1
THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM CHO HỌC SINH 12
MÔN CÔNG NGHỆ TẠI TRƢỜNG THPT TÂN PHÚ
Chƣơng I: TỔNG QUAN

I- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
1-Cơ sở lý luận.
a. 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), thƣờng đƣợc 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 đƣợc
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 đƣợc sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả
đó với những ngƣời khác.
b. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM.
Việc đƣa giáo dục STEM vào trƣờng trung học mang lại nhiều ý
nghĩa, phù hợp với định hƣớng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là:
– Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà
trƣờng, bên cạnh các môn học đang đƣợc quan tâm nhƣ Toán, Khoa
học, các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật cũng sẽ đƣợc quan tâm, đầu tƣ
trên tất cả các phƣơng diện về đội ngũ giáo viên, chƣơng trình, cơ sở
vật chất.
– Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập
trong giáo dục STEM hƣớng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để
giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh đƣợc hoạt động, trải nghiệm





3
kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với học sinh; đồng thời, tiêu chí đó
buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích
đƣợc thiết kế cho sản phẩm cần làm.
Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp
Trong hoạt động này, học sinh thực hiện hoạt động học tích cực, tự
lực dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên. Trong bài học STEM sẽ không
còn các "tiết học" thông thƣờng mà ở đó giáo viên "giảng dạy" kiến
thức mới cho học sinh. Thay vào đó, học sinh tự tìm tòi, chiếm lĩnh
kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn
thành. Kết quả là, khi học sinh hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời
học sinh cũng đã học đƣợc kiến thức mới theo chƣơng trình môn học
tƣơng ứng.
Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp
Trong hoạt động này, học sinh đƣợc tổ chức để trình bày, giải thích
và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới
học và kiến thức đã có); đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải
quyết vấn đề. Dƣới sự trao đổi, góp ý của các bạn và giáo viên, học
sinh tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản
thiết kế trƣớc khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm.
Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá
Trong hoạt động này, học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết
kế đã hoàn thiện sau bƣớc 3; trong quá trình chế tạo đồng thời phải
tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, học sinh cũng
có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là
khả thi.
Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh
Trong hoạt động này, học sinh đƣợc tổ chức để trình bày sản phẩm

linh kiện trong mạch điện tử và nó đòi hỏi các em phải tƣởng tƣợng rất mơ
hồ. Đây cũng là môn học góp phần giúp học sinh hình thành tính năng
động, sáng tạo tiếp cận với tri thức khoa học, kỹ thuật và định hƣớng tốt hơn
cho ngành nghề của mình sau này.
Trong môn học Công nghệ 12, các chƣơng giới thiệu về linh kiện và
mạch điện tử cơ bản cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản về linh
kiện và mạch điện tử. Thông qua đó giúp các em đọc đƣợc các giá trị của
các linh kiện và mạch điện tử đơn giản, là cơ sở cho quá trình học tập lên
cao sau này và giúp học sinh có thêm ít kiến thức cơ bản để ứng dụng trong
lao động, sản xuất.


5
Vì tầm quan trọng của phân môn nêu trên nên cần đi sâu nghiên cứu,
đổi mới phƣơng pháp sao cho việc truyền thụ kiến thức tới học sinh hiệu quả
nhất.
Môn Công Nghệ THPT nói chung và phần kỹ thuật điện tử có nhiều nội
dung khó. Nội dung kiến thức kỹ thuật vừa cụ thể vừa trìu tƣợng khi giảng
dạy về phần sơ đồ và nguyên lý hoạt động của mạch điện tử cho nên học
sinh rất khó tiếp thu.
Trong thực tế hiện nay môn Công Nghệ đang gặp nhiều khó khăn thiếu
thốn về cơ sở vật chất cho dạy học và thực hành: thiếu vật thể trực quan,
thiếu mô hình dạy …Để nâng cao chất lƣợng dạy học bộ mỗi thầy cô cố
gắng khắc phục các khó khăn của bộ môn, đồng thời phải luôn đổi mới, rút
kinh nghiệm sau mỗi bài giảng để thu đƣợc kết quả tốt hơn.
Hiện nay trong cuộc sống hằng ngày đặc biệt là giai đoạn bùng nổ công
nghệ thông tin các em học sinh đã đƣợc tiếp xúc rất nhiều với các mô hình
chế tạo đơn giản đến phức tạp . Những những mô hình này giúp ngƣời học
có thể trực quan hơn trong quá trình tƣ duy nên giúp ngƣời học dễ dàng tiếp
thu bài.

Tổ chức và thiết kế dạy học theo phƣơng pháp stem dành cho học sinh học
môn công nghệ khối 12, nhằm phát huy tính tích cực sáng tạo của học sinh.
Qua đó nâng cao chất lƣợng dạy và học trong nhà trƣờng.
b. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài này đƣợc thực hiện xuyên suốt trong học kì 1 của môn công nghệ
khối 12 tại trƣờng THPT Tân Phú. Nội dung của đề tài này tập trung vào các
chủ đề steam có liên qua tới các mạch, linh kiện điện tử.


7
CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG CÁC GIAI ĐOẠN
THỰC HIỆN CHỦ ĐỀ STEM CHO MÔN HỌC CÔNG NGHỆ 12
Trƣớc khi cho học sinh thực hiện các chủ đề STEM, giáo viên chủ động điều
chỉnh kế hoạch dạy học bằng cách lồng ghép triển khai các bƣớc thực hiện các
chủ đề stem trong các tiết học.
I. Giai đoạn giới thiệu chủ đề và lựa chọn chủ đề
Giai đoạn này giáo viên thực hiện từ tuần 1 đến tuần thứ 5. Sau khi học hết
tuần thứ 5 môn công nghệ lớp 12, học sinh đã hình thành nên các khái niệm,
các linh kiện điện tử cơ bản. Học sinh đã biết cấu tạo, công dụng của các linh
kiện điện tử cơ bản đó.
Trong giai đoạn này, giáo viên sẽ giới thiệu khái quát về các chủ đề
STEM, ý nghĩa , mục đích và các công việc mà học sinh cần thực hiện.. Các
chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chƣơng trình của các môn học thành
phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học
tập. Điểm chấm các đề tài này sẽ đƣợc lấy làm điểm 1 tiết cho môn học.
Các chủ đề STEM giáo viên đƣa ra trong năm học 2019-20120 tại trƣờng
THPT Tân Phú để cho các em lựa chọn và tìm hiểu thực hiện trong môn học
là:
1. Thiết kế và chế tạo vòi nước tự động dùng cho bình 20l tại lớp học.
2. Thiết kế và chế tạo thùng rác thông minh dùng trong lớp học

- Các nhóm còn lại sẽ đặt câu hỏi và phản biện
Giáo viên tổng kết và cho điểm


9
CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC CHỦ ĐỀ STEM
ỨNG DỤNG VÀO DẠY MÔN CÔNG NGHỆ 12
I. Thiết kế và chế tạo vòi nƣớc tự động dùng cho bình 20l tại lớp học.
A. Phần lý thuyết giáo viên cần triển khai
1. Mô tả chủ đề:
Học sinh hiểu và biết các công dụng của các linh kiện điện tử thông qua
tìm hiểu trên mạng và sách vở để thiết kế và chế tạo bộ vòi nƣớc tự động
dùng cho bình 20l trong lớp học của mình. Sau khi chế tạo xong, chỉ cần
đƣa ly vào vòi nƣớc là nó tự chảy ra, nhấc ly ra nƣớc sẽ tự ngắt lại.
2. Mục tiêu
a) Kiến thức, kĩ năng.
– Vận dụng đƣợc các kiến thức về các linh kiện thiết bị để chế tạo đƣợc
vòi nƣớc tự động theo yêu cầu, tiêu chí cụ thể;
– Tính toán, vẽ đƣợc bản thiết kế vòi tự động đảm bảo các tiêu chí đề ra;
– Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo và thử nghiệm dựa trên bản
thiết kế;
– Trình bày, bảo vệ đƣợc bản thiết kế và sản phẩm của mình, phản biện
đƣợc các ý kiến thảo luận;
– Tự nhận xét, đánh giá đƣợc quá trình làm việc cá nhân và nhóm.
b) Phát triển phẩm chất:
– Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học;
– Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp;
– Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi
thực nghiệm.
c) Định hƣớng phát triển năng lực:

- Lên phƣơng án thiết sản phẩm
c) Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh
-

Mô tả và giải thích đƣợc một cách định tính về nguyên lí làm việc của
mô hình;

-

Xác định đƣợc kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo mô hình theo
các tiêu chí đã cho.


11
d) Cách thức tổ chức hoạt động
Giáo viên giao cho học sinh tìm hiểu về các linh kiện điện tử kể trên

-

(mô tả, xem hình ảnh, video…) với yêu cầu: mô tả đặc điểm, hình dạng
và nguyên lý làm việc.
- Học sinh ghi lời mô tả và giải thích vào vở cá nhân; trao đổi với bạn
(nhóm đôi hoặc 4 học sinh); trình bày và thảo luận chung.
Giáo viên xác nhận kiến thức và giao nhiệm vụ cho học sinh tìm hiểu

-

trên các phƣơng tiện để thiết kế sản phẩm với các tiêu chí đã cho.
Hoạt động 2. NGHIÊN C U KIẾN TH C TRỌNG TÂM VÀ XÂY
DỰNG BẢN THIẾT KẾ

 Xây dựng và hoàn thiện bản thiết kế thuyền;
 Lựa chọn hình thức và chuẩn bị nội dung báo cáo.
– Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh khi cần thiết.
Hoạt động 3. TR NH BÀY BẢN THIẾT KẾ
a. Mục đích
Học sinh hoàn thiện đƣợc bản thiết vòi tự động của nhóm mình.
b. Nội dung
- Học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề
ra.
- Thảo luận, đặt câu hỏi và phản biện các ý kiến về bản thiết kế; ghi lại các
nhận xét, góp ý; tiếp thu và điều chỉnh bản thiết kế nếu cần.
- Phân công công việc, lên kế hoạch chế tạo và thử nghiệm vòi tự động.
c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh
Bản thiết kế vòi tự động sau khi đƣợc điều chỉnh và hoàn thiện.
d. Cách thức tổ chức hoạt động
– Giáo viên đƣa ra yêu cầu về:
 Nội dung cần trình bày;
 Thời lƣợng báo cáo;
 Cách thức trình bày bản thiết kế và thảo luận.
– Học sinh báo cáo, thảo luận.
– Giáo viên điều hành, nhận xét, góp ý và hỗ trợ học sinh.


13
Hoạt động 4. CHẾ TẠO VÀ TH

NGHI M VÒI NƯỚC TỰ ĐỘNG

a. Mục đích
- Học sinh dựa vào bản thiết kế đã lựa chọn để chế tạo vòi tự động đảm

-

Các nhóm trình diễn sản phẩm trƣớc lớp.


14
- Đánh giá sản phẩm dựa trên các tiêu chí đã đề ra:
- Chia sẻ, thảo luận để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện sản phẩm.
-

Các nhóm tự đánh giá kết quả nhóm mình và tiếp thu các góp ý, nhận xét
từ giáo viên và các nhóm khác;

-

Sau khi chia sẻ và thảo luận, đề xuất các phƣơng án điều chỉnh sản
phẩm;

-

Chia sẻ các khó khăn, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra qua quá trình
thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo.

c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh
Vòi tự động đã chế tạo đƣợc và nội dung trình bày báo cáo của các nhóm.
d. Cách thức tổ chức hoạt động
- Giáo viên giao nhiệm vụ: các nhóm trình diễn sản phầm trƣớc lớp và tiến
hành thảo luận, chia sẻ.
-


đƣợc các ý kiến thảo luận;
– Tự nhận xét, đánh giá đƣợc quá trình làm việc cá nhân và nhóm.
b. Phát triển phẩm chất:
– Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học;
–

êu thích sự khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức học đƣợc

vào giải quyết nhiệm vụ đƣợc giao;
– Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp;
– Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi
thực nghiệm.


16
c. Định hƣớng phát triển năng lực:
– Tìm hiểu khoa học, cụ thể về các ứng dụng của các thiết bị linh kiện
– Giải quyết đƣợc nhiệm vụ thiết kế và chế tạo vòi tự động một cách
sáng tạo;
– Hợp tác với các thành viên trong nhóm để thống nhất bản thiết kế và
phân công thực hiện;
– Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm
và đánh giá.
3. Thiết bị
- Các thiết bị dạy học: giấy A0, mẫu bản kế hoạch, …
- Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo và thử nghiệm “vòi tự động”:
- Cảm biến siêu âm, mạch arduino, động sơ servo, adapter…
- Súng bắn keo nến, cƣa, tua-vit, khoan
- Thùng nƣớc cũ, vật liệu trang trí…
4. Tiến trình dạy học

d. Cách thức tổ chức hoạt động
Giáo viên giao cho học sinh tìm hiểu về các linh kiện điện tử kể trên

-

(mô tả, xem hình ảnh, video…) với yêu cầu: mô tả đặc điểm, hình dạng
và nguyên lý làm việc.
- Học sinh ghi lời mô tả và giải thích vào vở cá nhân; trao đổi với bạn
(nhóm đôi hoặc 4 học sinh); trình bày và thảo luận chung.
Giáo viên xác nhận kiến thức và giao nhiệm vụ cho học sinh tìm hiểu

-

trên các phƣơng tiện để thiết kế sản phẩm với các tiêu chí đã cho.
Hoạt động 2. NGHIÊN C U KIẾN TH C TRỌNG TÂM VÀ XÂY DỰNG
BẢN THIẾT KẾ
a. Mục đích
Học sinh hình thành kiến thức mới về các linh kiện điện tử; đề xuất đƣợc
giải pháp và xây dựng bản thiết kế thùng rác tự động.
b. Nội dung
- Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu tham khảo và các
video trên mạng về các kiến thức nguyên lý hoạt động , cấu tạo các
linh kiện điện tử
- Học sinh thảo luận về các thiết kế khả dĩ của thùng rác tự động và
đƣa ra giải pháp có căn cứ.
- Hoàn thành bản thiết kế và nộp cho giáo viên.
c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh
-

Học sinh xác định và ghi đƣợc thông tin, kiến thức về các linh kiện

Bản thiết kế thùng rác tự động sau khi đƣợc điều chỉnh và hoàn thiện.


19
d. Cách thức tổ chức hoạt động
– Giáo viên đƣa ra yêu cầu về:
 Nội dung cần trình bày;
 Thời lƣợng báo cáo;
 Cách thức trình bày bản thiết kế và thảo luận.
– Học sinh báo cáo, thảo luận.
– Giáo viên điều hành, nhận xét, góp ý và hỗ trợ học sinh.
Hoạt động 4. CHẾ TẠO VÀ TH

NGHI M THÙNG RÁC TỰ ĐỘNG

a. Mục đích
- Học sinh dựa vào bản thiết kế đã lựa chọn để chế tạo thùng rác tự động
đảm bảo yêu cầu đặt ra.
-

Học sinh thử nghiệm, đánh giá sản phẩm và điều chỉnh nếu cần.

b. Nội dung
-

Học sinh sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ cho để tiến hành chế
tạo sản phẩm theo bản thiết kế.

- Trong quá trình chế tạo các nhóm đồng thời thử nghiệm và điều chỉnh
học sinh sẽ quan sát, đánh giá và điều chỉnh lại nếu cần.

-

Sau khi chia sẻ và thảo luận, đề xuất các phƣơng án điều chỉnh sản
phẩm;

-

Chia sẻ các khó khăn, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra qua quá trình
thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo.

c.

Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh
Thùng rác tự động đã chế tạo đƣợc và nội dung trình bày báo cáo của các
nhóm.

d. Cách thức tổ chức hoạt động
- Giáo viên giao nhiệm vụ: các nhóm trình diễn sản phầm trƣớc lớp và tiến
hành thảo luận, chia sẻ.
-

Các nhóm chia sẻ về kết quả, đề xuất các phƣơng án điều chỉnh, các kiến
thức và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và
chế tạo sản phẩm.

- Giáo viên đánh giá, kết luận và tổng kết.
B. Sản phẩm của học sinh sau khi hoàn thành
( PHẦN PHỤ LỤC 2)




18,5

13,7

LỚP

phƣơng pháp truyền
thống
Các lớp đƣợc học 67,8
theo phƣơng pháp
mới
Từ thực tế tôi đã áp dụng trong những năm vừa qua, khi giảng dạy theo
phƣơng pháp tổ chức dạy học theo chủ đề STEM có sử dụng mô hình máy tiện để
thực hành thì bài dạy sẽ sinh động hơn rất nhiều. Ngoài chức năng trực quan sinh
động nó còn tăng sự tò mò khám phá cái mới lạ của các em nên sẽ tạo nhiều cảm
hừng học tập cho các em hơn. Mặc dù máy tiện đã đƣợc các trƣờng đại học sử
dụng nhiều trong chƣơng trình học nhƣng đối với chƣơng trình môn công nghệ 11
ở cấp trung học là còn điều mới lạ. Vì vậy, tôi rất mong các thầy cô dạy cùng bộ
môn thực hiện khảo sát và cho ý kiến góp ý.


22
Chƣơng V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Những bài học kinh nghiệm đƣợc rút ra từ quá trình áp dụng sáng kiến.
Để góp phần tích cực vào phong trào đổi mới phƣơng pháp giảng dạy, nâng
cao tính tích cực của học sinh, những công việc tôi làm không có gì mới, là những
việc bình thƣờng với mong muốn làm tốt hơn công việc của mình và đóng góp
công sức nâng cao chất lƣợng giảng dạy bộ môn.
Qua thời gian thực hiện và rút kinh nghiệm tôi muốn đóng góp với đồng nghiệp


Tài liệu tham khảo:
1- SGK Công nghệ công nghiệp 12 NXB Giáo dục Tác giả: Nguyễn Văn Khôi
chủ biên.
2- Tài liệu tập huấn- Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục
3- Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM. NXB Đại học sƣ phạm Hồ Chí
Minh- tác giả: Nguyễn Thanh Nga ( chủ biên)


24

PHỤ LỤC 1
CHỦ ĐỀ STEM: VÒI NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG CHO BÌNH 20 TẠI
LỚP HỌC
A. Lí do chọn đề tài.
1. Các phƣơng pháp cung cấp nƣớc uống tại trƣờng học
a. Sử dụng các vòi nƣớc uống tập trung.

Trong trƣờng hợp này, hệ thông lọc nƣớc sẽ đặt tại trong nhà
trƣờng, nƣớc uống sẽ đƣợc dẫn qua các đƣờng ống dẫn đến các vòi
tập trung. Khi học sinh có nhu cầu sử dụng nƣớc uống sễ đến các
điểm tập trung này để lấy nƣớc sử dụng.
b. Nƣớc uống tại các bình nƣớc 20l tại lớp học.

Nƣớc uống dành cho học sinh sẽ đƣợc đựng trong các bình 20 lít
và mỗi lớp sẽ đƣợc trang bị mỗi bình. Học sinh khi có nhu cầu
uống nƣớc sẽ có nguồn nƣớc kịp thời trong lớp học cung cấp cho
các em