dàn âm thanh hội trường, âm thanh lớp học, âm thanh phòng họp, loa trợ giảng

SKKN Sử dụng Arduino trong bài học STEM ở môn Công nghệ lớp 12, nền tảng cho dạy học theo chuyên đề học tập ở chương trình giáo dục phổ thông mới

SKKN Sử dụng Arduino trong bài học STEM ở môn Công nghệ lớp 12, nền tảng cho dạy học theo chuyên đề học tập ở chương trình giáo dục phổ thông mới

SGK, sách ôn thi, sách tham khảo giá rẻ

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN luận văn luận án O2 Education

Điều kiện hoàn cảnh tạo ra sáng kiến
Ngày nay trong thời đại công nghệ 4.0. Khoa học công nghệ không ngừng
phát triển, ngành tin học nói chung đã có mặt trong hầu như tất cả các ngành
nghề từ đơn giản đến phức tạp. Công nghệ tin học đã giúp ích không nhỏ vào
công việc giảng dạy và mang lại nhiều kết quả không nhỏ. Và Arduino là một
nền tảng mã nguồn mở, được sử dụng để xây dựng các ứng dụng điện tử tương
tác với nhau. Những mạch đơn giản tạo ra dưới sự hỗ trợ của Arduino không
những giúp người học đặc biệt là các học sinh trung học phổ thông hứng thú,
yêu thích điện tử, còn thúc đẩy sự phát triển các phẩm chất, năng lực cho học
sinh, giúp các em có hành trang tốt nhất để thích ứng và phát triển trong thế kỉ
21.
– Ngoài ra, do đặc thù là môn công nghệ nên việc cho học sinh được nghe,
nhìn và tận tay thực nghiệm là điều cần thiết. Và để thực hiện được điều đó thì
bản thân giáo viên phải luôn không ngừng học hỏi, nâng cao trình độ chuyên
môn cũng như tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin trong hoạt động dạy –
học góp phần thúc đẩy chuyển đổi số trong lĩnh vực giáo dục theo đúng mục
tiêu của Chương trình chuyển đổi số quốc gia và của Bộ GDĐT.
Đặc biệt, trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018 môn công
nghệ có vai trò quan trọng, đặc biệt trong giáo dục STEM. Môn công nghệ phản
ánh hai thành phần là T (technology) và E (engineering) trong bốn thành phần
của STEM.
Cùng với chương trình giáo dục phổ thông mới thì chương trình giáo dục phổ
thông hiện hành cũng có các bài học liên quan, giáo viên có thể lồng ghép vào
nội dung bài học giúp các em hiểu và nắm bắt được nội dung bài học nhanh hơn.
Nhận thức được tầm quan trọng của Arduino cũng như nhu cầu của môn
Công nghệ với giáo dục Stem nên bản thân tôi đã áp dụng và đưa ra sáng kiến
thuộc lĩnh vực “Công Nghệ” với đề tài “Sử dụng Arduino trong bài học STEM ở
môn Công Nghệ lớp 12, nền tảng cho dạy học theo chuyên đề học tập ở chương
trình giáo dục phổ thông mới” với mong muốn được chia sẻ những kinh nghiệm
trong quá trình hướng dẫn học sinh thực hiện chuyên đề tới các bạn đồng
nghiệp.
2
II. Mô tả giải pháp.
1. Mô tả giải pháp trước khi có sáng kiến.
(Nêu hiện trạng trước khi áp dụng giải pháp mới; phân tích ưu nhược điểm
của giải pháp cũ để cho thấy sự cần thiết của việc đề xuất giải pháp mới nhằm
khắc phục nhược điểm của giải pháp cũ).
1.1. Nội dung chương trình giáo dục phổ thông hiện hành
Trong sách giáo khoa công nghệ lớp 12 hiện hành thì phần kĩ thuật điện tử
diễn ra hơn nửa năm học, với chương I, II giới thiệu về các linh kiện điện tử và
một số mạch điện tử cơ bản. Ở hai chương này trên cơ sở giáo viên cho các em
được nghe, nhìn và tận tay cầm các linh kiện cơ bản để biết về cấu tạo, thông số
cơ bản cũng như nguyên lí làm việc của các linh kiện như: Điện trở, tụ điện,
cuộn cảm, điốt, Tranzito… thì gần như 100% các em đều đã có những kiến thức
nhất định về các linh kiện điện tử, và đây cũng là tiền đề để các em có thể triển
khai, lắp ráp một số mạch đơn giản và cụ thể. Nhưng sang đến chương 3: MỘT
SỐ MẠCH ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN ĐƠN GIẢN đặc biệt là nội dung của bài
13. KHÁI NIỆM VỀ MẠCH ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN và bài 14: MẠCH ĐIỀU
KHIỂN TÍN HIỆU thì nội dung này mặc dù khá hay nhưng chưa kích thích
được sự tò mò, hứng thú của các em, do nội dung chỉ là trên sách vở, mang tính
chất hàn lâm, giới thiệu nhanh, các em không được tận tay thực nghiệm, quan
sát mặc dù giáo viên, học sinh có thể tự tay tạo ra được thiết bị đáp ứng được
mục tiêu bài học.
Nên yêu cầu đặt ra, nếu giáo viên có thể tổ chức một bài học STEM ở bài 13,
14 Công Nghệ lớp 12 để thiết kế và tạo ra những sản phẩm về mạch điều khiển
đơn giản dưới sự trợ giúp của máy tính thì thật là thú vị, Khi đó, các em vừa
phát triển các phẩm chất, kĩ năng cho học sinh trong tiết học STEM, vừa tiếp thu
kiến thức một cách chủ động, tích cực thì đây là điều mà giáo dục hiện nay đang
hướng tới.
1.2. Nội dung môn Công Nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông mới
Theo chương trình giáo dục phổ thông mới được đưa vào giảng dạy ở lớp 10
trong bộ môn Công Nghệ có đề cập tới chuyên đề 2: “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU
KHIỂN CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH” với một trong các yêu cầu cần đạt
là thiết kế và chế tạo được một hệ thống cảnh báo trong gia đình. Vậy để chuẩn
3
bị tốt cho quá trình giảng dạy chuyên đề này, thì bản thân giáo viên cần học tập,
bồi dưỡng nâng cao kiến thức từ những tiết chuyên đề, bài học STEM trên nền
tảng là các kiến thức, nội dung của chương trình mới, đồng thời tận dụng điều
đó để đưa vào áp dụng, giảng dạy trong các bài học trong chương trình Công
Nghệ lớp 12 cũ.
Hiện nay, theo chương trình sách giáo khoa Công Nghệ lớp 10 mới, thì với
mục tiêu bài học là yêu cầu cần đạt như đã nêu ở trên, thì ở bộ sách Cánh Diều,
Bài 9. Dự án: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHỐNG TRỘM CHO
NGÔI NHÀ THÔNG MINH” giáo viên có thể sử dụng bộ điều khiển trung tâm
là mạch Arduino để triển khai, giúp học sinh có thể lắp ráp, thiết kế được một hệ
thống điều khiển chống trộm cho ngôi nhà một cách đơn giản và dễ dàng nhất.
Còn trong chương trình sách giáo khoa Công Nghệ lớp 10 bộ Kết Nối Tri
Thức Với Cuộc Sống thì ở bài 6. Dự án: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN CHỐNG TRỘM CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH” cũng đã đưa ra
nhiệm vụ là thiết kế một hệ thống an ninh cho ngôi nhà có chức năng phát hiện
người di chuyển thì bật đèn, chuông báo động kêu, và để thực hiện được điều đó
thì bộ sách đã đưa ra việc sử dụng Arduino để điều khiển toàn bộ hệ thống.
Vậy câu hỏi đặt ra, tại sao giáo viên không thể tận dụng điều đó để học tập,
nghiên cứu, phát triển chuyên môn. Đồng thời, áp dụng điều đó vào chương
trình Công Nghệ lớp 12 cũ và chuẩn bị tâm thế sẵn sàng trong chương trình sách
giáo khoa Công Nghệ mới.
1.3. Sự cần thiết của việc áp dụng Arduino vào các mạch điều khiển điện
tử
Khi nói đến Arduino thì các bạn nghiên cứu về điện tử hay các đồng nghiệp
cũng như học sinh khi tham gia các cuộc thi về khoa học kĩ thuật gần như không
còn xa lạ gì. Bởi lẽ, Arduino là một nền tảng mà mọi thiết bị phần cứng đều
được làm sẵn và chuẩn hóa, ta chỉ việc chọn những thứ mình cần, ráp lại là có
thể chạy được. Giống như một con người với “thể xác” đã được xây dựng sẵn,
một hệ thống Arduino phải có “tâm hồn” để có thể “sống”. Và việc tạo ra “tâm
hồn” ấy gọi là “Lập trình”. Tuy nhiên, ta sẽ không phải lập trình từ A đến Z.
Mỗi thứ phần cứng “Arduino” đều có những đoạn lệnh đã được viết sẵn (gọi là
4
thư viện) do cộng đồng người dùng Arduino cùng phát triển. Nhiệm vụ của
mình chỉ cần đọc và chỉnh sửa theo mục đích, ý muốn của bản thân.
Chính vì tính tiện lợi và đơn giản cho người sử dụng mà Arduino đã được
nhiều người lựa chọn từ học sinh, sinh viên, giáo viên, hay những người ham mê
điện tử.
Mặc dù, mới tiếp xúc thì việc học lập trình có vẻ khó khăn cho người mới bắt
đầu, nhưng để tạo ra một đoạn code ngắn cho quá trình giảng dạy và khơi gợi
khả năng hứng thú học tập của các em thì không quá khó.
Ngoài ra, việc cho các em được tận tay lắp ráp, tận mắt quan sát còn kích
thích khả năng hứng thú, tò mò, phát huy các năng lực cần thiết cho học sinh
đồng thời giúp các em thấy được sự phát triển của khoa học công nghệ, truyền
niềm yêu thích lĩnh vực điện tử tới học sinh.
Một trong những điểm thuận lợi nhất của Arduino là rất dễ để bắt đầu. giá
thành để mua một bo mạch Arduino không quá cao, và chỉ với một bo mạch đó,
ta có thể sử dụng, nạp code cho các mạch khác nhau tùy theo yêu cầu, mục đích
của hệ thống.
1.4. Chương trình giáo dục phổ thông 2018 và giáo dục STEM trong
chương trình giáo dục phổ thông mới.
1.4.1. Mục tiêu xây dựng chương trình giáo dục phổ thông 2018
Theo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018 có đề cập: “Chương
trình giáo dục phổ thông với mục tiêu giúp học sinh làm chủ kiến thức, biết vận
dụng hiệu quả kiến thức, kĩ năng đã học vào đời sống và tự học suốt đời, có định
hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp”. Và theo từng giai đoạn thì mỗi cấp học
sẽ giúp học sinh hình thành và phát triển những phẩm chất và năng lực riêng.
Đối với chương trình giáo dục trung học phổ thông thì trên cơ sở giúp học
sinh phát triển các phẩm chất, năng lực đã được hình thành và phát triển ở cấp
tiểu học, trung học cơ sở thì ở cấp trung học phổ thông còn giúp học sinh phát
triển khả năng tự học và ý thức học tập suốt đời, khả năng lựa chọn nghề nghiệp
phù hợp với năng lực và sở thích, khả năng thích ứng với những thay đổi trong
bối cảnh toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp mới.
1.4.2. Yêu cầu cần đạt về phẩm chất, năng lực
5
Chương trình giáo dục phổ thông hình thành và phát triển cho học sinh
những phẩm chất và năng lực như:
Về phẩm chất gồm: yêu nước, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm.
Về năng lực chung gồm: năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp
tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo.
Về năng lực đặc thù thì được hình thành và phát triển qua một số môn học và
hoạt động giáo dục. Như môn Công Nghệ thì giúp học sinh hình thành và phát
triển năng lực công nghệ gồm các thành phần: Nhận thức công nghệ, giao tiếp
công nghệ, sử dụng công nghệ, đánh giá công nghệ, thiết kế kĩ thuật.
1.4.3. Giáo dục STEM trong chương trình mới
Giáo dục STEM vận dụng phương pháp học tập chủ yếu dựa trên thực hành
và các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, các phương pháp giáo dục linh hoạt như:
dạy học qua dự án – chủ đề, học qua trò chơi, hay học qua thực hành là phương
pháp luôn được các môn học tích hợp STEM áp dụng.
Trong chương trình giáo dục phổ thông, giáo dục STEM vừa mang tính thúc
đẩy giáo dục ở các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học, vừa thể
hiện phương pháp tiếp cận liên môn, phát triển năng lực và phẩm chất cho người
học.
Và việc đưa giáo dục STEM vào các môn học nói chung và công nghệ nói
riêng đem đến cho người học nhiều kết quả như: giáo dục STEM đề cao đến
việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học. Trong
mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn
đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học. Để giải quyết
vấn đề đó, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học
có liên quan đến vấn đề và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra.
Ngoài ra, giáo dục STEM đề cao một phong cách học tập mới cho người học,
đó là phong cách học tập sáng tạo. Đặt người học vào vai trò của một nhà phát
minh, người học sẽ phải hiểu thực chất của các kiến thức được trang bị; phải
biết cách mở rộng kiến thức; phải biết cách sửa chữa, chế biến lại chúng cho phù
hợp với tình huống có vấn đề mà người học đang phải giải quyết.
Như vậy, với các lí do về chương trình môn học, phần mềm Arduino cũng
như sự cần thiết của giáo dục STEM mà chương trình giáo dục phổ thông mới
6
hướng tới thì tôi đã chọn và nghiên cứu đề tài “Sử dụng Arduino trong bài học
STEM ở môn Công Nghệ lớp 12, nền tảng cho dạy học theo chuyên đề học
tập ở chương trình giáo dục phổ thông mới”
2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến
(Nêu vấn đề cần giải quyết; Chỉ ra tính mới, sự khác biệt của giải pháp mới
so với giải pháp cũ; nêu cách thức thực hiện, các bước thực hiện của giải pháp
mới một cách cụ thể, rõ ràng cũng như các điều kiện cần thiết để áp dụng giải
pháp; Nêu rõ khả năng áp dụng vào thực tế của giải pháp mới và mang lại lợi
ích thiết thực; ngoài ra có thể nêu rõ giải pháp còn có khả năng áp dụng cho
những đối tượng, cơ quan, tổ chức nào)
Nội dung này bao gồm:
Phần 1: Giới thiệu chung về Arduino.
Trong phần này, tôi giới thiệu một cách tổng quan về mạch Arduino UNO
như hình dạng, sơ đồ các chân và thông số kĩ thuật của Arduino, cũng như các
bước lập trình và chạy chương trình cho Arduino UNO
Phần 2: Một số nét khái quát về dạy học STEM
Phần này, tôi trình bày đầy đủ cơ sở lý luận và các hình thức tổ chức giáo dục
STEM. Từ đó, đưa ra quy trình xây dựng, quy trình thiết kế tiến trình về một bài
học STEM cũng như một số kĩ thuật bổ trợ cho việc giảng dạy theo quy trình
thiết kế bài học STEM.
Phần 3: Xây dựng chủ đề STEM cụ thể
Để hiểu rõ hơn về dạy học STEM, tôi đã thực hiện một chủ đề STEM cụ thể
là “HỆ THỐNG SỬ DỤNG CẢM BIẾN VẬT CẢN HỒNG NGOẠI”. Ở đây,
tôi đi sâu vào từng bước từ việc mô tả chủ đề đến mục tiêu và tiến trình dạy học.
Mỗi một hoạt động được triển khai rõ ràng theo từng bước diễn ra trên lớp hoặc
ngoài giờ lên lớp, có hồ sơ học tập của học sinh ứng với từng hoạt động.
7
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ARDUINO
2.1.1. Tổng quan về Arduino
Hình 2.1.1. Hình dạng Arduino UNO
Hình 2.1.2. Sơ đồ các chân kết nối của Arduino UNO
Arduino UNO R3 được xây dựng trên vi điều khiển ATmega328P. Có tổng
cộng 14 chân digital (từ chân số 0 đến 13), và có thêm 6 chân tín hiệu Analog
được đánh kí hiệu từ A0 – A5. Ở các chân này, chân 13 là chân đặc biệt vì nối
trực tiếp với led trạng thái trên board.
Arduino nói chung, chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ các vi điều khiển,
chỉ cần kết nối nó với một máy tính bằng cáp USB hoặc một bộ chuyển đổi điện
AC-DC hoặc dùng Pin.
8
Board Arduino có thể tự động reset nhờ phần mềm thay vì phải ấn nút reset
trước khi tải lên. Phần mềm Arduino sử dụng khả năng này để cho phép nạp
code lên thông qua nút Upload trong Arduino IDE.
Ngoài ra, khi sử dụng board Arduino có một số lưu ý như:
– Trong quá trình lắp ráp mạch, để tránh xảy ra sai sót, báo lỗi trong khi nối
dây vào chân linh kiện hay khi lập code ta cần dựa vào sơ đồ các chân cũng như
dựa vào thông số kĩ thuật sau:
+ Thông số kĩ thuật:

SGK, sách ôn thi, sách tham khảo giá rẻ
Thông số kĩ thuậtArduino UNO R3
Chip vi điều khiểnATmega328P
Điện áp cấp nguồn5v
Điện áp đầu vào (kiến
nghị)
7 – 12v
Điện áp đầu vào (giới hạn)6 – 20V
Digital I/O pins14
PWM Digital I/O6
Analog Input Pins6
Cường độ dòng điện
trên mỗi I/O pin
20mA
Cường độ dòng điện
trên mỗi 3.3v pin
50 mA
SRAM2 KB
EFPROM1 KB

+ Nguồn vào cho board có thể lấy trực tiếp từ máy tính qua cổng USB, cũng
có thể qua nguồn ngoài thông qua jack cắm tròn 5.5×2.1mm hoặc 2 chân Vin và
GND với mức điện áp khoảng 9v là hợp lý.
+ Nút reset: mang dòng mức thấp để thiết lập lại vi điều khiển.
Khi làm việc với Arduino board, một số thuật ngữ sau cần được lưu ý:
Flash Memory: bộ nhớ có thể ghi được, dữ liệu không bị mất ngay cả khi tắt
điện. Về vai trò, ta có thể hình dung bộ nhớ này như ổ cứng để chứa dữ liệutrên
board. Chương trình được viết cho Arduino sẽ được lưu ở đây. Kíchthước của
vùng nhớ này thông thường dựa vào vi điều khiển được sử dụng, ví dụ như
9
ATmega8 có 8KB flash memory. Loại bộ nhớ này có thể chịuđược khoảng
10,000 lần ghi / xoá.
RAM: tương tự như RAM của máy tính, sẽ bị mất dữ liệu khi ngắt
điệnnhưng bù lại tốc độ đọc ghi xoá rất nhanh. Kích thước nhỏ hơn
FlashMemory nhiều lần.
EEPROM: một dạng bộ nhớ tương tự như Flash Memory nhưng có chu kì ghi
/ xoá cao hơn khoảng 100,000 lần và có kích thước rất nhỏ. Để đọc /ghi dữ liệu
ta có thể dùng thư viện EEPROM của Arduino.
2.1.2. Các bước lập trình và chạy chương trình cho Arduino UNO
Để thiết kế một hệ thống minh họa (hệ thống đếm sử dụng cảm biến hồng
ngoại) ta cần thực hiện qua các giai đoạn sau:
* Giai đoạn 1: Thiết kế mạch điện mô phỏng
Ta sử dụng phần mềm Proteus để thiết kế, vẽ sơ đồ mạch điện cho hệ thống.
Với Proteus cho phép người sử dụng mô phỏng hoạt động của hệ thống mà
không cần phải lắp ráp trên thực tế.
Hình 2.1.3. Hình ảnh vẽ mạch điện với proteus
* Giai đoạn 2: Lập trình điều khiển theo yêu cầu (xây dựng code)
* Giai đoạn 3: Nạp code cho Arduino
Để nạp một chương trình đơn giản cho Arduino UNO, trước tiên ta cần cài
đặt Arduino IDE và Arduino drive. Khi phần mềm đã xong, ta cần chuẩn bị
phần cứng gồm một board Arduino UNO R3 và một dây cáp để kết nối với máy
tính. Sau đó, cần thực hiện theo các bước:
10
Bước 1: Kết nối Arduino với máy tính qua dây cáp.
Hình 2.1.4. Kết nối Arduino UNO R3 với máy tính
Bước 2: Tìm cổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tính.
Khi Arduino Uno R3 kết nối với máy tính, nó sẽ sử dụng một cổng COM để
máy tính và bo mạch có thể truyền tải dữ liệu qua lại. Windows có thể quản lí đến
256 cổng COM. Để tìm được cổng COM đang được sử dụng để máy tính và
mạch Arduino UNO R3 giao tiếp với nhau, ta phải mở chức năng Device
Manager của Windows. Tiếp tục mở mục Ports (COM & LPT), ta sẽ thấy cổng
COM Arduino Uno R3 đang kết nối.
Hình 2.1.5. Cửa sổ Device Manager Hình 2.1.6. Cổng COM3 của Arduino
Thông thường, Windows sẽ sử dụng lại cổng COM3 để kết nối nên ta không
cần thực hiện thêm thao tác tìm cổng COM này ở những lần nạp sau nữa.
Bước 3: Nạp chương trình cho arduino uno r3.
Trước tiên ta thử nạp chương trình có sẵn trong arduino IDE trước thông qua
các thao tác sau.
11
Hình 2.1.7. Thao tác chọn board Arduino đang sử dụng
Chọn board Arduino đúng theo board đang sử dụng, ở đây là Arduino UNO.
Tiếp theo vào menu Tools -> Serial Port -> chọn cổng Arduino đang kết nối với
máy tính.
Hình 2.1.8. Chọn cổng COM cho arduino IDE
Hình 2. 1.9. Xác nhận cổng COM
Xác nhận cổng COM của Arduino IDE ở góc dưới cùng bên phải cửa sổ làm
việc. Tiếp tục vào menu Tools chọn Programmer sau đó chọn AVR ISP.
12
Hình 2.1.10. Cửa sổ chọn AVR ISP
Tiếp theo, ta nạp mã nguồn chương cho arduino uno r3.
Hình 2.1.11. Chương trình mẫu của arduino IDE
Ở đây, ta mở mã nguồn Blink có sẵn của Arduino IDE. Chương trình này có
chức năng là điều khiển đèn LED 13 màu cam trên mạch Arduino Uno R3 nhấp
nháy với chu kì 1 giây.
Hình 2.1.12. Cửa sổ chương trình “Blink”
13
Cuối cùng, ta nạp chương trình bằng cách nhấn đúp chuột vào chổ chỉ của
dấu mũi tên để chương trình được nạp vào arduino uno r3.
Hình 2.1.13: Cửa sổ nạp chương trình vào Arduino
2.2. MỘT SỐ NÉT KHÁI QUÁT VỀ DẠY HỌC STEM
2.2.1. Cơ sở lý luận
2.2.1.1. Khái niệm STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology
(Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). Sự phát triển
về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM,
trong chu trình đó thì Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học (Quy
trình khoa học); Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế
công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề (Quy trình kỹ thuật). Toán là công cụ
được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác.
Hình 2.2.1. Chu trình STEM
Như vậy, giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị, phát
triển các năng lực đặc thù cho học sinh thông qua những kiến thức khoa học gắn
liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn.
14
Ngoài ra, còn phát triển cho học sinh năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề
tạo cho học sinh động lực học tập, tăng sự tích cực và hăng say trong học tập.
Đây là nhân tố quan trọng giúp học sinh duy trì định hướng nghề nghiệp và sự
kiên trì trong các lĩnh vực STEM. Giáo dục STEM còn được xem có ảnh hưởng
tích cực đến thành công trong học tập và thái độ của học sinh trong trường lớp.
2.2.1.2. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM
Các hình thức tổ chức giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông
gồm:
Hình 2.2.2. Các hình thức STEM
– Dạy học các môn khoa học theo bài học STEM.
– Hoạt động trải nghiệm STEM
– Hoạt động nghiên cứu khoa học và sáng tạo khoa học kĩ thuật.
Trong đề tài này, tôi đề cập và đi sâu vào hình thức dạy học các môn khoa
học theo bài học STEM. Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong
nhà trường. Bài học theo chủ đề STEM gắn liền với việc giải quyết tương đối
trọn vẹn một vấn đề, trong đó học sinh được tổ chức tham gia học tập một cách
tích cực, chủ động và biết vận dụng kiến thức vừa học để giải quyết vấn đề đặt
ra, thông qua đó góp phần hình thành phẩt chất năng lực cho học sinh.
Giáo viên thiết kế các bài học STEM để triển khai trong quá trình dạy học
các môn học thuộc chương trình giáo dục phổ thông theo định hướng tiếp cận
15
tích hợp nội môn hoặc tích hợp liên môn. Nội dung bài học STEM bám sát nội
dung chương trình của các môn học nhằm thực hiện chương trình giáo dục phổ
thông theo thời lượng quy định của các môn học.
Học sinh thực hiện bài học STEM được chủ động nghiên cứu sách giáo khoa,
tài liệu học tập để tiếp nhận và vận dụng kiến thức thông qua các hoạt động: lựa
chọn giải quyết vấn đề; Thực hành thiết kế, chế tạo thử nghiệm mẫu thiết kế;
Chia sẻ, thảo luận, hoàn thiện hoặc điều chỉnh mẫu thiết kế dưới sự hướng dẫn
của giáo viên.
2.2.2. Quy trình xây dưng bài học STEM
2.2.2.1. Quy trình xây dựng bài học STEM
Bước 1: Lựa chọn nội dung học
Để lựa chọn được nội dung phù hợp ta cần căn cứ vào nội dung kiến thức
trong chương trình môn học cũng như và tình hình thực tiễn để xác định chủ đề
dạy học phù hợp với nhận thức, khả năng tiếp thu và mức độ hữu ích của chủ đề
đối với người học. Đồng thời, ở bước này giáo viên cũng cần sử dụng kinh
nghiệm, kiến thức cá nhân để đưa ra một vấn đề, tình huống chân thực, gần gũi,
có tính thực tế cao để liên kết với chủ đề STEM định giảng dạy.
Bước 2: Xác định vấn đề giải quyết
Sau khi đã lựa chọn được chủ đề STEM và kết nối chủ đề ấy với một vấn đề
đã và đang tồn tại trong thực tế, giáo viên cần xác định cụ thể nhiệm vụ mà học
sinh cần giải quyết trong bài học này. Đó có thể là nhiệm vụ sử dụng kiến thức
để xác định và giải quyết vấn đề, hoặc vận dụng kĩ năng để kiến tạo sản phẩm.
Bước 3: Xây dựng tiêu chí của sản phẩm/ giải pháp giải quyết vấn đề
Các tiêu chí đánh giá kết quả học STEM của học sinh là tiêu chuẩn quan
trọng để định hình một hoạt động STEM được coi là thành công. Dựa trên
những tiêu chí này, học sinh cũng dễ dàng điều chỉnh hoạt động của mình để đáp
ứng được những yêu cầu của bài học. Đồng thời, giáo viên cũng dễ dàng đánh
giá quá trình và kết quả học tập của học sinh.
Muốn lập được các tiêu chí đánh giá kết quả học STEM của học sinh một
cách chuẩn xác, giáo viên cần xác định rõ mục tiêu chính của bài học và những
mục tiêu phụ mong muốn học sinh đạt được.
Một số tiêu chí đánh giá kết quả học STEM như:
16
– Mức độ chuẩn bị cho bài học
– Mức độ đóng góp, đề xuất ý tưởng
– Khả năng thực hiện, triển khai ý tưởng
– Chất lượng của sản phẩm STEM.
Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học
Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo phương pháp và kĩ
thuật dạy học tích cực với các hoạt động học bao hàm các bước của quy trình kĩ
thuật. Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung, dự kiến
sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành và cách thức tổ chức hoạt động
học tập.
Các hoạt động học tập đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học.
Giáo viên có thể định hướng, hỗ trợ hoạt động học tập của học sinh bên ngoài
lớp học bằng các bài học điện tử…
2.2.2.2. Quy trình thiết kế tiến trình bài học STEM
Quy trình thiết kế dạy học STEM được thực hiện theo 8 bước, quy trình này
quan trọng vì nó cho phép người học thử nghiệm, có thể thất bại, hai điều này
tạo cơ hội để người học có thể quay lại và cải thiện ý tưởng ban đầu, cung cấp
cho người học những bài học và kinh nghiệm quý giá.
Hình 2.2.3. Quy trình thiết kế bài học STEM
17
Tuy tiến trình bài học STEM tuân thủ theo quy trình thiết kế ở trên, nhưng
các bước trong quy trình có thể không cần thực hiện một cách tuần tự mà thực
hiện song song, tương hỗ lẫn nhau. Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền có thể
được tổ chức thực hiện đồng thời với việc đề xuất giải pháp; hoạt động chế tạo
mẫu có thể được thực hiện đồng thời với thử nghiệm và đánh giá; hoạt động chia
sẻ và thảo luận có thể thực hiện đồng thời với điều chỉnh thiết kế.
Mỗi bài học STEM có thể được tổ chức theo 5 hoạt động dưới đây. Trong đó,
hoạt động 4 và 5 được tổ chức thực hiện một cách linh hoạt ở trong và ngoài lớp
học theo nội dung và phạm vi kiến thức của từng bài học.Mỗi hoạt động phải
được mô tả rõ mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh và
cách thức tổ chức hoạt động.
Nội dung hoạt động có thể được biên soạn thành các mục chứa đựng các
thông tin như là nguyên liệu, kèm theo các lệnh hoặc yêu cầu hoạt động để học
sinh tìm hiểu để giải quyết vấn đề đặt ra trong các hoạt động; Cách thức tổ chức
các hoạt động thể hiện phương pháp dạy học, mô tả cách thức tổ chức từng mục
của nội dung hoạt động để học sinh đạt được mục đích tương ứng.
Như vậy, ứng với quy trình thiết kế bài học ở trên, có thể khái quát thành 5
hoạt động như sau:
Hoạt động 1: Xác định vấn đề
Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề. Trong đó
học sinh phải hoàn thành một sản phẩm học tập hoặc giải quyết một vấn đề cụ
thể với các tiêu chí đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để
đề xuất, xây dựng giải pháp. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan
trọng, buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế, giải thích được thiết
kế cho sản phẩm cần làm.
Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp
Tổ chức cho học sinh thực hiện hoạt động trải nghiệm khám phá qua 1 số thí
nghiệm hay hệ thống mạch nào đó liên quan đến chủ đề để học sinh có thể đúc
kết một giả thuyết.
Sau đó, học sinh tiếp tục nghiên cứu tài liệu, xem clip liên quan và tìm hiểu
những kiến thức khoa học có liên quan để giải quyết vấn đề.
18
Cuối cùng, để đề xuất được các giải pháp thì học sinh cần thảo luận để cùng
nhau đưa ra các ý tưởng, giải pháp liên quan đến chủ đề.
tích cực, tăng cường mức độ tự lực tùy thuộc từng đối tượng học sinh dưới sự
hướng dẫn một cách linh hoạt của giáo viên. Khuyến khích học sinh hoạt động
tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm.
Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp
Tổ chức cho học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo
thuyết minh (sử dụng kiến thức mới và kiến thức đã có); giáo viên nhắc lại các
tiêu chí cho sản phẩm, góp ý, chú trọng việc chỉnh sửa và xác thực các thuyết
minh của học sinh để học sinh nắm vững kiến thức mới. Đồng thời, các nhóm
dựa trên các tiêu chí để đánh giá ưu, nhược điểm của giải pháp. Cuối cùng là lựa
chọn giải pháp.

Xem bản đầy đủ trên google drive: TẠI ĐÂY

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

SGK, sách ôn thi, sách tham khảo giá rẻ

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại: 

Tổng hợp SKKN luận văn luận án O2 Education

Tổng hợp SKKN môn hóa học cấp THPT

SGK, sách ôn thi, sách tham khảo giá rẻ

Comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *