Nếu bạn đang tìm hiểu về quy trình thiết kế kỹ thuật (Engineering design process – EDP) để giảng dạy STEM cho học sinh, đây là bài viết đáng để bạn tham khảo, giúp bạn có thêm nhiều thông tin hữu ích. Nhìn chung, đây là phương pháp giúp các “kỹ sư nhí” có thể biết cách giải quyết vấn đề hiệu quả hơn và làm quen với các công nghệ mới.
Mục lục
Tổng quan về quy trình thiết kế kỹ thuật EDP
Quy trình thiết kế kỹ thuật tập trung vào khả năng giải quyết vấn đề theo một hướng mở, giúp hoc sinh phát triển được tư duy sáng tạo và khuyến khích các em học hỏi từ những thất bại của mình. Quá trình này giúp các em phát triển được các kỹ năng mềm quan trọng, từ đó tự tin trước bất kỳ thử thách nào trong các môn học hoặc thậm chí trong cuộc sống tương lai.
Vậy, quy trình EDP này là gì? Đây là quy trình gồm nhiều bước, học sinh có thể đi theo các bước kỹ thuật này để giải quyết vấn đề đặt ra. Quy trình này có tính lặp đi lặp lại – nghĩa là bạn có thể lặp lại một bước nào đó nhiều lần nếu cần, để từ đó đưa ra cải tiến tốt hơn trong quá trình thực hiện và học hỏi được từ những thất bại trước đó.
Nhờ vào đó, học sinh có thể sáng tạo ra các khả năng thiết kế mới, từ đó tạo ra những giải pháp tuyệt vời hơn.
Thông thường, quy trình thiết kế kỹ thuật được học sinh thực hiện dưới hình thức làm việc theo nhóm, nhằm thiết kế một sản phẩm, giải pháp nào đó. Các em sẽ làm việc cùng nhau để cùng động não, đưa ra những ý tưởng mới và cùng nhau áp dụng các khái niệm kiến thức khoa học vào thực tế, thử nghiệm các nguyên mẫu và phân tích dữ liệu.
Việc học tập dựa trên dự án theo đúng quy trình thiết kế kỹ thuật sẽ thu hút học sinh ở mọi cấp học – đồng thời khuyến khích các em có thêm kiến thức về STEM.
Đưới đây, hãy cùng xem qua 7 bước cơ bản trong quy trình EDP này nhé!
Hướng dẫn chi tiết 7 bước trong EDP
Quy trình thiết kế kỹ thuật gồm 7 bước chính: Xác định vấn đề, nghiên cứu thông tin, liệt kê các ý tưởng khả thi, chọn 1 giải pháp, xây dựng nguyên mẫu, kiểm tra nguyên mẫu và hoàn thiện khi cần. Cùng tìm hiểu kỹ hơn về từng bước:
Bước 1: Xác định vấn đề
Tại bước này, các kỹ sư nhí sẽ cùng đặt ra những câu hỏi liên quan đến sản phẩm, giải pháp mà họ cần thiết kế ra. Những câu hỏi này bao gồm:
- Vấn đề cần chúng ta giải quyết là gì?
- Chúng ta muốn thiết kế cái gì?
- Giải pháp / sản phẩm mà chúng ta tạo ra sẽ dành cho ai? Và chúng mang lại lợi ích gì, đạt được mục tiêu gì cho chúng ta?
- Các yêu cầu cần thiết để thiết kế ra được giải pháp là gì?
- Các hạn chế, khó khăn chúng ta có thể gặp phải là gì? Có hướng giải quyết nào không? Giải pháp đề ra có thực sự khả thi không?
- Mục tiêu cuối cùng mà chúng ta hướng đến là gì?
>> Xem thêm: Các ý tưởng STEM giúp bạn thoát ra khỏi khuôn mẫu
Bước 2 – Nghiên cứu thông tin
Trong quá trình này, học sinh sẽ thu thập thông tin liên quan đến vấn đề và giải pháp mà các em cần thiết kế. Chúng có thể bao gồm nhiều hình thức, từ giáo viên hỗ trợ hướng dẫn, đến việc các em tự nghiên cứu qua sách báo, Internet hoặc trò chuyện với những chuyên gia để thu thập kiến thức.
Những thông tin cần thiết cho các em là trước đây đã có những giải pháp / sản phẩm tương tự hay chưa, nếu có thì chúng ta có thể học hỏi được gì thêm không? Ngoài ra, hiện tại có công nghệ nào có thể hỗ trợ các em không? Các em có thể vận dụng chúng được không?
Bước 3 – Suy nghĩ các giải pháp khả thi
Trong quy trình thiết kế kỹ thuật, các em sẽ cùng nhau làm việc theo nhóm để đưa ra càng nhiều ý tưởng về giải pháp càng tốt. Đây là giai đoạn khuyến khích sự phát triển ý tưởng theo hướng sáng tạo nhất và không nên phán xét!
Và bạn nên nhớ rằng, chúng ta hãy trao đổi các ý tưởng với nhau và tập trung vào vấn đề cần giải quyết. Một không gian học tập phù hợp sẽ giúp học sinh có thể sáng tạo hơn, từ đó đưa ra những giải pháp khả thi và hiệu quả hơn!
Bước 4 – Chọn 1 giải pháp khả thi nhất
Đối với các nhóm học sinh, đây có thể là bước khó khăn nhất trong quy trình thiết kế kỹ thuật, vì các em phân vân không biết nên chọn giải pháp nào.
Lúc này, giáo viên có thể ở bên cạnh hướng dẫn và hỗ trợ, yêu cầu các em xem xét lại những nhu cầu của mình, các khó khăn mình gặp phải nếu chọn giải pháp đó, cũng như xem lại thông tin đã nghiên cứu trước đó để có thể so sánh các ý tưởng và chọn ra giải pháp cho mình. Khi có giải pháp, các nhóm học sinh sẽ cùng lên kế hoạch để hoàn thành giải pháp đó theo đúng tinh thần của quy trình Engineering design process.
Bước 5 – Xây dựng nguyên mẫu
Xây dựng một nguyên mẫu để biến ý tưởng của bạn thành hiện thực! Các nguyên mẫu đầu tiên này sẽ cho bạn biết rằng giải pháp mà các em thiết kế có đáp ứng được yêu cầu đặt ra hay không.
Ngoài ra, sau khi có nguyên mẫu, các em có thể tự do sáng tạo thêm, phát triển trí tưởng tượng để thiết kế ra những giải pháp tuyệt vời hơn nữa!
Bước 6 – Kiểm tra và đánh giá nguyên mẫu
Nguyên mẫu có hoạt động đúng như ý muốn hay không? Hãy thử nghiệm, quan sát và ghi lại kết quả. Các nhóm học sinh nên trao đổi, thảo luận với nhau để cùng góp ý và chọn ra những điểm cần cải thiện nếu có. Đây là một trong những bước quan trọng của quy trình thiết kế kỹ thuật EDP, giúp học sinh tạo ra những giải pháp tốt nhất.
Bước 7 – Cải thiện khi cần thiết
Nếu cần cải thiện nguyên mẫu, các nhóm học sinh sẽ cùng nhau bắt tay vào thực hành cải thiện: Hãy đưa ra thiết kế mới, tiến hành sửa đổi. Sau đó, các nhóm học sinh sẽ cùng lặp lại 2 bước này liên tục, để giải pháp của bạn trở nên tốt nhất có thể!
Quy trình thiết kế kỹ thuật trong giáo dục STEM
Thông thường, việc giảng dạy STEM với quy trình thiết kế kỹ thuật EDP thường đi kèm với học tập dựa theo dự án (Project-based Learning – PBL). Học tập theo dự án giúp học sinh:
- Trang bị kỹ năng giải quyết các vấn đề thực tế thông qua dự án
- Học sinh được quyền chủ động trong học tập hơn so với phương pháp truyền thống
- Giáo viên có thể đưa ra gợi ý, hướng dẫn và tạo điều kiện cho học sinh khám phá sâu hơn các kiến thức cần học
- Các em được làm việc theo nhóm, từ đó phát triển nhiều kỹ năng quan trọng như giao tiếp, hợp tác, phản biện,…
Việc dạy học STEM theo quy trình EDP sẽ đi kèm với PBL, giúp tạo ra nhiều cơ hội cho các em suy nghĩ mở theo nhiều hướng, phát triển tư duy sáng tạo và chia sẻ với bạn bè về ý tưởng của mình.
Dưới đây, chúng tôi sẽ giới thiệu chi tiết về cách giảng dạy STEM mẫu có áp dụng EDP để bạn hiểu hơn, từ đó bạn có thể áp dụng vào quy trình EDP trong STEAM mầm non, cấp 1, cấp 2 hoặc cao hơn tùy thích.
Đưa ra tình huống, bối cảnh thu hút
Lưu ý rằng, trước khi đưa ra vấn đề cho các em giải quyết theo quy trình EDP, bạn nên cung cấp một bối cảnh thực tế liên quan đủ hấp dẫn học sinh (nói ngắn gọn là lý do tại sao chúng ta cần giải quyết vấn đề đó). Việc chọn được lý do phù hợp, có ý nghĩa sẽ giúp học sinh có động lực hơn trong việc tìm tòi kiến thức và giải quyết vấn đề.
Đối với các bạn học sinh nhỏ tuổi như mầm non, việc đưa ra vấn đề phù hợp để các bạn giải quyết theo đúng quy trình EDP sẽ hơi khó. Nhưng với các bạn học sinh ở cấp lớn, các bạn đã có lượng kiến thức phong phù hơn, tiếp xúc nhiều bối cảnh thực tế hơn, nên giáo viên sẽ dễ dàng chọn được vấn đề phù hợp.
Nên có ví dụ minh họa liên quan tới bài học
Các câu chuyện thực tế đã diễn ra trong lịch sử, hoặc thậm chí là các câu chuyện hư cấu đều đóng vai trò quan trọng trong việc dạy học STEM theo quy trình EDP và PBL.
Ví dụ, liệu rằng các em có thể xây dựng một ngôi nhà với một số nguyên liệu có sẵn, không được dùng thêm gì khác ngoài nguyên liệu đã cho mà vẫn đảm bảo ngôi nhà đủ chắc chắn, để bảo vệ 3 chú heo con khỏi sự tấn công của sói không? Đây là một ví dụ mẫu về bài học STEM mầm non, sử dụng câu chuyện hư cấu là 3 chú heo con. Điều này giúp thu hút sự chú ý của học sinh và kích thích các em khám phá kiến thức mới.
Với các cấp học lớn hơn, giáo viên có thể nêu ví dụ về các sự kiện trong lịch sử. Ví dụ như, một trong các nhà thám hiểm Nam Cực tiên phong – Ernest Shackleton đã rất nỗ lực với mục tiêu chinh phục Nam Cực. Ông đã bị mất tàu và gặp nhiều khó khăn, nhưng ông đã kiên trì sống sót. Vấn đề đặt ra cho học sinh là, hãy thử thiết kế lại con tàu sao cho chống chọi được với các yếu tố thời tiết khắc nghiệt ngoài biển lúc đó.
Áp dụng mô hình GRASPS
Các chuyên gia giáo dục Grant Wiggins và Jay McTighe đã phác thảo một mô hình để hỗ trợ giáo viên trong việc giảng dạy STEM với EDP, mang lại hiệu quả cao hơn trong dạy học, đó là mô hình GRASPS:
- Goal – Mục tiêu (Vấn đề cần giải quyết)
- Role: Học sinh đóng vai trò là ai trong bối cảnh giải quyết vấn đề đó (Ví dụ, vơi câu chuyện 3 chú heo con bên trên, học sinh sẽ đóng vai là 3 chú heo đang cố gắng xây nhà vững chải để chống lại con sói)
- Audience: Khán giả
- Situation: Tình huống, ví dụ minh họa xung quanh vấn đề cần giải quyết. Tại sao chúng ta cần giải quyết vấn đề đó?
- Product: Sản phẩm tạo ra
- Standards & Criteria for Success: Đánh giá các tiêu chí để xem sản phẩm đã giải quyết được vấn đề chưa, cần hoàn thiện thêm gì khác không?
Lời kết
Trên đây là các thông tin cơ bản về quy trình thiết kế kỹ thuật EDP, hy vọng bài viết đã mang đến những thông tin hữu ích cho bạn. Nếu bạn đang triển khai dạy học STEM và còn gặp nhiều khó khăn, hoặc cần sự hỗ trợ, đừng ngần ngại liên hệ với OhStem nhé! OhStem hiện đã và đang hỗ trợ rất nhiều trường, địa phương trong việc triển khai giáo dục STEM.
Để tìm hiểu thêm về kit học STEM và các chương trình dạy học STEM, vui lòng liên hệ OhStem qua:
- Fanpage: https://www.facebook.com/ohstem.aitt
- Hotline: 08.6666.8168
- Youtube: https://www.youtube.com/c/ohstem
OhStem Education – Đơn vị cung cấp công cụ và giải pháp giáo dục STEAM cho mọi lứa tuổi tại Việt Nam
