Những hoạt động STEM hoàn hảo cho học sinh trung học

Các chương trình Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học (STEM) rất quan trọng trong trường vì chúng có thể giúp học sinh chuẩn bị cho những công việc này khi bước vào thị trường lao động. Mặc dù STEM có tầm quan trọng to lớn trong việc tạo ra giải pháp đổi mới cho xã hội, nhưng chương trình giảng dạy ở các trường trung học cơ sở có thể chỉ bao gồm khoa học và toán học.

Giáo viên và giảng viên có thể kết hợp hoạt động STEM tương tác và thú vị dành cho học sinh trung học cơ sở vào lớp học của mình, giúp hỗ trợ các khóa học hiện có và tạo ra bài học mới và hấp dẫn. 

Tại sao cần thiết học STEM ở trường trung học?

Trung học cơ sở là giai đoạn quan trọng để trẻ học hỏi và khám phá sở thích của mình. Khi bắt đầu tìm hiểu sâu hơn về các môn học và suy nghĩ về tương lai, học sinh bắt đầu nhận ra điểm mạnh học tập của mình nằm ở đâu và những gì các em muốn tiếp tục theo đuổi trong tương lai.

Vì vậy, trẻ em nên được tiếp xúc với nhiều môn học khác nhau. Việc bao gồm các bài học đa dạng chủ đề và ứng dụng có thể giúp trẻ em làm quen với môn học mà các em yêu thích và nuôi dưỡng niềm đam mê của mình. Việc phát triển sự hiểu biết sâu sắc về những gì các em thích và giỏi có thể giúp trẻ định hướng cho tương lai sau này, đặc biệt là khi chuẩn bị vào trung học phổ thông.

Sự đa dạng trong STEM

Việc giới thiệu các khóa học STEM cho trẻ em sớm hơn có thể giúp phá vỡ những định kiến tiêu cực liên quan đến lĩnh vực này. Mặc dù STEM là một lĩnh vực rộng lớn với nhiều ứng dụng thực tế, nhưng phụ nữ chỉ nắm giữ khoảng 27% số việc làm vào năm 2019. Các bé gái thường thể hiện sự quan tâm mạnh mẽ đến môn học và ứng dụng STEM, nhưng việc thiếu khả năng thực hành và sử dụng những kỹ năng này khiến các em không theo đuổi bằng cấp và sự nghiệp STEM.

Kỹ năng mềm

Việc lồng ghép STEM vào chương trình trung học cơ sở có thể giới thiệu cho trẻ em các môn học và tài liệu cần thiết để thành công ở bậc trung học phổ thông, đại học và sau này. Trẻ em cũng có thể phát triển và trau dồi các kỹ năng mềm thiết yếu như giải quyết vấn đề và tư duy phản biện. Kỹ năng mềm khó đào tạo hơn, khiến nhà tuyển dụng phải tìm kiếm những người đã có sẵn những kỹ năng này.

Bản chất tương tác của STEM cho phép trẻ em rèn luyện kỹ năng mềm đang phát triển như tư duy phản biện, giải quyết vấn đề và đổi mới để hoàn thành bài tập và hoạt động. Đây là những lĩnh vực phát triển thiết yếu và là những kỹ năng hàng đầu mà các nhà tuyển dụng mong muốn, đặc biệt là khi công nghệ tiếp tục thay đổi môi trường làm việc. Giao tiếp và xử lý vấn đề và tình huống phức tạp cũng được các nhà tuyển dụng đánh giá cao. Việc lồng ghép những kỹ năng này vào các hoạt động STEM thú vị giúp trẻ em phát triển ngay từ sớm.

STEM trong chương trình giảng dạy trung học cơ sở mang đến cơ hội tuyệt vời để dạy học sinh về một lĩnh vực học tập mới. Nó cũng có thể giúp các em thành công với những kỹ năng mềm cần thiết trong môi trường làm việc khi trưởng thành. Ngay cả khi học sinh chọn những nghề nghiệp khác ngoài STEM, các em vẫn có thể áp dụng những kỹ năng mềm đã được rèn luyện trong các lớp học đó.

Những hoạt động học STEM ở trường trung học

Xe chạy bằng bóng bay hoặc sức gió

Một cách tuyệt vời để kết hợp các định luật vật lý khác nhau vào một hoạt động đồng thời kiểm tra kỹ năng kỹ thuật của học sinh là cho các em chế tạo xe. Bạn có thể lựa chọn cách di chuyển của xe tùy thuộc vào nội dung bài học, và tài liệu có sẵn trong lớp học.

Xe chạy bằng bóng bay rất hữu ích để tìm hiểu về các định luật Newton. Trong thí nghiệm này, học sinh sẽ sử dụng chai, ống hút, que xiên và nắp chai để tạo ra một chiếc xe có thể lăn bánh hiệu quả khi được đẩy.

Để gắn bánh xe, học sinh sẽ phải làm theo các bước sau:

1. Bắt đầu bằng cách cắt hai que xiên rộng hơn chai một chút và dán chúng vào một bên của chai.
2. Cắt hai que xiên và làm chúng dài hơn ống hút một chút.
3. Giáo viên nên khoét lỗ trên bốn nắp chai để làm bánh xe. Học sinh có thể đẩy một bánh xe vào que xiên, cắm que xiên vào ống hút và gắn một bánh xe khác vào đầu kia của que xiên.
4. Lặp lại với hai nắp chai nữa và một que xiên khác cho trục còn lại.

Học sinh sẽ cần rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề để tìm ra cách lắp bánh xe và trục xe sao cho xe có thể di chuyển. Học sinh có thể phải thử nghiệm các độ dài và cấu hình khác nhau của ống hút và que xiên để xe có thể di chuyển trơn tru.

Trẻ em sẽ gắn một ống hút thứ ba vào một quả bóng bay và buộc nó bằng dây chun để tạo lực đẩy. Sau khi khoét một lỗ nhỏ trên chai đối diện với bánh xe, trẻ phải gắn đầu còn lại của ống hút vào chai và thò ra ngoài miệng chai. Sau đó, trẻ sẽ thổi bóng bay qua ống hút và ngăn không cho không khí thoát ra bằng ngón tay. Sau khi thả ống hút và xe ra, trẻ em có thể quan sát ba định luật chuyển động của Newton khi không khí thoát ra khỏi quả bóng và di chuyển xe về phía trước.

Một chiếc ô tô chạy bằng sức gió tương tự như một chiếc ô tô chạy bằng chai, ngoại trừ việc học sinh sẽ sử dụng bìa cứng và giấy thay vì chai. Bạn vẫn sẽ sử dụng cùng một vật liệu để làm trục, bánh xe, và trẻ em sẽ sử dụng giấy có xiên xuyên qua làm cánh buồm. Học sinh có thể xem xe của mình đi được bao xa khi đặt trước quạt và thay đổi các yếu tố thiết kế, chẳng hạn như kích thước cánh buồm, để xem điều đó ảnh hưởng đến khoảng cách và lực ma sát như thế nào.

Điều này giúp học sinh tiếp cận thực tế với nhiều khái niệm vật lý hơn. Bạn có thể đặt xe ở hành lang dài hoặc lớp học và đo khoảng cách chúng đi được trong khi yêu cầu học sinh đoán lý do.

Học sinh phải vận dụng kỹ năng giải quyết vấn đề và tư duy phản biện trong cả hai thí nghiệm để đảm bảo cơ chế hoạt động của xe và xác định cách đạt được kết quả mong muốn. Hơn nữa, bạn có thể nhóm học sinh lại để giúp các em phát triển kỹ năng làm việc nhóm và giao tiếp, đồng thời tạo ra một cuộc thi thú vị với các đội khác vào cuối buổi học.

Làm ô tô chạy bằng dây cao su

Xe hơi dây chun là một cách phức tạp hơn để học sinh kiểm tra kỹ năng kỹ thuật của mình bằng cách chế tạo xe hơi. Với ý tưởng STEM dành cho học sinh trung học cơ sở này, bạn sẽ cần một tấm bìa cứng hình vuông để làm thân xe, tương tự như xe chạy bằng sức gió. Bạn sẽ sử dụng phương pháp tương tự với ống hút và xiên. Tuy nhiên, đối với bánh xe, bạn sẽ sử dụng đĩa CD có lỗ được nhét miếng bọt biển và cố định lại bằng băng dính.

Học sinh sẽ cần cắt một hình vuông ở phía trước xe, xuyên qua ống hút của trục trước để tạo lực đẩy cho xe. Sau đó, các em sẽ buộc một sợi dây chun thành một vòng quanh xiên trục lộ ra. Ở giữa xe, cắt một đường rạch và xoắn một chiếc kẹp giấy qua đó. Sau đó, gắn vòng dây chun quanh đó. Học sinh sẽ xoay bánh trước và thả ra để xe lăn.

Mặc dù dự án này tương tự như các dự án khác, nhưng nó đòi hỏi nhiều kỹ năng giải quyết vấn đề hơn. Nếu lớp của bạn thực hiện thí nghiệm này trước khi thực hiện thí nghiệm với bóng bay và xe chạy bằng sức gió, các em có thể cần khắc phục sự cố trục xe để đảm bảo xe lăn trơn tru. Các em sẽ cần kiểm tra xem cần bao nhiêu miếng bọt biển và băng dính để cố định bánh xe trên trục.

Cuối cùng, nếu xe không lăn hoặc không đi được xa, các em có thể cần kiểm tra dây chun để đảm bảo nó được cố định chắc chắn hoặc thử xe trên bề mặt có lực ma sát lớn hơn.

Dự án này cung cấp cho học sinh một cách để tương tác với thế năng và động năng. Khi quay trục trước, các em tạo ra thế năng, năng lượng này sẽ chuyển hóa thành động năng khi thả ra. Bạn cũng có thể thảo luận về việc năng lượng không được tạo ra hay mất đi mà trở thành lực ma sát khi xe dừng lại, biến đây thành một thí nghiệm STEM tuyệt vời cho học sinh trung học cơ sở.

Máy thả trứng

Hoạt động khoa học dành cho học sinh trung học cơ sở này yêu cầu học sinh kết hợp kiến thức về trọng lực và kỹ thuật. Học sinh phải xây dựng một cấu trúc để giữ cho quả trứng không bị vỡ khi thả từ độ cao lớn. Bạn có thể lập danh sách vật dụng cần thiết hoặc cho trẻ mang theo những gì chúng nghĩ sẽ giúp ích cho mình.

Máy thả trứng khuyến khích sự sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề của trẻ vì có nhiều cách để chế tạo chúng. Học sinh có thể thử nghiệm sản phẩm của mình trong một khoảng thời gian nhất định và điều chỉnh tùy thuộc vào kết quả. Các em sẽ cần xác định vấn đề trong thiết kế của mình nằm ở đâu và cách khắc phục.

Hoạt động STEM thú vị này liên quan đến trọng lực và vật lý, kết hợp sự hiểu biết của học sinh về khoa học với kỹ thuật. Bạn có thể thảo luận về các khái niệm khoa học khác nhau khi học sinh thực hiện nhiều giai đoạn của dự án, cho phép học sinh kết nối ý tưởng với hành động và kết quả.