Điều gì làm nên những bài học STEM chất lượng?

17/07/2019

Năm học mới chuẩn bị bắt đầu, cũng là lúc các thầy cô của bộ môn STEM đi tìm câu trả lời cho thử thách: "Làm thế nào để ta thiết kế và tổ chức những bài giảng chất lượng?" Câu hỏi mang tính chất đặc thù, vì xét cho cùng thì môn STEM không chỉ là toán hay khoa học. Các bài học STEM thường định hướng học sinh để các em chủ động thiết kế ra các giải pháp kỹ thuật cho các vấn đề thực tế trong cuộc sống. 

Thông thường, các thử thách được đưa ra dưới dạng “đề mở”, và kết quả trong việc thiết kế thường được kiểm tra, đánh giá và cải thiện nhiều lần. Một bài học STEM cũng cần tích hợp và áp dụng kiến thức khoa học và toán học theo độ tuổi, đồng thời giúp các em có hiểu biết và có thể tạo ra ứng dụng cho các công nghệ. Thêm vào đó, các bài học STEM cho phép có nhiều hơn một đáp án đúng - trong đó chấp nhận sự đa dạng trong hướng tư duy sáng tạo của học sinh để cùng giải quyết một vấn đề. 

Việc thiết kế một bài học STEM - hay một thử thách kỹ thuật -  thật hay, thật bổ ích có thể sẽ gây khó khăn cho người giáo viên, nhưng nếu thầy cô đọc và áp dụng sáu quy tắc dưới đây, thì công việc ấy sẽ trở nên dễ dàng hơn rất nhiều. 


1. Bài học tập trung vào vấn đề thực tế trong cuộc sống.

Đã có lần, tôi được tham dự một lớp học STEM, trong đó thử thách được đặt ra là: thiết kế những giải pháp để ngăn chặn các loài côn trùng khỏi xâm hại vườn cây. Chủ đề rất quen thuộc, nhưng điều làm cho bài học thiếu thực tế đó là các loài côn trùng được giới thiệu trong bài học không có thật, và có những kết cấu cơ thể hết sức vô lý. Tất nhiên côn trùng xâm hại là một vấn đề có thực với các nông trại; còn những sinh vật trong truyện thần thoại thì không. Tương tự, các chủng tộc người ngoài hành tinh hay những thực thể sống giả định không phải là những vấn đề đáng quan tâm của thế kỷ 21. Những bài học STEM cần hướng đến giải quyết những vấn đề thực tế trong cuộc sống.

Việc giữ cho bài học thực tế, không có nghĩa rằng chúng ta không khuyến khích học sinh được vận động trí tưởng tượng. Chính sự gần gũi với thực tế mới là nền tảng cho những tư duy sáng tạo được phát huy.

Vũ trụ là một chủ đề rất hấp dẫn với các bạn học sinh 

Một lưu ý nhỏ: Mặc dù những giải pháp do các bạn học sinh thiết kế có thể sẽ không được sử dụng trong các tình huống ngoài đời thực, các em đang xây dựng các mô hình, và mô phỏng các giải pháp cho vấn đề thực tế. Các kỹ sư thường xây dựng các mô hình trước khi tạo ra một thiết bị thực tế. Đây cũng chính là những bước cần thiết trong quy trình thiết kế kỹ thuật. 


2. Bài học được triển khai theo quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP)

Engineering Design Process, hay còn được biết đến là Quy trình Thiết kế Kỹ thuật, nên là trọng tâm của mỗi bài học STEM. Đây sẽ chính là quy trình mà các em học sinh sẽ trải qua để tiếp cận với vấn đề trong thử thách. Có nhiều cách để diễn tả Quy trình thiết kế kỹ thuật, theo 5 hoặc 8 bước, tùy theo mức độ hiểu biết của học sinh và mức độ phức tạp của các dự án.

Các bước trong Quy trình TKKT: 1. Đặt câu hỏi; 2. Tưởng tượng về giải pháp;
3. Lên kế hoạch; 4. Thiết kế sản phẩm; 5. Cải thiện 

Cần lưu ý rằng các bước trong Quy trình Thiết kế Kỹ thuật có thể lặp lại; chúng không nhất thiết phải thực hiện theo một thứ tự hay tần suất nhất định. Điều này đúng với trong thực tế, khi các kỹ sư thường xuyên phải lặp lại các bước trong công việc. Một trong những ví dụ nổi tiếng nhất của sự lặp lại trong thiết kế kỹ thuật, đó là của nhà khoa học Thomas Edison, khi ông đã phải thử nghiệm hơn 10.000 lần để tìm ra chất liệu phù hợp cho bóng đèn dây tóc. Điều quan trọng là ông không bao giờ gọi đó là thất bại, mà đã xem đó như những cơ hội để học hỏi. 


3. Bài học có đề mở và học sinh phải tự khám phá và tự nghĩ ra giải pháp.

Nghe có vẻ ngược, nhưng để một thử thách kỹ thuật thật hấp dẫn, trong đó học sinh được tự khám phá và nghĩ ra giải pháp, thì người giáo viên cần tạo ra những tiêu chí đánh giá (criteria) và những giới hạn sáng tạo (creative constraints) cần thiết. Hiểu theo cách đơn giản, thì các tiêu chí đánh giá quyết định cách chúng ta xác định xem một thiết kế hay giải pháp đã thành công. Một thiết bị do các em học sinh làm ra cần những gì để giải quyết vấn đề, hoặc mô phỏng một giải pháp đã thành công?

Các giới hạn là những yếu tố học sinh cần lưu ý khi thiết kế giải pháp của mình. Ví dụ, các em sẽ cần giới hạn kích thước và cân nặng của thiết bị. Cũng có rất nhiều các yếu tố khác mà học sinh sẽ cần chú ý như: yếu tố an toàn, tác động lên môi trường và sự có sẵn của nguyên vật liệu. Một yếu tố khác cần cân nhắc đó là hiệu quả chi phí. Để nhiệm vụ thiết kế giải pháp kỹ thuật trở nên thực tế hơn, thầy cô giáo có thể đặt mức giá cho các vật liệu, và giới hạn số tiền mà một nhóm học sinh có thể sử dụng cho dự án. 

Khi học sinh đã quen với các quy trình hoạt động của một dự án, thầy cô có thể để các em cùng đưa ra các tiêu chí đánh giá và giới hạn. Kinh nghiệm qua từng thử thách sẽ giúp các em nhận ra đâu là những yếu tố phù hợp để đánh giá sản phẩm dự án.   


4. Bài học cho phép sự tham gia của nhiều bạn

Việc tổ chức hoạt động nhóm trong lớp cũng sẽ quyết định mức độ thành công của một dự án, hay một thử thách STEM. Vì vậy, các thầy cô giáo cần nhận ra rằng, việc làm việc nhóm thường không diễn ra được trơn tru, và các em học sinh sẽ cần nắm được những hiểu biết cơ bản về cách làm việc nhóm hiệu quả trước khi thử sức với các thử thách STEM. Vì vậy, trong quá trình tổ chức lớp học STEM, thầy cô giáo sẽ cần đưa ra những chỉ dẫn rõ ràng để các em học sinh có thể rèn luyện thói quen làm việc nhóm, và phát triển khả năng tương tác xã hội.

Sự phối hợp nhóm là một kỹ năng cần được rèn luyện qua mỗi bài học STEM


5. Bài học cần sự áp dụng kiến thức của toán và khoa học

Một thử thách nữa với các thầy cô dạy STEM, đó là chúng ta thường chỉ có đủ thời gian để đảm bảo lượng kiến thức khoa học và toán cần thiết theo yêu cầu chương trình giáo khoa. Vì vậy, để đảm bảo mục tiêu kiến thức toán và khoa học, hãy xây dựng các bài học STEM quanh những kiến thức này. Chúng ta có thể bắt đầu bằng cách xác định xem kiến thức toán và khoa học có thể kết hợp ra sao. Một dự án STEM về chống xói mòn đất có thể kết hợp các bài tập về tính toán tốc độ dòng chảy. Một điều cần lưu ý đó là các môn học không nhất thiết phải được tính hợp bằng nhau trong mọi dự án kỹ thuật. Kiến thức khoa học có thể là trọng tâm trong một dự án, trong khi các phép toán sẽ là chủ đạo ở một dự án khác.


6. Bài học cho phép nhiều đáp án đúng và thể hiện rằng, thất bại là mẹ thành công.

Một điều nữa thầy cô cần lưu ý đó là: những bài học STEM cần dựa vào phương pháp học tập truy vấn. Điều này có nghĩa là thầy cô giáo cần chú trọng vào kích hoạt sự tò mò của học sinh, định hướng các em để đặt những câu hỏi tốt, và chuyển giao trách nhiệm học tập từ chúng ta (người giáo viên) sang các em học sinh.  Trong một thử thách STEM, người giáo viên sẽ không tiết lộ với học sinh cách giải quyết vấn đề. Thay vào đó, học sinh sẽ là người đưa ra quyết định và nghĩ ra giải pháp của riêng các em, và có lẽ là thêm một chút định hướng để các em không đi lệch hướng. Giải pháp của mỗi nhóm học sinh có thể khác nhau. 

Những ý tưởng “táo bạo”, khác biệt cũng được chấp nhận, nếu chúng thực sự có khả năng thực hiện và dựa trên những nghiên cứu rõ ràng. Một điều nữa làm cho giáo dục STEM khác biệt, đó là sự thất bại trong việc đưa ra một giải pháp là việc hoàn toàn có thể, và được chấp nhận như một phần tất yếu trong quá trình học tập. Học sinh cũng từ đó áp dụng những gì học được để cải thiện cho giải pháp của mình.  


AmericanSTEM tin rằng, những chỉ dẫn trên đây sẽ giúp cho các thầy cô không chỉ làm nên những thử thách STEM hay những bài học đầy bổ ích và lôi cuốn với các em học sinh. Từ đó, giúp khai phá tiềm năng của các em học sinh như những người với tư duy sáng tạo, khả năng phản biện và làm việc nhóm hiệu quả để đưa ra giải pháp cho những vấn đề, không chỉ để vượt qua những thử thách học tập trên lớp, mà còn có thể áp dụng vào thực tiễn cuộc sống.    

Theo Education Week Teacher

Điều gì làm nên những bài học STEM chất lượng?

Năm học mới chuẩn bị bắt đầu, cũng là lúc các thầy cô của bộ môn STEM đi tìm câu trả lời cho thử thách: "Làm thế nào để ta thiết kế và tổ chức những bài giảng chất lượng?" Câu hỏi mang tính chất đặc thù, vì xét cho cùng thì môn STEM không chỉ là toán hay khoa học. Các bài học STEM thường định hướng học sinh để các em chủ động thiết kế ra các giải pháp kỹ thuật cho các vấn đề thực tế trong cuộc sống. 

Thông thường, các thử thách được đưa ra dưới dạng “đề mở”, và kết quả trong việc thiết kế thường được kiểm tra, đánh giá và cải thiện nhiều lần. Một bài học STEM cũng cần tích hợp và áp dụng kiến thức khoa học và toán học theo độ tuổi, đồng thời giúp các em có hiểu biết và có thể tạo ra ứng dụng cho các công nghệ. Thêm vào đó, các bài học STEM cho phép có nhiều hơn một đáp án đúng - trong đó chấp nhận sự đa dạng trong hướng tư duy sáng tạo của học sinh để cùng giải quyết một vấn đề. 

Việc thiết kế một bài học STEM - hay một thử thách kỹ thuật -  thật hay, thật bổ ích có thể sẽ gây khó khăn cho người giáo viên, nhưng nếu thầy cô đọc và áp dụng sáu quy tắc dưới đây, thì công việc ấy sẽ trở nên dễ dàng hơn rất nhiều. 


1. Bài học tập trung vào vấn đề thực tế trong cuộc sống.

Đã có lần, tôi được tham dự một lớp học STEM, trong đó thử thách được đặt ra là: thiết kế những giải pháp để ngăn chặn các loài côn trùng khỏi xâm hại vườn cây. Chủ đề rất quen thuộc, nhưng điều làm cho bài học thiếu thực tế đó là các loài côn trùng được giới thiệu trong bài học không có thật, và có những kết cấu cơ thể hết sức vô lý. Tất nhiên côn trùng xâm hại là một vấn đề có thực với các nông trại; còn những sinh vật trong truyện thần thoại thì không. Tương tự, các chủng tộc người ngoài hành tinh hay những thực thể sống giả định không phải là những vấn đề đáng quan tâm của thế kỷ 21. Những bài học STEM cần hướng đến giải quyết những vấn đề thực tế trong cuộc sống.

Việc giữ cho bài học thực tế, không có nghĩa rằng chúng ta không khuyến khích học sinh được vận động trí tưởng tượng. Chính sự gần gũi với thực tế mới là nền tảng cho những tư duy sáng tạo được phát huy.

Vũ trụ là một chủ đề rất hấp dẫn với các bạn học sinh 

Một lưu ý nhỏ: Mặc dù những giải pháp do các bạn học sinh thiết kế có thể sẽ không được sử dụng trong các tình huống ngoài đời thực, các em đang xây dựng các mô hình, và mô phỏng các giải pháp cho vấn đề thực tế. Các kỹ sư thường xây dựng các mô hình trước khi tạo ra một thiết bị thực tế. Đây cũng chính là những bước cần thiết trong quy trình thiết kế kỹ thuật. 


2. Bài học được triển khai theo quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP)

Engineering Design Process, hay còn được biết đến là Quy trình Thiết kế Kỹ thuật, nên là trọng tâm của mỗi bài học STEM. Đây sẽ chính là quy trình mà các em học sinh sẽ trải qua để tiếp cận với vấn đề trong thử thách. Có nhiều cách để diễn tả Quy trình thiết kế kỹ thuật, theo 5 hoặc 8 bước, tùy theo mức độ hiểu biết của học sinh và mức độ phức tạp của các dự án.

Các bước trong Quy trình TKKT: 1. Đặt câu hỏi; 2. Tưởng tượng về giải pháp;
3. Lên kế hoạch; 4. Thiết kế sản phẩm; 5. Cải thiện 

Cần lưu ý rằng các bước trong Quy trình Thiết kế Kỹ thuật có thể lặp lại; chúng không nhất thiết phải thực hiện theo một thứ tự hay tần suất nhất định. Điều này đúng với trong thực tế, khi các kỹ sư thường xuyên phải lặp lại các bước trong công việc. Một trong những ví dụ nổi tiếng nhất của sự lặp lại trong thiết kế kỹ thuật, đó là của nhà khoa học Thomas Edison, khi ông đã phải thử nghiệm hơn 10.000 lần để tìm ra chất liệu phù hợp cho bóng đèn dây tóc. Điều quan trọng là ông không bao giờ gọi đó là thất bại, mà đã xem đó như những cơ hội để học hỏi. 


3. Bài học có đề mở và học sinh phải tự khám phá và tự nghĩ ra giải pháp.

Nghe có vẻ ngược, nhưng để một thử thách kỹ thuật thật hấp dẫn, trong đó học sinh được tự khám phá và nghĩ ra giải pháp, thì người giáo viên cần tạo ra những tiêu chí đánh giá (criteria) và những giới hạn sáng tạo (creative constraints) cần thiết. Hiểu theo cách đơn giản, thì các tiêu chí đánh giá quyết định cách chúng ta xác định xem một thiết kế hay giải pháp đã thành công. Một thiết bị do các em học sinh làm ra cần những gì để giải quyết vấn đề, hoặc mô phỏng một giải pháp đã thành công?

Các giới hạn là những yếu tố học sinh cần lưu ý khi thiết kế giải pháp của mình. Ví dụ, các em sẽ cần giới hạn kích thước và cân nặng của thiết bị. Cũng có rất nhiều các yếu tố khác mà học sinh sẽ cần chú ý như: yếu tố an toàn, tác động lên môi trường và sự có sẵn của nguyên vật liệu. Một yếu tố khác cần cân nhắc đó là hiệu quả chi phí. Để nhiệm vụ thiết kế giải pháp kỹ thuật trở nên thực tế hơn, thầy cô giáo có thể đặt mức giá cho các vật liệu, và giới hạn số tiền mà một nhóm học sinh có thể sử dụng cho dự án. 

Khi học sinh đã quen với các quy trình hoạt động của một dự án, thầy cô có thể để các em cùng đưa ra các tiêu chí đánh giá và giới hạn. Kinh nghiệm qua từng thử thách sẽ giúp các em nhận ra đâu là những yếu tố phù hợp để đánh giá sản phẩm dự án.   


4. Bài học cho phép sự tham gia của nhiều bạn

Việc tổ chức hoạt động nhóm trong lớp cũng sẽ quyết định mức độ thành công của một dự án, hay một thử thách STEM. Vì vậy, các thầy cô giáo cần nhận ra rằng, việc làm việc nhóm thường không diễn ra được trơn tru, và các em học sinh sẽ cần nắm được những hiểu biết cơ bản về cách làm việc nhóm hiệu quả trước khi thử sức với các thử thách STEM. Vì vậy, trong quá trình tổ chức lớp học STEM, thầy cô giáo sẽ cần đưa ra những chỉ dẫn rõ ràng để các em học sinh có thể rèn luyện thói quen làm việc nhóm, và phát triển khả năng tương tác xã hội.

Sự phối hợp nhóm là một kỹ năng cần được rèn luyện qua mỗi bài học STEM


5. Bài học cần sự áp dụng kiến thức của toán và khoa học

Một thử thách nữa với các thầy cô dạy STEM, đó là chúng ta thường chỉ có đủ thời gian để đảm bảo lượng kiến thức khoa học và toán cần thiết theo yêu cầu chương trình giáo khoa. Vì vậy, để đảm bảo mục tiêu kiến thức toán và khoa học, hãy xây dựng các bài học STEM quanh những kiến thức này. Chúng ta có thể bắt đầu bằng cách xác định xem kiến thức toán và khoa học có thể kết hợp ra sao. Một dự án STEM về chống xói mòn đất có thể kết hợp các bài tập về tính toán tốc độ dòng chảy. Một điều cần lưu ý đó là các môn học không nhất thiết phải được tính hợp bằng nhau trong mọi dự án kỹ thuật. Kiến thức khoa học có thể là trọng tâm trong một dự án, trong khi các phép toán sẽ là chủ đạo ở một dự án khác.


6. Bài học cho phép nhiều đáp án đúng và thể hiện rằng, thất bại là mẹ thành công.

Một điều nữa thầy cô cần lưu ý đó là: những bài học STEM cần dựa vào phương pháp học tập truy vấn. Điều này có nghĩa là thầy cô giáo cần chú trọng vào kích hoạt sự tò mò của học sinh, định hướng các em để đặt những câu hỏi tốt, và chuyển giao trách nhiệm học tập từ chúng ta (người giáo viên) sang các em học sinh.  Trong một thử thách STEM, người giáo viên sẽ không tiết lộ với học sinh cách giải quyết vấn đề. Thay vào đó, học sinh sẽ là người đưa ra quyết định và nghĩ ra giải pháp của riêng các em, và có lẽ là thêm một chút định hướng để các em không đi lệch hướng. Giải pháp của mỗi nhóm học sinh có thể khác nhau. 

Những ý tưởng “táo bạo”, khác biệt cũng được chấp nhận, nếu chúng thực sự có khả năng thực hiện và dựa trên những nghiên cứu rõ ràng. Một điều nữa làm cho giáo dục STEM khác biệt, đó là sự thất bại trong việc đưa ra một giải pháp là việc hoàn toàn có thể, và được chấp nhận như một phần tất yếu trong quá trình học tập. Học sinh cũng từ đó áp dụng những gì học được để cải thiện cho giải pháp của mình.  


AmericanSTEM tin rằng, những chỉ dẫn trên đây sẽ giúp cho các thầy cô không chỉ làm nên những thử thách STEM hay những bài học đầy bổ ích và lôi cuốn với các em học sinh. Từ đó, giúp khai phá tiềm năng của các em học sinh như những người với tư duy sáng tạo, khả năng phản biện và làm việc nhóm hiệu quả để đưa ra giải pháp cho những vấn đề, không chỉ để vượt qua những thử thách học tập trên lớp, mà còn có thể áp dụng vào thực tiễn cuộc sống.    

Theo Education Week Teacher

Bình luận của bạn sẽ được duyệt trước khi đăng lên