Bài giảng Hướng dẫn tổ chức giáo dục STEM trong Trường THPT

TRIỂN KHAI CHƯƠNG TRÌNH STEM BẬC THPT 
Giáo dục STEM – P hương pháp giáo dục TK 21 
STEM = tích hợp 
S cience (Khoa học) 
T echnology (Công nghệ) 
E ngineering (Kỹ thuật) 
M ath (Toán học) 
“Giáo d ụ c STEM là chìa khóa cho s ự đ ổi mới và tăng trưởng kinh tế trong thế giới kết nối mạng, mà ở đó con người được bao quanh bởi công nghệ và sáng tạo” 
Source: UNESCO 
Giáo dục STEM là gì? 
Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học trong thế kỷ 21. Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. 
VĂN BẢN TRIỂN KHAI CHƯƠNG TRÌNH STEM BẬC THPT 
Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/05/2017 
Thông tư số 32/2018/TT- BGDĐT ngày 26/12/2018 ban hành chương trình giáo dục phổ thông mới 
Kế hoạch số 1223/KH-BGDĐT về triển khai Đề án “ Giáo dục hướng nghiệp và định hướng phân luồng học sinh trong giáo dục phổ thông giai đoạn 2018-2025. 
CV số 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/8/2020 về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học. 
Kế hoạch số 526/KH-BGDĐTvề triển khai thực hiện giáo dục STEM cấp Tiểu học 
Hướng dẫn nhiệm vụ năm học đối với các cấp học. 
CƠ SỞ XÂY DỰNG KHUNG CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC STEM BẬC THPT 
Khung Chương trình giáo dục STEM bậc học THPT được thiết kế tham chiếu mục tiêu chương trình GDPT 2018 và tích hợp mục tiêu giáo dục trải nghiệm, hướng nghiệp bậc THPT. Trên cơ sở hình thành kĩ năng thực hành và hướng nghề cho học sinh, hướng tiếp cận liên môn trong hướng nghiệp dạy nghề, chương trình giáo dục STEM đang được tiếp cận với triết lí: "Trải nghiệm – Kiến tạo" và được kế thừa từ khung chương trình giáo dục STEM của bậc Tiểu học và THCS theo bộ tài liệu này. Phân phối chương trình phù hợp theo hình thức giáo dục tự chọn hay chính khoá với 35 tuần/ năm cho các lớp 10, 11, 12; tập trung vào 3 chủ đề: 
Thực vật và động vật; 
Khoa học; 
Phương tiện giao thông. 
KHUNG CHƯƠNG TRÌNH  S T E M BẬC THPT 
 STEM ROBOTICS 
 STEM TÁI CHẾ 
 STEM CÔNG NGHỆ 4.0 
STEM IOT (Internet of things) 
Môi trường và điều kiện cơ sở vật chất triển khai chương trình giáo dục STEM 
Các chương trình học STEM hoặc mỗi khóa học có những yêu cầu riêng về không gian học tập và trang thiết bị học tập. Vì vậy, để triển khai các chương trình này một cách hiệu quả, cần kết hợp triển khai mô hình phòng học STEM tiêu chuẩn tại các trường học và tại các trung tâm. Phòng học STEM tiêu chuẩn là một không gian học tập được đầu tư chuyên biệt để phục vụ cho việc học tập các môn học STEM theo phương pháp sư phạm tiên tiến 
QUY TRÌNH TỔ CHỨC GIÁO DỤC STEM BẬC THPT  
2. Chức năng phòng học STEM 
 STEM là một không gian học tập được đầu tư chuyên biệt để phục vụ cho việc học tập các môn học STEM theo phương pháp sư phạm tiên tiến. Mục tiêu của phòng học STEM tiêu chuẩn bao gồm: 
• Mang lại một không gian học tập mới mẻ, hiện đại để tạo hứng thú cho học sinh tham gia vào học tập các môn học STEM và trau dồi những kỹ năng mới 
• Khuyến khích học sinh tìm tòi, thử nghiệm và sáng chế, như một cầu nối giữa học tập thực nghiệm với lý thuyết 
 Áp dụng các công nghệ mới trong giáo dục để nâng cao hiệu quả học tập, kích thích trí tưởng tượng và sự sáng tạo của học sinh Các hoạt động chính tại Phòng học STEM tiêu chuẩn bao gồm: 
• Các chương trình giáo dục STEM 
• Các buổi sinh hoạt chuyên đề hàng tuần do học sinh tự thực hiện, hoặc do trường điều phối tổ chức 
• Định kỳ tổ chức ngày hội STEM để học sinh được trải nghiệm công nghệ mới, và trưng bày các thành quả học tập & nghiên cứu khoa học của mìn h. 
3. Các khu vực trải nghiệm giáo dục STEM 
a ) Khu vực thảo luận : 
- Là không gian mở dùng để làm bài tập, trao đổi nhóm và trình bày ý tưởng, thuyết trình. Được trang bị bao gồm: 
- Máy chiếu và màn hình chiếu: trình chiếu các slide minh họa các mẫu vật, trình diễn các thao tác thực hành, sản phẩm hoàn thiện, tạo sự cuốn hút, dễ hiểu cho người học. 
Đèn tuýp: Chiếu sáng cho phòng học, đảm bảo cung cấp đủ độ sáng cho học sinh 
b) Khu vực thực hành: 
Là không gian để kích thích sự khám phá, sáng tạo của học sinh giúp học sinh có thể tự tay thực hiện các sản phẩm. Bao gồm: 
Máy tính PC: Để học sinh thực hiện các bước lập trình, mã code lệnh kết nối đến robot điều khiển robot theo những ý tưởng sáng tạo 
Hoặc kết nối với máy in 3D tạo ra những ấn phẩm tuyệt tác của công nghệ. Một số tác phẩm từ máy in 3D như: 
c) Khu vực trải nghiệm: 
Là không gian sau khi học sinh lắp ghép hoàn thiện học liệu, cài đặt các bước lập trình sẽ trưng bày sản phẩm và chạy thử demo hoạt động, tính năng của học liệu. Thi giữa các nhóm với nhau 
d). Khu vực trưng bày : 
Dùng để treo các dụng cụ liên quan đến môn học. Bao gồm: 
- Đợt ốp gắn tường: dùng để treo các dụng cụ liên quan tới môn học (súng bắn keo, kéo, kìm,...) 
- Đợt trưng bày sản phẩm 
4. Giới thiệu về phòng học STEM bậc THPT 
Phần sau đây trình bày cấu trúc, thiết kế và trang thiết bị của một Phòng học STEM tiêu chuẩn chuẩn với diện tích từ 50-60m 2 . Tùy theo thực tế của trường cũng như các chương trình đào tạo STEM dự kiến triển khai tại trường đó, quy mô và thiết kế của Phòng học STEM tiêu chuẩn sẽ được điều chỉnh phù hợp nhưng vẫn đảm bảo tinh thần giáo dục STEM và các giá trị cốt lõi của không gian học tập STE 
PHÒNG MẪU STEM TIÊU CHUẨN BẬC TH PT BẢN CAO CẤP 
PHÒNG MẪU STEM TIÊU CHUẨN BẬC TH PT BẢN CƠ BẢN 
CHƯƠNG TRÌNH GD STEM THPT 
Mục đích: Hình thành năng lực cốt lõi cho học sinh: 
Năng lực sáng tạo 
Năng lực thực hành 
 Năng lực làm việc nhóm, 
 Năng lực giải quyết vấn đề 
Năng lực ứng dụng thực hành nghề 
Nội dung chương trình: 35 tiết / năm (1 tuần /1 tiết) được chia theo hai dòng sản phẩm STEM : STEM tái chế và STEM Robotic, IOTs với các chủ đề: 
Thực vật 
Khoa học đời sống 
Các chủ đề STEM ứng dụng công nghệ cao 
Các chủ đề STEM hướng nghiệp và đời sống 
CHƯƠNG TRÌNH GD STEM THPT 
3 . Học liệu và sách STEM 
 01 đầu sách dùng làm tài liệu tập huấn cho CBQL và GV: “Hướng dẫn tổ chức giáo dục STEM trong trườngTHPT” 
03 đầu sách dạy cho học sinh từ lớp 10 đến lớp 12 được thiết kế theo triết lý “Trải nghiệm-Khởi nghiệp ”: 
Sách STEM LỚP 10 
Sách STEM LỚP 11 
Sách STEM LỚP 12 
CHƯƠNG TRÌNH GD STEM THPT 
4. Bộ kit học liệu STEM 
6. MỘT SỐ MẪU HỌC LIỆU TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 
ROBOTICS, IoT STEM và hướng triển khai trong chương trình giáo dục 
Phần 2. Hướng dẫn thiết kế chương trình, tổ chức dạy học STEM 
HÌNH THỨC TỔ CHỨC 
QUY TRÌNH KỸ THUẬT 
CẤU TRÚC BÀI HỌC STEM 
1. Dạy học các môn khoa học theo bài học STEM 
2. Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM 
3. Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật 
hình thức tổ chức 
Xác định vấn đề hoặc nhu cầu thực tiễn 
(Nội dung dạy học theo chương trình được sắp xếp lại phù hợp) 
Toán 
Lý 
Hóa 
Sinh 
Nghiên cứu lý thuyết nền (học kiến thức mới) 
Tin 
CN 
Đề xuất các giải pháp khả dĩ 
Chọn giải pháp tốt nhất 
Chế tạo mô hình hoặc mẫu thử nghiệm 
Thử nghiệm và đánh giá 
Chia sẻ và thảo luận 
Điều chỉnh thiết kế 
QUY TRÌNH KỸ THUẬT 
Hoạt động 1: Xác định vấn đề 
Hoạt động 2: Học tập kiến thức mới, đề xuất giải pháp 
Hoạt động 3: Trình bày giải pháp, bảo vệ thiết kế 
Hoạt động 4: Lựa chọn dụng cụ, chế tạo và thử nghiệm 
Hoạt động 5: Trình bày sản phẩm, đánh giá, điều chỉnh 
CẤU TRÚC BÀI HỌC STEM 
Tiến trình một bài học STEM-HS 
Buổi 1 : Xác định vấn đề 
Buổi 2: Nghiên cứu kiến thức nền và lựa chọn giải pháp 
Buổi 3: Chế tạo mẫu thử và đánh giá 
Buổi 4: Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh 
Tiến trình một bài học STEM-GV 
Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học 
Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết 
Bước 3: Xây dựng tiêu chí của sản phẩm và giải pháp giải quyết vấn đề. 
Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức dạy và học 
Chu trình 6E trong giảng dạy STEM 
1. Engage ( gắn kết )- Xác định vấn đề thực tiễn 
2. Explore ( khám phá)- Kiến thức mới, giải pháp 
3. Explain (Giải thích)- Trình bày, bảo vệ giải pháp. 
4. Engineer ( Thiết kế)- 
5. Enrich (Khắc sâu)- Đánh giá, thử nghiệm 
6. Evaluate (Đánh giá)- Trình bày, đánh giá, điều chỉnh 
Quy trình 6E (Burke, B.N (2014) 
Đánh giá học sinh 
01 
Khả năng tiếp nhận và sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ học tập 
02 
Mức độ tích cực, chủ động, sáng tạo, hợp tác của học sinh 
03 
Mức độ tham gia tích cực của học sinh trong trình bày, trao đổi, thảo luận 
04 
Mức độ đúng đắn, chính xác, phù hợp của các kết quả thực hiện 
Giáo viên đánh giá 
HS tự đánh giá 
Đánh giá chéo 
Sản phẩm của học sinh 
Đánh giá sản phẩm 
HS tự đánh giá (4 điểm) 
GV đánh giá (6 điểm) 
Các thành viên thảo luận và thống nhất điểm cho từng thành viên trong nhóm. 
Độ hoàn thiện của dự án 
(2 điểm) 
Lập trình sản phẩm 
(2 điểm) 
Tính thực tiễn và sáng tạo của sản phẩm (2 điểm) 
Phần 3. Minh họa và chia sẻ cách thiết kế giáo án STEM, sản phẩm STEM tái chế, STEM robotics 
Nội dung 
Các bước để soạn 1 giáo án hoàn chỉnh 
Xây dựng và thiết kế tiến trình dạy học (bài mẫu) 
Q&A 
Cách tổ chức hoạt động nhóm, đánh giá HS 
01 
02 
03 
04 
Các bước soạn giáo án 
01 
Các bước quan trọng khi soạn giáo án 
2. Xác định phương pháp chủ đạo 
1. Xác định mục tiêu: kiến thức, năng lực, phẩm chất 
	 (dựa vào chuẩn đầu ra , đúng trọng tâm, tránh đi sai hướng, không rơi vào quá tải nội dung) 
	 (tùy theo từng hoàn cảnh, cơ sở vật chất, tùy theo khả năng của học sinh, tùy vào nội dung của tiết học) 
3. Trình bày từng hoạt động cụ thể 
	 (các hoạt động được xây dựng dựa trên mục tiêu của bài học, kết thúc các hoạt động là dần đi đến mục tiêu) 
Các bước cụ thể khi soạn giáo án 
Bước 1: Xác định mục tiêu bài học 
Bước 2: Xác định phương pháp chủ đạo 
Bước 3: Chuẩn bị thiết bị dạy - học 
Bước 4: Tiến trình c ác hoạt động dạy học 
Bước 5: Tổng kết cuối bài: củng cố, giao nhiệm vụ, đánh giá, 
Bước 1: Xác định mục tiêu bài học 
Sau khi kết thúc bài học, tiết học; học sinh đạt được điều gì về: kiến thức, năng lực, phẩm chất . 
Căn cứ vào chuẩn kiến thức để xác định các mức độ (biết, hiểu, vận dụng) cụ thể của bài học (đặc biệt là chuẩn kiến thức, năng lực, phẩm chất đã nêu trong SG V ). 
Bước 2: Xác định phương pháp chủ đạo 
	Đặc điểm nội dung bài học, tiết học 
	 Điều kiện cơ sở vật chất: lớp học, phòng máy, trang thiết bị dạy học 
	Trình độ tiếp thu, khả năng nhận thức của học sinh 
Bước 3: Chuẩn bị thiết bị dạy - học 
	 Máy tính, máy in, máy chiếu, phần mềm, tranh ảnh, sơ đồ, phiếu học tập,... 
Chuẩn bị cho giáo viên: 
	 tài liệu, sưu tầm và nghiên cứu trước khi học , kiến thức nền đã có liên quan đến nội dung bài học ... 
Chuẩn bị cho học sinh: 
	 Phân biệt được hoạt động của giáo viên và hoạt động của học sinh trong từng hoạt động một cách chi tiết cụ thể. 
Bước 4: Tiến trình c ác hoạt động dạy học 
	 Không nên tạo ra nhiều hoạt động trong một tiết học, định hướng mục tiêu 
cho từng hoạt động. 
	 Định hướng phân bổ thời lượng cho mỗi hoạt động hợp lý 
Bước 5: Tổng kết cuối bài 
Giao nhiệm vụ hoặc bài tập cho học sinh về nhà thực hiện 
Đánh giá, nhận xét tiết học để kịp thời điều chỉnh phương pháp dạy 
Tóm tắt, nhấn mạnh các điểm chính của bài học 
Giới thiệu tài liệu hoặc các hình thức tham khảo cần thiết khác 
Các hoạt động trong bài dạy 
1 
Hoạt động 1: Mở đầu- Xác định vấn đề 
2 
Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất phương án 
3 
Hoạt động 3: Thi công sản phẩm 
4 
Hoạt động 4: Chia sẻ và hoàn thiện sản phẩm 
5 
Hoạt động 5: Mở rộng sáng tạo 
6 
Hoạt động 6: Tổng kết 
Xây dựng và thiết kế tiến trình dạy học (bài mẫu) 
02 
Bước 1: Xác định mục tiêu bài học 
Lắp ráp và lập trình Robot gắp vật tự động 
Bước 2: Xác định phương pháp chủ đạo 
Đặc điểm nội dung bài học, tiết học 
Điều kiện cơ sở vật chất: lớp học, phòng máy, trang thiết bị dạy học 
Trình độ tiếp thu, khả năng nhận thức của học sinh 
Bước 3: Chuẩn bị thiết bị dạy - học 
	 Máy tính, máy chiếu, phần mềm, bộ robotics 
Chuẩn bị cho giáo viên: 
	 tài liệu, sưu tầm và nghiên cứu trước khi học , kiến thức nền đã có liên quan đến nội dung bài học ... 
Chuẩn bị cho học sinh: 
Bước 4: Tiến trình c ác hoạt động dạy học 
Lý thuyết 
Tổng quan về Robot cần xây dựng, các chi tiết và chức năng của Robot 
Hướng dẫn lắp ráp mô hình, khung cơ khí 
Hướng dẫn lập trình trên phần mềm Arduino, scratch 
Hoàn thành robot và chạy thử 
II. Thực hành 
Thực hành lắp ráp robot 
Thực hành lập trình robot trên Arduino, scratch 
Bước 5: Tổng kết cuối bài 
Giao nhiệm vụ hoặc bài tập cho học sinh về nhà thực hiện 
Đánh giá, nhận xét tiết học để kịp thời điều chỉnh phương pháp dạy 
Tóm tắt, nhấn mạnh các điểm chính của bài học 
Giới thiệu tài liệu hoặc các hình thức tham khảo cần thiết khác 
03 
Cách tổ chức hoạt động nhóm, đánh giá HS 
Thời lượng 
Hoạt động nhóm này diễn ra trong bao lâu? 
Mục đích 
Hoạt động này hướng đến trải nghiệm học tập nào? 
Hình thức/Quy mô 
Hình thức tổ chức nào phù hợp nhất với hoạt động học tập? Quy mô như nào thì đạt được mục đích? 
Thành phần 
Nhóm gồm các học sinh có đặc điểm giống nhau hay không giống nhau? 
Đặc điểm học sinh 
Đặc điểm nào ảnh hưởng đến nhiệm vụ học tập này? 
Cách tiến hành 
Các nhóm sẽ được chia như thế nào? 
Đánh giá sản phẩm 
Phiếu phân công nhiệm vụ trong nhóm 
Chuẩn đầu ra của chương trình giáo dục STEM bậc THPT a, Năng lực  
Chuẩn đầu ra của chương trình giáo dục STEM bậc THPT 
Chuẩn đầu ra của chương trình giáo dục STEM bậc THPT 
BỘ TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC GIÁO VIÊN THAM GIA GIẢNG DẠY STEM THPT 
Hướng dẫn cho GV tự đánh giá 
Giáo viên tự đánh giá năng lực giảng dạy và giáo dục STEM thông qua việc cho điểm các tiêu chí được liệt kê trong bảng dưới đây. 
Phần minh chứng: GV có thể đưa ra các thông tin, hình ảnh đã thực hiện trong quá trình giảng dạy (gắn link drive sưu tập các thông tin, hình ảnh). 
Tiêu chí cho điểm theo các mức như sau: 
Sáng tạo và chuyển giao: 3đ; 
Thành thạo: 2đ; 
Cơ bản: 1đ; 
Thanks