STEM Lab (Phòng thí nghiệm STEM) cho các trường mầm non

STEM Lab là gì?

Khoa học là một lĩnh vực ngày càng phát triển và nó liên tục thúc đẩy trẻ em học hỏi và làm việc theo những cách thức mới lạ mà ta không thường thấy trong các lĩnh vực khác.

Khi mức độ phổ biến của STEM tăng lên, số lượng và sự đa dạng của các bài học và hoạt động STEM cũng đồng thời tăng theo. Phòng thí nghiệm STEM là một yếu tố thiết yếu để tiến hành hoặc hoàn thiện các bài học và hoạt động này. Nhưng nếu không có kế hoạch phù hợp, phòng thí nghiệm STEM có thể trở thành một thất bại thảm hại.

Phòng thí nghiệm STEM là một không gian học tập tích hợp toàn diện, nơi mà mọi thứ được kết hợp hài hòa, từ công nghệ và vật dụng đến chương trình giảng dạy và đánh giá, để mang lại trải nghiệm học tập tối ưu. Đây là nơi mà việc học có thể được cá nhân hóa, trở nên hấp dẫn hơn và tạo động lực cho trẻ em ở mọi lứa tuổi và khả năng. 

Tại sao nên có STEM Lab?

Trong thập kỷ vừa qua, các trường học ngày càng cố gắng tìm cách khuyến khích trẻ em phát triển niềm đam mê đối với khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Nhiều trường đã thành công nhờ cho học sinh tiếp xúc với các bộ môn này từ sớm và tạo hứng thú cho các em bằng những không gian học tập mới lạ, hấp dẫn với các công nghệ mới nhất, chẳng hạn như rô-bốt và thực tế ảo.

Trong nỗ lực này, STEM Lab đã trở thành một điểm nhấn. Phòng thí nghiệm STEM cho phép trẻ em học hỏi, khám phá, cộng tác, giao tiếp, đổi mới và sáng tạo. Với phòng thí nghiệm STEM, trẻ em được học các kỹ năng học tập thiết yếu của thế kỷ 21 bằng cách tham gia vào các dự án giúp trẻ phát triển tư duy phản biện, sự cộng tác, cách giao tiếp, trí tò mò, tính kiên trì, khả năng giải quyết vấn đề và tính linh hoạt. Trong môi trường học tập theo dự án, trẻ em được áp dụng công nghệ để tự thiết kế dự án của riêng mình nhằm phát triển các kỹ năng STEM của các em.

STEM Lab giúp tạo ra những trải nghiệm học tập thú vị

Một số trường thậm chí đã bắt đầu sử dụng công nghệ trong các lớp mẫu giáo, lồng ghép vào mọi môn học cho đến lớp 8. Các chương trình về khoa học máy tính được giảng dạy bắt đầu từ lứa tuổi mầm non bằng cách sử dụng rô-bốt gỗ sẽ cho phép trẻ em làm quen với các nguyên tắc cơ bản về lập trình và tự tin tiếp xúc với công nghệ ngay từ khi còn nhỏ.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng trẻ em trở nên hứng thú hơn với giáo dục STEM khi các em được tiếp xúc với các lĩnh vực này từ sớm. Trẻ em thường rất tò mò và thích sáng tạo nên các phòng thí nghiệm STEM đương nhiên sẽ cuốn hút các em. Các hoạt động STEM giúp nuôi dưỡng tình yêu học tập suốt đời cho trẻ em mầm non. Trải nghiệm STEM là những trải nghiệm thú vị, hấp dẫn và khác biệt. Những trải nghiệm này sẽ kích thích khía cạnh sáng tạo của trẻ nhỏ để trẻ có thể tự đưa ra quan điểm cá nhân và giải quyết vấn đề theo cách của riêng mình. Ngoài ra, trẻ cũng có thể học các kỹ năng mềm từ STEM. Nếu trẻ được tự do học tập các bộ môn STEM thông qua trải nghiệm vừa học vừa chơi, các em sẽ phát triển được khả năng tư duy phản biện và suy nghĩ cá nhân.

Tạo ra các không gian chuyên dụng cho công nghệ giúp trẻ em cảm thấy tự tin khi giải quyết vấn đề ở cấp độ cao là yếu tố rất quan trọng đối với sự phát triển các kỹ năng STEM của thế kỷ 21. Ví dụ, khu vực sáng chế trong phòng thí nghiệm STEM cho phép trẻ mầm non có một trải nghiệm học tập thực tế, phát triển khả năng thiết kế và được xây dựng sản phẩm của riêng mình bằng cách sử dụng bộ vi điều khiển và bảng mạch, máy in 3D và máy cắt laser, cho dù chỉ qua các mô hình giả lập bằng bìa carton!

STEM Lab cung cấp không gian cho trẻ cộng tác

Cộng tác là một kỹ năng quan trọng mà trẻ cần để trở thành nhà lãnh đạo trong tương lai hoặc đơn giản chỉ để đóng góp hiệu quả hơn khi làm việc nhóm. Làm việc trong các nhóm đa dạng cũng rèn luyện cho trẻ kỹ năng linh hoạt vì trẻ phải tìm cách thích nghi để đưa ra các giải pháp khi làm việc với những người có niềm tin và ý tưởng khác nhau.

Trong các phòng thí nghiệm STEM và thông qua các dự án STEM, trẻ sẽ có rất nhiều cơ hội để trải nghiệm và rèn luyện kỹ năng cộng tác, vì các em phải cùng làm việc với nhau để giải quyết những vấn đề đa dạng và hóc búa, cùng thảo luận và thương lượng, cùng tìm kiếm các nguồn lực một cách sáng tạo, và đôi lúc, cùng an ủi nhau khi trải qua một dự án STEM thất bại.

STEM Lab giúp các em sẵn sàng cho tương lai

Khái niệm tư duy thiết kế bao gồm tìm kiếm, hoặc thậm chí tạo ra một vấn đề, tìm ra giải pháp và thử nghiệm nó cho đến khi nó đáp ứng các tiêu chí đặt ra cho dự án. Đôi khi, các giải pháp tìm được thậm chí sẽ vượt qua cả mong đợi và bất kỳ tiêu chí định trước nào. Các trường học đang áp dụng khái niệm này trong chương trình giảng dạy thông qua giáo dục STEM. Về bản chất, STEM là một cách học đích thực vì nó kích thích tư duy phản biện và học hỏi từ những thất bại để giải quyết các vấn đề.

Mặc dù mục tiêu chính của giáo dục STEM lúc ban đầu là khơi gợi sự quan tâm của trẻ trong việc theo đuổi sự nghiệp STEM để giải quyết tình trạng thiếu nhân viên lành nghề trong các lĩnh vực này, các kỹ năng mà trẻ em học được từ STEM có thể áp dụng cho mọi ngành nghề mà trẻ theo đuổi sau này.

STEM Lab giúp thu hút các nhóm ít được chú ý

Một khía cạnh ngày càng được chú trọng của các sáng kiến STEM là việc thu hút thêm nhiều bé gái học tập các lĩnh vực STEM. Việc cho trẻ em tiếp xúc với STEM từ khi còn nhỏ có thể phá vỡ định kiến rằng con trai bẩm sinh giỏi kỹ thuật hơn và tạo điều kiện cho các bé gái thành công xuất sắc ở các lĩnh vực này. Để đạt được mục tiêu đó, nhiều trường học đang chú trọng giảm phân biệt giới tính. Việc thiết lập các phòng thí nghiệm STEM để bắt đầu đưa các bộ môn STEM vào chương trình giảng dạy hoặc để củng cố chương trình STEM sẵn có là một hành động tuyệt vời cho tương lai. Không chỉ vậy, nó sẽ góp phần giúp loại bỏ được sự thiên vị và thành kiến về giới tính kéo dài hàng trăm năm lịch sử. STEM Lab luôn chào đón bất kỳ trẻ em nào muốn tham gia, và  qua những bài học thành công của những nhóm ít được chú ý, nó giúp truyền cảm hứng cho nhóm đối tượng này.

Cách thiết lập STEM Lab

Kiểm tra chương trình giảng dạy để lên thiết kế phù hợp

Công nghệ không nên được đưa vào phòng thí nghiệm STEM chỉ vì đó là công nghệ. Vì như vậy thì công nghệ chỉ là một sự lãng phí tiền bạc. Trẻ em không cần những thứ chỉ đẹp đẽ sáng bóng bên ngoài, cái trẻ cần là chất lượng bên trong. Ưu tiên hàng đầu luôn phải là phương pháp giáo dục, còn công nghệ chỉ đơn giản là một công cụ hỗ trợ. Việc cần làm là khám phá những gì thực sự cần thiết để dạy các bài học STEM hoặc cách để cải thiện các bài học này.

Nhiều bài học STEM có thể sử dụng các vật dụng đã có sẵn. Những thứ như dây cao su, kính lúp và hộp đựng có thể được tìm thấy trong các tủ đồ dùng hoặc có thể dễ dàng mua được sau khi STEM Lab đi vào hoạt động. Các trường học có thể huy động phụ huynh đóng góp những vật dụng rẻ và dễ kiếm cho phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, có những điều cần phải được lên kế hoạch kỹ càng để giúp cho việc dạy và học dễ dàng hơn. Ví dụ: nhiều hoạt động STEM cần phải có nước, vì vậy nên đặt STEM Lab gần nhà vệ sinh hoặc lắp đặt vòi nước ngay trong phòng thí nghiệm.

Một số bài học STEM chẳng hạn như những bài học về quá trình nảy mầm của hạt giống thì cần phải có ánh sáng mặt trời. Hãy cân nhắc xây dựng phòng thí nghiệm STEM của trường trong một căn phòng có cửa sổ hướng về phía mặt trời.

Cho phép sự thay đổi linh hoạt

Đầu tiên, chúng ta cần không gian. Trẻ sẽ cần phải làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Vì vậy, sử dụng tiếp cận module để bài trí Phòng thí nghiệm STEM là rất quan trọng. Các hoạt động STEM thường bao gồm giảng dạy hoặc chứng minh bằng thực nghiệm, cùng với sự hợp tác. Để tạo sự linh hoạt tự nhiên cho việc giảng dạy và cộng tác, hãy xem xét gắn bánh xe cho các đồ dùng trong phòng. Việc này giúp chúng ta dễ dàng di chuyển các đồ nội thất ra khỏi lối đi để tạo thêm không gian trên sàn nếu cần khi làm thí nghiệm. Bàn trong phòng STEM được gắn bánh xe sẽ giúp trẻ thoải mái thiết lập bàn làm việc với robot hoặc đẩy ra xa để có thêm không gian trên sàn nhà cho việc thử nghiệm chướng ngại vật với robot.

Trong bất kỳ không gian nào, 20-30 trẻ em sẽ tạo ra rất nhiều khí carbon dioxide. Vì vậy, chất lượng không khí trong nhà là tiêu chí hàng đầu. Kiểm soát khí hậu cũng là điều bắt buộc, đặc biệt là với độ ẩm ở các nước châu Á.

Càng nhiều vật liệu đa dạng cho trẻ em được trữ sẵn trong phòng thí nghiệm càng tốt. Do đó một phần không gian cần được để dành làm kho lưu trữ các vật dụng và tài nguyên. Chúng ta cần nhớ rằng trẻ em còn nhỏ nên việc cất giữ đồ theo chiều dọc là không khả thi. Một số vật liệu có thể được cất giữ ở trên cao và khi cần thì giáo viên hoặc các nhân viên hỗ trợ khác có thể có thể lấy xuống và phân phát cho các em. Cách này đặc biệt phù hợp với những tài nguyên dễ gây nguy hiểm. Chẳng hạn như là những thứ sắc nhọn. Những vật liệu như vậy có thể gây các tai nạn đâm cắt. Tuy nhiên, các vật liệu khác cần được cất giữ theo hàng ngang và để ở vị trí mà trẻ có thể dễ dàng tiếp cận. Quản lý rủi ro, sức khỏe và an toàn phải luôn được đặt lên hàng đầu trong bất kỳ phòng thí nghiệm STEM nào. Bộ dụng cụ sơ cứu nên được trang bị sẵn sàng.  

Để gia tăng tính linh hoạt cho phòng thí nghiệm STEM, Ipad hoặc các thiết bị tương tự thường được cấp cho trẻ em để làm bài tập trên lớp. Máy tính để bàn với cấu hình cao và màn hình cảm ứng lớn cũng được trang bị sẵn trong các phòng thí nghiệm STEM để phục vụ việc chỉnh sửa video hay sử dụng các phần mềm nặng về thông số kỹ thuật khác. Không chỉ để sản xuất video hay các sản phẩm âm nhạc, các máy tính có cấu hình cao này còn được sử dụng cho việc mã hóa và lập trình robot.

Các phòng thí nghiệm STEM không chỉ dành cho trẻ em từ trình độ vừa đến cao. Trẻ nhỏ cũng có thể sử dụng các robot nhựa hoặc gỗ với các khối lệnh cụ thể để học về các khái niệm lập trình. Khi tiến bộ hơn, trẻ có thể chuyển sang làm việc với các robot phức tạp hơn được lập trình bằng máy tính với khối mã hoặc ngôn ngữ lập trình đơn giản như Python.

Chuẩn bị tài nguyên STEM đa dạng

Đối với trẻ mẫu giáo, những thứ cơ bản là tuyệt vời nhất. Hầu như tất cả các vật dụng cơ bản đều có thể lấy được từ nhà và trường học. Chúng có thể là Lego, hoặc các khối xây dựng tương tự. Nhiều vật liệu khác thường được tìm thấy xung quanh nhà như các hộp và ống giấy, chai nhựa, dây, dây cao su và giấy báo. Các vật dụng khác nên được trữ sẵn là que thủ công, keo dán, cốc và đĩa bằng giấy và nhựa, dụng cụ rửa ống, đất sét, giấy nhôm, bóng bàn và bông gòn. Hãy nghĩ đến việc tái chế. Ngân sách cho các vật dụng đắt tiền như máy in, máy in 3D, ipad, màn tính, có thể được giải quyết riêng sau.

Huy động phụ huynh gửi những món đồ này đến trường hoặc nói chuyện với các cửa hàng địa phương và nhờ họ để lại cho trường bạn các loại thùng giấy đủ kích cỡ. Hãy nhờ các phụ huynh vệ sinh các loại đồ dùng này trước khi mang đến trường. Băng keo, băng keo hai mặt là thứ bắt buộc phải có và nếu có cả máy in 3D thì sẽ rất tuyệt vời. Danh sách các vật dụng vẫn còn dài, nhưng việc cần thiết là giáo viên phải chuẩn bị trước giáo án và tìm hiểu xem các dự án ở lớp sắp tới sẽ sử dụng những đồ dùng và vật liệu nào. Hãy truy cập  https://stemsmart.net/ để khám phá thêm.

Nhiều phòng thí nghiệm STEM còn bao gồm các thiết bị thực tế ảo cho phép trẻ em trải nghiệm việc học và sáng tạo một cách hiệu quả hơn. Trẻ em có thể khám phá cấu trúc cơ thể con người hoặc tham gia các chuyến đi thực địa ảo đến các viện bảo tàng chỉ với tai nghe và bộ điều khiển. Trẻ cũng có thể thiết kế các đồ vật sử dụng máy in 3D.

Sử dụng các dụng cụ như đồ chơi

Cung cấp thiết bị khoa học cho trẻ sử dụng. Kính lúp là công cụ tuyệt vời để khuyến khích trẻ quan sát và trẻ có thể sử dụng kính lúp trong rất nhiều trường hợp, đặc biệt là cho các hoạt động ngoài trời, chẳng hạn như quan sát thực vật và côn trùng. Vì sao một vật thể nào đó lại trông khác biệt, và trẻ em nhận thấy điều gì về khi nhìn vật thể đó bằng kính lúp? Cân, nhiệt kế, thước kẻ và bộ hẹn giờ, và cả đồng hồ bấm giờ có thể giúp trẻ học cách đo lường và so sánh giữa các đồ vật. Thậm chí chỉ cần có sẵn những thiết bị này để trẻ cầm và chơi cũng là một bước đệm tuyệt vời cho việc giảng dạy về các khái niệm liên quan.

Chúng ta có thể giới thiệu lý thuyết STEM cho trẻ em đơn giản bằng cách bày ra các vật liệu và để trẻ tự khám phá. Nhiều hoạt động khác cũng có thể được kết hợp dễ dàng vào những gì bạn đang làm. Thêm một ít thời gian trong hoặc sau giờ kể chuyện để trẻ tham gia các hoạt động vui chơi STEM và để quá trình học tập diễn ra tự nhiên.

Trẻ còn cần gì nữa?

Giáo viên và nhân viên được đào tạo về STEM

Có lẽ điều quan trọng nhất mà trẻ em cần trong phòng thí nghiệm STEM là các giáo viên và nhân viên được đào tạo về STEM và có kinh nghiệm thực hiện những gì đã được đào tạo. Giáo viên đóng một vai trò quan trọng trong việc nuôi dưỡng sở thích và sự tự tin của trẻ em trong các lĩnh vực STEM. Giáo viên nên được đào tạo về phương pháp giáo dục STEM, cũng như về các công cụ và tài nguyên cụ thể có sẵn trong phòng thí nghiệm STEM. Các thầy cô cũng nên được khuyến khích sử dụng tiếp cận dạy học truy vấn và thực tiễn, cho phép trẻ em tự tìm hiểu và khám phá các khái niệm. Ngoài ra, còn cần có rất nhiều nhiệt huyết và động lực từ những người lớn xung quanh trẻ. Tạo cho trẻ niềm tin vào bản thân và tư duy bản thân có thể làm được là rất quan trọng để đạt được kết quả học tập thành công.

Sự tham gia của cha mẹ

Nguồn lực lớn nhất và tốt nhất của nhà trường có lẽ là các quý vị phụ huynh. Sự giao tiếp và hòa nhập là rất quan trọng trong việc nuôi dưỡng niềm vui và sự thích thú của trẻ em. Cha mẹ thường rất sẵn lòng tham gia và cống hiến các kỹ năng, kiến thức, trí tuệ, thời gian và hơn thế nữa.

Ví dụ, một lớp học với 20 trẻ nghĩa là có khoảng 40 phụ huynh và nhiều ông bà. Nếu một trường học có thể thu hút những phụ huynh này tham gia, ngôi trường đó sẽ có khoảng hơn 50 trợ giảng hoàn toàn miễn phí. Một số phụ huynh sẽ có các kỹ năng và kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết kế và xây dựng. Vậy tại sao chúng ta không mời họ chia sẻ với học sinh? Bạn nhất định nên tận dụng các nguồn lực chính tiềm năng. Đừng lãng phí cơ hội khi tiếp cận được các nguồn lực này.

Kết luận

Tóm lại, STEM Lab hay phòng thí nghiệm STEM có thể cung cấp cho trẻ mẫu giáo một môi trường học tập phong phú và hấp dẫn. Bằng cách xây dựng một STEM Lab được trang bị đầy đủ, cung cấp cho giáo viên chương trình đào tạo cùng các tài nguyên cần thiết, đồng thời thúc đẩy sự tham gia của các phụ huynh vào giáo dục STEM, chúng ta có thể giúp chuẩn bị cho trẻ em một tương lai tươi sáng và thành công trong các lĩnh vực STEM và hơn thế nữa. Với sự thúc đẩy bản năng tò mò tự nhiên và niềm yêu thích học tập của trẻ em, chúng ta có thể giúp khai phá hết tiềm năng của trẻ và tạo nền tảng cho trẻ trở thành thế hệ lãnh đạo tiếp theo.