Kỳ 2: Ví dụ về các mẫu ráp thí nghiệm STEM của VDIni

Khi gió thổi vào, cách quạt thứ nhất quay dẫn đến chuyển động cánh quạt thứ hai, được sử dụng để nâng một lực nhỏ lên (nguyên tắc máy xay lúa bằng gió)

Nguyên tắc động cơ điện: Cực cùng tên (dương/âm) đẩy nhau, cực khác tên hút nhau. Với hai nam châm, khi một dòng điện (qua một pin) dẫn qua cuộn dây, lõi sắt trở thành từ tính. Lõi sắt khuếch đại lực từ tính của một cuộn dây. Cực của nó bị hút bởi cực của hai nam châm. Khi cực âm/dương thay đổi liên tục dẫn đến chuyển động. Công việc làm của học sinh: Tách, cắt, uốn và lắp ráp.

Kích thước: xấp xỉ 100 x 100 x 60 mm

Nguyên tắc lực tối đa qua cách nối tam giác/tứ giác trong xây dựng được thể hiện đơn giản bằng tờ giấy cuộn lại thành các thanh nối và gắn với nhau bằng kẹp văn phòng để tạo một cây cầu bằng giấy có thể đứng vững vàng được. Công việc học sinh: cuộn các tờ giấy và gắn vào nhau thành hình tam giác.

Với một mảnh control nhỏ gắn mạch processor, học sinh có thể sáng tạo nhiều ứng dụng có trong sách chỉ dẫn hay tự mình sáng tạo mục đích sử dụng (t.d. đo góc chính xác).

Với học sinh lớp cao hơn (khoảng trên 10 tuổi), cách viết lập trình điều khiển robot có thể thực hiện thí dụ qua bộ mẫu của LEGO Mindstorm /14/. Tuy nhiên do giá cả đắt hơn các mẫu thí dụ trên, nên một bộ mẫu chỉ dùng cho một nhóm/một lớp học sinh với các máy tính để viết lập trình.

Ngoài những buổi thí nghiệm ngắn 1-2 giờ trong tuần trên, các em còn có thể tham gia các buổi tham quan các bảo tàng KHKT, tham gia các hãng tài trợ hoạt động STEM của VDIni, hay các hãng khác do VDIni liên kết tổ chức (T.d. Bộ phận bốc xếp hành lý của phi trường quốc tế Frankfurt v.v..). Các buổi tham quan này cần có sự hiện diện của cha/mẹ mỗi em và thường diễn ra trong các ngày không phải học tập trong lớp.

Mỗi năm, hội VDIni/Zukunfpilot vùng Rheingau (tiểu bang Hessen, Đức) còn đứng ra tổ chức một ngày Thí Nghiệm (Tiếng Đức: Experimentiertag für Kinder) chung với các Đại học kỹ thuật, hãng xưởng trong vùng, đoàn thể hoạt động KHKT, môi trường v.v…Trong ngày này các em, phần đông từ các lớp mẫu giáo đến tiểu học, có dịp thực hiện nhiều thí nghiệm KHKT ngắn tại chỗ, xem các thiết bị KHKT của các hãng trình bày, cũng như sản phẩm STEM của các trường Đại học (t.d. Robots). Vì số em tham dự ngày này rất đông có khi lên tới 1000 em, nên giờ giấc tham dự được phân phối giữa VDIni và các trường để tránh ùn tắc.

Các em từ 4 (mẫu giáo) đến THPT (18 tuổi) có thể trở thành thành viên của VDIni/Zukunftpilot Club với một số tiền hàng năm nhỏ (lệ phí cha mẹ đóng, các em nghèo được VDIni trợ cấp). Mạng VDIni Club kết nối toàn quốc với 45 hội địa phương. Trong mạng, các em có dịp làm quen với hoạt động và tìm hiểu các thí nghiệm STEM với trẻ em, học sinh các vùng khác ở bất kỳ thời gian nào /4/. Ngoài ra, VDIni có thể giới thiệu hợp tác chung giữa các hội VDIni địa phương (t.d. thực hiện thí nghiệm chung, cùng đi tham quan nhà máy, viện bảo tàng KHKT v.v…). Đối với các em lớn sắp rời trường THPT, hội địa phương VDIni/Zukunftpilot còn có thể giới thiệu hãng thực tập, hướng dẫn chọn nghề, hướng học tiếp ở Đại học v.v…

Trong thời gian cách ly do dịch COVID, mạng STEM được các em thích và sử dụng. Ngoài ra tại địa phương cũng sử dụng mạng nối online để trao đổi và huấn luyện các thí nghiệm trong thời gian không gặp chung được.

Ngoài các mẫu STEM do các hãng chuyên môn cung cấp, các KS VDIni hay người hoạt động KHKT cho các em còn được cung cấp tài liệu hướng dẫn các thí nghiệm STEM của các hiệp hội kỹ nghệ Đức. Thí dụ Hiệp hội Kỹ nghệ Hóa học (Verband der Chemischen Industrie e.V.; Frankfurt a. M.) phát hành tập tài liệu hướng dẫn các em tiểu học thực hiện các thí nghiệm hóa học về nước, chất dẻo, sữa, bột v.v.. trên vật liệu có sẵn tại nhà /12/

Các hội VDIni là các tổ chức vô vị lợi. Các kỹ sư (phần lớn về hưu) hoạt động hoàn toàn tự nguyện, chỉ phải tốn thì giờ. Các phí tổn của VDIni như mua sắm các mẫu STEM thí nghiệm, vật liệu khi làm mẫu tự chế, chi phí đi lại cho kỹ sư tham gia v.v… được lấy ra từ quỹ được tài trợ từ:

- Tiền đóng lệ phí thành viên VDIni tại hội địa phương

- Quỹ hỗ trợ của hội VDI trung ương và

-Tài trợ của các hãng bảo trợ hoạt động STEM của VDIni

Cũng như các khoản tiền hỗ trợ không thường xuyên khác.

Các hội VDIni vì thế chỉ có thể hoạt động trong khà năng tài chính vận động được trong vùng của mình. Kinh nghiệm là khi hoạt động STEM được trẻ yêu thích vì mang lại lợi ích thiết thực hay được báo chí, truyền thông địa phương ca ngợi thì cha mẹ cũng như của các hãng bảo trợ trong vùng sẵn sàng ủng hộ tài chính và càng ngày càng rộng rãi.

Như đã trình bày trong phần mở đầu, Việt Nam cũng rất chú ý đào tạo học sinh về các môn học STEM và đã có các thí nghiệm ngoài trường tạo niềm hứng thú cho trẻ về các môn KHKT. Gần đây các hoạt động này cũng được lan rộng cho cả các em vùng biên giới hay vùng sâu vùng xa, ít hay không được tiếp xúc với các môn STEM. Tin tức trên truyền hình VTV gần đây loan báo có những xe bus lưu động trang bị các thiết bị thí nghiệm KHKT đi về các vùng biên giới để thực hiện các thí nghiệm KHKT cho các em. Hoạt động trên cũng như các việc tương tự rất quan trọng để gây hứng khởi cho trẻ em tìm hiểu các môn STEM.

Mặt khác, các hoạt động STEM ngoài giờ học để khuyến khích và phát triển khả năng về các môn STEM của các em học sinh cần có các tính chất sau:

1) Tính cộng đồng, rộng rãi: Hoạt động STEM cho trẻ em cần rộng rãi, trong đô thị cũng như vùng xâu vùng xa. Mỗi em trong mọi hoàn cảnh cần có cơ hội tự mình thực hiện các thí nghiệm KHKT theo độ tuổi của mình. Hoạt động STEM không nên chỉ tập trung vào đô thị lớn, các trường chuyên nghiệp có học phí đắt. Nghĩa là chỉ dành cho các em con nhà giàu, cha mẹ đủ điều kiện phát triển tài năng con cái mà là một hoạt động cộng đồng rộng rãi.

2) Lâu dài và thường xuyên: Một hoạt động nhất thời hay một lần có thể gây cho trẻ cảm ứng KHKT, nhưng ngọn lửa này chỉ bùng lên một chút và dễ tắt ngấm. Ý thích và khả năng môn STEM cần được khơi dậy thường xuyên trong trẻ, giống như bộ môn thể dục phải rèn luyện cơ thể hàng ngày mới đạt được sự cường tráng.

3) Độ tuổi: Rèn luyện khả năng STEM của trẻ em nên bắt đầu càng bé càng tốt, ngay trong lớp mẫu giáo (4 tuổi trở lên). Cũng như môn âm nhạc, những tài năng nổi tiếng thường bắt đầu từ bé khoảng 5-6 tuổi.

4) Tổ chức và tài chính: Cũng như mọi dự án khác, thành công bao giờ cũng cần có tổ chức, nhân sự và tài chính. Như trên đã đề cập, một khi xã hội nhận rõ giá trị hoạt động STEM, sẽ có nguồn tài chính ủng hộ từ cộng đồng, doanh nghiệp thiết tha với hoạt động này và khả năng nhân rộng thành hiện thực.

5) Nhân sự: Các hoạt động STEM ngoài trường học rất cần nhân sự có kinh nghiệm và trình độ KHKT để hướng dẫn và giải thích các môn STEM cho các em. Vì lý do tài chính và các tính chất lâu dài và thường xuyên của hoạt động này, một trong những nguồn nhân sự quan trọng chính là các người cao tuổi đã làm việc trong kỹ nghệ hay nghiên cứu KHKT về hưu hay không phải thường xuyên có mặt, làm việc hàng ngày. Các người này có nhiều lợi điểm như trình bày ở trên để giữ hoạt động STEM thường xuyên và hiệu quả được. Vận động các KS về hưu làm việc theo kinh nghiệm tác giả là khâu mấu chốt để hoạt động STEM cho trẻ đạt thành công hay không!

Với mục đích khởi động hoạt động trẻ em và học sinh trong lãnh vực STEM, bài này đóng góp một số kinh nghiệm thực tế đã thực hiện thành công tại Đức của Hiệp hội Kỹ sư Đức VDIni. Hy vọng bài này đóng góp thêm vào các việc thực hiện các hoạt động STEM tại nước ta.