Có nhiều tiến trình dạy học chủ đề STEM được đưa ra để GV lựa chọn phù hợp với nội dung chủ đề, thời lượng dạy học, nội dung kiến thức cần truyền tải hay vận dụng và trình độ HS, cơ sở vật chất tại nhà trường và địa phương: [17]
- Quy trình tìm tòi khám phá: là quy trình phỏng theo nghiên cứu của các nhà
khoa học, ở đó HS thực hiện các thao tác tìm tỏi khám phá để trả lời các câu hỏi về các quy luật tự nhiên. Quy trình này được vận dụng trong dạy học trên nhiều bình diện, ở bình diện mục tiêu dạy học, khi thực hiện quá trình tìm tòi khám phá, HS sẽ hướng tới mục tiêu phát triển NL;
- Quy trình TRIAL: là quy trình tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề thực tiễn
cho STEM. Đây là một khung hỗ trợ quá trình tư duy, giúp HS có thể phân chia vấn đề thành nhiều phần nhỏ và hướng sự chú ý của HS vào một số yếu tố then chốt của vấn đề: Task (Nhiệm vụ) – Recall (Nhớ lại) – Ideas (Ý tưởng) – Apply (Vận dụng) – Learnt (Đã học);
- Quy trình dựa trên hoạt động thiết kế kỹ thuật: mô tả cách mà các kỹ sư sử
dụng để giải quyết vấn đề, bắt đầu bằng đặt câu hỏi, hình dung các giải pháp, thiết kế kế hoạch, tạo và kiểm tra mô hình sau đó thực hiện cải tiến.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi lựa chọn quy trình dựa trên hoạt động thiết kế kĩ thuật vì đây là quy trình tạo nhiều điều kiện cho HS phát huy NL GQVĐ của mình qua các hoạt động tìm kiếm các giải pháp, phân tích và thiết kế bản vẽ, chế tạo sản phẩm.
Trong tiến trình này, việc chiếm lĩnh nội dung kiến thức trong chương trình GDPT cần thiết để GQVĐ đặt ra nằm trong phần “Nghiên cứu kiến thức nền”. Chủ thể hoạt động là HS thông qua việc nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành các thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) dưới sự hướng dẫn của GV. Từ đó, HS vận dụng phối hợp kiến thức vừa học với cái có sẵn (kiến thức, kỹ năng) để đề xuất và lựa chọn giải pháp phù hợp; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu (mô hình); thảo luận để điều chỉnh thiết kế. Quy trình này được lặp lại đến khi đưa ra giải pháp phù hợp hoặc theo thời lượng giảng dạy. Thông qua quá trình, HS có cơ
hội rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, góp phần phát triển phẩm chất, NL của bản thân, đặc biệt là NL GQVĐ [14]
Hình 1.2. Quy trình dạy học chủ đề STEM dựa trên hoạt động thiết kế kỹ thuật [4]
Tiến trình dạy học chủ đề STEM theo quy trình kỹ thuật cần đảm bảo các hoạt động của quy trình nhưng một số hoạt động có thể thực hiện song hành, tương hỗ và có thể đảo thứ tự nhằm mục đích cuối cùng là tạo điều kiện cho HS có cơ hội thể hiện và rèn luyện, nâng cao mức độ các hành vi của NL. Vì vậy, mỗi chủ đề STEM có thể được tổ chức dạy học theo 5 hoạt động chính như sau:
- Hoạt động 1: Xác định vấn đề hoặc nhu cầu thực tiễn
Trong hoạt động này, GV tiến hành đặt HS vào tình huống có vấn đề cần giải quyết HS sẽ sử dụng kiến thức, kĩ năng đã có để phân tích tình huống và phát biểu vấn đề cần giải quyết, hình thành sơ bộ ý tưởng giải quyết vấn đề. Trong hoạt động này, giáo viên cũng thống nhất với HS về các tiêu chí của sản phẩm.
- Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp
hướng và hỗ trợ của giáo viên để tìm hiểu kiến thức, kĩ năng cần để giải quyết vấn đề nhu cầu thực tiễn đã tìm ra. Trên cơ sở các kiến thức ấy, HS đề xuất giải pháp và trình bày thiết kế sản phẩm để giải quyết vấn đề trên cơ sở đó thể hiện được NL GQVĐ của HS.
- Hoạt động 3: Thống nhất, lựa chọn giải pháp
Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế của mình trước đánh giá của GV và các HS khác. Dưới sự trao đổi, góp ý của các HS khác và định hướng của GV, HS tiếp tục hoàn thiện (hoặc thay đổi nếu cần thiết) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo và vận hành để đảm bảo tính khả thi và tiết kiệm thời gian, vật lực và tài lực.
- Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá
Trong hoạt động này, HS tiến hành chế tạo mẫu (mô hình) theo bản thiết kế đã thống nhất với GV (hoạt động 3). Trong quá trình chế tạo, HS cần tiến hành thử nghiệm và đánh giá hiệu quả, từ đó đưa ra những điều chỉnh phù hợp. Trong hoạt động này, HS có thể phải điều chỉnh mẫu thiết kế ban đầu để đảm bảo tính khả thi. Trong quá trình thực hiện, việc điểu chỉnh để khắc phục khó khăn, cách thi công sẽ cho thấy được các hành vi của NL GQVĐ ở HS.
- Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh
HS được GV tổ chức cho trình bày sản phẩm đã hoàn thành theo bản thiết kế của mình; trao đổi, thảo luận với các HS khác, tiếp nhận đánh giá từ GV, đánh giá từ các HS khác và tự đánh giá bản thân để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện. NL GQVĐ cũng được thể hiện qua hoạt động này như đánh giá toàn bộ quá trình GQVĐ từ đó xác định được nguyên nhân dẫn đến kết quả thu được để đưa ra giải pháp cải tiến sản phẩm .