KIT LẮP RÁP STEM – GIẢI PHÁP HỖ TRỢ TRIỂN KHAI GIÁO DỤC STEM TẠI TRƯỜNG HOA SEN

Giáo dục STEM là hướng tiếp cận dạy và học hiện đại, đang phổ biến trên thế giới trong những năm gần đây, trong đó có Việt Nam và trường THCS-THPT Hoa Sen. Giáo dục STEM dựa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các lĩnh vực khoa học (S), công nghệ (T), kỹ thuật (E) và toán học (M) theo cách tiếp cận liên môn. Nhờ đó, học sinh giải quyết các vấn đề trong cuộc sống. Giáo dục STEM trang bị cho học sinh kiến thức, kỹ năng làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay.

Quy trình thực hiện dự án STEM

Bắt kịp xu thế mới, ngay khi bắt đầu triển khai giáo dục STEM tại trường THCS-THPT Hoa Sen, đội ngũ giáo viên STEM và thế hệ học sinh vàng CLB STEM Hoa Sen cùng nhau thực hiện các chủ đề STEM mang tính chất thực tiễn, cấp thiết như: mô hình nhà chống bão lũ, tác hại của thuốc lá, máy cưa bàn, máy cắt xốp, mô hình xe hút đinh,… hướng đến giải quyết các vấn đề thực tiễn trong cuộc sống. Các dự án học tập là hoạt động triển khai chủ đạo giáo dục STEM Hoa Sen. Mục tiêu chính của hoạt động là hình thành và phát triển năng lực của học sinh: trung thực, thật thà, sáng tạo và sáng tạo kỹ thuật, làm việc nhóm, tư duy phản biện, giao tiếp,…

ngũ giáo viên STEM cùng các em học sinh trong CLB STEM Hoa Sen

Khi các tiết học STEM được triển khai phổ biến cho học sinh từ cấp THCS đến khối 10, các chủ đề ngày càng được tổ chức đa dạng, phong phú, mới mẻ. Từ những dụng cụ dễ sử dụng trong kỹ thuật như: súng bắn keo, tua vít, cờ lê, máy khoan điện, cưa, kềm các loại, mỏ hàn chì,… cùng với nhiều nguyên liệu đơn giản như: que đè lưỡi, que tre, thanh gỗ, ống hút, bìa carton, giấy foam, vỏ lon), thầy trò Hoa Sen đã cùng nhau sáng tạo các sản phẩm thiết thực, đẹp, như: thuyền phản lực, mô hình nhà chống bão lũ, tháp cao tầng, đồ chơi từ que đè lưỡi,... Các hoạt động này giúp thầy và trò Hoa Sen thành thạo sử dụng các thiết bị gia công, rèn luyện tư duy kỹ thuật, tư duy sáng tạo kỹ thuật.

Tủ dụng cụ gia công cơ bản tại phòng học STEM 1 Hoa Sen

Với cơ sở vật chất phòng học STEM  được trang bị đầy đủ về thiết bị, bàn học, hệ thống điện,… Học sinh Hoa Sen được học tập và tự do thiết kế, chế tạo ra nhiều sản phẩm, đó là hoạt động sáng chế. Các tiết học STEM, dự án STEM thường thấy như: xe bong bóng, thiết kế mô hình nhà năng lượng xanh, thuyền phản lực, xe thế năng, xe phản lực nước, thủy phi cơ, mô hình biogas,…

Lớp học của thầy Thiện (GV lý) trong tiết học thiết kế mô hình nhà năng lượng xanh

Trong các hoạt động giáo dục STEM, các nguyên liệu thường dùng như que đè lưỡi, keo nến, bu lông-đai ốc-lông đền, ống hút, bìa carton, giấy foam, nắp chai, vỏ lon… Các vật liệu này tuy dễ tìm kiếm nhưng không bền, thường sử dụng vài lần thì hư hỏng. Hơn nữa, các nhóm học sinh thường gặp khó khăn khi huy động kinh phí thực hiện các dự án STEM, dẫn đến khó duy trì liên tục các dự án, các hoạt động thiết kế, chế tạo sản phẩm. Thêm vào đó, tài liệu dạy và học STEM còn ít do đó giáo viên bộ môn gặp khó khăn để tìm kiếm các ý tưởng dạy học. Chính vì vậy, bộ phận STEM đã nghiên cứu xây dựng trên 40 bộ kit STEM thuộc các lĩnh vực: khoa học (điện từ học, cơ học, quang học,…), công nghệ và kỹ thuật. Các bộ kit STEM Hoa Sen góp phần đáp ứng nhu cầu sử dụng của học sinh cấp THCS và khối 10, thúc đẩy triển khai giáo dục STEM, rèn luyện kỹ năng lắp ráp sản phẩm, kỹ năng sử dụng các thiết bị gia công cơ bản như: kềm, cờ lê, tua vít, kéo,… và tư duy kỹ thuật. Các bộ kit lắp ráp STEM đều được đóng gói thành bộ trong túi zipper kèm theo là các chi tiết (có thông số kỹ thuật và công dụng). Hiện nay, bộ phận STEM cũng đã hoàn tất tài liệu hướng dẫn sử dụng cho hơn 40 bộ kit lắp ráp STEM trên.

 

Các bộ kit STEM trưng bày trong Ngày hội STEM Hoa Sen mở rộng năm học 2018 - 2019

Thông qua trải nghiệm các bộ kit STEM, học sinh có những kỹ năng đọc – hiểu tài liệu, thiết kế bản vẽ, vẽ sơ đồ tư duy, thiết kế mô hình, poster, thuyết trình và vận dụng và củng cố các kiến thức khoa học, toán học.

Học sinh thao tác với bộ kit mô hình phong điện

Đầu tiên là những bộ kit STEM đơn giản, dễ lắp ráp và vận hành. Chúng phục vụ cho học sinh cấp trung học cơ sở, đối tượng học sinh còn thiên về định tính hơn định lượng. Thí dụ bộ phận STEM đã thiết kế nhiều bộ kit như: Mô hình máy bắn đá, mô hình bập bênh, mô hình cân Roberval, mô hình xích đu… dành cho học sinh khối 6, giúp học sinh ứng dụng nguyên lý đòn bẩy trong cuộc sống.

Bộ kit lắp ráp mô hình xích đu

Bộ kit lắp ráp mô hình cân Roberval

Ngoài ra, các mô hình ứng dụng phản lực như xe bong bóng, xe baking soda, xe phản lực nước, tên lửa nước giúp học sinh khối 8 hiểu rõ hơn về các lực tác dụng, phản lực, chuyển động.

\

Học sinh với bộ kit xe phản lực nước

Ngoài ra, các mô hình quạt để bàn, đèn pin cầm tay, xe động cơ điện… của khối 7, khối 9 giúp các học sinh ứng dụng thiết kế và lắp ráp mô hình mạch điện và các kiến thức quang học (thí nghiệm trộn màu ánh sáng, kính vạn hoa, đèn pin cầm tay).

Bộ kit mô hình xe đồ chơi

Poster bộ kit Thí nghiệm trộn màu ánh sáng của học sinh

Tiếp đến, những mô hình phức tạp dành cho học sinh THPT, chúng yêu cần cao kỹ thuật và chính xác hơn. Ví dụ: mô hình phong điện, mô hình loa điện, radio, xe cần cẩu, cánh tay robot thủy lực… giúp các học sinh có thêm những kỹ năng, kiến thức trong thực tế và đời sống hằng ngày.

Ngoài ra, các bộ kit này còn giúp giáo viên STEM tiết kiệm thời gian và công sức chuẩn bị thiết bị, một trong các công tác khó khăn nhất nhằm mang lại giờ học tích cực, hiệu quả.

Hiện nay, bộ phận STEM cùng học sinh nòng cốt đang nghiên cứu thêm các sản phẩm ứng dụng công nghệ cao như in 3D, mạch tự động Arduino, xe điều khiển từ xa.

Xe điều khiển sử dụng mạch Arduino

Học sinh thao tác với các bộ kit robotics

MINH HỌA THÔNG QUA TIẾT HỌC VỚI BỘ KIT “THÍ NGHIỆM GIÃN NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN”

Bộ kit lắp ráp “thí nghiệm giãn nở vì nhiệt của vật rắn”

            Tiết học chủ đề “Sự giãn nở vì nhiệt của vật rắn” được cô Nguyễn Y Phụng (giáo viên vật lý) triển khai tại lớp 10C2, năm học 2018 – 2019.

Trong tiết học chủ đề STEM “Giãn nở vì nhiệt của vật rắn”, học sinh làm việc nhóm thực hiện liên tiếp các nhiệm vụ khác nhau: (1) Nghiên cứu lý thuyết giãn nở vì nhiệt của vật rắn, sơ đồ hóa kiến thức bằng sơ đồ tư duy ® (2) Thuyết minh về sự giãn nở vì nhiệt của vật rắn ® (3) Thực hành lắp ráp và vận hành bộ kit “Thí nghiệm giãn nở vì nhiệt của vật rắn” ® (4) Thuyết minh về bộ kit “Thí nghiệm giãn nở vì nhiệt của vật rắn”.

Trong tiết học này, các nhóm học sinh được làm việc với tài liệu hướng dẫn do bộ phận STEM biên soạn. Các nhóm đọc và nghiên cứu tài liệu, tóm tắt và sơ đồ hóa kiến thức bằng sơ đồ tư duy. Phần lớn các nhóm học sinh đã chỉ ra được các ý quan trọng về giãn nở dài, giãn nở khối và ứng dụng của giãn nở vì nhiệt trong đời sống và kỹ thuật. Thêm vào đó, học sinh còn chia sẻ các hiểu biết, kiến thức về giãn nở vì nhiệt thông qua hoạt động thuyết minh, báo cáo.

Học sinh nghiên cứu lý thuyết, sơ đồ hóa kiến thức bằng sơ đồ tư duy

Học sinh thuyết minh về sơ đồ tư duy tóm tắt về sự giãn nỡ vì nhiệt của chất rắn

Sơ đồ tư duy tóm tắt về sự giãn nỡ vì nhiệt của chất rắn của học sinh

            Sau đó, các nhóm vừa thao tác với bộ kit “Thí nghiệm giãn nở vì nhiệt của vật rắn” vừa thiết kế poster minh họa và giới thiệu bộ kit vừa thực hiện các phiếu học tập. Chuỗi các hoạt động này nhằm rèn học sinh thành thạo kỹ năng đọc và xử lý thông tin, kỹ năng lắp ráp và vận hành sản phẩm kỹ thuật. Hoạt động này được học sinh hưởng ứng, mỗi học sinh, nhóm học sinh đảm nhận các nhiệm vụ riêng, học sinh này lắp ráp và vận hành, học sinh kia thiết kế poster, học sinh nọ hoàn thành phiếu học tập.

Học sinh thực hiện chuỗi nhiệm vụ: lắp ráp và vận hành bộ kit, thiết kế poster, phiếu học tập

Học sinh lắp ráp bộ kit

            Sau khi hoàn thành các nhiệm vụ trên, các nhóm được tạo điều kiện thuyết minh và chia sẻ các trải nghiệm, kiến thức và kinh nghiệm rút ra từ chuỗi các hoạt động đó. Hoạt động thuyết minh, báo cáo nhằm rèn luyện cho học sinh kỹ năng thuyết minh đề tài, kỹ năng nói trước đám đông, kỹ năng phản biện. Ngoài ra, hoạt động này còn giúp học sinh tự tin, biết chia sẻ, biết lắng nghe và tự hoàn thiện bản thân.
 

Học sinh phản biện phần trình bày của nhóm báo cáo

Tiết học trên giúp học sinh cảm nhận thêm định hướng của nhà trường “Mỗi ngày đến trường là một niềm vui”. Niềm vui trong tiết học trên đơn giản là cùng nhau làm việc, cùng nhau chia sẻ sơ đồ kiến thức, sung sướng khi phát hiện được những lỗi, những hiện tượng thí nghiệm bất ngờ, cười ồ lên với những câu hỏi bất ngờ, cười ngả nghiêng với các câu trả lời dí dỏm.

Như vậy, các bộ kit lắp ráp dạy học STEM đã và đang góp phần thúc đẩy sự phát triển của giáo dục STEM tại nhà trường. Không chỉ là giáo viên mà học sinh cũng đánh giá tính khả thi và hấp dẫn của chúng. Tuy nhiên, giáo viên cần tự lực nghiên cứu thêm về thiết bị dạy học, tránh lạm dụng bộ kit dạy học dẫn đến làm nhàm chán đối với học sinh. Bên cạnh đó, để nâng cao hiệu quả các tiết học chủ đề STEM, giáo viên cần phối hợp linh động vận dụng các bộ kit STEM với các hoạt động tự chế tạo sản phẩm. Qua đó, phẩm chất và năng lực của học sinh mới phát triển toàn diện.

Hi vọng trong thời gian sắp tới, bộ phận STEM tiếp tục nghiên cứu và xây dụng thêm các bộ kit phục vụ trong dạy học cho giáo viên và các học sinh trường THCS-THPT Hoa Sen.