Cách tiến hành

5. Tài liệu đọc

2.2.5.2. Cách tiến hành

Tiến trình tổ chức chủ đề STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật thường bao gồm 8 bước như hình 2.4.

Hình 2.4. Sơ đồ minh hoạ tiến trình dạy học dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật

Tiến trình trên có thể rút gọn thành quy trình tổ chức dạy học chủ đề STEM có thể thực hiện theo 5 hoạt động học dựa trên 8 bước của quy trình thiết kế kĩ thuật.

97

Các hoạt động học trong quy trình có thể không cần thực hiện một cách tuần tự mà đồng thời, tương hỗ lẫn nhau. Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền có thể được tổ chức thực hiện đồng thời với đề xuất giải pháp; hoạt động chế tạo mẫu có thể tổ chức đồng thời với thử nghiệm và đánh giá. Các hoạt động học có thể tổ chức linh hoạt trong và ngoài lớp học theo nội dung và phạm vi kiến thức của từng chủ đề. Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về: mục tiêu; nội dung; dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh; cách thức tổ

chức hoạt động.

Bảng 2.6. Các hoạt động học trong quy trình tổ chức dạy học theo định hướng STEM

Hoạt động Mô tả

Hoạt động học 1: Xác định vấn đề

GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề. Trong đó, HS phải hoàn thành một sản phẩm học tập hoặc giải quyết một vấn đề cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi HS phải sử dụng kiến thức mới trong nội dung được học để đề xuất, xây dựng giải pháp. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, buộc HS phải nắm vững kiến thức mới thiết kế, giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm.

Hoạt động học 2:

Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

GV tổ chức cho HS thực hiện hoạt động học tích cực, tăng cường mức độ tự lực tuỳ thuộc từng đối tượng HS dưới sự hướng dẫn một cách linh hoạt của GV. Khuyến khích HS hoạt động tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm.

Hoạt động học 3: Lựa chọn giải pháp

HS thảo luận sau đó trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có). GV tổ chức góp ý, chỉnh sửa và xác thực các thuyết minh của HS để HS nắm vững kiến thức mới và tiếp tục hoàn thiện bản thiết kế.

Hoạt động học 4:

Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

HS tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế, kết hợp tiến hành thử nghiệm trong quá trình chế tạo. Hướng dẫn học sinh đánh giá mẫu và điều chỉnh thiết kế ban đầu để đảm bảo mẫu chế tạo là khả thi.

Hoạt động học 5:

Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

HS trình bày sản phẩm đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện.

98

GV cần chú ý lựa chọn phương pháp dạy học trong các hoạt động học tập của dạy học theo định hướng STEM để đưa HS vào các hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động. Hoạt động học của HS được thiết kế theo hướng mở về điều kiện thực hiện nhưng cụ thể về tiêu chí của sản phẩm cần đạt. Hình thức tổ chức dạy học cần lôi cuốn học sinh vào hoạt động kiến tạo, tăng cường hoạt động nhóm, tự lực chiếm lĩnh kiến thức mới và vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề. Thiết bị dạy học cần lưu ý đến việc sử dụng thiết bị, công nghệ có sẵn dễ tiếp cận với chi phí tối thiểu.

Đánh giá chủ đề STEM

Đối với việc đánh giá chủ đề STEM, GV nên bám sát tiêu chí đánh giá bài học theo CV 5555/BDGĐT-GDTrH.

2.2.5.3. Định hướng sử dụng

Trong môn KHTN, dạy học theo định hướng STEM có thể được sử dụng trong cả 4 chủ đề khoa học (Vật sống, Chất và sự biến đổi chất, Năng lượng và sự biến đổi, Trái đất và bầu trời), đặc biệt ở những mạch nội dung có yêu cầu cần đạt hướng đến thành phần năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học.

Trong dạy học môn KHTN, dạy học theo định hướng STEM góp phần phát triển phẩm chất, năng lực chung và năng lực khoa học tự nhiên cho HS, cụ thể:

 Dạy học theo định hướng STEM ưu thế phát triển thành phần nhận thức khoa học tự nhiên; thành phần tìm hiểu tự nhiên và thành phần năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học trong năng lực khoa học tự nhiên

Dạy học theo định hướng STEM góp phần phát triển năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEM cho HS, đó là khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Trong đó, HS liên kết được các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn; sử dụng, quản lí và truy cập công nghệ; vận dụng được quy trình thiết kế kĩ thuật và chế tạo sản phẩm.

Dạy học theo định hướng STEM phát triển thành phần năng lực nhận thức khoa học tự nhiên ở mức độ cao thông qua việc HS phân tích, đánh giá được các đặc điểm của một sự vật, hiện tượng, quá trình của tự nhiên theo logic nhất định; giải thích được mối quan hệ giữa các sự vật và hiện tượng (quan hệ nguyên nhân - kết quả, cấu tạo - chức năng, ...); nhận ra điểm sai và chỉnh sửa được; đưa ra được những nhận định phê phán có liên quan đến chủ đề thảo luận.

Dạy học theo định hướng STEM phát triển thành phần năng lực tìm hiểu tự nhiên thông qua đề xuất vấn đề; lập kế hoạch thực hiện; thực hiện kế hoạch; viết, trình bày báo cáo và thảo luận; ra quyết định và đề xuất ý kiến.

99

Dạy học theo định hướng STEM phát triển thành phần năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học thông qua nhận ra, giải thích được vấn đề thực tiễn; nêu được các giải pháp và thực hiện được một số giải pháp cho các vấn đề thực tiễn.

 Dạy học theo định hướng STEM ưu thế phát triển các năng lực chung cho HS như năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực tự chủ và tự học đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo.

Trong mỗi chủ đề/bài học dạy học theo định hướng STEM, HS được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học. Để giải quyết vấn đề đó, HS phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra.

Dạy học theo định hướng STEM đề cao năng lực tự chủ và tự học của HS thông qua biết chủ động, tích cực thực hiện những nhiệm vụ khi thực hiện chủ đề STEM như tự chủ động nghiên cứu, tham khảo các tài liệu học tập, kiến thức liên quan đến chủ đề/bài học STEM, biết đề xuất giải pháp thực hiện sản phẩm.

Dạy học theo định hướng STEM đề cao năng lực giao tiếp và hợp tác thông qua tích cực làm việc nhóm, thảo luận, chia sẻ, biết lắng nghe, phản hồi, thống nhất ý kiến để thực hiện các nhiệm vụ chủ đề STEM đã đưa ra.

Ngoài ra, trong mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông với cấp trung học cơ sở còn giúp HS có những hiểu biết ban đầu về các ngành nghề và có ý thức hướng nghiệp để tiếp tục học lên THPT; học nghề hoặc tham gia vào cuộc sống lao động, do đó dạy học định hướng STEM góp phần định hướng nghề nghiệp cho HS sẽ mang đến cho HS những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước.

2.2.5.4. Ví dụ minh hoạ

Khi dạy chủ đề “Công nghệ điện - Điện tử”, nội dung “Hệ thống điện trong gia đình” với yêu cầu cần đạt: “Thiết kế và lắp đặt được một mạch điều khiển điện đơn giản trong gia đình” (Công nghệ 12, tr. 34-35).

GV có thể sử dụng dạy học STEM để phát triển năng lực đánh giá công nghệ, thiết kế kĩ thuật ở học sinh.

Chủ đề STEM

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG CHO VƯỜN RAU GIA ĐÌNH9

100

Yêu cầu cần đạt: Thiết kế và lắp đặt được một mạch điều khiển điện đơn giản trong gia đình thuộc nội dung “Hệ thống điện trong gia đình” (Công nghệ lớp 12).

PHẦN I. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU I.1. Bối cảnh xây dựng chủ đề

Sự tiến bộ mạnh mẽ của khoa học công nghệ khiến cho chất lượng cuộc sống ngày càng được cải thiện. Một trong những đòi hỏi chính đáng của người dân đó là được sử dụng thực phẩm sạch và an toàn. Tuy nhiên, vì chạy theo lợi ích kinh tế mà cả người sản xuất và người kinh doanh buôn bán đã đưa ra thị trường rất nhiều các sản phẩm rau củ quả không đảm bảo các yêu cầu về vệ sinh an toàn thực phẩm. Lượng tàn dư thuốc bảo vệ thực vật quá cao, nông phẩm không rõ nguồn gốc khiến cho nhiều người dân quay lưng lại với các loại rau củ quả đang bán trên thị trường và tự xây dựng cho mình vườn rau nhỏ, đáp ứng nhu cầu rau sạch quy mô hộ gia đình.

I.2. Đối tượng, thời lượng thực hiện − Đối tượng: Học sinh lớp 12.

− Thời lượng thực hiện: 02 tiết, tiết 1 từ hoạt động 1 đến hoạt động 3. Tiết 2 từ hoạt động 3 đến hoạt động 8.

I.3. Danh mục thiết bị và vật liệu cần thiết cho việc thực hiện chủ đề

STT Thiết bị, vật liệu Chủng loại Số lượng, đơn vị Mô tả công dụng

1 Khay nhựa Cái 2 Chứa mẫu đất trồng, gồm mẫu đất khô và mẫu đất đã được tưới ẩm

2 Đồng hồ vạn năng Cái 1 Đo lường các đại lượng điện 3 Dây đồng đơn, lõi 1 sợi,

đường kính 1,5mm cm 12

Dùng làm cảm biến xác định độ ẩm của đất

4 Điện trở 1KΩ Cái 1 Lắp mạch điện

5 LED phát quang Cái 1 Báo hiệu trạng thái độ ẩm của đất 6 Dây dẫn điện đôi, lõi nhiều

sợi, đường kính 0,5mm Mét 1,2

Nối mạch điện, cần dụng dây mềm, đường kính có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn đề xuất, tuỳ theo điện kiện thực tế 7 Mudule cảm biến độ ẩm Module 1 Xác định độ ẩm của đất

8 Module relay Module 1 Điều kiển máy bơm nước 9 Máy bơm nước loại nhỏ Cái 1 Bơm nưới nước cây

10 Adapter 12V Cái 1 Cấp nguồn điện cho mạch điện

11 Pin 9V Cái 1

101

I.4. Các nội dung trong chủ đề

STT Nội dung

1

Một số tính chất của đất trồng Xác định độ chua của đất Linh kiện điện tử: Điện trở 2

Điện trở dây dẫn, định luật Ôm Đoạn mạch nối tiếp

Biến trở - Điện trở dùng trong kĩ thuật 3

Tính chất hoá học của Bazơ và muối Tính chất hoá học của kim loại Liên kết Ion, tinh thể Ion

4 Sử dụng hợp lí tài nguyên thiên nhiên

PHẦN II. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động học 1. Xác định vấn đề

a) Mục đích của hoạt động

Giúp học sinh bước đầu hình thành được ý tưởng thiết kế hệ thống, xác định được vấn đề chính cần giải quyết đó là: Căn cứ vào tính chất, dấu hiệu, điều kiện nào có thể xác định được độ ẩm của đất trồng, từ đó hình thành được ý tưởng thiết kế hệ thống tưới rau tự động.

b) Nội dung hoạt động

Tình huống đặt ra: Gia đình em đã giành một không gian nhỏ trên sân thượng để xây dựng một khu vườn trồng rau. Tuy nhiên, do điều kiện khí hậu khắc nghiệt và việc tưới nước không được kịp thời khiến cho rau thường xuyên thiếu nước và khô héo. Từ những kiến thức và kinh nghiệm thực tiễn kết hợp tìm hiểu một số tính chất của đất trồng, em hãy thiết kế một hệ thống tưới nước tự động cho vườn rau nhà mình.

Câu hỏi số 1: Từ tình huống đặt ra, em hãy cho biết chúng ta cần thiết kế một hệ thống tưới nước như thế nào để đảm bảo luôn giữ độ ẩm của đất trồng rau ở giới hạn cho phép?

………

c) Cách thức tổ chức hoạt động

− Giáo viên hướng dẫn việc chia nhóm thảo luận. Ban đầu, mỗi thành viên trong nhóm làm việc cá nhân, ghi câu trả lời ra giấy.

− Thảo luận thống nhất câu trả lời theo nhóm, báo cáo kết quả làm việc nhóm theo yêu cầu của giáo viên.

d) Dự kiến sản phẩm

Bản báo cáo kết quả làm việc và thảo luận nhóm trả lời câu hỏi số 1.

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

102

− Hoạt động này giúp học sinh xác định được cơ sở khoa học của việc thiết kế cảm biến nhận biết độ ẩm của đất. Thông qua thí nghiệm đo điện trở đất, học sinh cần rút ra kết luận: đất có khả năng dẫn điện, khả năng dẫn điện phụ thuộc chủ yếu vào độ ẩm của đất. Tuy nhiên qua thí nghiệm, học sinh chưa đủ cơ sở khoa học để giải thích, chứng minh. Thông qua hoạt động tìm hểu tính chất đặc trưng của đất trồng, học sinh hiểu rõ được các thành phần cơ bản của đất trồng, giải thích được tại sao điện trở của đất lại phụ thuộc vào độ ẩm của đất. Qua nội dung này, học sinh có thể đưa ra nhận định: có thể thiết kế được cảm biến xác định độ ẩm đất thông qua tính chất dẫn điện của đất.

− Nội dung tìm hiểu nguyên lí làm việc của module relay giúp học sinh hiểu rõ được công dụng của mô đun này. Bước đầu hình dung được các thành phần cơ bản trong thiết kế hệ thống.

b) Nội dung hoạt động

2.1. Xác định điện trở của đất

Dùng hai đầu que đo của đồng hồ vạn năng cắm xuống đất, khoảng cách giữa hai que đo không quá 5cm. Chuyển thang đo của đồng hồ vạn năng sang thang đo Ω. Ban đầu mẫu đất được đo có độ ẩm thấp (đất khô) đọc được giá trị điện trở là 90.3kΩ. Giữ nguyên hai que đo, thay đổi độ ẩm của đất bằng cách tưới thêm nước vào mẫu đất. Giá trị điện trở đo được tương ứng với mẫu đất ẩm là 63.3kΩ.

Hình 2.6. Thí nghiệm đo điện trở của đất

1. Điền kết quả thực nghiệm của nhóm vào bảng:

Mẫu đất Giá trị điện trở

2. Nhận xét, đánh giá về mối liên hệ giữa điện trở với độ ẩm của đất:

103

2.2. Tìm hiểu một số tính chất đặc trưng của đất trồng

Nghiên cứu học liệu (do giáo viên cung cấp) trả lời các câu hỏi liên quan sau: a) Khái niệm keo đất, thành phần chính của keo đất:

− Khái niệm keo đất:

………

− Cấu tạo keo đất:

………

− Khả năng hấp thụ của đất:

……… Phản ứng của dung dịch đất:

− Điền thông tin vào bảng chỉ tính chất của đất theo nồng độ Ion [H+] và [H-].

− Căn cứ phân loại độ chua của đất:

………

− Hãy cho biết các hạt dẫn điện cơ bản có trong dung dịch đất:

……… b) Khảo sát tính chất dẫn điện của đất trồng:

Tiến hành lắp đặt mạch điện kiểm tra độ dẫn điện của đất: Cắt dây đồng trong bảng

danh mục thiết bị và vật liệu, STT 3, thành hai đoạn, mỗi đoạn có độ dài 6 cm làm điện cực. Dùng dây dẫn điện đấu nối mạch điện như hình 2. Ban đầu, cắm hai điện cực xuống mẫu đất khô (1/2 điện cực được cắm xuống đất). Khoảng cách giữa hai điện cực là l. Quan sát độ sáng của đèn LED. Làm ẩm mẫu đất bằng cách tưới nước vào mẫu đất. Quan sát sự thay đổi về độ sáng của đèn LED.

104

Hình 2.7. Khảo sát tính dẫn điện của cây trồng

Hình 2.8. Sơ đồ mạch điện khảo sát tính chất dẫn điện của đất trồng.