STEM

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL cụ cơ khí để tháo lắp một số mối ghép cơ bản, tháo lắp và kĩ năng vẽ sơ đồ mạch điện… Đây là nội dung thuộc về Kĩ thuật. - HS được trang bị những kĩ năng tưởng tượng và dựng hình không gian. Vận dụng kiến thức Toán học thực hiện những tính toán trong thực tiễn như xác định tỉ số truyền của một số bộ truyền động, tính toán tiêu thụ điện năng trong gia đình… Đây là nội dung thuộc về Toán học. Từ những dữ liệu trên cho thấy mục tiêu của môn Công nghệ và mục tiêu của giáo dục STEM có nhiều điểm chung. Về mạch nội dung có nhiều điểm tương đồng bởi môn Công nghệ bản chất cũng đã mang tính tích hợp. Đây là cơ sở để triển khai dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. 2.3. Các mức độ dạy học môn Công nghệ 8 theo định hướng giáo dục STEM - Lồng ghép bộ phận Ở mức độ này, GV sẽ dạy một phần kiến thức của bài học theo định hướng giáo dục STEM. Các hoạt động STEM ở mức độ này thường được thiết kế đơn giản, không quá phức tạp về nội dung, cách thức triển khai và điều kiện cơ sở vật chất. Chủ đề STEM mức độ này quan tâm nhiều đến trải nghiệm của HS trong quá trình giải quyết vấn đề. - Lồng ghép toàn phần Ở mức độ này, GV sẽ dạy toàn bộ kiến thức của bài học thông qua một chủ đề STEM. Về bản chất là GV sử dụng chủ đề STEM như là xuất phát điểm cho quá trình nhận thức của HS. HS sẽ thông qua trải nghiệm với chủ đề STEM để rút ra kiến thức của bài học. - Dạy học STEM trên cơ sở phối hợp nhiều bài Theo cách này chủ đề STEM sẽ được xây dựng trên cơ sở kiến thức của nhiều bài học và được dạy xuyên suốt qua nhiều tiết học. Chủ đề STEM sẽ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL được thiết kế dưới dạng một dự án STEM. Với cách này thì việc dạy học thường được diễn ra hai giai đoạn là giai đoạn học tập “trực tiếp” và giai đoạn học tập “gián tiếp”. Giai đoạn học tập “trực tiếp” là người học được cung cấp về những kiến thức có liên quan và phục vụ cho thực hiện dự án sau này. Điều này đảm bảo rằng các khái niệm cơ bản, các ý tưởng mà HS sẽ phải thực hiện đã được GV cung cấp đầy đủ ở các lĩnh vực khác nhau. Sang giai đoạn học “gián tiếp” HS sẽ được làm việc theo nhóm cùng nhau khám phá, thiết kế, xây dựng, triển khai dự án học tập của mình trên cơ sở những khái niệm, kiến thức thu nhận được từ giai đoạn học “trực tiếp” và hiểu biết của bản thân từ cuộc sống thực tiễn. HS được khuyến khích sự chia sẻ những hiểu biết của mình, khả năng của mình ở những lĩnh vực riêng biệt để cùng nhau tổng hợp lại thành kiến thức chung. 2.4. Vận dụng quy trình giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ 8 2.4.1. Xây dựng chủ đề Nội dung này là những minh họa cụ thể trong việc vận dụng quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM đã được trình bày ở chương 1 để xây dựng các chủ đề giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ 8. Bước 1: Lựa chọn các nội dung cụ thể trong chương trình Công nghệ 8 để làm cơ sở xây dựng chủ đề Khi lựa chọn nội dung cần lưu ý đến ngữ cảnh (Hình 1.10) để tìm những điểm tương đồng về nội dung môn Công nghệ 8 với các vấn đề của thực tiễn cuộc sống nhằm đảm bảo các nội dung được lựa chọn mang tính thực tiễn cao, chứa đựng kiến thức mang tính tổng hợp, có tính ứng dụng rộng rãi. Theo phân tích chương trình môn Công nghệ 8 ở phần đầu Chương 2 có thể thấy nội dung về phần Cơ khí và Kĩ thuật điện rất phù hợp để lựa chọn xây dựng các chủ đề, một số nội dung có thể lựa chọn như sau (Bảng 2.1).

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Bảng 2.1. Một số nội dung trong chương trình môn Công nghệ 8 có thể lựa chọn để xây dựng chủ đề STEM Tên bài Nội dung Mức độ Bài 29. Truyền chuyền động

Nội dung nhóm bài này giúp HS hiểu được: - Tại sao cần phải truyền chuyển và biến đổi chuyển động. - Biết được cấu tạo, nguyên lí làm việc và ứng dụng của một sốcơ cấu truyền và biến đổi chuyển động. - Biết tính toán tỉ số truyền chuyển động.

Những nội dung này có thể được lựa chọn để xây dựng Bài 30. Biến đổi các dự án STEM liên quan chuyển động đến chế tạo các mô hình Bài 31. Thực hành chuyển động ứng dụng trên - Truyền và biến cách thiết bị máy móc. đổi chuyển động Bài 32. Vai trò của điện năng trong sản xuất và đời sống. Nội dung của bài học này giúp HS hiểu được: - Điện năng là gì - Nguyên lí cơ bản của các giải pháp sản xuất điện năng. Kiến thức này có thể được lựa chọn để xây dựng bài học theo định hướng STEM trong việc tổ chức cho HS xây dựng các mô hình sản xuất điện năng như điện năng lượng mặt trời hay điện gió. Bài 36. Vật liệu kĩ thuật điện Nội dung bài học cung cấp những kiến thức giúp HS biết được: - Loại vật liệu nào là vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện và vật liệu dẫn từ. - Đặc tính và công dụng của mỗi loại vật liệu kĩ thuật điện. Nội dung của bài học có thể được lựa chọn để xây dựng thành các hoạt động STEM nhằm giúp học sinh tìm hiểu các đặc tính và công dụng của vật liệu kĩ thuật điện thông qua việc vận dụng các kiến thức về vật lí, hóa học, kĩ thuật.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Bài 48. Sử dụng hợp lí điện năng

Nội dung của bài học giúp HS hiểu được: - Nhu cầu và những đặc điểm trong tiêu thụ điện năng. - Biết sử dụng điện năng một cách hợp lí.

Nội dung này có thể được lựa chọn để xây dựng một dự án Bài 49. Thực hành STEM mang tính thực tiễn - Tính toán tiêu cao. thụ điện năng trong gia đình Bài 55. Sơ đồ điện Nội dung của bài học giúp HS hiểu được: - Khái niệm sơ đồ điện, sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp ráp mạch điện. Mặc dù kiến thức bài học thuộc chương “Mạng điện trong nhà”, tuy nhiên vì vấn đề an toàn điện nên các thí nghiệm được vận dụng với dòng điện một chiều tuy nhiên vẫn đảm bảo được mục tiêu bài học. Ta có thể lựa chọn nội dung Bài 56. Thực hành này để xây dựng dự án - Vẽ sơ đồ nguyên STEM trong đó có việc vận lí mạch điện. dụng các kiến thức của bài học kết hợp với kiến thức vật lí để thiết kế các mạch điện cho một số mô hình, máy móc. Để hình dung cụ thể các bước vận dụng quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM. Các bước tiếp theo nghiên cứu sẽ minh họa trên cơ sở xuất phát điểm lựa chọn nội dung là các nhóm bài về “Truyền và biến đổi chuyện động”.

Bước 2. Kết nối với những sản phẩm, vật phẩm kĩ thuật hay các ứng dụng trong thực tế

Xem xét các nội dung kiến thức môn Công nghệ 8 ở trên, GV có thể tìm hiểu những ứng dụng của kiến thức đó trong các sản phẩm, vật phẩm kĩ thuật hay các ứng dụng trong thực tiễn để làm cơ sở hình thành các ý tưởng về một chủ đề giáo dục STEM (Bảng 2.2).

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Bảng 2.2. Ứng dụng các kiến thức trong môn Công nghệ 8 trong thực tiễn Tên bài Ứng dụng Bài 29. Truyền chuyền động

- Kiến thức truyền và biến đổi chuyển động được ứng dụng rất phổ biến trong thực tiễn. Bài 30. Biến đổi chuyển Có nhiều giải pháp truyền chuyển động như: truyền động chuyển động bằng dây đai, bánh răng hay truyền chuyển Bài 31. Thực hành - động xích. Được ứng dụng để truyền chuyển động giữa Truyền và biến đổi chuyển hai trục xa nhau, truyền chuyển động giữa hai trục song động song hoặc vuông góc, truyền chuyển động giữa hai trục xa nhau có tỉ số truyền xác định. Các bộ truyền chuyển động này được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại máy khác nhau như máy khoan, máy tiện, xe đạp, hộp số xe máy, ô tô, máy kéo, máy nâng chuyển.. - Ứng dụng của biến đổi chuyển động giúp có thể thay đổi từ một dạng chuyển động ban đầu thành các dạng chuyển động khác như: Biến đổi chuyển động tay quay thành chuyện động tịnh tiến hoặc ngược lại. Chuyển động quay thành chuyển động lắc hoặc ngược lại. Bài 32. Vai trò của điện năng trong sản xuất và đời sống Các phương pháp sản xuất điện năng được ứng dụng phổ biến trong thực tế như: nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử hay điện năng lượng mặt trời, điện gió. Bài 36. Vật liệu kĩ thuật điện Kiến thức của bài học được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn thông qua việc chế tạo các thiết bị dẫn điện, thiết bị cách điện… trong truyền tải điện năng và an toàn điện… Bài 48. Sử dụng hợp lí điện năng Kiến thức bài học mang tính tổng hợp và thực tiễn cao. HS biết cách tính toán lượng điện năng tiêu thụ trong gia Bài 49. Thực hành - Tính đình thông qua việc vận dụng các kiến thức về Toán học, toán tiêu thụ điện năng Vật lí… trong gia đình Bài 55. Sơ đồ điện Kiến thức của bài học được ứng dụng trong việc đọc, Bài 56. Thực hành - Vẽ sơ thiết kế một số mạch điện đơn giản trong nhà. đồ nguyên lí mạch điện.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Với nội dung được lựa chọn để minh họa là “Truyền và biến đổi chuyển động”, kết nối với vật phẩm kĩ thuật trong thực tiễn ta nhận thấy rằng kiến thức “Truyền và biến đổi chuyện động” được ứng dụng rất phổ biến trên các mô hình đồ chơi ôtô. Ở bước này sẽ lựa chọn mô hình đồ chơi ô tô là vật phẩm kĩ thuật để phân tích ở bước 3. Bước 3. Phân tích ứng dụng Phân tích ứng dụng là việc tìm hiểu thực tế ứng dụng đó được tạo ra theo một quy trình nào, bước nào. Những quy trình, bước đó có thể thực hiện được hay mô phỏng được trong trường học hay không. Nếu được thì những công việc nào, giai đoạn nào sẽ được lược bớt hay đơn giản hóa để chuyển thành những hoạt động, những nhiệm vụ vừa sức với HS… Việc phân tích ứng dụng cũng có thể cho phép GV đưa ra những quyết định đến quy mô về một chủ đề STEM mà mình muốn xây dựng: là một dự án STEM để dạy xuyên suốt nhiều bài học, hay cho một bài học STEM dạy trọn vẹn trong một tiết học hoặc một hoạt động STEM là một phần kiến thức của bài học Công nghệ. Phân tích mô hình đồ chơi ô tô ta nhận thấy: - Ô tô đồ chơi là một vật phẩm kĩ thuật, để tạo ra đồ chơi ô tô là một quá trình kĩ thuật và trong quá trình kĩ thuật đó cần sử dụng các dụng cụ gia công cơ khí. - Ô tô đồ chơi khi chuyển động có hai cách một là dùng lực tác động (bằng tay) hoặc tự hành thông qua động cơ điện. - Ô tô có thể chạy trên địa hình bằng phẳng hoặc dốc, điều này phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có yếu tố về nguồn động lực của xe, cấu tạo vật liệu xe, bánh xe…

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Bước 4. Chỉ ra những kiến thức liên quan đến sản phẩm, vật phẩm ứng dụng Từ bước phân tích ứng dụng ở trên ta chỉ ra các kiến thức các môn học thuộc về STEM liên quan đến mô hình đồ chơi ô tô như sau: - Kiến thức Công nghệ: gia công cơ khí, truyền và biến đổi chuyển động... ứng dụng trong việc thiết kế, chế tạo khung xe và gia công các chi tiết khác cho xe. - Kiến thức Vật lí: năng lượng, trọng lượng, ma sát… ứng dụng trong việc giải quyết vấn đề để xe di chuyển theo đúng yêu cầu. - Kiến thức Toán học: tính toán vật liệu, tỉ số truyền chuyển động… Bước 5. Hình thành chủ đề Từ những bước trên, GV có thể hình thành một chủ đề STEM về thiết kế mô hình ô tô, trong đó có vận dụng những kiến thức tổng hợp về phần Cơ khí, về Toán học và Vật lí là “Thiết kế ô tô chạy bằng năng lượng điện”. Tuy nhiên, như đã trình bày ở Chương 1 về mô hình ba chiều xem xét một chủ đề giáo dục STEM (Hình 1.10), nếu ở bước 1 của quy trình xây dựng chủ đề khi lựa chọn nội dung cần lưu ý đến ngữ cảnh để đảm bảo các nội dung lựa chọn mang tính thực tiễn thì chưa đủ. Vì nếu chỉ nhìn ở góc độ ngữ cảnh của cuộc sống đôi khi đem đến những vấn đề thực tiễn rất lớn và phức tạp và khó khả thi trong dạy học. Do vậy, khi xây dựng chủ đề STEM trong dạy học cần nhìn nhận ở cả góc độ là phạm vi ảnh hưởng và độ phức tạp của vấn đề. Về bản chất, đây là xác định độ khó của vấn đề STEM vì vậy cần phải dựa vào mục tiêu của bài học, đối tượng HS (bậc học, loại hình trường, đặc điểm vùng miền). Về độ khó hay độ phức tạp của vấn đề STEM cần giải quyết có thể được hiểu trên các khía cạnh đó là: các lĩnh vực STEM tham gia vào việc giải quyết vấn đề (cần kiến thức của hai, hay ba hay cả bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học để giải quyết vấn đề) và phạm vi kiến thức STEM để giải quyết vấn đề (cần kiến thức rộng hay hẹp, cơ bản hay chuyên sâu để giải quyết vấn đề…).