Tài liệu tập huấn giáo dục Stem trong giáo dục Trung học - Năm học 2019

Nội dung text: Tài liệu tập huấn giáo dục Stem trong giáo dục Trung học - Năm học 2019

1. Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học MỤC LỤC Phần 1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIÁO DỤC STEM 5 I. Giới thiệu chung 6 II. Giáo dục STEM trong trường trung học 22 III. Xây dựng và thực hiện bài học STEM 32 IV. Hướng dẫn sinh hoạt chuyên môn khi xây dựng và thực hiện chủ đề giáo dục STEM 59 V. Hỏi đáp về giáo dục STEM 67 VI. Một số biểu mẫu sử dụng trong xây dựng bài học STEM 70 Chủ đề. Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả (TRƯỜNG THPT SỐ 3 LÀO CAI) 70 Phần 2. MỘT SỐ CHỦ ĐỀ MINH HỌA 91 Giới thiệu quá trình triển khai xây dựng và dạy học chủ đề giáo dục stem minh hoạ 92 Chủ đề 1. Thuyền chở vật liệu 94 Chủ đề 2. Bóng cứu hạn (TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÙNG VƯƠNG – PHÚ THỌ) 101 Chủ đề 3. Bình chữa cháy mini (TRƯỜNG THPT NGUYỄN DU, TP.HCM) 119 Chủ đề 4: Bộ dụng cụ học hình học cho người khiếm thị (TRƯỜNG THCS NGUYỄN TRƯỜNG TỘ, TP. VĨNH LONG) 155 3
2. Chủ đề 5. Thiết kế hệ thống báo động khi mở cửa (TRƯỜNG THCS & THPT NGUYỄN SIÊU, HÀ NỘI) 183 Chủ đề 6: Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị (TRƯỜNG THPT CHÚC ĐỘNG) 211 Chủ đề 7: Hệ thống hỗ trợ quang hợp cho cây rong đuôi chó (TRƯỜNG THPT GIA ĐỊNH, TP. HCM) 239 Chủ đề 8: Âm thanh và cuộc sống (TRƯỜNG THCS TRẦN VĂN ƠN) 278 Chủ đề 9: Trồng cây với dung dịch thủy canh từ phân bón hóa học (TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÙNG VƯƠNG – PHÚ THỌ) 298 Chủ đề 10. Đèn ngủ tiết kiệm điện tích hợp sạc điện thoại (TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÝ TỰ TRỌNG, CẦN THƠ) 315 Chủ đề 11. Xây dựng quy trình làm sữa chua (TRƯỜNG THPT MỸ HÀO – HƯNG YÊN) 333 4
3. Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học Phần 1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIÁO DỤC STEM 5
4. I. GIỚI THIỆU CHUNG 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), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM (Hình 1), trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác. Science (Nhà khoa h (Nhà Scientists: answer answer questions Scientists: ) ề n đ n ấ t v t ế ọ c: Tr i quy ả Technology Math Knowledge ả l ờ sư: Gi sư: i h câu ỹ (K Engineers: Solve problems Solve Engineers: ỏ i) Engineering the STEM cycle Hình 1: Chu trình STEM (theo “Science” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ “Technology” sang “Knowledge” thể hiện quy trình sáng tạo khoa học. Đứng trước thực tiễn với "Công nghệ" hiện tại, các nhà khoa học, với năng lực tư duy phản biện, luôn đặt ra những câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ, đó là các câu hỏi/vấn đề khoa học. Trả lời các câu hỏi khoa học hoặc giải quyết các vấn đề khoa học sẽ phát minh ra các "Kiến thức" khoa học. Ngược lại, “Engineering” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể hiện quy trình kĩ thuật. Các kĩ 6
5. Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế, sáng tạo ra công nghệ mới. Như vậy, trong chu trình STEM, "Science" được hiểu không chỉ là "Kiến thức" thuộc các môn khoa học (như Vật lí, Hoá học, Sinh học) mà bao hàm "Quy trình khoa học" để phát minh ra kiến thức khoa học mới. Tương tự như vậy, "Engineering" trong chu STEM không chỉ là "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kĩ thuật" mà bao hàm"Quy trình kĩ thuật" để sáng tạo ra "Công nghệ" mới. Hai quy trình nói trên tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ thuật theo mô hình "xoáy ốc" mà cứ sau mỗi chu trình thì lượng kiến thức khoa học tăng lên và cùng với nó là công nghệ phát triển ở trình độ cao hơn. Một số khái niệm liên quan + STEM mở: Bao gồm nhiều hơn 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học) như Nghệ thuật, Nhân văn, Robot, + STEM đóng: Bao gồm 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học). + STEM khuyết: Bao gồm ít hơn 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học). + STEAM: là hướng tiếp cận giáo dục sử dụng mô hình STEM kết hợp với nghệ thuật, nhân văn (Art). + STEM và sáng tạo KHKT: STEM là cơ sở giúp học sinh phát triển thành các dự án sáng tạo KHKT. + Môn học STEM: Là các môn học có nội hàm kiến thức thuộc mô hình STEM. 2. Giáo dục STEM Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước những vấn đề thực tiễn ("công nghệ" hiện tại) cần giải quyết, đòi hỏi học sinh phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học và vận dụng kiến thức để thiết kế và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề ("công nghệ" mới). Như vậy, mỗi bài học STEM sẽ đề cập và giao cho học sinh giải quyết một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức mới để sử dụng. Quá trình đó đòi hỏi học sinh phải thực hiện theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) và "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức đó vào việc thiết kế và thực hiện giải pháp ("công nghệ" mới) để giải quyết vấn đề. Đây chính là sự tiếp cận liên môn trong giáo dục STEM, dù cho kiến thức mới mà học sinh cần phải học để sử dụng trong một bài học STEM cụ thể có thể chỉ thuộc một môn học. 7
6. Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học MỤC LỤC Phần 1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIÁO DỤC STEM 5 I. Giới thiệu chung 6 II. Giáo dục STEM trong trường trung học 22 III. Xây dựng và thực hiện bài học STEM 32 IV. Hướng dẫn sinh hoạt chuyên môn khi xây dựng và thực hiện chủ đề giáo dục STEM 59 V. Hỏi đáp về giáo dục STEM 67 VI. Một số biểu mẫu sử dụng trong xây dựng bài học STEM 70 Chủ đề. Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả (TRƯỜNG THPT SỐ 3 LÀO CAI) 70 Phần 2. MỘT SỐ CHỦ ĐỀ MINH HỌA 91 Giới thiệu quá trình triển khai xây dựng và dạy học chủ đề giáo dục stem minh hoạ 92 Chủ đề 1. Thuyền chở vật liệu 94 Chủ đề 2. Bóng cứu hạn (TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÙNG VƯƠNG – PHÚ THỌ) 101 Chủ đề 3. Bình chữa cháy mini (TRƯỜNG THPT NGUYỄN DU, TP.HCM) 119 Chủ đề 4: Bộ dụng cụ học hình học cho người khiếm thị (TRƯỜNG THCS NGUYỄN TRƯỜNG TỘ, TP. VĨNH LONG) 155 3