Giáo dục STEM: Từ bài học trên lớp đến giải quyết vấn đề thực tế

Một chiếc cầu giấy không chịu được vật thử chưa chắc là sản phẩm thất bại. Nếu học sinh biết chỉ ra vì sao cầu bị võng, đề xuất cách gấp khác và kiểm tra lại, hoạt động đã mở ra một cuộc học tập đáng chú ý. Ngược lại, một mô hình đẹp nhưng học sinh không giải thích được cách làm chưa nói lên nhiều về điều các em đã hiểu.

Khi tổ chức giáo dục STEM, nhà trường nên bắt đầu từ câu hỏi về việc học, thay vì câu hỏi phải mua thiết bị gì. Với trường phổ thông, một vấn đề gần gũi, có mục tiêu rõ và đủ cơ hội thử nghiệm có thể là điểm xuất phát phù hợp.

Giáo dục STEM là gì và điều gì cần được giữ lại?

STEM kết nối các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Trong nội dung tập huấn được Trường Tiểu học Cổ Bi công bố, giáo dục STEM được mô tả theo hướng học sinh huy động kiến thức, kỹ năng từ những lĩnh vực này để giải quyết vấn đề thực tiễn. [1]

Điểm cốt lõi không chỉ nằm ở việc có sản phẩm, mà ở mối liên hệ giữa kiến thức và quyết định của học sinh. Các em cần có cơ hội xác định vấn đề, cân nhắc phương án, thực hiện, kiểm tra và giải thích kết quả. Phần dưới là gợi ý thiết kế hoạt động của bài viết, không phải mô tả một chương trình đã triển khai tại khách hàng OneSchool.

Cũng nên phân biệt bài học STEM với hoạt động lắp ráp theo mẫu. Lắp ráp có thể phục vụ một mục tiêu kỹ năng cụ thể, nhưng nếu mọi lựa chọn đều có sẵn và học sinh chỉ làm theo, giáo viên cần nói đúng mục tiêu thay vì mặc định đó là một trải nghiệm giải quyết vấn đề trọn vẹn.

Chọn một vấn đề vừa đủ thật và vừa đủ sức

Bắt đầu từ kiến thức đang học

Giáo viên nên xác định học sinh cần sử dụng kiến thức nào trước khi chọn sản phẩm. Chẳng hạn, một hoạt động về hình dạng và độ vững của vật có thể dùng giấy, bìa và vật thử nhẹ. Một hoạt động khác về đo đạc có thể bắt đầu từ cách bố trí một góc trưng bày trong lớp.

Nếu sản phẩm đòi hỏi phần lớn kiến thức mà học sinh chưa học, người lớn có thể phải làm thay nhiều. Vì vậy, nên ưu tiên vấn đề có một vài quyết định phù hợp khả năng của các em, thay vì chọn mô hình phức tạp chỉ vì hấp dẫn khi giới thiệu.

Nêu điều kiện và tiêu chí trước khi thực hiện

Một nhiệm vụ rõ cần có điều kiện: vật liệu được sử dụng, thời gian, cách kiểm tra và giới hạn an toàn. Ví dụ, cầu giấy cần bắc qua một khoảng cách đã thống nhất, dùng số tờ giấy nhất định và chịu được vật thử do giáo viên lựa chọn.

Những con số cụ thể trong giáo án phải được giáo viên thử trước. Không nên lấy một thông số minh họa trên mạng rồi áp dụng nguyên trạng. Tiêu chí vừa sức giúp học sinh biết mình đang giải quyết vấn đề gì, thay vì hiểu nhiệm vụ đơn thuần là “làm cho thật đẹp”.

Thiết kế hoạt động theo một chu trình có thể điều chỉnh

Thông tin chuyên môn trên cổng Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội nhấn mạnh hướng dạy học tích hợp, lấy học sinh làm trung tâm và gắn với giải quyết vấn đề thực tiễn trong giáo dục STEM. [2] Dựa trên định hướng này, nhà trường có thể tham khảo chu trình dưới đây.

Hiểu vấn đề và nêu phương án

Trước khi phát vật liệu, giáo viên cho học sinh nói lại yêu cầu và vẽ hoặc mô tả cách làm dự kiến. Một câu hỏi đơn giản như “Vì sao nhóm chọn cách này?” giúp đưa sự chú ý về lập luận, không chỉ thao tác.

Không cần mọi nhóm có phương án hoàn hảo ngay. Giáo viên có thể hỏi thêm để làm rõ nhưng nên tránh cung cấp sớm một mẫu được xem là đáp án. Nếu có nhiều phương án khả thi, hãy giữ cơ hội để học sinh thử và so sánh.

Thực hiện và ghi lại điều đáng chú ý

Học sinh cần được phân công phần việc có ý nghĩa: chuẩn bị, đo, lắp, quan sát hoặc ghi nhận. Không nên để một em làm toàn bộ vì nhanh hơn, còn các bạn chỉ đứng xem. Giáo viên có thể luân chuyển vai trò giữa các lần thử.

Ghi chép chỉ cần đủ để nhớ điều đã thay đổi. Một bản vẽ trước và sau, vài con số hoặc một câu mô tả đều có thể phù hợp. Không cần biến giờ thực hành thành giờ hoàn thiện hồ sơ cầu kỳ nếu việc ghi chép không giúp ích cho suy nghĩ.

Thử nghiệm rồi điều chỉnh

Các nhóm nên được kiểm tra theo cùng điều kiện khi mục tiêu là so sánh phương án. Nếu một cầu được thử bằng vật khác hẳn cầu còn lại, kết luận về độ chịu lực sẽ khó có ý nghĩa. Giáo viên cần giúp học sinh nhận ra điều gì phải giữ giống nhau trong phép thử.

Sau kết quả đầu tiên, dành thời gian sửa một yếu tố và thử lại. Học sinh nói điều đã đổi, lý do đổi và kết quả quan sát được. Đây là phần dễ bị bỏ khi giờ học chỉ tập trung tạo sản phẩm kịp trưng bày.

Ví dụ: Một chiếc cầu giấy và nhiều câu hỏi học tập

Giả sử một lớp tiểu học được giao làm cầu từ giấy theo vật liệu giáo viên đã chuẩn bị. Các nhóm thử giấy phẳng, giấy gấp hoặc kết cấu do mình đề xuất trong phạm vi an toàn. Nhiệm vụ không yêu cầu học sinh học trước thuật ngữ kỹ thuật vượt trình độ.

Trước lần thử, mỗi nhóm dự đoán nơi cầu dễ bị võng. Khi đặt vật thử nhẹ, giáo viên nhắc các em quan sát thay vì vội bổ sung giấy. Sau đó, nhóm chọn một thay đổi và giải thích tại sao muốn làm như vậy.

Cuối hoạt động, mỗi học sinh có thể trả lời: “Nhóm em đã thay đổi gì và căn cứ nào khiến em cho rằng cách sau phù hợp hơn?”. Một sản phẩm chưa đạt tiêu chí vẫn có thể được dùng để phân tích, nhưng giáo viên cần phân biệt giữa việc ghi nhận quá trình học và kết luận sản phẩm đã đáp ứng nhiệm vụ.

Ví dụ này có thể thay đổi theo điều kiện lớp. Không có yêu cầu mọi trường phải tổ chức cùng hoạt động hoặc sử dụng cùng vật liệu.

Điều chỉnh độ sâu theo từng cấp học

Ở tiểu học, có thể ưu tiên quan sát, đo đạc đơn giản và giải thích bằng ngôn ngữ học sinh hiểu. Thời lượng từng bước nên ngắn, vật liệu dễ thao tác và người lớn kiểm soát phần có nguy cơ.

Ở THCS, giáo viên có thể tăng yêu cầu về cách chọn biến để thử, ghi kết quả và so sánh phương án. Tuy vậy, không nên để nhiệm vụ trở thành bài thuyết trình dài trong khi học sinh chưa trực tiếp kiểm tra điều mình nói.

Ở THPT, có thể bổ sung việc cân nhắc giới hạn của phép đo, giả định, chi phí vật liệu hoặc tác động của giải pháp. Độ sâu đến từ lập luận và bằng chứng, không nhất thiết từ thiết bị đắt tiền.

Với mầm non, nhà trường nên tổ chức khám phá qua chơi, quan sát và thử những vật liệu an toàn theo chương trình phù hợp. Không nên áp nguyên quy trình bài học phổ thông hoặc đòi hỏi trẻ nhỏ hoàn thành báo cáo như học sinh lớn.

Chuẩn bị an toàn và công bằng trước ngày tổ chức

Vật liệu phải được kiểm tra về cạnh sắc, kích thước, độ sạch và cách sử dụng. Giáo viên nên thử hoạt động trước, xác định thao tác nào chỉ người lớn thực hiện và bố trí phương án dừng khi điều kiện không phù hợp. Không dùng điện lưới, hóa chất hoặc dụng cụ có nguy cơ chỉ vì thấy một video hướng dẫn hấp dẫn.

Nhà trường cũng nên giới hạn phần chuẩn bị ở nhà. Nếu sản phẩm phụ thuộc nhiều vào kinh phí hoặc sự trợ giúp của gia đình, giáo viên khó biết phần nào do học sinh thực hiện. Có thể chuẩn bị bộ vật liệu tương đương tại lớp và nói rõ phụ huynh chỉ hỗ trợ trong phạm vi nào.

Một buổi giới thiệu sản phẩm nên dành chỗ cho cả bản thử chưa đạt và những điều học sinh rút ra. Không nên chỉ chọn mô hình đẹp nhất để đại diện cho toàn bộ chất lượng của hoạt động.

Câu hỏi thường gặp về giáo dục STEM

Có cần phòng STEM riêng mới tổ chức được không?

Không nhất thiết với mọi hoạt động. Nhà trường có thể chọn nhiệm vụ phù hợp không gian và thiết bị hiện có. Tuy nhiên, một số thí nghiệm hoặc công nghệ cần điều kiện chuyên biệt; khi chưa bảo đảm điều kiện, phải thay đổi hoạt động thay vì cố thực hiện.

STEM có phải là một cuộc thi làm mô hình?

Không. Cuộc thi có thể là một hình thức tổ chức, còn bài học cần có mục tiêu, kiến thức được sử dụng và cơ hội để học sinh suy nghĩ. Sản phẩm chỉ là một phần để quan sát quá trình, không thay thế việc tìm hiểu học sinh đã học được gì.

Nên đánh giá cá nhân hay cả nhóm?

Có thể kết hợp, tùy mục tiêu. Sản phẩm cho thấy nỗ lực chung, còn một câu giải thích độc lập hoặc ghi nhận phần việc giúp giáo viên hiểu sự tham gia của từng em. Cách đánh giá nên được thông báo trước, không thay tiêu chí sau khi sản phẩm đã hoàn thành.

Kết luận: Sản phẩm cần kể được câu chuyện học tập

Giáo dục STEM có ý nghĩa khi học sinh giải thích được vấn đề, lựa chọn của mình và điều đã thay đổi sau thử nghiệm. Nhà trường không cần bắt đầu bằng một danh mục thiết bị lớn; cần bắt đầu bằng thiết kế bài học có mục tiêu, an toàn và phù hợp người học.

Trước hoạt động tiếp theo, tổ chuyên môn có thể cùng rà một câu hỏi: “Nếu bỏ phần trưng bày cuối buổi, học sinh vẫn học được điều gì?”. Đó cũng là góc nhìn OneSchool muốn đồng hành cùng nhà trường: chú trọng chất lượng trải nghiệm, không để hình thức che khuất điều đang diễn ra trong lớp.

Nguồn tham khảo

[1] Trường Tiểu học Cổ Bi — Tập huấn STEM.

[2] Cổng Sở GDĐT Hà Nội — Hướng dẫn triển khai giáo dục STEM trong trường tiểu học năm học 2023–2024.

Các ví dụ và cách tổ chức trong bài là gợi ý tham khảo; nhà trường cần điều chỉnh theo điều kiện thực tế và yêu cầu chuyên môn phù hợp.