Tài liệu giới thiệu về STEM festo 2021 VN

Giáo dục STEM

Kiến thức về STEM tác động
đến khả năng của mỗi cá nhân
để đóng góp vào sự thành cơng
của nền kinh tế toàn cầu

1


Giáo dục STEM

Kỹ năng về STEM đạt được khi học sinh
có thể xác định và áp dụng các khái
niệm và nội dung từ khoa học, cơng
nghệ, kỹ thuật và tốn học để hiểu và
giải quyết các thách thức hoặc vấn đề
không thể giải quyết bằng bất kỳ
phương pháp nào.

2


STEM khơng phải là mới…
Giáo dục STEM đã có từ những năm
1990..
… STEM được sử dụng để chỉ Khoa
Học HOẶC Cơng Nghệ HOẶC Kỹ Thuật
HOẶC Tốn, mà khơng có sự kết nối
liên ngành!

1990s

1996

NGÀY NAY

• Tổ chức khoa học
quốc gia của Mỹ
(NFS) kết hợp khoa
học, cơng nghệ, kỹ
thuật và tốn học
với nhau cho từ viết
tắt STEM

• Tiêu chuẩn Giáo dục
Khoa học Quốc gia Mỹ
đặt kì vọng cao vào
việc học tập kiểu tập
trung vào học sinh,
nhấn mạnh vào học
tập dựa trên yêu cầu

• Rất ít giáo viên biết
cách dạy giáo dục
STEM hiệu quả trong
vài thập kỷ sau đó!

3

Missing the mark

Hầu hết các trường trung học…
o vẫn được phân theo bộ phận...
o vẫn tiếp tục dạy các môn học riêng
biệt…

…với rất ít hoặc khơng có nỗ lực để tạo nên
các kết nối giữa các môn học STEM.

4


Lý do tạo nên sự quan tâm về STEM

Rất nhiều các tài liệu khác nhau tìm cách tận dụng các
thực tiễn tốt nhất trong giáo dục được thông báo bởi các
nghiên cứu về cách mọi người học như thế nào (NRC
2000a, 2000b), các lý thuyết và chương trình cạnh tranh
có thể đã gây thêm nhầm lẫn cho sự phức tạp của việc
tích hợp các mơn học STEM.
Một trong những nghiên cứu gần đây nhất của NAE và NRC
(2014), Tích hợp STEM trong Giáo dục K-12: Tình trạng,
Triển vọng và Chương trình thảo luận cho nghiên cứu,
nhận ra các vấn đề với chương trình thảo luận cạnh tranh,
thiếu nỗ lực để tạo sự liên kết, trong việc xác định và giảng
dạy về sự tương giao để tích hợp STEM .

5

Lời kêu gọi cho sự thay đổi giáo dục STEM
 Những người ủng hộ cải cách giáo dục đang kêu gọi học sinh học các kỹ năng
phức tạp, kỹ năng nhận thức, kỹ năng xã hội và kỹ năng giao tiếp để phát triển
các kỹ năng trong thế kỷ 21..
 Giáo dục STEM là điều cần thiết
…đề cập đến các phương pháp học tập dựa trên
thiết kế công nghệ / kỹ thuật, tích hợp có chủ đích
các khái niệm và thực tiễn của giáo dục khoa học/
toán học với các khái niệm và thực tiễn của công
nghệ/ hoặc giáo dục kỹ thuật.
(Sanders & Wells, 2010)

6


Mục tiêu cho học sinh







Kỹ năng STEM
Những năng lực cần thiết trong thế kỷ 21
Là lực lượng lao động đã học qua giáo dục STEM luôn trong tư thế sẵn sàng
Tạo sự hứng thú và tích cực tham gia
Khả năng tạo kết nối giữa các môn học STEM
STEM Integration in K-12 Education:

Status, Prospects, and an Agenda for Research (2014)
7


Mục tiêu cho nhà giáo dục/ giáo viên

 Tăng kiến thức về STEM
 Tăng kiến thức trong nội dung dạy và học
về STEM

STEM Integration in K-12 Education:
Status, Prospects, and an Agenda for Research (2014)
8


Tại sao nên chọn giáo dục STEM?

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng học sinh có động lực hơn và thể hiện tốt hơn việc đánh
giá nội dung toán học khi giáo viên sử dụng phương pháp giáo dục STEM. Một
nghiên cứu gần đây cho thấy học sinh thể hiện tốt hơn các bài đánh giá nội dung toán
học và tăng điểm STEM khi tham gia vào các hoạt động học tập bao gồm các giải pháp
thiết kế kỹ thuật và tạo các sản phẩm mẫu (Tillman et al. 2014).

Những lợi ích tương tự đã được tìm thấy với việc tập trung cụ thể hơn về giáo dục
STEM. Một số lợi ích của giáo dục STEM bao gồm làm cho sinh viên giải quyết vấn
đề tốt hơn, là người đổi mới, là nhà phát minh, là người tự tin, là người có suy
nghĩ logic và có kỹ năng về cơng nghệ (Morrison, 2006).

9

Giáo dục STEM
GIẢI PHÁP CỦA CHÚNG TƠI
•

Giải pháp Tích hợp STEM của
Festo truyền cảm hứng và
chuẩn bị cho học sinh thơng
qua việc đổi mới, tìm hiểu,
làm việc nhóm, giải quyết vấn
đề và các hoạt động dựa trên
thiết kế công nghệ / kỹ thuật.

CHÚNG Tơi LÀM ĐIỀU ĐĨ NHƯ THẾ NÀO?
Chúng tơi cung cấp giải pháp chìa khóa trao tay…
• kết hợp các môi trường học tập dựa trên vấn
đề mà các trường học cần.
• cho phép sinh viên/học sinh cơ hội khám phá
các vấn đề trong thế giới thực, phản ánh quá
trình giải quyết vấn đề và phát triển các giải
pháp thiết kế.
• bao gồm các hệ thống đào tạo thực hành.
• cho phép sinh viên/học sinh hồn thành các
dự án bằng cách sử dụng quy trình thiết kế kỹ
thuật đồng thời tích hợp các khái niệm liên
quan đến các mơn học STEM.
• khuyến khích một mơi trường học tập bằng
cách vừa học vừa làm.
• kết hợp một cách tiếp cận tồn diện, chun
sâu.

• đảm bảo rằng cả học sinh và giáo viên đều
đang trên con đường hướng tới thành cơng.

“Cách chúng tơi dạy
tối ưu hóa hồn tồn
những gì chúng tôi sẽ
dạy.
“Truyền cảm hứng
cho thế hệ tiếp theo
để trở thành người
giải quyết vấn đề.
10


Quan điểm “vừa học vừa làm”

11


Phương pháp giảng dạy giáo dục STEM
Mỗi khóa học STEM của Festo…
•
•
•

Được trình bày với một lộ trình các Dự án. Cung cấp kiến thức lý thuyết và thông tin để hỗ trợ dự án
Thắt chặt sự liên kết các chủ đề với nhau
Giải thích sự liên quan của những gì học sinh được dạy cho các ứng dụng thực tế

Khóa học STEM
1. Phân tích kỹ thuật ứng suất
2. Máy tiện CNC
3. Máy phay CNC
4. Khám phá điện
5. CAD với máy in 3D
6. Giới thiệu kỹ thuật quá trình*
7. Ngành nhựa
8. Khí động học
9. Cáp quang và laser
10. Khám phá cơ khí
11. Khám phá điện tử*
12. Tự động hóa và Robotics
13. Khám phá cơ điện tử*
14. Kỹ thuật môi trường/Nước
15. Năng lượng thay thế
16. Học từ thiên nhiên (Bionics)*

Courses include:
• eLearning curriculum (English)
• Hands-on trainer/equipment: 120V,
60Hz or 220V, 50Hz
• Instructor guide

NOTE: eLearning courses require Festo LX (at an additional cost)

*CE

13

1. Phân tích kỹ thuật và ứng suất
120Vac/60Hz

220Vac/50Hz

Equipment & supplies

Component
Multimedia Presentation
Festo LX Installation and User Guide
SSA 1000 Stress Analyzer
Glue Gun
Safety Glasses
Protractor

Component (continued)
Twine
Taper File, ruler
Craft Sticks
Rubber Bands
Rubber Mat
Chopper Tool, scissors

Component (continued)
Index Cards
Roman Arch Kit
Phillips-Head Screwdriver
Spring Scale (250 gram and 2000 gram)
Polyfoam

Wood Glue and wood glue stick

Thử thách cho học sinh/sinh viên

Nội dung khóa học

Học sinh/sinh viên đóng vai trị là kỹ sư xây dựng, được thử thách với việc thiết
kế và xây dựng một nguyên mẫu cầu mới, khám phá trong q trình cơ bản về
thống kê và phân tích ứng suất. Học sinh/sinh viên cũng cân nhắc tính tốn kỹ
thuật trước khi thiết kế cấu trúc.

• Giải thích các ngun lý vật lý của tĩnh học, bao gồm lực và khối lượng, ứng suất, sự
biến dạng và các điều kiện cân bằng
• Xác định các vật liệu và lựa chọn hình dạng tốt nhất cho sản phẩm cuối cùng, trong khi
tính tốn tất cả các thuộc tính của chúng, định luật Hooke, và mơ đun đàn hồi Young.
• Thực hiện các phương án thiết kế kết cấu tối ưu, trong khi tính tốn độ võng, độ uốn và
ứng suất dầm.
• Nhận biết các loại cầu và sự rủi ro của các loại cầu.
• Áp dụng quy trình thiết kế kỹ thuật

14


1. Phân tích kỹ thuật và ứng suất
Nghề nghiệp trong tương lai sau khi học phân tích kỹ thuật và ứng suất
• Kiến trúc sư – kỹ năng về Tốn (đại số, hình học, lượng giác), Khoa học, Nghệ thuật, Máy tính
• Thợ mộc – kỹ năng về Tốn (đại số, hình học, lượng giác)
• Nhà thầu – kỹ năng về Tốn (đại số, hình học, lượng giác)
• Thợ xây dựng – kỹ năng về Tốn
• Kỹ sư – kỹ năng về Tốn (đại số, hình học, lượng giác), Khoa học, Máy tính

15


2. Máy tiện CNC
120Vac/60Hz

220Vac/50Hz

Equipment & supplies

Component
Multimedia Presentation
Festo LX Installation and User Guide
CNC Lathe (5300)
CNC Level 5 Mill/Lathe v. 5.7 (single license)
Workpieces (stock)
Accessories, Dial caliper, Safety glasses

Thử thách cho học sinh/sinh viên
Việc khám phá sản xuất bù trừ bằng máy tiện CNC thách thức sinh viên/học
sinh phát triển các khuôn mẫu và sản xuất các bộ phận, tuân thủ các thông số
kỹ thuật và ràng buộc nhất định để thiết kế và tạo mơ hình 3D cho quy trình sản
xuất khn mẫu.

Nội dung khóa học
•
•
•
•

•
•
•
•
•
•
•
•

Nhận biết chức năng và tính năng của máy tiện CNC
Xác định các công cụ và công cụ cắt trong máy tiện CNC
Thiết kế các mơ hình kỹ thuật số bằng hệ thống CAD / CAM độc lập
Tạo chương trình
Chọn cơng cụ cắt chính xác dựa trên thông số kỹ thuật thiết kế
Định vị dụng cụ cắt trên máy tiện CNC
Thực hiện các chương trình trên máy tiện CNC bằng phần mềm máy tiện CNC
Vận hành máy tiện CNC sử dụng nhiều phôi khác nhau
Xác định các loại chuyển động cơ bản trong máy CNC
Phát triển các chương trình CNC theo G code & M code
Kiểm tra và kiểm soát chất lượng bằng cách sử dụng thước cặp kỹ thuật số
Áp dụng quy trình thiết kế kỹ thuật
16


2. Máy tiện CNC
Nghề nghiệp trong tương lai sau khi học máy tiện CNC
•
•
•
•

•

Thợ máy gia cơng CNC – kỹ năng về Toán, giải quyết vấn đề, xử lý sự cố, máy cơng cụ, lập trình, cơ khí
Thợ vận hành máy CNC – kỹ năng về Toán, giải quyết vấn đề, xử lý sự cố, máy tính, phân tích
Lập trình viên CNC – kỹ năng về Toán, giải quyết vấn đề, xử lý sự cố, máy tính, phân tích, cơ khí
Kỹ sư điện – kỹ năng về tốn, khoa học, giải quyết vấn đề
Kỹ sư sản xuất – kỹ năng về tốn, khoa học, giải quyết vấn đề

• Kỹ sư cơ khí – kỹ năng về Tốn học (đại số, lượng giác, hình học), khoa học (sinh học, hóa học, vật lý),
vẽ, máy tính và cơng nghệ thơng tin

17


3. Máy phay CNC
120Vac/60Hz

220Vac/50Hz

583722

595629

Equipment & supplies

Component
Multimedia Presentation
Festo LX Installation and User Guide
CNC Mill (5400)
Fabricus software

Workpieces (stock)
Accessories, Safety glasses

Thử thách cho học sinh
Việc khám phá sản xuất bù trừ bằng máy phay CNC thách thức sinh viên phát
triển các nguyên mẫu và sản xuất các bộ phận, tuân thủ các thông số kỹ thuật
và ràng buộc nhất định để thiết kế và xuất khẩu mơ hình 3D cho quy trình sản
xuất ngun mẫu.

Nội dung khóa học
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

Nhận biết chức năng và tính năng của máy phay CNC
Xác định dao phay CNC và dụng cụ giữ dao phay
Thiết kế mơ hình kỹ thuật số bằng phần mềm CAD
Tạo chương trình
Chọn dao phay mặt chính xác dựa trên thơng số kỹ thuật thiết kế
Định vị dụng cụ phay trên máy phay CNC
Thực hiện các chương trình trên máy phay CNC bằng phần mềm CNC Mill
Vận hành máy phay CNC sử dụng nhiều phôi khác nhau

Xác định các loại chuyển động cơ bản trong máy CNC
Phát triển các chương trình CNC theo G code & M code
Áp dụng quy trình thiết kế kỹ thuật
18


3. Máy phay CNC
Nghề nghiệp trong tương lai sau khi học máy phay CNC
•
•
•
•
•

Thợ máy gia cơng CNC – kỹ năng về Toán, giải quyết vấn đề, xử lý sự cố, máy cơng cụ, lập trình, cơ khí
Thợ vận hành máy CNC – kỹ năng về Toán, giải quyết vấn đề, xử lý sự cố, máy tính, phân tích
Lập trình viên CNC – kỹ năng về Toán, giải quyết vấn đề, xử lý sự cố, máy tính, phân tích, cơ khí
Kỹ sư điện – kỹ năng về tốn, khoa học, giải quyết vấn đề
Kỹ sư sản xuất – kỹ năng về tốn, khoa học, giải quyết vấn đề

• Kỹ sư cơ khí – kỹ năng về Tốn học (đại số, lượng giác, hình học), khoa học (sinh học, hóa học, vật lý),
vẽ, máy tính và cơng nghệ thơng tin

19


4. Khám phá điện
120Vac/60Hz

220Vac/50Hz

Equipment & supplies

Component
Multimedia Presentation
Festo LX Installation and User Guide
Electricity trainer
Accessories kit

Thử thách cho học sinh
Là kỹ sư điện trong ngành công nghiệp ô tô, sinh viên được thử thách thiết kế
và chế tạo nguyên mẫu hoạt động của hệ thống kiểm sốt khơng khí cho một
chiếc minivan điện sẽ được mua cho mục đích tiết kiệm năng lượng.

Nội dung khóa học
• Thảo luận về an tồn điện
• Thiết kế nối tiếp, song song, chuyển mạch 3 chiều và mạch điện từ (rơle và
động cơ)
• Mạch điện sử dụng đèn điện, điện trở và các thành phần cơ điện như cơng
tắc, rơle và động cơ
• Sử dụng đồng hồ vạn năng để đo điện áp, dòng điện và điện trở
• Áp dụng định luật Ohm
• Tính cơng suất
• Áp dụng quy trình thiết kế kỹ thuật
20


4. Khám phá điện
Nghề nghiệp trong tương lai sau khi khám phá điện
• Kỹ sư điện và điện tử – kỹ năng về tốn học, khoa học

• Kỹ thuật viên điện – kỹ năng về Toán, khoa học, vẽ kỹ thuật
• Kỹ sư cơ điện – kỹ năng về kỹ năng về tốn học, khoa học
• Thợ điện – kỹ năng về Tốn
• Kỹ sư kiểm tra điện tử – kỹ năng về toán học, khoa học

21


5. CAD với máy in 3D*

Equipment & supplies

Component
Multimedia Presentation
Festo LX Installation and User Guide
Solid Works Student Edition CD (single license)
* 3D printer is not required for the Computer-Aided Design course; however, instructions
for preparing a SolidWorks file for 3D printing is included in the Discovery section of the course

Thử thách cho học sinh
Khi các nhà thiết kế CAD được giao nhiệm vụ tạo ra các sản phẩm sáng tạo,
sinh viên/học sinh được thử thách phát triển ý tưởng qua các thông số kỹ
thuật và ràng buộc nhất định và áp dụng các công cụ phần mềm CAD để chuyển
ý tưởng của họ sang thiết kế sản phẩm mới.

Nội dung khóa học
• Giải thích các cơng cụ và chức năng của SolidWorks
• Áp dụng quy trình thiết kế kỹ thuật để phát triển các bộ phận và sản phẩm
• Đánh giá các thiết kế hiện tại và kết hợp các thay đổi thiết kế dẫn đến các sản phẩm
được cải tiến

• Áp dụng các khái niệm về phép chiếu trực giao cho chế độ xem chuẩn 2D và chế độ xem
đẳng cự
• Khám phá làm thế nào tính chất vật chất, lực và những hạn chế ảnh hưởng đến cách
chạy máy
• Thiết kế các giải pháp sáng tạo cho các vấn đề, thách thức, mong muốn và nhu cầu
trong thế giới thực
22


5. CAD với máy in 3D
Nghề nghiệp trong tương lai sau khi học CAD với máy in 3D
• Kiến trúc sư – kỹ năng về Nghệ thuật, nghiên cứu xã hội, tốn học, vật lý, khoa học máy tính, vẽ
• Nhà thiết kế CAD – kỹ năng về Nghệ thuật, tốn học, hình học, khoa học máy tính
• Kỹ sư dự án – kỹ năng về Toán, khoa học, thiết kế, vẽ
• Kỹ sư thiết kế cơng nghiệp – kỹ năng về Tốn, khoa học, thiết kế, vẽ, nghệ thuật
• Kỹ sư cơ khí– kỹ năng về Tốn học (đại số, lượng giác, hình học), khoa học (sinh học, hóa học, vật lý),
viết, máy tính và cơng nghệ thơng tin

23


6. Giới thiệu về Kỹ thuật quá trình
120Vac/60Hz

220Vac/50Hz

Equipment & supplies

Component
Multimedia Presentation

Festo LX Installation and User Guide
EduKit Basic and Advanced
FluidLab PA Closed Loop v. 4.0 (single license)
Accessories

Thử thách cho học sinh/sinh viên

Nội dung khóa học

Là người quản lý cơ sở được phân công làm việc tại một nhà máy bao gồm máy
móc và quy trình tạo ra lượng nhiệt cực lớn, học sinh/sinh viên được thử thách
đánh giá và chọn hệ thống điều khiển tự động để duy trì hệ thống bể làm mát ở
mức tối ưu.

•
•
•
•
•

Trình bày cách đọc và tạo bản vẽ hệ thống điện và cơ khí
Sử dụng cảm biến để đo các điều kiện như lưu lượng, mức hoặc áp suất
Khám phá cách van ảnh hưởng đến dòng chảy như thế nào
Sử dụng cách điều khiển thủ công và tự động để vận hành một hệ thống
Áp dụng quy trình thiết kế kỹ thuật để kiểm tra và đánh giá các phương pháp
kiểm sốt
• Thiết kế bản vẽ, làm báo cáo và thuyết trình để thuyết minh cho các giải
pháp cụ thể
24

6. Kỹ thuật quá trình
Nghề nghiệp trong tương lai sau khi học về kỹ thuật q trình
• Kỹ sư điều khiển hệ thống – kỹ năng về Tốn, lập trình, cơ khí
• Kỹ sư về thiết bị và điều khiển – Kỹ năng về Tốn và khoa học
• Kỹ sư q trình – Kỹ năng về Tốn, khoa học, hóa học, viết kỹ thuật
• Kỹ thuật viên q trình – Kỹ năng về Tốn và khoa học
• Kỹ thuật viên hệ thống nước thải – Kỹ năng về Toán, khoa học, máy tính, cơ khí

25