Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình mơn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị cơng nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn... để lựa chọn chủ đề của bài học.
- Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết
Sau khi chọn chủ đề, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho HS thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, HS phải học được những kiến thức, kỹ năng cần dạy trong chương trình mơn học đã được lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng chủ đề.
Trong quá trình này, việc thử nghiệm chế tạo trước các nguyên mẫu có thể hỗ trợ rất tốt quá trình xây dựng chủ đề. Qua quá trình xây dựng, giáo viên có thể hình dung các khó khăn học sinh có thể gặp phải, các cơ hội vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề cũng như xác định được đúng đắn các tiêu chí của sản phẩm trong bước 3.
- Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/ giải pháp giải quyết vấn đề
Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết/ sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp/ sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/ giải pháp giải quyết vấn đề/ thiết kế mẫu sản phẩm.
Các tiêu chí cũng phải hướng tới việc định hướng q trình học tập và vận dụng kiến thức nền của học sinh chứ không nên chỉ tập trung đánh giá sản phẩm vật chất.
- Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học
Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực với 3 loại hoạt động học đã nêu ở trên. Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà
HS phải hồn thành. Các hoạt động đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng).
Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học của học sinh bên ngoài lớp học.
- Bước 5: Đánh giá kết quả thực hiện chủ đề STEM, rút kinh nghiệm cho những nghiên cứu tiếp theo
c)Nguyên tắc lựa chọn
- Xây dựng nội dung phải huy động kiến thức tổng hợp của các môn học thuộc lĩnh vực STEM
- Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật
- Nội dung giáo dục STEM phải đảm bảo tính vừa sức đối với người học - Nội dung giáo dục STEM phải có ý nghĩa thực tiễn và phù hợp với cuộc sống và trải nghiệm và sản phẩm, bao gồm cả thất bại
- Tổ chức bài học STEM lơi cuốn HS vào hoạt động nhóm kiến tạo d) Nội dung giải pháp
Một số chủ đề giáo dục STEM được áp dụng trong quá trình dạy và học phần hóa hữu cơ THPT
Chủ đề: Pha chế nước rửa tay khơ I. Tình huống, bối cảnh
Vi khuẩn (có hại)/ virus/ kí sinh trùng có nhiều tác hại tới sức khoẻ con người: làm suy giảm hệ miễn dịch; làm suy yếu những cơ quan chức năng; nguy hiểm đến tính mạng,... Một trong những tác hại có thể dễ nhận thấy nhất của vi khuẩn là gây đau bụng, ngộ độc thức ăn (khi ăn uống đồ ăn không hợp vệ sinh hoặc chân tay nhiễm khuẩn) … và vấn đề thời sự cấp bách nhất hiện nay: chúng ta đang phải đối diện với đại dịch Covid - 19 rất nguy hiểm cho tồn nhân loại, đe dọa đến tính mạng và ảnh hưởng đến nền kinh tế toàn cầu.
Để giảm thiểu tác hại của vi khuẩn (có hại)/ virus/ kí sinh trùng thì một trong những biện pháp có tác dụng lớn nhất đó là phịng tránh khơng để cho cơ thể bị nhiễm các loại vi khuẩn (có hại)/ virus/ kí sinh trùng này. Để phịng tránh sự xâm nhập của vi khuẩn/ virus/ kí sinh trùng đối với cơ thể ta nên rửa tay
thường xuyên, đúng cách với xà phòng, nước sạch; hoặc các loại nước rửa tay có chứa cồn. Ăn uống hợp vệ sinh, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm. Sử dụng khẩu trang đúng cách. Tránh tiếp xúc quá gần với người bị bệnh dịch. Khi dịch bệnh xảy ra có thể gây tình trạng thiếu các mặt hàng hố như xà phịng, nước rửa tay... (không mua được các mặt hàng hố này), vậy làm thế nào để có thể pha chế được dung dịch nước rửa tay để bảo vệ sức khoẻ.
Chủ đề STEM “Pha chế nước rửa tay khô” được lựa chọn với mục đích củng cố kiến thức bài Ancol, vừa tận dụng các nguyên liệu dễ kiếm, ngồi ra cịn giúp học sinh trải nghiệm với dự án pha chế nước rửa tay khô: Từ khâu thu thập nguyên liệu, thiết kế quy trình sản xuất, đến thiết kế bao bì, lên kế hoạch quảng bá sản phẩm;… Với các hoạt động đa dạng, HS được phát huy năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, vận dụng được kiến thức của nhiều lĩnh vực STEM.