Giai đoạn 1: Đặt vấn đề kỹ thuật. Là giai đoạn mà HS sẽ được trải qua các hoạt động như: đặt vấn đề thực tiễn kỹ thuật, nghiên cứu kiến thức khoa học. Sau giai đoạn này thì HS được thuyết trình, báo cáo ngắn các vần đề đã tìm hiểu.
(1) Đặt vấn đề thực tiễn kỹ thuật: Vấn đề được lựa chọn mang đậm chất kỹ thuật gắn với thực tiễn, thường là các vấn đề:
- Thiết kế các sản phẩm KT nhằm hỗ trợ các công việc hằng ngày nhằm tiết kiệm thời gian, công sức mà vẫn đảm bảo được chất lượng của công việc.
- Sửa chữa, cải tiến các thiết bị KT (thiết bị điện tử, cơ khí hay các thiết bị, dụng cụ dùng trong gia đình).
- Tìm ra nguyên vật liệu mới có thể thay thế nguyên vật liệu cũ nhưng vẫn đảm bảo được tính khả thi và mang lại hiểu quả kinh tế cao.
- Thiết kế lại vị trí thích hợp các chi tiết KT nhằm làm tăng hiệu suất hoạt động giữa các chi tiết trong thiết bị KT.
Các vấn đề này phải thú vị, hấp dẫn để HS tự nảy sinh nhu cầu giải quyết vấn đề, tiếp nhận nhiệm vụ giải quyết các các đề KT một cách tự nhiên.
Thông thường, khi giải quyết các vấn đề thực tiễn kỹ thuật: chế tác các chi tiết KT, thiết kế chế tạo các thiết bị phục vụ nhu cầu vui chơi, giải trí,… Từ đó, học sinh ứng dụng được ngay vào cuộc sống.
(2) Nghiên cứu kiến thức khoa học: Sau khi đặt vấn đề, HS phát sinh nhu cầu cần giải quyết vấn đề theo cách vừa nêu theo tiến trình như thế nào? HS muốn làm được phải tự làm việc với tài liệu hướng dẫn để tìm hiểu các kiến thức khoa học liên quan đến vấn đề thực tiễn KT và HS kết hợp các thao tác tư duy (so sánh, phân tích, đánh giá) và các phương pháp phán đoán. Từ đó, HS xây dựng mô hình giả thuyết, đề xuất phương án kiểm tra giả thuyết và đưa ra kết luận chính xác cho vấn đề cần giải quyết. Sau khi HS giữa các nhóm nghiên cứu kiến thức khoa học và xây dựng mô hình giả thuyết thì cho HS các nhóm lên thuyết trình về những vấn đề đã tìm hiểu được hoặc chỉ báo cáo ngắn gọn kiến thức nền với những chủ đề HS khó xây dựng được mô hình giả thuyết.
Giai đoạn 2: Giải quyết vấn đề kỹ thuật. Là giai đoạn mà HS phải hoạt động nhóm để trải qua các nhiệm vụ:
a) Giải quyết vấn đề: Đề xuất phương án ⟹ Thiết kế bản vẽ, thuyết trình ⟹ Đề xuất quy trình gia công, chế tạo ⟹ Gia công, chế tạo (Cung cấp dụng cụ, nguyên vật liệu ⟹ Tiến hành gia công, chế tạo ⟹ Giải đáp thắc mắc KT).
b) Vận hành thử nghiệm
c) Thuyết trình, vận hành sản phẩm (3) Giải quyết vấn đề:
Đề xuất phương án: Đầu tiên, HS phải đề xuất ý tưởng hay phương án thiết kế
giải quyết vấn đề KT. HS càng có nhiều ý tưởng hay phương án sẽ càng dễ giải quyết được vấn đề KT một cách tối ưu.
Thiết kế bản vẽ, thuyết trình: các nhóm phác thảo bản vẽ KT về sản phẩm
nhằm cụ thể các ý tưởng, phương án thiết kế. Bên cạnh đó, HS còn phải nêu được hệ thống, cơ cấu TK của sản phẩm dựa trên bản thiết kế và lựa chọn nguyên vật liệu phù hợp cho các chi tiết KT trong bản vẽ thiết kế. GV nên tạo điều kiện cho các nhóm HS tự do thiết kế bản vẽ KT và không nên nhận xét, so sánh bản vẽ KT của các nhóm nhằm tránh trường hợp hạn chế năng lực sáng tạo KT của các nhóm HS. Sau đó, GV cho các nhóm lần lượt thuyết trình bản vẽ KT. Phần thuyết trình cần làm rõ các chi tiết KT, vai trò các chi tiết KT, cơ cấu của sản phẩm, nguyên vật liệu dự kiến sử dụng,… GV cho các nhóm HS còn lại phản biện, chỉ ra ưu điểm và nhược điểm của từng bản vẽ KT. Trong nhiệm vụ này, học sinh có nhiều cơ hội để rèn luyện và phát triển tư duy phản biện. Cuối cùng, GV tổ chức các nhóm thảo luận, thống nhất bản vẽ KT tối ưu các chi tiết KT cũng như về cơ sở vật chất,… phù hợp với nguyên vật liệu GV đã chuẩn bị từ trước, nếu không phải dùng biện pháp thay thế.
Đề xuất quy trình gia công, chế tạo:
Sau khi HS thuyết trình về thiết kế bản vẽ KT, HS sẽ dựa vào đó đề xuất quy trình gia công, chế tạo sản phẩm nhằm phát triển thêm năng lực tự lực ở HS trong quá trình học. Giữa các nhóm nên thống nhất quy trình gia công, chế tạo chung để khi so sánh thao tác KT, khó khăn KT giữa các nhóm sẽ đồng đẳng hơn.
Gia công, chế tạo:
Đầu tiên, các nhóm lần lượt nhận dụng cụ, nguyên vật liệu từ GV đã chuẩn bị trước đó. Đối với các vật liệu dễ tìm như: vỏ lon, vỏ chai nhựa, nắp chai,… GV giao cho các nhóm tự chuẩn bị.
+ Tiến hành gia công, chế tạo sản phẩm
Sau đó, nhóm trưởng huy động và điều phối, phân chia nhiệm vụ các thành viên trong nhóm gia công, chế tạo các bộ phận, chi tiết KT của sản phẩm. Cuối cùng, lắp ráp các bộ phận, chi tiết KT thành sản phẩm.
+ Giải đáp thắc mắc kỹ thuật
Bắt đầu diễn ra cùng lúc HS thực hiện quá trình gia công, chế tạo sản phẩm. GV cần theo sát các hoạt động của HS khi dùng các dụng cụ, vật liệu không an toàn và nhắc nhở khi cần thiết. GV cần lưu ý các nhóm kiểm tra sản phẩm trước khi vận hành, cần xác định: Sản phẩm có cân bằng không? Lắp ráp đúng bản vẽ thiết kế không? Các chi tiết KT được kết nối chắc chắn chưa?... Trong nhiệm vụ này, học sinh có nhiều cơ hội rèn luyện và phát triển năng lực sáng kỹ thuật, năng lực thực hành, hình thành và phát triển các kỹ năng gia công vật liệu cơ bản như: sử dụng cưa máy hay cưa cầm tay, cắt và gọt bằng dao hay kéo, sử dụng máy khoan, sử dụng mỏ hàn,… Đặc biệt, GV cần quản lí, nhắc nhở các nhóm tuân thủ các quy tắc an toàn.
(4) Vận hành thử nghiệm
Các nhóm tiến hành vận hành và quan sát kết quả vận hành của sản phẩm. Nếu sản phẩm hoạt động ổn định, phù hợp với dự đoán thì các nhóm tiến hành viết báo cáo, chuẩn bị thực hiện báo cáo sản phẩm. Nếu sản phẩm hoạt động không ổn định, kết quả không phù hợp với dự đoán thì nhóm cần quay lại kiểm tra từ nhiệm vụ đề xuất phương án thiết kế và xem xét lại dự đoán ban đầu.
Bên cạnh đó, GV cần khuyến khích, định hướng và lựa chọn một số nhóm hay học sinh có năng lực kỹ thuật vượt trội tiến hành thử nghiệm cải tiến sản phẩm. Hơn nữa, GV nên điều phối những nhóm mà có thành viên có năng lực kỹ thuật tốt, sau khi nhóm hoàn thành nhiệm vụ mà trước thời gian quy định sẽ hỗ trợ các nhóm khác hoàn thành sản phẩm.
(5) Thuyết trình, vận hành sản phẩm
- Quá trình gia công, chế tạo, đặc biệt nêu được các khó khăn trong quá trình gia công, chế tạo và làm rõ được các giải pháp để giải quyết các khó khăn.
- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của sản phẩm.
- Vận hành sản phẩm. Cần khuyến khích và hướng dẫn các nhóm phối hợp thuyết minh với vận hành sản phẩm để minh họa.
GV nên khích lệ các nhóm huy động nhiều học sinh tham gia thuyết trình. Sau đó, GV tổ chức các nhóm phản biện, góp ý về sản phẩm, phần trình bày của các nhóm. Cuối cùng, GV tổ chức các nhóm đánh giá báo cáo sản phẩm thông qua các tiêu chí đánh giá.
Giai đoạn 3: Kết luận và đánh giá. Là giai đoạn mà HS phải hoạt động nhóm để trải qua các hoạt động:
a) Kết luận chung của GV. b) Thực hiện bài kiểm tra STEM. (6) Kết luận chung
GV căn cứ vào sự quan sát mức độ hoạt động của các nhóm, kết quả đánh giá của các nhóm HS với nhau và của GV để đưa ra đánh giá phù hợp. Sau đó, GV kết luận kiến thức cần dạy cho học sinh và GV khen thưởng đối với nhóm hoạt động tốt, khiển trách đối với nhóm hoạt động không tốt.
(7) Thực hiện bài kiểm tra STEM
Trong quá trình xây dựng kế hoạch tổ chức hoạt động dạy học vật lý theo định hướng giáo dục STEM, GV căn cứ trên nội dung của chủ đề và thời gian xây dựng chủ đề có thể cho HS thực hiện kiểm tra STEM hay không.