năm 2011 Hội chợ - Công nghệ Hannover Đến năm 2012, sử dụng đặt tên cho chương trình hỗ trợ Chính phủ Đức hợp tác với giới nghiên cứu hiệp hội công nghiệp hàng đầu Đức nhằm cải thiện quy trình quản lý sản xuất ngành chế tạo thơng qua "điện tốn hóa" Từ đến nay, thuật ngữ "Công nghiệp 4.0" sử dụng rộng rãi giới để mô tả Cách mạng công nghiệp lần thứ (CMCN 4.0) Biểu đồ cho hình dung cách mạng công nghiệp Phần I: Thiết kế, tổ chức Chủ đề giáo dục STEM Đặt vấn đề Trước yêu cầu đòi hỏi ngày cao chất lượng nguồn nhân lực, ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành thị 16/CT-TTg việc tăng cường lực tiếp cận Cách mạng công nghiệp lần thứ Trong đó, giải pháp nêu thị cần “thay đổi mạnh mẽ sách, nội dung, phương pháp giáo dục dạy nghề nhằm tạo nguồn nhân lực có khả tiếp nhận xu công nghệ sản xuất mới, cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học (STEM)” Tiếp đó, Chương trình giáo dục phổ thơng - Chương trình tổng thể cơng bố vào tháng 7/2017, Bộ Giáo dục Đào tạo xác định: “Cùng với Toán học, Khoa học tự nhiên Tin học, mơn học Cơng nghệ góp phần thúc đẩy giáodục STEM, xu hướng giáo dục coi trọng nhiều quốc gia giới quan tâm thích đáng đổi giáo dục phổ thông lần Việt Nam” Như vậy, giáo viên (GV) cần làm làm để thực giáo dục STEM - u cầu giáo dục mà chương trình hành khơng đề cập đến, hay nói cách khác, yêu cầu GV Giáo dục STEM giải pháp để chuẩn bị nguồn nhân lực cho CMCN4 Vấn đề lớn ngành giáo dục cần giải chuẩn bị nguồn nhân lực cho tương lai, đặc biệt cho CMCN 4.0 Giáo dục STEM công nhận rộng rãi giới hướng đắn cho vấn đề STEM viết tắt từ: Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) Toán học (Mathematics) Science (Khoa học): gồm kiến thức Vật lý, Hóa học, Sinh học Khoa học trái đất nhằm giúp cho HS hiểu giới tự nhiên vận dụng kiến thức để giải vấn đề khoa học sống hàng ngày Technology (Công nghệ): phát triển khả sử dụng, quản lý, hiểu đánh giá công nghệ phát triển nào, ảnh hưởng công nghệ tới sống - Engineering (Kỹ thuật): phát triển hiểu biết HS cách công nghệ phát triển thơng qua q trình thiết kế kỹ thuật, tạo hội để tích hợp kiến thức nhiều môn học, giúp cho khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu Kỹ thuật cung cấp cho HS kỹ để vận dụng sáng tạo sở Khoa học Tốn học q trình thiết kế đối tượng, hệ thống hay xây dựng quy trình sản xuất - Maths (Tốn học): mơn học nhằm phát triển HS khả phân tích, biện luận truyền đạt ý tưởng cách hiệu thơng qua việc tính tốn, giải thích, giải pháp giải vấn đề tốn học tình đặt Mục tiêu giáo dục STEM: 3.1 Phát triển lực đặc thù môn học STEM cho học sinh: kiến thức, kỹ liên quan đến môn học Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn Học Trong HS biết liên kết kiến thức Khoa học, Toán học để giải vấn đề thực tiễn HS biết sử dụng, quản lý truy cập Công nghệ HS biết quy trình thiết kế chế tạo sản phẩm 3.2 Phát triển lực cốt lõi cho HS: giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS hội thách thức kinh tế toàn cầu kỷ 21 Bên cạnh hiểu biết lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, HS phát triển tư duy, khả hợp tác để thành công 3.3 Định hướng nghề nghiệp cho HS: giáo dục STEM tạo cho HS kiến thức kỹ mang tính tảng cho việc học tập bậc học cao cho nghề nghiệp tương lai HS Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có lực, phẩm chất tốt, đặc biệt lao động lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng phát triển đất nước Chủ đề giáo dục STEM: - Chủ đề STEM hướng tới giải vấn đề thực tiễn: vận dụng kiến thức STEM để giải vấn đề thực tiễn mục tiêu dạy học theo quan điểm giáo dục STEM Do vậy, chủ đề STEM để giải vấn đề mang tính tưởng tượng xa rời thực tế mà ln hướng đến giải vấn đề tình xã hội Chủ đề STEM phải hướng tới việc học sinh vận dụng kiến thức lĩnh vực STEM để giải vấn đề: tiêu chí nhằm đảm bảo theo tinh thần giáo dục STEM, qua phát triển lực chun mơn liên quan - Chủ đề STEM định hướng thực hành: tiêu chí quan điểm giáo dục STEM nhằm hình thành phát triển lực kết hợp lý thuyết thực hành Điều giúp HS có kiến thức từ kinh nghiệm thực hành từ lý thuyết Bằng cách xây dựng giảng theo chủ đề dựa thực hành, HS dễ hiểu sâu lý thuyết, nguyên lý thông qua hoạt động thực tế - Chủ đề STEM khuyến khích làm việc nhóm HS: thực tế có chủ đề STEM triển khai cho cá nhân Tuy nhiên, làm việc theo nhóm hình thức làm việc phù hợp việc giải nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn Làm việc theo nhóm kĩ quan trọng kỉ 21, HS đặt vào môi trường thúc đẩy nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tưởng phát triển giải pháp Các biện pháp phát triển lực sáng tạo HS thông qua giáo dục STEM: - Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với trình vận dụng kiến thức STEM để giải vấn đề thực tiễn liên quan đến ngành nghề kỹ thuật, sáng tạo sản phẩm hay cơng cụ có ích cho xã hội Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với trình xây dựng kiến thức Luyện tập đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết Luyện tập đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đốn Các biện pháp phát triển tư kỹ thuật HS thông qua giáo dục STEM: Cung cấp phương tiện tư duy, ngơn ngữ kỹ thuật, khái niệm kỹ thuật nhằm tạo dựng khắc sâu biểu tượng đối tượng mà khái niệm phản ánh Sử dụng phương tiện trực quan kỹ thuật để tạo hình ảnh cảm tính, gây ấn tượng ban đầu làm liệu cho tư kỹ thuật Giao tốn dạng tổ chức tình có vấn đề kỹ thuật nhằm kích thích học sinh giải vấn đề kỹ thuật (các chủ đề STEM toán kỹ thuật) Phối hợp chặt chẽ kiến thức khoa học với kinh nghiệm thực tiễn, hành động trí óc với hành động thực hành kỹ thuật - Tổ chức hoạt động học tập đa dạng để đảm bảo kết hợp chặt chẽ kiến thức lý thuyết với thực hành, chẳng hạn như: đề xuất giả thuyết kết hợp với thực nghiệm kiểm tra, nghe giảng kết hợp với thí nghiệm, giảng giải kết hợp với trực quan, lý luận kết hợp với thực hành chế tạo … Rèn thao tác tư duy: phân tích, so sánh, quy nạp, khái quát hóa … Cấu trúc dạy phù hợp với logic nội dung kỹ thuật logic nhận thức HS Phần II PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC STEM I Tổng Quan: Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư – Việt Nam khơng thể đứng ngồi Các phương pháp dạy học tích cực II THẾ NÀO LÀ GD STEM III BIỆN PHÁP TRIỂN KHAI Một số Chủ đề STEM Chủ đề STEM máy lọc nước biển thành nước sáng tạo: Đối tượng thời gian tổ chức chủ đề Sản phẩm Đối tượng Thời gian MÁY LỌC NƯỚC BIỂN THÀNH NƯỚC NGỌT HS k6 HS K7, 8, HKII HKI, II a Vấn đề thực tiễn Thiếu nước ngọt để sinh hoạt vấn đề diện hoạt động biển Trong đó, nước biển dồi chứa hàm lượng muối cao nên sử dụng để sinh hoạt Việc chưng cất nước biển thành nước ngọt biện pháp giải khó khăn Vì vậy, việc tạo nước ngọt từ nước biển trở thành vấn đề cấp thiết thực tiễn Bên cạnh đó, HS tham gia hoạt động thiết kế, chế tạo máy lọc nước biển thành nước ngọt có nhiều hội để lĩnh hội vận dụng kiến thức bay ngưng tụ, b Hình thành ý tưởng chủ đề Bản vẽ thiết kế Sử dụng chai nhựa Tự làm máy nước biển => nước Máy lọc nước biển thành nước sáng tạo Ngưng tụ, bay (sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề steam lau bàn phím) c Kiến thức steam chủ đề: Tên sản phẩm Khoa học (S) Cơng nghệ (T) Kĩ thuật (E) Nghệ thuật (A) Tốn học (M) Máy lọc nước biển thành nước Sự bay ngưng tụ, yếu tố ảnh hưởng đến hấp thụ nhiệt Mỏ hàn chì, súng bắn keo để gia công máy lọc nước biển thành nước Bản vẽ quy trình lắp ráp máy lọc nước biển thành nước Thiết kế gọn nhẹ, đơn giản, dễ sử dụng Đo chiều dài ống dẫn cần cắt theo vẽ d Mục tiêu chủ đề * Kiến thức - Hiểu yếu tố ảnh hưởng đến hấp thụ nhiệt vật - Vận dụng kiến thức bay hơi, ngưng tụ để tạo nước ngọt từ nước biển * Kỹ - Thiết kế vẽ cấu tạo máy lọc nước biển thành nước ngọt - Xây dựng vẽ cấu tạo máy lọc nước biển thành nước ngọt - Chế tạo máy lọc nước biển thành nước ngọt theo phương án thiết kế - Vận hành, thử nghiệm, cải tiến mơ hình sản phẩm kỹ thuật - Làm việc nhóm, thuyết trình, lắng nghe, phản biện, bảo vệ kiến * Thái độ - Hịa Nhã, có tinh thần trách nhiệm nhiệm vụ chung nhóm - Nhiệt tình, động q trình gia cơng, lắp ráp máy lọc nước biển thành nước ngọt - Ý thức cộng đồng trước khó khăn ngư dân biển vùng khó khăn thiếu nước ngọt, sử dụng tiết kiệm nước ngọt e Bộ câu hỏi định hướng * Câu hỏi khái quát - Bằng cách để giải trình trạng thiếu nước ngọt sinh hoạt biển? * Câu hỏi học - Để tạo nước ngọt từ nước biển dựa nguyên lý nào? - Máy lọc nước biển thành nước ngọt có cấu tạo nào? - Chế tạo máy lọc nước biển thành nước ngọt nào? Chủ đề STEM quạt điện mini sáng tạo: Đối tượng thời gian tổ chức Sản phẩm Quạt tản nhiệt mini sáng tạo Đối tượng Thời gian HS K7 HS K8, HKII HKI, II a Vấn đề thực tiễn Khi ngồi phòng máy thực hành, q trình tỏa nhiệt máy cơng suất quạt trần cũ không đủ làm mát cho phịng học Thêm vào đó, dịp sinh hoạt tập trung người,học sinh dùng quạt tay thường mỏi tay mệt Vì tự làm quạt điện mini biện pháp hữu hiệu cho vấn đề quạt điện mini thường sử dụng nguồn pin 9V, kích thước nhỏ gọn (cầm tay), Khơng làm vật liệu dễ tìm, dễ chế tạo mà tiện lợi Hơn nữa, trải nghiệm với quạt điện mini hội học sinh tìm hiểu chiếm lĩnh kiến thức mạch điện chiều, động điện chiều, rèn luyện kỹ gia cơng bản, b Hình thành ý tưởng chủ đề Mạch điện chiều, chuyển hóa lượng Kĩ thuật điều chỉnh hướng gió Cơng nghệ vật liệu bản: motor 9V,đế vỏ chai nhựa, pin 9V, dây điện,… Quạt tản nhiệt mini sáng tạo Giải pháp giảm nóng: cúp điện, tỏa nhiệt máy, sinh hoạt tập trung Thiết kế, chế tạo đơn giản, dễ sử dụng (sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề steam quạt điện mini sáng tạo) c Kiến thức steam chủ đề: Tên sản phẩm Khoa học (S) Quạt điện Mạch điện chiều; mini sáng chuyển hóa tạo lượng: điện thành năng; Cân vật có mặt chân đế; trọng tâm vật rắn Công nghệ (T) Kĩ thuật (E) Nghệ thuật (A) Toán học (M) DC motor 9V, cánh quạt, băng keo, súng bắn keo, dao rọc giấy, vỏ chai nhựa, công tắc, pin, dây nối Bản vẽ quy trình lắp ráp quạt điện mini đé vỏ chai Thiết kế gọn nhẹ, đơn giản, dễ sử dụng Đo đạc kích thước vật liệu theo vẽ thiết kế d Mục tiêu chủ đề * Kiến thức - Phân tích nguyên lý cấu tạo nguyên lý hoạt động quạt mini - Vận dụng kiến thức mạch điện chiều, rộng, cân vật có chân đế, trọng tâm vật rắn để thiết kế quạt điện mini *Kỹ - Thiết kế vẽ mô tả phương án thiết kế quạt điện mini - Đọc vẽ thiết kế chế tạo quạt điện mini - Thuyết minh ý tưởng thiết kế quạt mini, quy trình chế tạo quạt mini - Vận hành, thử nghiệm, cải tiến quạt mini - Biết làm việc nhóm, biết lắng nghe, phản biện bảo vệ kiến nhóm cá nhân *Thái độ - Hịa nhã với giáo viên, bản, bạn học có trách nhiệm với nhiệm vụ chung nhóm - Tích cực, trung thực, tỉ mỉ gia công, chế tạo quạt điện mini - Tuân thủ quy tắc an tồn gia cơng, an tồn điện e Bộ câu hỏi định hướng * Câu hỏi khái quát - Khi cúp điện hay sinh hoạt tập trung thời tiết nóng bức, nên làm để cảm thấy dễ chịu * Câu hỏi học- Quạt điện mini đế vỏ chai nhựa chế tạo nào? ... vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng phát triển đất nước Chủ đề giáo dục STEM: - Chủ đề STEM hướng tới giải vấn đề thực tiễn: vận dụng kiến thức STEM để giải vấn đề thực tiễn mục tiêu dạy. .. phương pháp dạy học tích cực II THẾ NÀO LÀ GD STEM III BIỆN PHÁP TRIỂN KHAI Một số Chủ đề STEM Chủ đề STEM máy lọc nước biển thành nước sáng tạo: Đối tượng thời gian tổ chức chủ đề Sản phẩm Đối... tiêu dạy học theo quan điểm giáo dục STEM Do vậy, chủ đề STEM để giải vấn đề mang tính tưởng tượng xa rời thực tế mà ln hướng đến giải vấn đề tình xã hội Chủ đề STEM phải hướng tới việc học