Các kỹ sư hàng đầu thế giới đã tạo ra những phát minh đột phá bằng cách tuân thủ một khuôn khổ tư duy hệ thống. Đó là quy trình Thiết kế Kỹ thuật (EDP – Engineering Design Process). Trong kỷ nguyên công nghệ 4.0, EDP không chỉ là công cụ của kỹ sư mà còn là “chìa khóa vàng” giúp trẻ em tiếp cận STEM và Robotics một cách bài bản, biến các kiến thức khoa học thành giải pháp thực tế. Bài viết này inteX sẽ cho bạn cái nhìn chuyên sâu về việc ứng dụng EDP trong giáo dục STEM và Robotics để nuôi dưỡng những nhà sáng chế tương lai.
1. EDP là gì? Hiểu Rõ Quy Trình Cốt Lõi
EDP là một chuỗi các bước lặp đi lặp lại. Quy trình đó nhằm xác định vấn đề, phát triển giải pháp và cải tiến sản phẩm. Khác với Phương pháp Khoa học (thường tập trung vào việc giải thích một hiện tượng), EDP tập trung vào việc giải quyết một vấn đề thực tế.
Trong giáo dục STEM, EDP là một quy trình sáng tạo kỹ thuật. Giúp học sinh giải quyết vấn đề theo hướng khoa học và có hệ thống cũng như:
- Phát triển Tư duy Phản biện và Giải quyết vấn đề
- Thúc đẩy Sáng tạo và Làm việc nhóm
- Hiểu được thất bại là một phần của quá trình học tập
Quy trình Thiết kế Kỹ thuật (EDP) trong chương trình STEM gồm 7 bước:
- Ask – Xác định vấn đề: Trẻ đặt câu hỏi, tìm hiểu nhu cầu hoặc thách thức cần giải quyết.
- Imagine – Nghiên cứu & lên ý tưởng: Động não và tìm ra nhiều cách tiếp cận.
- Plan – Lập kế hoạch: Chọn giải pháp tối ưu và phác thảo cách thực hiện.
- Create – Thực hiện: Tiến hành chế tạo, lập trình hoặc mô hình hóa.
- Improve – Cải tiến: Kiểm tra, đánh giá và hoàn thiện sản phẩm.
Tìm hiểu thêm: Các Hình Thức Tổ Chức Giáo Dục STEM Ở Tiểu Học
2. Ứng Dụng EDP Chuyên Sâu Trong Giáo Dục STEM & Robotics
Mô hình 5E và EDP đều được áp dụng phổ biến. Các trường học hàng đầu đều có những cách sáng tạo để tạo ra phương pháp dạy độc đáo. Dưới đây là một số ví dụ điển hình để ứng dụng mô hình EDP hiệu quả.
2.1 Ứng Dụng Trong Lớp Học STEM
Trong lớp học STEM, giáo viên không chỉ dạy kiến thức mà còn tạo ra bối cảnh thực tế để học sinh tự mình tìm giải pháp.
Thiết kế bài học dựa trên vấn đề thực tế:
Ví dụ: giáo viên đưa ra thử thách “Ai thiết kế được cây cầu giấy bền nhất có thể chịu lực 1kg?”.
- Học sinh phải quan sát – thử nghiệm – thiết kế – kiểm tra – cải tiến.
- Qua quá trình này, các em vừa học kiến thức Vật lý (lực, trọng lượng), vừa rèn kỹ năng kỹ thuật (thiết kế cấu trúc), vừa phát triển sự kiên nhẫn.
Giáo viên là người hướng dẫn, không phải “người giải bài”:
Thay vì đưa đáp án sẵn, giáo viên hướng dẫn theo từng bước của EDP.
- Nếu cầu sụp đổ, thay vì chấm điểm “sai”, giáo viên gợi mở:
“Cấu trúc này có điểm yếu ở đâu? Em có thể tăng độ bền bằng cách nào?” - Nhờ vậy, học sinh học được tư duy thử – sai – cải tiến, chứ không chỉ “ghi nhớ công thức”.
Kết quả: Trẻ hứng thú hơn với môn học, cảm thấy học để làm được điều gì đó thực tế, chứ không phải chỉ để “làm bài kiểm tra”.
2.2 Ứng Dụng Trong Robotics
Robotics chính là môi trường lý tưởng để áp dụng EDP, vì trẻ được lập trình – thử nghiệm – sửa lỗi – cải tiến liên tục.
Lập trình robot thực hiện nhiệm vụ:
Ví dụ: robot phải dò đường theo vạch đen hoặc vận chuyển vật từ điểm A đến B.
- Ban đầu robot có thể đi sai hướng, mắc kẹt hoặc rơi vật.
- Trẻ phải quay lại quy trình EDP để tìm lỗi, thay đổi thuật toán hoặc thiết kế robot.
Khuyến khích cải tiến sau mỗi lần thử:
- Lần đầu thất bại không phải “sai”, mà là cơ hội để học.
- Trẻ dần hiểu rằng khoa học và kỹ thuật không bao giờ hoàn hảo ngay từ đầu, mà phải qua nhiều vòng thử – sai.
- Ví dụ: robot leo dốc thất bại → học sinh nghĩ ra giải pháp tăng lực ma sát của bánh xe, hoặc điều chỉnh tốc độ di chuyển.
Trẻ học cách kiên trì, không sợ thất bại, biết tự tin với sáng tạo của mình.
2.3 Ứng Dụng Ngoài Giờ Học
EDP không chỉ giới hạn trong lớp học mà còn được mở rộng thành các hoạt động ngoại khóa hấp dẫn.
Workshop STEM – Robotics:
Tổ chức buổi học nhóm, nơi trẻ cùng nhau làm dự án nhỏ như:
- Làm thuyền chạy bằng năng lượng mặt trời.
- Chế tạo hệ thống cảnh báo ngập nước.
- Thiết kế robot gắp vật.
Cuộc thi mini kích thích sáng tạo:
Ví dụ: “Ai tạo robot leo dốc nhanh nhất?” hoặc “Cầu bằng que kem nào chịu lực được nặng nhất?”.
Tự lên ý tưởng – Thiết kế – Thi công:
Trong các dự án này, giáo viên chỉ đóng vai trò “cố vấn”. Trẻ được tự do:
- Nảy ra ý tưởng.
- Vẽ bản phác thảo.
- Chia nhóm thi công.
- Kiểm tra, cải tiến.
3. Mẹo Áp Dụng EDP Thành Công Trong Giáo Dục STEM
Để đảm bảo mang lại kết quả học tập tốt nhất, giáo viên và phụ huynh cần chú ý các nguyên tắc sau:
3.1. Chú trọng vào Thất bại Sáng tạo
EDP là một chu trình lặp lại. Mục đích chính không phải là tạo ra sản phẩm hoàn hảo ngay từ lần đầu, mà là học hỏi từ những sai lầm.
Khuyến khích trẻ thử nghiệm nhiều lần. Giáo viên cần tạo ra môi trường không áp lực, nơi trẻ không sợ hãi khi sản phẩm không hoạt động như mong đợi, từ đó chủ động đến
3.2. Đánh giá cao Quá trình hơn Sản phẩm
Sử dụng bảng kiểm tra quá trình EDP để đánh giá cách trẻ đặt câu hỏi, lên ý tưởng và cách chúng làm việc nhóm. Điều này đảm bảo trẻ không chỉ lắp ráp theo hướng dẫn mà thực sự đang sử dụng tư duy kỹ thuật trong suốt quá trình.
3.3. Kết nối với Vấn đề Thực tế
Các thử thách EDP cần dựa trên vấn đề thực tế. Ví dụ: Thiết kế hệ thống tưới cây tự động, chế tạo dụng cụ hỗ trợ người khuyết tật, v.v. Điều này làm tăng sự hứng thú và tính ứng dụng của kiến thức.
Đối với Robotics, thay vì chỉ lập trình cho robot đi theo hình vuông, hãy đặt vấn đề: “Lập trình robot giải cứu vật bị mắc kẹt trên cao” – đòi hỏi giải pháp phức tạp và tư duy EDP cao hơn.
4. Giải Đáp Thắc Mắc Của Phụ Huynh
❓ EDP có phù hợp cho trẻ tiểu học không?
👉 Có. EDP có thể áp dụng cho học sinh tiểu học thông qua trò chơi, dự án nhỏ.
❓EDP trong giáo dục STEM là gì?
👉EDP là quy trình thiết kế kỹ thuật gồm 5 bước (Ask – Imagine – Plan – Create – Improve) giúp trẻ học giải quyết vấn đề sáng tạo.
❓Ứng dụng EDP trong Robotics có lợi ích gì?
👉 Giúp trẻ học lập trình, cải tiến robot, phát triển kỹ năng hợp tác và sáng tạo.
❓Trẻ bao nhiêu tuổi có thể học EDP?
👉 Trẻ từ tiểu học đã có thể tiếp cận EDP thông qua trò chơi và dự án nhỏ.
❓ Có cần giỏi Toán – Lý – Hóa mới học EDP không?
👉 Không. Điều quan trọng là tư duy quan sát và khả năng đặt câu hỏi.
❓ EDP có giúp ích cho tương lai nghề nghiệp của trẻ không?
👉 Có. Đây là nền tảng trong các ngành công nghệ, kỹ thuật, AI, Robotics.
Kết luận
Trên đây inteX đã giúp bạn hiểu rõ hơn về EDP và cách ứng dụng EDP trong giáo dục STEM cho trẻ em. Phương pháp này đã và đang được sử dụng rất phổ biến. Giúp chương trình STEM và Robotics không bị giới hạn ở việc lắp ráp hay lập trình đơn thuần. Đây cũng là chiếc chìa khóa để trẻ phát triển những năng lực thiết yếu cho công dân thế kỷ 21.
