Dựa theo (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2015), (Nguyễn Văn Biên, 2015) và một số tài liệu khác, quy trình xây dựng chủ đề tích hợp STEM gồm có 7 bước cơ bản sau:
Hình 1.3. Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM
Bước 1: Rà soát chương trình – Lựa chọn chủ đề. Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết – Tạo tình huống thực tiễn. Bước 3: Xác định kiến thức cần thiết của chủ đề. Bước 4: Xây dựng mục tiêu của chủ đề. Bước 5: Xây dựng nội dung hoạt động dạy học của chủ đề. Bước 6: Lập kế hoạch dạy học của chủ đề. Bước 7: Tổ chức dạy học và đánh giá lại chủ đề.
1.2.5.1. Bước 1: Rà soát chương trình – Lựa chọn chủ đề
Rà soát chương trình là khâu quan trọng nhất khi xây dựng chủ đề tích hợp STEM, nó quyết định toàn bộ mục tiêu, nội dung cũng như tính khả thi, thành công của chủ đề. Rà soát chương trình bằng cách “đọc” khung chương trình; chuẩn kiến thức, kỹ năng, thái độ; chuẩn năng lực ở các môn học muốn tích hợp, nhất là các môn Toán Học, Vật Lý, Hóa Học, Sinh Học, Địa Lý, Công Nghệ theo “hàng dọc” và “hàng ngang” (Đỗ Hương Trà, 2015).
Đọc hàng dọc là đọc chương trình một môn học từ trên xuống dưới. Việc này có tác dụng xác định tính liên tục, tính logic của mỗi môn học; sự phát triển của kiến thức trong tổng thể chương trình. Từ đó, chúng ta có thể chọn lựa kiến thức để DHTH sao cho khi dạy độc lập kiến thức đó thì tính logic, tính toàn vẹn không bị phá vỡ; mặc khác còn có thể giúp kiến thức đó hoàn thiện hơn khi tích hợp thêm các môn học khác có liên quan. Đồng thời, việc “đọc hàng dọc” còn giúp chúng ta xác định được mức độ yêu cầu, mục tiêu cần đạt được của kiến thức đó.
Đọc hàng ngang là để song song chương trình các môn học và đọc ngang từ môn học này sang môn học khác. Việc này có tác dụng xác định mối liên hệ giữa các môn học; sự phát triển theo chiều ngang của kiến thức. Từ đó, chúng ta có thể tìm thấy các kiến thức có tính tích hợp, các vấn đề được đề cập ở các môn học theo các khía cạnh khác nhau. Và việc “đọc hàng ngang” còn giúp chúng ta thiết lập mục tiêu tích hợp sao cho phù hợp với mức độ yêu cầu cần đạt của kiến thức ở các môn học thành phần. Ngoài ra, ở bước này, chúng ta nên đánh dấu lại địa chỉ cụ thể của từng kiến thức muốn tích hợp.
Các kiến thức cần chú ý khi đọc chương trình:
Kiến thức được lặp lại nhiều lần trong một môn học hoặc trong nhiều môn học. Kiến thức có tính ứng dụng, tính khám phá, tính huyền bí, tính thách thức và
kích thích người học.
Kiến thức mang tính vùng miền, có liên quan mật thiết đến địa phương nơi đang sống.
Kiến thức có khối lượng không tương xứng với thời lượng giảng dạy (chú ý đến kiến thức có khối lượng ít hơn thời lượng, chúng ta có thể dùng thời lượng dư
Kiến thức không cần thiết của môn học này nhưng lại bổ trợ, làm rõ cho kiến thức của môn học khác.
Kiến thức vượt quá khả năng tư duy HS nếu tiếp cận theo cách truyền thống. Kiến thức có tính thời sự, tính phổ biến, gắn với vốn sống của HS.
Theo (Trần Thanh Thảo, 2016), sau khi rà roát chương trình, chúng ta phải tiến hành lựa chọn chủ đề tích hợp STEM sao cho phù hợp và đảm bảo được các tiêu chí:
Tính khoa học: Chủ đề tích hợp STEM phải đảm bảo sự phát triển logic của kiến thức; mục tiêu và nội dung tích hợp phải bám sát yêu cầu của các môn học thành phần. Nội dung tích hợp rõ ràng, hợp lý, nằm trong chuẩn chương trình. Tính phù hợp: Chủ đề và mức độ kiến thức tích hợp phải phù hợp với trình độ,
vốn kiến thức có sẵn và hứng thú của HS; đồng thời phải tương đồng với trang thiết bị, kỹ thuật của trường học, với điều kiện giảng dạy, sỉ số HS, với kinh tế và văn hóa của địa phương nơi đang sống.
Tính hiệu quả: DHTH theo chủ đề phải hiệu quả hơn khi dạy học truyền thống. HS có thể hiểu bài tốt hơn, kích thích sự hứng thú và phát huy được các năng lực cũng như tính chủ động, tư duy sáng tạo. Đồng thời, thời lượng khi dạy chủ đề tích hợp phải ít hơn hoặc bằng so với dạy các kiến thức tích hợp theo khung chương trình.
Tính pháp lý: Chủ đề tích hợp STEM không xuyên tạc khoa học hay sai sự thật, trái với đạo đức, thuần phong mỹ tục; không có tính chất phản động hoặc khích lệ cho các hành vi vi phạm pháp luật Nhà nước. Do đó, khi muốn dạy học tích hợp theo chủ đề tích hợp STEM tự biên soạn nào đó, cần tham khảo ý kiến cũng như được sự cho phép của tổ bộ môn, của lãnh đạo nhà trường.
Ngoài ra, chủ đề tích hợp STEM nên có thêm các yếu tố: có ích, có tính hướng nghiệp, cho ra sản phẩm có thể sử dụng được, có tính nối tiếp giữa các chủ đề tích hợp, ….
Sau khi lựa chọn được chủ đề tích hợp STEM, cần đặt tên cho chủ đề và xác định thời lượng tiến hành chủ đề. Tên chủ đề thường ngắn gọn, xúc tích, bao hàm nội dung tích hợp và hấp dẫn HS. Còn khi xác định thời lượng, cần phải xác định địa chỉ của nội dung tích hợp; kiến thức đó nằm ở bài nào, môn nào, thời lượng từng kiến thức trong khung chương trình (nên thực hiện việc này khi “đọc hàng ngang”). Từ đó,
chúng ta điều chỉnh cho phù hợp với khối lượng kiến thức đã tích hợp để quyết định thời lượng tiến hành chủ đề.
Một chủ đề tích hợp STEM thường có thời lượng từ 4 tiết trở lên tùy khối lượng kiến thức, kéo dài từ 3 đến 4 tuần. Các tiết này không cần liên tục, chúng ta vẫn có thể dạy các tiết bình thường xen giữa các tiết dạy tích hợp.
1.2.5.2.Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết – Tạo tình huống thực tiễn
Dựa vào chủ đề đã chọn, chúng ta xác định vấn đề, đặt ra tình huống gắn với thực tiễn nhằm giúp HS phát triển các năng lực cần thiết. Tình huống hợp lý và hấp dẫn nếu có một trong các yếu tố sau:
Tình huống xuất phát từ chủ đề đã chọn và xoay quanh chủ đề. Tình huống gắn với thực tiễn, có thật, có thể đã xảy ra trong thực tế.
Tình huống có tính cạnh tranh, mang tính đồng đội và đề cao tinh thần đoàn kết. Tình huống theo một cốt truyện, có biến cố, có cao trào, cần HS giải quyết. Tình huống mang tính hài hước, châm biếm, có tính giáo dục.
Tình huống có nét đặc trưng nghề nghiệp, giúp hướng nghiệp cho HS.
Tình huống mang tính thời sự, tin tức cấp thiết; có thể mô phỏng xu hướng, trào lưu của HS một cách phù hợp.
Tình huống mang tính bất ngờ, bất thường, có yếu tố đặc biệt, HS phải học, khám phá, tìm tòi kiến thức mới giải thích được.
1.2.5.3. Bước 3: Xác định kiến thức cần thiết của chủ đề
Dựa vào vấn đề, tình huống đã đặt ra, chúng ta xác định kiến thức cần thiết để giải quyết vấn đề, tình huống đó. Xác định kiến thức bằng hệ thống câu hỏi (5W1H):
What: Tình huống là gì? Tình huống có gì đặc biệt? Vấn đề giải quyết là gì? Where: Tình huống xảy ra ở đâu? Điều kiện để xảy ra là gì?
When: Tình huống xảy ra khi nào?
Who: Ai sẽ gặp tình huống này? Ai liên quan đến vấn đề này? Why: Vì sao lại xảy ra tình huống, vấn đề này?
How: Cách giải quyết vấn đề là gì? Muốn giải quyết vấn đề cần những kiến thức gì? Kiến thức gì đã có? Kiến thức nào chưa có? Kiến thức nào cần có? Mức độ kiến thức cần có để có thể giải quyết vấn đề? Làm sao để có kiến thức đó? Các kiến thức được hình thành bằng cách nào? Thái độ đối với tình huống
này là gì? Kỹ năng cần thiết để giải quyết tình huống? Từng cá nhân HS độc lập tự giải quyết tình huống được không?
1.2.5.4. Bước 4: Xây dựng mục tiêu của chủ đề
Dựa vào chuẩn kiến thức của chủ đề, chúng ta xây dựng các nội mục tiêu cho chủ đề theo bốn mặt: Kiến thức, kỹ năng, thái độ và định hướng phát triển năng lực. Từ mục tiêu về kiến thức, GV có thể thiết lập bảng mô tả các mức độ nhận thức của các kiến thức. Nguyên tắc xây dựng mục tiêu chủ đề tích hợp STEM cũng tuân theo nguyên tắc chung đó là mục tiêu cần cụ thể và lượng hóa được.
Theo (Đỗ Thị Huệ, 2016) có ba loại kiến thức cần quan tâm khi tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM.
Kiến thức đã học là những kiến thức mà HS đã biết, được sử dụng làm nền tảng cho việc xây dựng kiến thức mới và không phải là mục tiêu dạy học của chủ đề. Kiến thức sẽ học là những kiến thức dự kiến được HS chiếm lĩnh thông qua dạy
học chủ đề tích hợp STEM và được ghi trong mục tiêu dạy học. Những kiến thức này thông thường được lấy từ nội dung các kiến thức trọng tâm của các môn học có liên quan đến chủ đề.
Kiến thức cơ sở khoa học là những kiến thức mở rộng, cung cấp dưới dạng thông tin để qua đó tạo điều kiện HS rèn luyện các kỹ năng, phát triển năng lực. Những nội dung kiến thức này được cung cấp dưới dạng thông tin tham khảo, bài đọc thêm và cũng không phải là mục tiêu dạy học của chủ đề.
Dạy học chủ đề tích hợp STEM tạo cơ hội cho HS rèn luyện các kỹ năng của bản thân. Thông qua việc thực hiện những nhiệm vụ trong các chủ đề tích hợp STEM, HS vận dụng tổng hợp kiến thức, kỹ năng để giải quyết những vấn đề gắn liền với thực tế qua đó hình thành và phát triển các năng lực, phẩm chất cần thiết.
Theo De Ketele, có hai loại năng lực đối với HS:
Năng lực cơ bản là những năng lực HS dứt khoát phải làm chủ để bước vào các quá trình học tập mới một cách thuận lợi.
Năng lực đề cao là những năng lực trong hoàn cảnh và ở thời điểm đào tạo cho trước không phải là tối cần thiết cho các quá trình học tập tiếp theo, có nghĩa là nếu không làm chủ được các năng lực này thì cũng không ảnh hưởng đến quá trình học tập của HS trong năm học đó hoặc ở các bậc học tiếp theo.
Tuy nhiên, cũng cần phân biệt các kỹ năng, năng lực có sẵn của HS và các kỹ năng, năng lực cần rèn luyện, hình thành và phát triển thông qua chủ đề. Những kỹ năng, năng lực cần rèn luyện chính là các kỹ năng, năng lực cần đưa vào mục tiêu của chủ đề.
1.2.5.5. Bước 5: Xây dựng nội dung hoạt động dạy học của chủ đề
Bước này thể hiện rõ dự kiến việc tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM. Để thực hiện được việc này cần làm rõ: Chủ đề có những hoạt động nào, từng hoạt động đó thực hiện vai trò gì trong việc đạt được mục tiêu toàn bài?
Có thể chia hoạt động theo vấn đề cần giải quyết hoặc theo cấu trúc nội dung của chủ đề. Mỗi nội dung nhỏ, hoặc một vấn đề cần giải quyết của chủ đề có thể được xây dựng thành một hoặc vài hoạt động dạy học khác nhau. Ứng với mỗi hoạt động cần thực hiện các công việc sau:
- Xác định mục tiêu hoạt động.
- Xây dựng nội dung dưới dạng các tư liệu học hập: Phiếu học tập, thông tin.
- Chuẩn bị phương tiện, thiết bị dạy học cho hoạt động.
- Dự kiến nguồn nhân, vật lực để tổ chức hoạt động.
- Lập kế hoạch tổ chức hoạt động dạy học; có nhiều cách thức tổ chức hoạt động học tập, ta có thể áp dụng như hoạt động cá nhân, hoạt động nhóm, hoạt động theo trạm, thực hiện dự án,…
- Xây dựng công cụ đánh giá mục tiêu hoạt động: Mỗi hoạt động GV đều cần có công cụ đánh giá mục tiêu hoạt động tương ứng. Công cụ đánh giá có thể là một câu hỏi, một bài tập hoặc một nhiệm vụ cần thực hiện và phiếu tiêu chí đánh giá hoạt động đó (rubric).
- Dự kiến thời gian cho mỗi hoạt động.
1.2.5.6. Bước 6: Lập kế hoạch dạy học của chủ đề
Tiếp đó, xây dựng kịch bản tổ chức dạy học toàn bộ chủ đề: Thực hiện các hoạt động như thế nào; ai, làm gì, thời gian bao lâu, ở đâu,…. Hiểu một cách đơn giản, đây chính là quá trình xây dựng giáo án dạy học cho chủ đề. Việc phối hợp giữa GV các bộ môn (nếu có) ở giai đoạn này là rất cần thiết.
điểm cần được căn cứ vào nội dung và mục tiêu đặt ra của chủ đề. Cuối cùng là xác định dung lượng, thời lượng cho chủ đề. Thông thường thời gian cho một chủ đề khoảng 3 – 7 tiết học trên lớp là phù hợp.
1.2.5.7. Bước 7: Tổ chức dạy học và đánh giá lại chủ đề
Việc tổ chức dạy học chủ đề tích hợp được thực hiện linh hoạt tùy theo điều kiện trang thiết bị, cơ sở vật chất, trình độ HS và thời gian cho phép.
Sau khi tổ chức dạy học chủ đề, GV cần đánh giá các khía cạnh sau: Tính phù hợp thực tế dạy học với thời lượng dự kiến.
Mức độ đạt được mục tiêu của HS, thông qua kết quả đánh giá các hoạt động học tập.
Sự hứng thú của HS với chủ đề, thông qua quan sát và phỏng vấn. Mức độ khả thi với điều kiện cơ sở vật chất.
Việc đánh giá tổng thể chủ đề rất quan trọng, vì bước này giúp GV có thể điều chỉnh lại, bổ sung thêm các kiến thức, nội dung, cải tiện hoặc thay đổi phương pháp giảng dạy để chủ đề hiệu quả hơn, hấp dẫn hơn.