8. Cấu trúc luận văn
2.1. Nguyên tắc thiết kế chủ đề giáo dục STEAM cho học sinh đầu cấp tiểu học
2.1.1. Đảm bảo các đặc trưng của giáo dục STEAM
Nhƣ đã đề cập trong phần lí luận về giáo dục STEAM, bản chất của giáo dục STEAM là hình thành và trang bị cho HS kiến thức, kĩ năng và NL về các lĩnh vực trong STEAM, đồng thời nhấn mạnh việc hình thành và phát triển ở học sinh những kĩ năng, năng lực trong STEAM.
Các kiến thức và kỹ năng này phải đƣợc lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu biết về lí thuyết nguyên lý mà còn có NL thực hành và tạo ra đƣợc sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày để giúp học sinh giải quyết đƣợc những vẫn đề trong cuộc sống hàng ngày. Nhƣ vậy, khi giáo dục STEAM cho HSTH qua DAHT cần đảm bảo việc giáo dục đúng với bản chất của giáo dục STEAM. Tức là, khi giáo dục STEAM cần hình thành và phát triển cho HSTH các kĩ năng trong STEAM: kĩ năng Toán học, kĩ năng Khoa học, kĩ năng Kĩ thuật.
Các kĩ năng này cần đƣợc hình thành tích hợp qua các chủ đề học tập STEAM. Để thực hiện đƣợc điều đó, trong m i chủ đề về giáo dục STEAM, nhà giáo dục cần lựa chọn nội dung dự án giáo dục STEAM phù hợp với thực tiễn, các hoạt động trong dự án cần phù hợp với các tình huống trong cuộc sống của HS và thông qua các chủ đề STEAM, hình thành đƣợc các năng lực STEAM.
Đặc trƣng của m i chủ đề giáo dục STEAM là mang tính thực tiễn, tính hoạt động, tính tích hợp, không bó buộc trong thời gian và định hƣớng sản phẩm. Nhƣ vậy, khi giáo dục STEAM, GV cần thiết kế các hoạt động, kế hoạch chi tiết cho dự án dựa trên những đặc trƣng của dự án. Trong đó, thể hiện đƣợc
41
các hoạt động trong chủ đề giáo dục STEAM phải gần gũi với thực tiễn, tăng cƣờng sự trải nghiệm cho HS, tích hợp đƣợc các mạch kiến thức và kĩ năng của các lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ thông tin, Kĩ thuật và Toán học.
Đồng thời, thời gian thực hiện của m i chủ đề giáo dục STEAM không nhất thiết phải bó buộc trong tiết học, giờ lên lớp, mà có thể thực hiện cả thời gian ngoài giờ lên lớp… Và sau m i chủ đề giáo dục STEAM, nên định hƣớng có sản phẩm và sản phẩm có ứng dụng trong thực tiễn cuộc sống.
2.1.2. Đảm bảo tính tích hợp liên môn giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEAM
Tính tích hợp là một đặc trƣng nổi bật ở giáo dục STEAM, HS cần có các kiến thức và kĩ năng một cách tích hợp vể bốn lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Có thể khẳng định, đây là đặc trƣng nổi bật để nhận biết về giáo dục STEAM.
Tích hợp liên môn là hình thức phối hợp của nhiều môn học để nghiên cứu và giải quyết một tình huống, tạo ra những kết nối giữa nhiều môn học. Nội dung tích hợp liên môn xoay quanh các chủ đề, các khái niệm và các kỹ năng liên môn đƣợc nhấn mạnh. Tích hợp liên môn đòi hỏi các giáo viên phải có các kỹ năng gắn kết các chủ đề của các môn học với nhau, thông qua đó học sinh học đƣợc các kiến thức và các kỹ năng từ hai hoặc nhiều môn có liên hệ chặt chẽ với nhau, giúp làm sâu sắc kiến thức và kỹ năng trong suốt quá trình học.
Nhƣ vậy, khi tổ chức hoạt động giáo dục STEAM, GV cần lựa chọn và kết hợp một cách linh hoạt các kiến thức và kĩ năng của bốn lĩnh vực một cách liên kết để HS nhận biết đƣợc sự móc nối kiến thức và kĩ năng của bốn lĩnh vực. Sự tích hợp này đƣợc thể hiện trong các nhiệm vụ và các hoạt động của m i chủ đề giáo dục STEAM.
Ví dụ: Trƣớc thực tế những chiếc bàn HS trong lớp học có một số đặc điểm chƣa hợp lí về kích thƣớc, vật liệu, màu sắc,… GV yêu cầu HS nghiên cứu cải tiến bàn học. Sẽ có rất nhiều câu hỏi đƣợc đặt ra, liên quan đến kiến
42
thức của nhiều lĩnh vực khác nhau (toán, mĩ thuật,…) nhƣ: một chiếc bàn học tốt nhất cần có những đặc điểm gì? Chiều cao của HS lớp mình là bao nhiêu, có giống nhau không? Tƣơng quan giữa chiều cao của ngƣời học với chiều cao của bàn học? Nên là bàn cá nhân hay bàn cho 2 ngƣời? Vật liệu nào để làm bàn học sẽ tiện dụng, tiết kiệm và thân thiện với môi trƣờng? Màu sắc nào của mặt bàn là thích hợp với mắt nhìn của ngƣời học?... Những chiếc bàn của lớp đã đáp ứng đƣợc những yêu cầu gì, có gì cần thay đổi, làm thế nào để thay đổi đƣợc? Bản thiết kế mới những chiếc bàn nên đƣợc mô tả bằng gì (bản thuyết trình, hình vẽ 2D/3D,…).
2.1.3. Xây dựng môi trường học tập hợp tác và nhiều cơ hội trải nghiệm cho học sinh
Môi trƣờng học tập là yếu tố cần thiết của các chủ đề giáo dục STEAM, môi trƣờng học tập cần đảm bảo sự đa hợp tác và tăng cƣờng tính trải nghiệm. Đa hợp tác trong môi trƣờng học tập thể hiện ở việc GV cần tạo ra nhiều môi trƣờng học tập để HS có sự trải nghiệm đa dạng. Đồng thời, các môi trƣờng học tập cần tạo ra đƣợc sự hợp tác đa dạng của các HS với nhau. Với ý nghĩa này, khi thiết kế các chủ đề giáo dục STEAM, GV không chỉ lựa chọn các môi trƣờng học tập có sẵn trong thực tế nhƣ: vƣờn trƣờng, thiên nhiên, thực địa… mà còn có thể xây dựng, thiết kế một số môi trƣờng học tập tƣơng tự nhƣ trong thực tiễn: mô hình, tình huống,… Để tăng cƣờng sự đa dạng trong trải nghiệm của học sinh khi thực hiện chủ đề giáo dục STEAM cho học sinh đầu cấp tiểu học.
Ví dụ: Học sinh đi thực địa quan sát nguồn nƣớc ô nhiễm ở sông, HS phải vận dụng các kiến thức về môn tự nhiên và xã hội để phân tích nguyên nhân ô nhiễm nguồn nƣớc, các mối liên hệ giữa sinh vật với môi trƣờng. Ngoài ra HS phải vận dụng các kiến thức về xã hội để hiểu đƣợc tác động của con ngƣời đối với nguồn ô nhiễm và các giải pháp khả thi để khắc phục tình trạng ô nhiễm nguồn nƣớc. GV hƣớng dẫn HS các cách lập luận và trình bày các giải pháp. Điều đó có nghĩa là học sinh học đƣợc các trải nghiệm thực tế, gắn kiến thức
43
với bối cảnh cụ thể, và thấy đƣợc vai trò và sức mạnh của kiến thức với sự thay đổi của các vấn đề trong xã hội.
2.2. Thiết kế chủ đề giáo dục STEAM cho học sinh đầu cấp tiểu học
2.2.1. Quy trình thiết kế các chủ đề giáo dục STEAM cho học sinh đầu cấp tiểu học tiểu học
Nghiên cứu về quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEAM cho học sinh đã có nhiều tác giả nghiên cứu, tác giả Nguyễn Vinh Hiển đã đƣa ra quy trình bài học STEAM gồm 7 bƣớc, quy trình này có thể đƣợc vận dụng linh hoạt cho các hình thức dạy học STEAM khác: 1) Xác định vấn đề, 2) Nghiên cứu kiến thức nền, 3) Đề xuất nhiều giải pháp cho m i ý tƣởng, 4) Lựa chọn giải pháp tối ƣu, 5) Phát triển và chế tạo một mô hình (nguyên mẫu theo lựa chọn của nhóm), 6) Thử nghiệm và đánh giá; 7) Hoàn thiện thiết kế, đặt tên cho sản phẩm và đề xuất các phƣơng án quảng bá sản phẩm (quảng cáo, thuyết trình, xuất bản, phát hành,…) [8 .
Chúng tôi tham khảo quy trình này và đƣa ra quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEAM cho học sinh đầu cấp tiểu học.
Để thiết kế đƣợc các chủ đề giáo dục STEAM cho HS tiểu học, chúng tôi đề xuất quy trình thiết kế gồm 4 bƣớc:
Bước 1: Lựa chọn nội dung và yêu cầu cần đạt để thiết kế chủ đ giáo dục STEAM
GV căn cứ vào nội dung kiến thức trong chƣơng trình HĐTN và các hiện tƣợng, sự việc, vấn đề trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng kiến thức đó trong thực tiễn... để lựa chọn chủ đề giáo dục STEAM.
Nghiên cứu mục tiêu và nội dung môn học trong lĩnh vực giáo dục STEAM để tìm ra những điểm tƣơng đồng; xác định mối quan hệ giữa nội dung HĐTN với giáo dục STEAM, đặc biệt là tác động của đối tƣợng học tập tới các kĩ năng STEAM, ở đây thƣờng là các mối quan hệ nhân quả. Thông qua đó, tìm ra vấn đề, thách thức trong thế giới thực có liên quan đến nội dung của HĐTN và nội dung giáo dục STEAM để xây dựng thành các chủ đề học tập.
44
Với nội dung đã lựa chọn, GV nghiên cứu và xem xét những kiến thức từ nội dung đó đã đƣợc ứng dụng trong thực tiễn nhƣ thế nào? Những biểu hiện kiến thức đó trong thực tiễn cuộc sống; Kiến thức đó đã đƣợc ứng dụng vào thiết bị gì? Sản phẩm gì? Hệ thống nào? Quy trình nào? Lĩnh vực nào?... Đây chính là cơ sở hình thành ý tƣởng cho vấn đề giáo dục STEAM. Trên cơ sở đó, GV thực hiện bƣớc phân tích ứng dụng để tìm hiểu các quy trình, giai đoạn và kiến thức đƣợc sử dụng để tạo ra ứng dụng/sản phẩm. Đây là cơ sở để GV xây dựng những hoạt động, nhiệm vụ học tập trong chủ đề sao cho đảm bảo tính vừa sức với HS. Định rõ những thách thức mà HS sẽ phải giải quyết.
Ví dụ: Với yêu cầu cần đạt: Thực hiện đƣợc ý tƣởng về việc trang trí lớp học; Có ý thức giữ an toàn trong khi trang trí lớp học [3], GV có thể xác định nội dung trang trí lớp học cho HS lớp 3 vào đầu năm để tổ chức HĐTN theo cách tiếp cận giáo dục STEAM. Từ đó đƣa ra tên chủ đề “Trang trí lớp học thân thiện”.
Bước 2: Xác định mục tiêu chủ đ và các kiến thức, kĩ năng liên môn STEAM
GV xem xét, kết nối yêu cầu cần đạt với các kiến thức, kĩ năng thuộc lĩnh vực STEAM để xây dựng mục tiêu cụ thể.
Ví dụ: Với chủ đề “Trang trí lớp học thân thiện”, GV có thể xây dựng mục tiêu nhƣ sau:
- Mục tiêu của chủ đề: Sau chủ đề, HS thực hiện đƣợc ý tƣởng về việc trang trí lớp học; Có ý thức giữ an toàn trong khi trang trí lớp học
- Kiến thức, kĩ năng STEAM trong chủ đề: + Khoa học (S): mô tả và sắp xếp sáng tạo các góc trong lớp học; + Công nghệ (T) - Kĩ thuật (E): Sử dụng một số nguyên liệu đơn giản: giấy màu, kéo, băng dính, ống hút… để trang trí lớp học; + Nghệ thuật (A): Sắp xếp, trang trí các góc lớp đảm bảo tính thẩm mĩ, khoa học; + Toán học (M): ƣớc lƣợng, sắp xếp vị trí các đồ dùng, vật dụng gọn gàng.
GV tổ chức cho HS nghiên cứu kiến thức nền bằng cách xác định và dạy học kiến thức mới (đối với STEAM dạy học) hoặc ôn tập các kiến thức cần huy
45
động trong kế hoạch dạy học (đối với STEAM ứng dụng). Đó cũng có thể là kiến thức trong chƣơng trình kết hợp với kiến thức cần bổ sung thêm cho HS (đối với STEAM khám phá).
Trong hoạt động này, GV có thể sử dụng lại các hoạt động trong giáo án truyền thống đã có, đang sử dụng.
GV sẽ xem xét những kiến thức đóng góp cho việc tạo ra các ứng dụng trên thuộc các lĩnh vực nào đặc biệt là với các môn học thuộc lĩnh vực STEAM. Việc chỉ ra các kiến thức liên quan trong ứng dụng nhiều khi cần sự hợp tác với các GV thuộc các lĩnh vực khác để đảm bảo một cái nhìn toàn diện và sâu sắc những kiến thức đã đƣợc sử dụng và là cơ sở để lựa chọn đƣợc những kiến thức phù hợp với chƣơng trình học tập của HS.
GV cung cấp tài liệu khoa học và hƣớng dẫn học sinh thực hiện (hoạt động nghiên cứu, tiếp nhận kiến thức), giúp học sinh tiếp thu đƣợc kiến thức, kĩ năng theo yêu cầu cần đạt của chƣơng trình. Từ vấn đề cần giải quyết kèm theo sản phẩm phải hoàn thành với các tiêu chí cụ thể, học sinh cần phải nghiên cứu về kiến thức có liên quan cần sử dụng trong việc giải quyết vấn đề, thiết kế sản phẩm. Đây là những kiến thức thuộc chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 mà học sinh phải học. Giáo viên (của môn học triển khai dự án STEAM và các môn học có liên quan) có nhiệm vụ tổ chức, hƣớng dẫn để học sinh nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu bổ trợ để tiếp nhận kiến thức. Hoạt động này đƣợc thực hiện trên lớp theo thời lƣợng đƣợc phân phối của các môn học nhƣng cần lƣu ý là phải tăng cƣờng hƣớng dẫn để học sinh tự lực nghiên cứu sách giáo khoa (trên lớp và ở nhà) để tiếp nhận kiến thức, dành nhiều thời gian trên lớp để tổ chức cho học sinh trình bày, thảo luận, thí nghiệm, thực hành để nắm vững kiến thức, kĩ năng theo yêu cầu cần đạt của chƣơng trình giáo dục phổ thông.
Bước 3: Dự kiến các hoạt động và phương tiện dạy học tương ứng
Dựa trên mục tiêu đã xác định, GV dự kiến các hoạt động giáo dục và lựa chọn phƣơng tiện dạy học cần thiết để thực hiện, triển khai hoạt động tốt nhất.
46
Hoạt động 1: Lựa chọn nội dung dạy học: Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chƣơng trình môn học và các hiện tƣợng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên, xã hội; quy trình hoặc thiết bị công nghệ ứng dụng kiến thức đó trong thực tiễn để lựa chọn nội dung của bài học.
Hoạt động 2: Xác định vấn đề cần giải quyết. Xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học đƣợc những kiến thức, kỹ năng cần dạy trong chƣơng trình môn học đã đƣợc lựa chọn hoặc vận dụng những kiên thức, kỹ năng đã biết để xây dựng bài học.
Hoạt động 3: Xây dựng tiêu chí của sản phẩm/giảỉ pháp giải quyết vấn đề. Xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm làm căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm.
Hoạt động 4: Dự kiến phƣơng tiện dạy học tƣơng ứng, đó là các hoạt động chuẩn bị của GV trƣớc khi tiến hành các chủ đề, các hoạt động thí nghiệm khám phá do GV tổ chức để hƣớng dẫn HS thực hiện chủ đề. Các phƣơng tiện dạy học tƣơng ứng gồm đồ dùng trực quan, các phƣơng tiện liên quan trực tiếp đến chủ đề STEAM nhƣ nguyên liệu, vật liệu…
Ví dụ: Với chủ đề “Trang trí lớp học thân thiện”, các hoạt động đƣợc tổ chức có thể bao gồm:
Hoạt động 1: Khám phá không gian của lớp học để tìm hiểu về cách sắp xếp, trang trí của nhiều lớp học khác nhau giúp hình thành ý tƣởng ban đầu về trang trí lớp học của mình.
Hoạt động 2: Đề xuất ý tƣởng trang trí lớp học theo các nhóm, gợi ý: Sẽ tạo ra nh ng góc nào trong lớp học? Vị trí các góc ở đâu? Cần dùng vật liệu gì để trang trí? Có thể làm gì để lớp học của mình có nét đặc trưng riêng, khác với các lớp học khác?... Các ý tƣởng này có thể đƣợc phác thảo lên giấy, sau đó trình bày, thống nhất ý tƣởng và phân công nhau chuẩn bị.
47
Hoạt động 4: Đánh giá quá trình thực hiện ý tƣởng và sản phẩm lớp học sau khi trang trí.
Để thực hiện hoạt động trên, GV dự kiến phƣơng tiện dạy học mà GV và HS cần chuẩn bị gồm: giấy A0, một số tranh minh họa lớp học, bút sáp màu, giấy màu, băng dính, keo dán, ống hút, bìa cát tông…
Bước 4: Thiết kế chủ đ giáo dục STEAM
GV thiết kế chủ đề giáo dục STEAM theo các bƣớc tổ chức HĐTN. Cấu trúc kế hoạch giáo dục tổ chức chủ để STEAM có thể gồm các phần: 1) Mục tiêu; 2) Chuẩn bị; 3) Tiến trình tổ chức hoạt động; 4) Đánh giá hoạt động giáo dục STEAM.
Xác định tiêu chí và căn cứ xác định chủ đề: Chủ đề phải xuất phát từ