Tìm kiếm bài viết

Chuyên đề STEM: Giải pháp đổi mới giáo dục trong thời đại 4.0

Trong những năm gần đây, giáo dục STEM đã trở thành xu hướng đổi mới phương pháp dạy học tại nhiều trường phổ thông. Việc xây dựng chuyên đề STEM không chỉ giúp học sinh hứng thú hơn với các môn học khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học mà còn phát triển tư duy sáng tạo, kỹ năng giải quyết vấn đề và khả năng làm việc nhóm. Bài viết dưới đây KiddiHub sẽ giới thiệu chi tiết về cách xây dựng, triển khai hiệu quả một chuyên đề STEM phù hợp với từng cấp học.

Chuyên đề STEM là gì?

Chuyên đề STEM là một hình thức tổ chức dạy học theo định hướng tích hợp liên môn, trong đó học sinh không chỉ tiếp nhận kiến thức một cách thụ động mà còn chủ động áp dụng các kiến thức đã học từ bốn lĩnh vực cốt lõi: khoa học (Science), công nghệ (Technology), kỹ thuật (Engineering) và toán học (Mathematics) để giải quyết những vấn đề thực tiễn trong đời sống hoặc thực hiện các dự án có tính ứng dụng cao.

Đây là một cách tiếp cận mang tính đổi mới, khác biệt hoàn toàn so với các tiết học lý thuyết đơn thuần, bởi chuyên đề STEM được xây dựng dựa trên các hoạt động khám phá, trải nghiệm, sáng tạo, giúp học sinh phát triển tư duy phản biện, kỹ năng giải quyết vấn đề, khả năng hợp tác nhóm và tính chủ động trong quá trình học tập. Nhờ đó, học sinh không chỉ hiểu bài sâu sắc hơn mà còn hình thành được năng lực học tập suốt đời và thái độ tích cực đối với các môn học tự nhiên và công nghệ.

Sự khác biệt giữa bài học STEM và chuyên đề STEM

Một bài học STEM thường được hiểu là một hoặc một vài tiết học ngắn hạn, trong đó các yếu tố thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học được tích hợp nhằm giúp học sinh làm quen và hiểu sâu hơn về một khái niệm, hiện tượng hoặc kỹ năng cụ thể trong chương trình học.

Ngược lại, chuyên đề STEM là một hoạt động giáo dục có quy mô lớn hơn nhiều, được tổ chức một cách bài bản và khoa học theo từng giai đoạn rõ ràng, bao gồm việc lựa chọn chủ đề nghiên cứu phù hợp, phân tích sâu sắc kiến thức liên quan, lên kế hoạch và thiết kế mô hình chi tiết, tiến hành chế tạo sản phẩm thực tế, cuối cùng là trình bày và đánh giá kết quả.

Thời gian dành cho chuyên đề STEM thường kéo dài qua nhiều buổi học liên tiếp, tạo thành một quá trình học tập có tính hệ thống cao và luôn hướng đến việc kết nối chặt chẽ với các tình huống thực tiễn trong đời sống, nhằm phát triển toàn diện năng lực giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo và kỹ năng làm việc nhóm của học sinh.

Mục tiêu cốt lõi của chuyên đề STEM

Trong bối cảnh giáo dục hiện đại ngày càng nhấn mạnh vai trò của việc tích hợp liên môn và phát triển toàn diện năng lực học sinh, chuyên đề STEM trở thành phương pháp học tập hiệu quả và sáng tạo. Để đạt được những lợi ích tối ưu từ mô hình này, việc xác định rõ ràng các mục tiêu cốt lõi của chuyên đề STEM là vô cùng quan trọng. Những mục tiêu này không chỉ giúp định hướng quá trình giảng dạy, mà còn đảm bảo rằng học sinh được trang bị đầy đủ kiến thức và kỹ năng cần thiết để tự tin bước vào tương lai đầy thử thách và cơ hội mới.

Tạo điều kiện thuận lợi để tích hợp kiến thức liên môn một cách linh hoạt, khoa học, đảm bảo sự phù hợp chặt chẽ với nội dung chương trình giảng dạy cũng như năng lực nhận thức đa dạng của từng học sinh trong quá trình học tập.
Phát triển và rèn luyện đồng thời các kỹ năng thiết yếu như tư duy phản biện sắc bén, khả năng phân tích và giải quyết các vấn đề thực tiễn, kỹ năng giao tiếp hiệu quả, làm việc nhóm phối hợp và thực hành các kỹ thuật công nghệ hiện đại nhằm chuẩn bị tốt cho tương lai nghề nghiệp.
Khơi dậy và nuôi dưỡng niềm đam mê không ngừng khám phá, tìm hiểu sâu rộng về các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật, cũng như thúc đẩy sự sáng tạo trong việc thiết kế và phát triển các sản phẩm mới mang tính ứng dụng cao.
Tăng cường sự kết nối mật thiết giữa kiến thức lý thuyết và các ứng dụng thực tế trong cuộc sống hàng ngày, giúp học sinh nhận thức rõ hơn về giá trị và ý nghĩa thực tiễn của kiến thức STEM đối với sự phát triển bền vững của xã hội hiện đại.

Giáo dục chuyên đề STEM trong các môn học

Trong bối cảnh giáo dục hiện đại, phương pháp STEM ngày càng được coi trọng nhờ khả năng kết hợp kiến thức đa ngành nhằm phát triển toàn diện năng lực của học sinh. Đặc biệt, giáo dục STEM không chỉ dừng lại ở việc truyền tải kiến thức lý thuyết mà còn tập trung rèn luyện kỹ năng thực hành, tư duy sáng tạo và khả năng ứng dụng thực tế. Để thực hiện hiệu quả, STEM được triển khai thông qua các môn học trọng yếu như khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, giúp học sinh xây dựng nền tảng kiến thức vững chắc và phát triển các kỹ năng quan trọng phù hợp với xu thế đổi mới giáo dục và yêu cầu của thị trường lao động tương lai.

Khoa học (Science)

Trong lĩnh vực khoa học, học sinh được trang bị kiến thức nền tảng bao gồm các định luật, nguyên lý, định nghĩa và lý thuyết khoa học cơ bản, qua đó giúp các em phát triển khả năng vận dụng kiến thức này để giải quyết những vấn đề thực tiễn trong cuộc sống hàng ngày. Ở bậc tiểu học, kỹ năng khoa học được phát triển thông qua các môn học như tự nhiên và xã hội dành cho các lớp 1, 2, 3, cũng như môn khoa học ở các lớp 4 và 5, nhằm hình thành tư duy khám phá và phương pháp khoa học cho học sinh ngay từ sớm.

Công nghệ (Technology)

Về công nghệ, học sinh được trang bị khả năng sử dụng, quản lý và khai thác các thiết bị công nghệ đa dạng, từ những vật dụng đơn giản như bút, quạt máy đến các hệ thống phức tạp như máy tính và mạng Internet. Qua các môn học như tin học và công nghệ, học sinh không chỉ nắm vững kiến thức kỹ thuật mà còn biết cách áp dụng công nghệ vào việc học tập và cuộc sống, góp phần nâng cao khả năng thích nghi với sự phát triển không ngừng của xã hội hiện đại.

Kỹ thuật (Engineering)

Trong môn kỹ thuật, học sinh được rèn luyện các kỹ năng thực hành sản xuất và vận hành, giúp hiểu rõ quy trình sản xuất cũng như khả năng phân tích, tổng hợp các kiến thức liên quan để cân bằng các yếu tố kỹ thuật trong thực tế. Đồng thời, học sinh còn học cách nhận biết nhu cầu xã hội và tác động của kỹ thuật đối với cuộc sống, từ đó phát triển tư duy phản biện và năng lực sáng tạo giải pháp phù hợp với các vấn đề kỹ thuật đa dạng.

Toán học (Mathematics)

Toán học đóng vai trò then chốt trong giáo dục STEM khi giúp học sinh phát triển khả năng nhận thức về vai trò của toán học trong mọi lĩnh vực của đời sống. Qua quá trình học tập, học sinh xây dựng nền tảng toán học vững chắc, có khả năng biểu đạt ý tưởng một cách logic, đồng thời áp dụng thành thạo các khái niệm toán học để giải quyết các bài toán thực tế hàng ngày, từ đó nâng cao kỹ năng tư duy phân tích và giải quyết vấn đề.

Một số ví dụ điển hình về chuyên đề STEM theo từng cấp học

Dưới đây là những chuyên đề STEM nổi bật được thiết kế một cách bài bản, phù hợp với từng cấp học nhằm hỗ trợ học sinh phát triển toàn diện kiến thức liên môn cùng với kỹ năng thực hành sáng tạo và tư duy phản biện một cách hiệu quả:

Chuyên đề STEM dành cho học sinh Tiểu học

Tên chuyên đề: Thiết kế và chế tạo mô hình cây cầu bằng giấy với khả năng chịu lực tối ưu

Mục tiêu: Chuyên đề này được xây dựng nhằm giúp các em học sinh tiểu học không chỉ nắm vững mà còn vận dụng một cách sâu sắc các nguyên lý vật lý cơ bản liên quan đến lực tác động và khả năng chịu tải của vật liệu đơn giản như giấy. Qua đó, các em sẽ được hướng dẫn thực hiện các bước thử nghiệm thực tế, phân tích kết quả và đánh giá độ bền cũng như tính ứng dụng của mô hình cây cầu giấy do chính mình thiết kế và chế tạo.
Môn học tích hợp: Chuyên đề này tích hợp một cách chặt chẽ kiến thức và kỹ năng từ nhiều môn học quan trọng như Khoa học tự nhiên, toán học và kỹ thuật cơ bản, nhằm đồng thời phát triển cho học sinh khả năng tư duy logic, kỹ năng tính toán chính xác và năng lực thực hành kỹ thuật cần thiết trong lĩnh vực STEM.
Sản phẩm hoàn chỉnh: Sản phẩm cuối cùng là một mô hình cây cầu được làm hoàn toàn từ giấy, có khả năng chịu được trọng lượng tương đương với một cuốn sách tiêu chuẩn. Qua quá trình thiết kế, chế tạo và thử nghiệm này, học sinh không chỉ nâng cao năng lực sáng tạo mà còn rèn luyện khả năng giải quyết vấn đề thực tế một cách hiệu quả, góp phần phát triển toàn diện kỹ năng học tập và tư duy khoa học.

Chuyên đề STEM dành cho học sinh Trung học Cơ sở (THCS)

Tên chuyên đề: Thiết kế và chế tạo mô hình máy lọc nước mini thân thiện với môi trường

Mục tiêu: Chuyên đề này được xây dựng nhằm giúp học sinh trung học cơ sở không chỉ nắm bắt một cách sâu sắc cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của bộ lọc nước mà còn phát triển khả năng phân tích, nhận biết và đánh giá vai trò thiết yếu của các vật liệu lọc phổ biến như than hoạt tính, cát, sỏi và bông lọc trong quá trình làm sạch nước. Thông qua đó, học sinh sẽ hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của việc sử dụng các vật liệu lọc an toàn và thân thiện với môi trường, góp phần nâng cao ý thức bảo vệ nguồn nước và môi trường sống xung quanh.
Môn học tích hợp: Chuyên đề tích hợp kiến thức đa ngành từ các môn vật lý, hóa học, Sinh học và Công nghệ, tạo điều kiện để học sinh phát triển toàn diện về tư duy khoa học, kỹ năng thực hành và kỹ năng giải quyết vấn đề liên quan đến môi trường và công nghệ.
Sản phẩm hoàn chỉnh: Học sinh sẽ hoàn thiện một mô hình máy lọc nước mini sử dụng các loại vật liệu lọc tự nhiên và nhân tạo có khả năng loại bỏ tạp chất, giúp làm sạch nước hiệu quả. Sản phẩm không chỉ thể hiện kiến thức kỹ thuật mà còn góp phần nâng cao nhận thức của học sinh về bảo vệ môi trường, khuyến khích việc áp dụng các giải pháp xanh, bền vững trong cuộc sống hàng ngày.

Chuyên đề STEM dành cho học sinh Trung học Phổ thông (THPT)

Tên chuyên đề: Thiết kế và phát triển hệ thống nhà thông minh tiết kiệm năng lượng hiện đại

Mục tiêu: Mục tiêu của chuyên đề này là giúp học sinh Trung học Phổ thông không chỉ hiểu sâu sắc các nguyên lý hoạt động của cảm biến ánh sáng và kỹ thuật lập trình vi điều khiển mà còn phát triển khả năng áp dụng những kiến thức này vào thực tiễn, đồng thời nghiên cứu và triển khai các giải pháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả trong môi trường sống hiện đại, góp phần nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường và sử dụng năng lượng bền vững.
Môn học tích hợp: Chuyên đề tích hợp kiến thức đa dạng từ các môn vật lý, công nghệ, tin học và toán học, tạo nên một nền tảng vững chắc để học sinh phát triển tư duy logic, kỹ năng công nghệ và khả năng giải quyết các vấn đề kỹ thuật phức tạp.
Sản phẩm mẫu: Học sinh sẽ thiết kế và chế tạo mô hình nhà thông minh với hệ thống đèn chiếu sáng tự động bật tắt dựa trên cảm biến ánh sáng môi trường và hệ thống điều hòa nhiệt độ thông minh có thể điều chỉnh theo nhu cầu sử dụng, thể hiện sự giao thoa hoàn hảo giữa kiến thức khoa học cơ bản và các công nghệ tiên tiến hiện nay, đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong sinh hoạt hàng ngày.

Một số lưu ý quan trọng khi triển khai chuyên đề STEM

Để đảm bảo việc triển khai các chuyên đề STEM trong nhà trường đạt hiệu quả tối ưu và phù hợp với định hướng phát triển năng lực học sinh trong chương trình giáo dục phổ thông mới, giáo viên và nhà trường cần lưu ý một số điểm quan trọng dưới đây:

Những yêu cầu cơ bản đối với một bài học STEM hiệu quả

Bám sát nội dung chương trình giáo dục phổ thông: Nội dung của bài học STEM cần phải gắn chặt với các môn học trong chương trình Tiểu học như Khoa học, Toán học, công nghệ, tin học… nhằm đảm bảo tính liên môn và không gây quá tải cho học sinh.
Liên hệ thực tiễn và bản chất khoa học: Các vấn đề, tình huống đặt ra trong bài học STEM cần có tính ứng dụng cao, phản ánh các hiện tượng tự nhiên và xã hội xung quanh học sinh, đồng thời dựa trên các nguyên lý và quy luật khoa học để hướng dẫn quá trình khám phá, nghiên cứu.
Tổ chức hoạt động học tích cực, sáng tạo: Trong quá trình học, học sinh cần được tham gia các hoạt động như khám phá khoa học, thiết kế kỹ thuật, giải quyết vấn đề... nhằm phát triển tư duy phản biện, tư duy hệ thống và kỹ năng thực hành.
Tăng cường làm việc nhóm và giao tiếp học thuật: Các bài học STEM cần tạo môi trường học tập cộng tác, nơi học sinh có thể thảo luận, trao đổi và chia sẻ ý tưởng nhằm phát huy khả năng làm việc nhóm hiệu quả và phát triển kỹ năng giao tiếp.
Ưu tiên sử dụng thiết bị sẵn có, dễ tiếp cận: Giáo viên nên thiết kế các bài học sử dụng vật liệu đơn giản, dễ kiếm và chi phí thấp để mọi học sinh đều có thể tham gia mà không bị rào cản bởi điều kiện kinh tế hay kỹ thuật.

Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM sáng tạo và hấp dẫn

Hoạt động trải nghiệm STEM không chỉ dừng lại ở việc giảng dạy trên lớp mà còn mở rộng ra nhiều hình thức linh hoạt như:

Tổ chức các sự kiện như ngày hội STEM, câu lạc bộ STEM, dự án học tập liên môn hoặc các buổi trải nghiệm thực tế tại viện nghiên cứu, doanh nghiệp hoặc trung tâm khoa học, nơi học sinh được tiếp xúc với công nghệ hiện đại và môi trường làm việc thực tế.
Thiết kế hoạt động theo sở thích, năng khiếu và nguyện vọng của học sinh, khuyến khích sự tham gia tự nguyện, từ đó khơi dậy đam mê, sự chủ động học tập và khả năng sáng tạo cá nhân.
Tích hợp vào kế hoạch giáo dục của nhà trường, các hoạt động trải nghiệm STEM cần được xây dựng thành những bài học cụ thể với mục tiêu rõ ràng, nội dung chi tiết và kết quả đầu ra định hướng.
Thúc đẩy mối liên kết giữa nhà trường và các đơn vị ngoài nhà trường, bao gồm trường đại học, viện nghiên cứu, doanh nghiệp, tổ chức nghề nghiệp, các hộ kinh doanh, phụ huynh... nhằm mở rộng cơ hội học tập thực tế và gắn kết cộng đồng.

Tạo điều kiện cho học sinh làm quen với nghiên cứu khoa học và kỹ thuật

Khuyến khích học sinh có năng khiếu tham gia các dự án nghiên cứu nhỏ: Đối với những học sinh có khả năng và đam mê với khoa học, nhà trường nên tạo điều kiện để các em tiếp cận các dự án nghiên cứu hoặc đề tài sáng tạo dưới sự hướng dẫn của giáo viên chuyên môn hoặc các chuyên gia trong lĩnh vực liên quan.
Phát triển kỹ năng nghiên cứu và giải quyết vấn đề thực tiễn: Các dự án giúp học sinh rèn luyện kỹ năng đặt câu hỏi, thu thập dữ liệu, phân tích, xử lý thông tin và trình bày kết quả nghiên cứu một cách khoa học.
Tổ chức các cuộc thi và sân chơi khoa học như ngày hội STEM, cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật, sáng kiến thanh thiếu niên nhi đồng nhằm đánh giá năng lực học sinh, đồng thời tôn vinh những sáng tạo tiêu biểu và khuyến khích phong trào học tập STEM trong toàn trường.

Chuyên đề STEM là cầu nối giữa kiến thức học đường và cuộc sống thực tế, là hướng đi tất yếu trong giáo dục hiện đại. Không chỉ giúp học sinh yêu thích học tập, chuyên đề STEM còn là công cụ hữu hiệu để phát triển toàn diện năng lực người học trong thế kỷ 21.

Đăng bởi:

Nhóm công khai

102K thành viên

20+ bài viết mỗi ngày

Từ trong bụng đến giảng đường