(Nguồn: https://tapchigiaoduc.moet.gov.vn/hoctaptrainghiemtrongdayhoc.html)
1.2.2.4. Đặc trưng của bài học STEM
STEM trong các bài dạy STEM được thể hiện như sau [25]:
Science: Các nghiên cứu về thế giới tự nhiên, những quy luật tự nhiên... Technology: Nhiều người cho rằng công nghệ là kĩ thuật số nhưng thực chất mọi sản phẩm trong đời sống đều là sản phẩm của cơng nghệ. Cơng nghệ cần được hiểu là quy trình sản xuất, chế tạo một sản phẩm nào đó. Vậy trong dạy học tích hợp STEM, mọi sản phẩm được người học tạo ra đều là công nghệ.
Engineering: Mọi sản phẩm mà người học chế tạo đều cần trải qua giai đoạn thiết kế, chế tạo như gọt, đẽo, cắt, lắp ráp, bố trí… đó chính là kỹ thuật.
Math: Ý nghĩa các con số, phép tính, hình dạng, số lượng liên quan đến các sản phẩm chế tạo.
Về hình thức, các bài học STEM giống như các bài khoa học có thí nghiệm, tuy nhiên, các bài dạy STEM có 6 đặc trưng sau [25]:
Thứ nhất, bài học STEM tập trung vào tình huống và các vấn đề thực tiễn liên quan đến xã hội, kinh tế, môi trường cần được đưa ra giải pháp hỗ trợ. Từ những vấn đề được đưa ra, người học sẽ tìm cách nỗ lực giải quyết.
Thứ hai, bài học STEM thường được hướng dẫn bằng các quá trình thiết kế kĩ thuật: Người học được cung cấp một quá trình thiết kế sản phẩm qua văn bản, video… Từ hướng dẫn, người học sẽ đặt vấn đề về nguyên lí hoạt động của sản phẩm, các bước chế tạo… và tìm cách giải quyết. Trong q trình tìm cách giải quyết sẽ có những ý tưởng nảy sinh, giải pháp mới. Quá trình thử - sai - đổi được vận hành liên tục. Khi tiến hành, người học sẽ phát hiện ra các vấn đề để thử - sai và điều chỉnh.
Thứ ba, bài học STEM đặt người học vào hàng loạt những câu hỏi – đáp về thực hành và những khám phá có kết thúc mở. Điều ràng buộc, nếu có, chỉ là những vật liệu được cung cấp sẵn. Công việc của người học là thực hành, cộng tác để tìm ra những giải pháp mới. Tuy nhiên, người học được tự tạo ra những ý tưởng và kiểm soát nghiên cứu của chính họ.
Thứ tư, bài học STEM địi hỏi người học cần làm việc nhóm hiệu quả. Việc tổ chức để người học làm việc nhóm hiệu quả giống như một quy trình sản xuất (có phân vai và hợp tác) là việc không dễ dàng. Không chỉ người học, nếu người dạy thực hiện làm việc nhóm với nhau để tạo hệ thống ngôn ngữ, thủ tục, mục tiêu với người học thì việc thúc đẩy làm việc nhóm hiệu quả sẽ được tăng theo cấp số nhân.
Thứ năm, bài học STEM có các nội dung Tốn học và Khoa học được liên kết chặt chẽ để giải quyết vấn đề đặt ra. Với nhiệm vụ thiết kế các sản phẩm, việc dạy học có thể tốt hơn nếu có giáo viên nghệ thuật. Các đội muốn sản phẩm của mình thu hút, hấp dẫn, được thị trường chấp nhận thì cần có nghệ thuật thêm vào. Khi nghệ thuật được thêm vào, các từ viết tắt STEM sẽ trở thành STEAM.
Thứ sáu, bài học STEM khơng có câu trả lời đúng duy nhất kể cả việc thử - sai - chỉnh cũng là một phần cần thiết của bài học. Có những thí nghiệm khoa học cho các đội sẽ được diễn ra cùng lúc, có thể giống nhau nhưng chưa chắc đã ra kết quả giống nhau. Qua đó, người học có thể chấp nhận các kết quả tương tự hoặc bác bỏ một giả thuyết nào đó. Lớp học STEM hỗ trợ người học đưa ra nhiều câu trả lời
đúng và nhiều cách tiếp cận khác nhau. Khi thực hiện các giải pháp, việc không thành công và điều chỉnh cũng là một phần của bài học STEM.
1.2.2.5. Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học STEM
Với các đặc trưng của bài học STEM đã trình bày, một bài học STEM có thể được xây dựng theo 12 bước sau [25]:
Bước 1: Chuẩn bị các nội dung tích hợp STEM của một chủ đề nào đó.
Người dạy có thể bàn bạc cùng nhau để đưa ra một số kiến thức về Tốn và Khoa học, từ đó tìm những điểm chung trong chương trình để có thể liên kết hoặc từ một chủ đề phân tích thành các nội dung STEM.
Bước 2: Giáo viên kết nối chủ đề với một vấn đề thực tiễn
Ví dụ, khi muốn tìm hiểu về mơ hình trồng cây thủy canh, người dạy có thể đặt câu hỏi gợi mở “Có cách thức trồng cây nào ngoài trồng cây thổ canh thông thường cho hiệu quả cao hơn khơng?”. Khi đó người học sẽ trả lời một số câu hỏi như dụng cụ cần thiết để chế tạo mơ hình trồng cây thủy canh là gì, nguyên lý hoạt động của nó ra sao?... Việc liên kết với vấn đề thực tiễn giúp người học rút ngắn được khoảng cách lí thuyết và thực tế. Hơn nữa, bản thân các vấn đề thực tiễn sẽ đem lại sự hấp dẫn hơn vì nó phong phú và có những biến động.
Bước 3: Nêu rõ vấn đề STEM mà người học cần giải quyết
Chính là yêu cầu về sản phẩm người học cần phải làm. Ví dụ, thiết kế mơ hình trồng cây thủy canh từ các vật dụng có thể tái chế… Vấn đề STEM được nói đến chính là u cầu về sản phẩm người học cần thực hiện.
Bước 4: Người dạy đưa ra các tiêu chí chất lượng, sản phẩm như thế nào được coi là đạt kết quả.
Sau khi đặt vấn đề, người dạy cần đặt ra các tiêu chuẩn cho sản phẩm. Ví dụ mơ hình trồng cây thủy canh được coi là đủ chất lượng cần đạt tiêu chuẩn gì? Cần thiết kế hệ thống máy bơm như thế nào để dịng nước liên tục được lưu thơng?… Những yêu cầu này giúp người học định hướng được quy trình sản xuất và sản phẩm đầu ra.
Cần dạy cho người học về quy trình thử - sai - chỉnh để đưa ra được quy trình đúng, giống như các bước người dạy đã trải qua để có được các sản phẩm. Tuy nhiên, người dạy có thể tùy mục tiêu để thay đổi thứ tự các thành phần của bài học. Tất cả đều là quá trình thử - sai – chỉnh. Người dạy không chỉ dạy cho người học kiến thức mà cao hơn là cách tư duy.
Bước 6: Người dạy giúp người học xác định các vấn đề cần giải quyết.
Ở bước này, người dạy cần thực hiện một cách hấp dẫn. Kết quả người học đạt được là nhờ hứng thú duy trì trong q trình thực hiện nhiệm vụ. Để có được hứng thú, người học cần nhận ra vấn đề của chính mình và có mong muốn giải quyết vấn đề đó. Có thể xây dựng một kịch bản hấp dẫn bằng cách sử dụng tình huống, video clip, tranh ảnh…
Bước 7: Lôi kéo người học nghiên cứu các nội dung liên quan đến vấn đề cần giải quyết.
Người dạy hồn tồn có thể dạy tất cả những nội dung STEM liên quan đến chủ đề. Tuy nhiên, đó khơng phải là cách hay, người học cần có những trải nghiệm nghiên cứu thực sự. Điều đó, làm cho người học tự bị cuốn hút vào công việc học tập. Bước 8: Người dạy khuyến khích người học phát triển ý tưởng của chính mình, trả lời câu hỏi “Làm thế nào để giải quyết vấn đề?”
Để người học đưa ra ý tưởng là việc rất quan trọng. Từ một vấn đề, người học cần đưa ra nhiều ý tưởng để giải quyết vấn đề. Tuy nhiên để đưa ra các phương án khác nhau, người học cần xác định được tiêu chí sản phẩm như chất lượng, màu sắc, hiệu ứng… Việc đưa ra nhiều phương án giúp người học rèn luyện được tư duy trong các bài học STEM – khơng có câu trả lời đúng duy nhất.
Bước 9: Hướng dẫn người học chọn một ý tưởng để thực hiện và tạo ra sản phẩm đầu tiên.
Trong các phương án đã đưa ra, người dạy sẽ sử dụng các câu hỏi (thông qua kinh nghiệm, hiểu biết) để định hướng người học lựa chọn một phương án phù hợp.
Bước 10: Người dạy hỗ trợ người học trong quá trình thực nghiệm nguyên mẫu và cải tiến nó.
Người học sau khi chế tạo xong sản phẩm đầu tiên, cần thử nghiệm kết quả. Ghi chép lại số liệu thu thập được và phân tích số liệu đó.
Bước 11: Tổ chức để các nhóm trao đổi kết quả
Người học có thể đang thực hiện các bước như nhau nhưng kết quả có thể có sự khác nhau hoặc các nhóm thực hiện theo các phương án khác nhau mà cùng đạt được hiệu quả. Do đó, việc cơng bố kết quả các nhóm là việc cần được thực hiện để tạo cơ hội trao đổi và đi đến phương án tối ưu.
Bước 12: Thiết kế lại và thực hiện nếu thời gian cho phép
Quy trình thử - sai - chỉnh là việc cần thiết được thực hiện hoặc việc cải tiến các sản phẩm đầu tiên cũng rất quan trọng. Công việc tái thiết kế và chế tạo có thể được thực hiện sau q trình các nhóm học hỏi, trao đổi nhau.
Với các bước thực hiện như trên, người dạy có thể sử dụng để xây dựng một bài học tích hợp STEM hiệu quả. Tùy vào các kiểu tổ chức dạy học khác nhau thì nội dung được thực hiện trong các bước lại được vận dụng một cách khác nhau.
1.2.2.6. Phương pháp, kỹ thuật tổ chức dạy học tích hợp STEM
Trong q trình dạy học nói chung và dạy học tích hợp nói riêng, cần hướng đến phối hợp nhiều phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực, mục đích nhằm [23]:
- Tạo dựng động cơ học tập tích cực cho người học.
- Tăng khả năng vận dụng và thực hành thí nghiệm cho người học.
- Xây dựng mối quan hệ giữa hiểu biết sẵn có và kinh nghiệm của người học. - Đánh giá kết quả dạy học thông qua hoạt động phản hồi đa chiều.
- Phát triển năng lực, đặc biệt là năng lực sáng tạo cho người học.
Khơng ngoại lệ, dạy học tích hợp STEM cũng như dạy học tích hợp có thể sử dụng nhiều phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực để đạt được mục đích trên.
Dạy học giải quyết vấn đề
Dạy học giải quyết vấn đề bản chất là quá trình người học tự giác, chủ động, tích cực tìm kiếm cách giải quyết các tình huống có vấn đề do người dạy đặt ra nhằm tự chiếm lĩnh tri thức và hình thành các kĩ năng cần có [23].
Việc để người học phát hiện và giải quyết vấn đề, có thể có sự giúp đỡ, định hướng, giám sát của người dạy ở các mức độ khác nhau tùy vào sự phức tạp của vấn
đề sẽ giúp người học học được cách xem xét sự việc trên nhiều phương diện. Từ đó tìm ra cách giải quyết vấn đề tối ưu nhất, nhằm phát huy sự chủ động, sáng tạo, nhạy bén của người học. Dạy học giải quyết vấn đề được tổ chức theo quy trình sau: