KẾ HOẠCH BÀI DẠY STEM

BÀI HỌC STEM: CHẬU CÂY THÔNG MINH

(Khung: Phụ lục 3 Công văn 2345/BGDĐT-GDTH; bài học STEM theo Thông tư số 86/2026/TT-BGDĐT (tiến trình theo quy trình thiết kế kĩ thuật))

Môn chủ trì: Khoa học 4    Lớp: 4

Môn phối hợp, kiến thức liên môn:

–Công nghệ 4 (chăm sóc hoa, cây cảnh trong chậu)

–Toán 4 (đo độ dài, số trung bình đơn giản, biểu đồ cột)

–Tin học 4 (làm quen lập trình khối lệnh, mức đọc và sửa chương trình mẫu)

Sách giáo khoa: Bộ sách Kết nối tri thức với cuộc sống (NXB Giáo dục Việt Nam)

Bộ kit:

–Stem Starter Kit của OhStem (mạch Yolo:Bit, chi tiết Lego Technic).

–Chủ đề "Chậu cây thông minh" trên wiki.

–Thiết bị ảo (Project Builder của OhStem App): học sinh dựng từ dự án trống app.ohstem.vn/#!/vr/project-builder?template=blank. Dự án cho học sinh và dự án mẫu đều mở được trong các tiết học trên LMS.

Học liệu số cho học sinh:

–Khoá “Bài học STEM Lớp 4” trên OpenSTEM LMS, bài “Bài 1 · Chậu cây thông minh” gồm 4 bài học:

+“Tiết 1 · Cây cần gì để sống?”

+“Tiết 2 · Lắp và lập trình chậu cây trên thiết bị ảo” (thực hành trên Thiết bị ảo, tức Project Builder của OhStem App: mạch Stem Kit Shield, cảm biến độ ẩm đất cổng A, RGB 4 Led cổng B, máy bơm nước cổng M1)

+“Tiết 2b · Lắp chậu cây bằng bộ kit thật (nếu lớp có)”

+“Tiết 3 · Thử nghiệm và chia sẻ”

Thời lượng

Thông tư 86 không quy định thời lượng riêng cho giáo dục STEM; thời lượng lấy từ các môn liên quan và thể hiện trong kế hoạch giáo dục nhà trường. Gợi ý: tiết 1 dùng tiết Khoa học Bài 15, tiết 2 (thiết bị ảo) dùng tiết Công nghệ Bài 6 hoặc tiết Tin học, tiết 2b (nếu có bộ kit) dùng tiết Công nghệ, tiết 3 dùng tiết vận dụng của Khoa học hoặc Công nghệ.

MÔ TẢ CHỦ ĐỀ

1. Bối cảnh

Cây trồng trong chậu ở nhà, ở lớp hay bị héo khi không ai tưới (nghỉ lễ, cuối tuần), hoặc bị úng khi tưới quá nhiều; cây để trong phòng thiếu sáng thì lá vàng, thân yếu.

Học sinh đã biết cây cần nước, ánh sáng, không khí, chất khoáng và nhiệt độ thích hợp (Khoa học 4 Bài 15). Bài học biến hiểu biết đó thành một chậu cây biết tự chăm mình.

2. Vấn đề cần giải quyết

Lắp và lập trình một chậu cây tự tưới khi đất khô, tự ngừng khi đất đủ ẩm và tự bật đèn khi trời tối. Làm trên thiết bị ảo trước, bằng bộ Stem Starter Kit sau (nếu lớp có).

3. Bản yêu cầu kĩ thuật: sản phẩm đạt khi nào

Học sinh nhận bản yêu cầu này ngay ở Hoạt động 1. Hoạt động 4 dùng lại để thử nghiệm, Hoạt động 5 dùng để đánh giá.

4. Các thành tố STEM

Chỉ ghi những nội dung thật sự được dạy và được đánh giá trong bài.

5. Yêu cầu cần đạt và bài trong sách giáo khoa

YCCĐ trích từ Chương trình giáo dục phổ thông 2018 (Thông tư 32/2018/TT-BGDĐT). Chỗ ghi "tổ chuyên môn đối chiếu" là phần tóm lược; tổ chuyên môn đối chiếu nguyên văn trong chương trình môn học trước khi đưa vào kế hoạch giáo dục.

6. Phân bổ thời lượng

I. YÊU CẦU CẦN ĐẠT

1. Năng lực đặc thù

Khoa học:

–Đưa ra được dẫn chứng cây cần nước và ánh sáng để sống (chuyện hai chậu cây, thí nghiệm mô phỏng độ ẩm đất).

–Giải thích được vì sao tưới quá ít hay quá nhiều đều làm cây yếu, và chậu cây thông minh giúp cây có đủ nước, ánh sáng thế nào.

Công nghệ:

–Dựng được mô hình chậu cây trên thiết bị ảo: chọn đúng mạch, cảm biến, đèn, máy bơm và gán đúng cổng A, B, M1; lắp được khung bằng bộ kit thật nếu lớp có.

–Đọc và sửa được chương trình khối lệnh mẫu; giải thích được con số 40 (ngưỡng độ ẩm) và 30 (ngưỡng độ sáng).

Toán:

–Ghi số lượt chạy đúng trên 5 lượt, đọc và so sánh các cột trên biểu đồ cột.

2. Năng lực chung

–Tự chủ và tự học: tự làm phần việc của vai mình, tự kiểm tra theo yêu cầu sản phẩm.

–Giao tiếp và hợp tác: làm việc nhóm 4 bạn theo vai, trình bày sản phẩm trước lớp.

–Giải quyết vấn đề và sáng tạo: tìm lỗi khi máy bơm hoặc đèn không chạy, đề xuất một cải tiến.

3. Phẩm chất

–Chăm chỉ: chạy thử đủ 5 lượt mỗi việc, sửa đến khi chậu cây chạy đúng.

–Trách nhiệm: giữ an toàn điện – nước, giữ gìn bộ kit dùng chung, tiết kiệm nước.

–Trung thực: ghi đúng số lượt chạy đúng, kể cả lượt sai.

II. ĐỒ DÙNG DẠY HỌC

1. Giáo viên

–Máy chiếu, máy tính có Internet; khoá "Bài học STEM Lớp 4" trên LMS.

–Một chậu cây mẫu dựng sẵn trên Thiết bị ảo; nếu có bộ kit, thêm một chậu thật đã lắp và chạy sẵn.

–Bảng kiểm an toàn, bảng tự đánh giá in sẵn.

2. Mỗi nhóm học sinh (4 em)

Phương án ảo: mỗi nhóm một máy tính có Internet để dùng Thiết bị ảo, đủ để đạt yêu cầu cần đạt. Phương án bộ kit: thêm một bộ Stem Starter Kit mỗi nhóm cho tiết 2b. Các bộ phận của phương án bộ kit đều có sẵn trong bộ kit, trừ dòng ghi "vật liệu".

3. Vật liệu

–Một chậu nhỏ có đất ẩm (trồng sẵn cây hoặc không), một ít đất khô để thử cảm biến.

–Cốc nhựa đựng nước cho máy bơm, khay hứng dưới chậu.

–Giấy màu, bút màu, băng dính để trang trí.

4. Lớp chưa có bộ kit (phương án ảo)

–Lớp chưa có bộ kit vẫn đạt đủ yêu cầu cần đạt: tiết 1 và tiết 3 dạy đủ bằng khoá học; tiết 2 học sinh dựng và chạy chậu cây trên Thiết bị ảo (Project Builder: Stem Kit Shield, cảm biến độ ẩm đất cổng A, RGB 4 Led cổng B, máy bơm nước cổng M1), kéo thanh trượt thay cho đất khô, đất ướt, trời tối; tiết 3 chạy thử 5 lượt trên chính mô hình ảo đó.

–Bỏ qua tiết 2b.

III. CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHỦ YẾU

A. Tổng quát

B. Các hoạt động học

Hoạt động 1. Xác định vấn đề (mở đầu)

Thời lượng: Tiết 1 · 10 phút    Bài học trên LMS: “Tiết 1 · Cây cần gì để sống?” (slide 1–4)

a) Mục tiêu

–Nêu được vấn đề: cây trong chậu hay héo khi không ai tưới và yếu khi thiếu ánh sáng.

b) Nội dung

Học sinh nghe chuyện hai chậu cây của bạn Nam và bạn Mai, rồi cả lớp đoán chậu đậu để trong tủ tối sau 1 tuần sẽ thế nào.

c) Sản phẩm

Kết quả bình chọn của lớp.

d) Tổ chức thực hiện

Phương án đánh giá: Quan sát mức tham gia; câu trả lời của học sinh.

Hoạt động 2. Tìm hiểu kiến thức và đề xuất giải pháp (hình thành kiến thức)

Thời lượng: Tiết 1 · 25 phút    Bài học trên LMS: “Tiết 1 · Cây cần gì để sống?” (slide 5–12)

a) Mục tiêu

–Kể được những thứ thực vật cần để sống.

–Nêu được tưới ít quá hay nhiều quá đều hại cây.

–Nêu được nhiệm vụ của từng bộ phận trong chậu cây thông minh.

b) Nội dung

Trò chơi phân loại "cây cần / cây không cần"; kéo thanh trượt độ ẩm đất; tìm hiểu cảm biến, Yolo:Bit, máy bơm, đèn; đọc yêu cầu sản phẩm; chia vai; giới thiệu cách làm "ảo trước, thật sau".

c) Sản phẩm

Phiếu học tập 1; bảng phân vai.

d) Tổ chức thực hiện

Phương án đánh giá: Phiếu học tập 1; kết quả 2 câu hỏi cuối tiết.

Hoạt động 3. Dựng mô hình (luyện tập, thực hành)

Thời lượng: Tiết 2 · 15 phút (bộ kit thật: tiết 2b)    Bài học trên LMS: “Tiết 2 · Lắp và lập trình chậu cây trên thiết bị ảo” (bước v1–v4b: dựng mô hình ảo, gán cổng) · “Tiết 2b · Lắp chậu cây bằng bộ kit thật (nếu lớp có)” (bước 1–4c: lắp khung, cắm dây, đo độ ẩm)

a) Mục tiêu

–Dựng được mô hình chậu cây trên Thiết bị ảo: mạch Stem Kit Shield, cảm biến độ ẩm đất (A), RGB 4 Led (B), máy bơm nước (M1).

–(Bộ kit thật) Lắp được khung chậu cây chắc chắn, mạch Yolo:Bit cao hơn cốc nước; cắm đúng cổng như mô hình ảo; đọc được số độ ẩm của đất khô và đất ướt.

b) Nội dung

Trên Project Builder: thêm mạch Stem Kit Shield, cảm biến độ ẩm đất, RGB 4 Led, máy bơm nước; gán cổng ở tab ⚙ của từng linh kiện; kiểm tra nút Tình trạng thiết kế. Lớp có bộ kit (tiết 2b): lắp khung Lego theo hình, tắt nguồn rồi cắm dây, kết nối Yolo:Bit với OhStem App, xếp chương trình nhỏ hiện độ ẩm đất khi nhấn nút A.

c) Sản phẩm

Mô hình ảo gán đúng ba cổng; (bộ kit thật) mô hình đã lắp, ba số đo độ ẩm (không khí, đất khô, đất ướt).

d) Tổ chức thực hiện

Phương án đánh giá: Nút Tình trạng thiết kế hiện ✓; bảng kiểm an toàn và số đo (bộ kit thật).

Hoạt động 4. Lập trình, thử nghiệm (luyện tập, thực hành)

Thời lượng: Tiết 2 · 20 phút (bộ kit thật: tiết 2b)    Bài học trên LMS: “Tiết 2 · Lắp và lập trình chậu cây trên thiết bị ảo” (bước v5–v8, gồm v5b thêm SỰ KIỆN, và thử thách) · “Tiết 2b · Lắp chậu cây bằng bộ kit thật (nếu lớp có)” (bước 5–6b, nếu có bộ kit)

a) Mục tiêu

–Xếp được chương trình theo mẫu và chạy trên thiết bị ảo (nạp xuống mạch thật nếu có bộ kit).

–Thử được ba việc: tự tưới, tự dừng, tự bật đèn.

–Dự đoán được điều xảy ra khi đổi ngưỡng 40 thành 90, rồi thử lại trên thiết bị ảo.

b) Nội dung

Tab Lập trình → Mở Rộng → thêm thư viện STEM STARTER KIT, rồi Mở Rộng lần nữa, kéo xuống cuối trang thêm SỰ KIỆN (ô tìm ở trang này không lọc thẻ); xếp lại ba cụm khối theo hình mẫu; tab Giả lập → ▶, kéo thanh trượt độ ẩm đất (HUB PANEL, cuộn xuống nếu cần) và thanh ánh sáng màu vàng trên ảnh mạch để thử; làm thử thách đoán trước; lưu dự án. Lớp có bộ kit (tiết 2b): nạp chương trình xuống mạch thật, rút – cắm cảm biến, che tay để thử.

c) Sản phẩm

Chậu cây ảo chạy đúng (≥ 4/5 lượt); chậu thật chạy đúng nếu có bộ kit; link dự án hoặc video (không bắt buộc).

d) Tổ chức thực hiện

Phương án đánh giá: Số lượt chạy đúng (≥ 4/5). Nộp link dự án hoặc video không bắt buộc, không dùng để đánh giá.

Hoạt động 5. Chia sẻ, điều chỉnh (vận dụng, trải nghiệm)

Thời lượng: Tiết 3 · 35 phút    Bài học trên LMS: “Tiết 3 · Thử nghiệm và chia sẻ”

a) Mục tiêu

–Chạy thử chậu cây 5 lượt cho mỗi việc, ghi kết quả và đọc biểu đồ cột.

–Giải thích được chậu cây giúp cây có đủ nước và ánh sáng thế nào.

–Trình bày sản phẩm, tự đánh giá, đề xuất cải tiến.

b) Nội dung

Mở lại dự án ảo (hoặc chậu cây thật nếu có); chạy thử 5 lượt cho bốn việc: đất khô thì bơm chạy, đất ẩm thì bơm dừng, trời tối thì đèn sáng, trời sáng thì đèn tắt; ghi bảng, xem biểu đồ; trình bày 3 phút mỗi nhóm; tự đánh giá; nêu cải tiến; làm câu hỏi cuối bài.

c) Sản phẩm

Bảng kết quả, biểu đồ; bảng tự đánh giá; ý tưởng cải tiến; ảnh hoặc video (không bắt buộc).

d) Tổ chức thực hiện

Phương án đánh giá: Bảng tự đánh giá (Hoàn thành tốt / Hoàn thành / Chưa hoàn thành); nhận xét của giáo viên.

IV. ĐIỀU CHỈNH SAU BÀI DẠY (NẾU CÓ)

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

PHỤ LỤC

Phụ lục 1. Phiếu học tập

PHIẾU HỌC TẬP 1: CÂY CẦN GÌ ĐỂ SỐNG?

Nhóm: ……………………    Lớp: ……………………    Ngày: ……………………

1. Viết những thứ cây cần và cây không cần vào bảng.

2. Tưới cây quá ít thì sao? Tưới quá nhiều thì sao?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. Ai làm việc gì? (thợ lắp ráp, lập trình viên, nhà làm vườn, thư kí)

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

PHIẾU HỌC TẬP 2: KẾT QUẢ CHẠY THỬ CHẬU CÂY

Nhóm: ……………………    Lớp: ……………………    Ngày: ……………………

1. Chạy thử mỗi việc 5 lượt. Đúng ghi Đ, sai ghi S. (Ảo: kéo thanh trượt · Thật: rút – cắm cảm biến, che tay.)

2. Việc nào còn sai? Nhóm đã sửa thế nào?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. Chậu cây giúp cây có thêm những gì cây cần?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Phụ lục 2. Sơ đồ đấu nối Yolo:Bit (Stem Starter Kit)

Theo chủ đề "Chậu cây thông minh" trên wiki của Stem Starter Kit. Trên Thiết bị ảo dùng mạch Stem Kit Shield (Yolo:Bit gắn trên mạch mở rộng của bộ kit), gán cổng ở tab ⚙ của từng linh kiện, đúng cổng như bộ kit thật. Với bộ kit thật, tắt nguồn trước khi cắm hay rút dây: nhấn nhanh 2 lần nút nguồn trên mạch (nhấn 1 lần là bật).

Phụ lục 3. Chương trình mẫu (giả mã)

Chương trình mẫu của bộ kit (link ở phần Bộ kit), viết lại bằng lời. Cần thêm thư viện STEM KIT và Sự kiện trong mục MỞ RỘNG (trên Project Builder: tab Lập trình → Mở Rộng → STEM STARTER KIT; rồi thêm SỰ KIỆN; Project Builder không có sẵn thư viện này, thẻ nằm ở cuối trang Mở Rộng). Khối "lặp lại mãi — xử lý sự kiện" là bắt buộc, thiếu nó các khối "sau mỗi 1 giây" không chạy. Học sinh lớp 4 xếp lại khối theo hình mẫu, chỉ đổi hai con số 40 và 30. Cùng một chương trình chạy được trên thiết bị ảo và trên mạch thật.

Phụ lục 4. Bảng lỗi thường gặp

Khi nhóm gặp lỗi, giáo viên chỉ vào dòng tương ứng, không sửa hộ.

Phụ lục 5. An toàn

–Mạch Yolo:Bit và dây điện luôn khô ráo, đặt cao hơn và xa cốc nước; có khay hứng dưới chậu.

–Tắt nguồn trước khi cắm hay rút dây: nhấn nhanh 2 lần nút nguồn trên mạch (nhấn 1 lần là bật).

–Máy bơm chỉ chạy khi đã ngập trong nước.

–Không tự tháo pin; chỉ sạc pin khi có thầy cô, không sạc quá 3 giờ.

–Rửa tay sau khi làm với đất.

Bảng kiểm an toàn (giáo viên kiểm tra trước khi cho mô hình chạy lần đầu)

Phụ lục 6. Rubric đánh giá sản phẩm

Đánh giá bằng nhận xét theo ba mức Hoàn thành tốt / Hoàn thành / Chưa hoàn thành (Thông tư 27/2020/TT-BGDĐT), không cho điểm. Học sinh tự đánh giá trên khoá học bằng cùng bảng này.

Phiếu chấm của giáo viên

Phụ lục 7. Rubric quá trình (đánh giá đồng đẳng trong nhóm)

Mỗi bạn nhận xét các bạn trong nhóm bằng mặt cười: 0 = chưa, 1 = có, 2 = rất tốt. Giáo viên dùng để nhận xét riêng từng em.

Người chấm: ……………………    Nhóm: ……………………

Phụ lục 8. Câu hỏi gợi mở

Câu hỏi gợi mở khi các nhóm trình bày

1. Nếu cảm biến bị rút khỏi đất, chậu cây sẽ làm gì? Có sao không?

2. Cốc nước hết thì sao? Làm thế nào để biết?

3. Vì sao nhóm em chọn số 40? Đổi thành số khác thì cây thế nào?

4. Chậu cây ảo và chậu cây thật chạy có giống nhau không? Khác ở đâu?

5. Chậu cây của nhóm có thể giúp ai ở nhà em?

Nhận xét chung của giáo viên

1. Ưu điểm nổi bật:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. Điểm cần khắc phục, góp ý cải tiến:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Phụ lục 9. Ghi chú cho giáo viên

–Chuẩn bị trước 1 tuần: tự dựng một chậu cây trên Thiết bị ảo (Project Builder) theo các bước của tiết 2 và chạy thử trên đúng máy của phòng học. Nếu có bộ kit: tự lắp một chậu theo hướng dẫn trên wiki, nạp chương trình mẫu, sạc đầy pin.

–Ảo trước, thật sau: mọi lớp làm tiết 2 trên thiết bị ảo; lớp có bộ kit làm thêm tiết 2b. Mô hình ảo và mô hình thật dùng cùng cổng, cùng chương trình, nên học sinh chuyển sang bộ kit rất nhanh.

–Không theo dõi cây qua nhiều ngày: sản phẩm đạt khi mô hình chạy đúng ngay trên lớp. Việc cây lớn lên không thuộc tiêu chí đánh giá.

–Nộp ảnh, video, link là không bắt buộc: học sinh không có điện thoại hay tài khoản vẫn hoàn thành bài.

–Lớp 4 không cần tự viết chương trình từ đầu. Học sinh xếp lại khối theo hình mẫu và chỉ đổi hai con số.

–Chia vai rõ ràng để mọi em đều có việc; đổi vai ở bài STEM sau.

–Không làm hộ: khi nhóm gặp lỗi, chỉ vào dòng tương ứng trong bảng lỗi thường gặp.

–Kết quả đúng trên thiết bị ảo: kéo thanh độ ẩm đất xuống dưới khoảng một nửa (≤ 40%) thì mạch hiện mặt buồn, máy bơm phun nước; kéo lên cao thì mặt cười, bơm dừng; thanh ánh sáng khoảng 10 thì đèn RGB sáng xanh. Dự án mẫu (link ở phần Bộ kit) dùng để chiếu cho cả lớp hoặc đối chiếu khi nhóm bị lỗi.