Hầu hết các giáo viên khoa học chưa quen thuộc với thiết kế kỹ thuật , thuật ngữ được sử dụng cho thiết kế kỹ thuật trong giáo dục K-12. Mặc dù thuật ngữ này xuất hiện trong Tiêu chuẩn Giáo dục Khoa học Quốc gia (NSES), có khả năng là hầu hết các học khu vẫn chưa đưa thiết kế kỹ thuật vào quy chuẩn của chương trình giảng dạy khoa học trung học của họ. Bài báo này mô tả chi tiết những gì chương trình MWM đề xuất như một cách tiếp cận để hiểu và kết hợp thiết kế kỹ thuật như một quá trình tư duy bổ sung cho quá trình khoa học. Mục tiêu là đưa người dùng tiềm năng đến ngưỡng kỹ thuậtthiết kế một cách có tổ chức và trực quan. Do đó, giáo viên có thể tối đa hóa việc duy trì khái niệm bằng cách để học sinh tham gia vào các dự án thực hành chứng minh cách khoa học có thể được áp dụng vào giải pháp của các vấn đề hàng ngày.

Giới thiệu

Khi khoa học được giảng dạy với thế giới chung, thực hành, lấy học sinh làm trung tâm, trọng tâm tiên tiến, học sinh phản hồi theo những cách mà bạn có thể Hãy xem xét những ví dụ thực tế này về các dự án thiết kế lấy cảm hứng từ MWM mà sinh viên trong các lớp học khoa học điển hình trên khắp đất nước đã hình thành, thiết kế, thử nghiệm, sản xuất, thiết kế lại, kiểm tra lại và báo cáo. Học sinh đã học các tính chất hóa học và vật lý của tấm lợp chống cháy, tấm lợp nhẹ, của Frisbees ™ tạo ra ánh sáng của riêng mình; polyme bảo vệ và nuôi dưỡng một bông hoa; và thuyền nổi khi làm bằng bê tông. Khi việc học tập khoa học có mối liên hệ hấp dẫn với thế giới thực, khi nó gợi lên những khả năng vô tận, khi việc đánh giá kết hợp đánh giá xác thực về quá trình thiết kế, khi học sinh tự nghiên cứu để tạo ra thứ mà họ đã hình dung, học sinh sẽ học! Họ học hỏi nhiều hơn, họ lưu giữ nó lâu hơn, họ thích trải nghiệm, và họ hiểu rõ hơn một chút về tính liên kết của khoa học, công nghệ và xã hội. Chìa khóa của các kết quả này là sự tích hợp có chủ đích của nội dung khoa học với các quá trình điều tra khoa học và công nghệ thiết kế. Bài viết này mô tả cách tiếp cận mà chương trình MWM sử dụng để thực hiện một cách tiếp cận thực tế đối với thiết kế kỹ thuật.

Tích hợp Nội dung với   Quy trình Khoa học và Thiết kế

MWM 2002 sử dụng quy trình khoa học cùng với quy trình thiết kế kỹ thuật để mang lại nhiều khía cạnh tiếp thu nội dung cho sinh viên khoa học. Trong thực tế, tất nhiên, học sinh trung học chưa phải là nhà khoa học thực hành. Họ là những người mới học tài liệu tiểu thuyết. Do đó, như Roblyer et al. (1997) nhấn mạnh, việc học khám phá ngay từ đầu cần được kết hợp một cách chiến lược và có cấu trúc cẩn thận vì điều quan trọng là học sinh phải xây dựng một kho dự trữ nhận thức về những kinh nghiệm đáng tin cậy để rút ra cho những kinh nghiệm sau này. Bằng cách này, học sinh trở nên hoàn thành tốt hơn ngoài giờ. Thật không may, nhiều nhà giáo dục cho rằng thiết kế nên là một trải nghiệm độc lập.   Điều này, một phần, có thể là do kỹ thuậtthiết kế như được mô tả trong Tiêu chuẩn Giáo dục Khoa học Quốc gia (NRC, 1996) giả định rằng học sinh đã có được các khái niệm và kỹ năng khoa học cơ bản. Kỹ thuật thiết kế không bao giờ nên được cấu trúc để lỏng lẻo hoặc bỏ ngỏ rằng học sinh trở nên thất vọng, bị mất , hoặc không thể giải thích công việc của họ. Điều quan trọng nhất là các hoạt động tìm hiểu không bao giờ dẫn đến những ý tưởng sai lầm hoặc sai lệch. Phương  pháp tiếp cận MWM bảo vệ chống lại việc lạm dụng như vậy. Các mô-đun chuẩn bị cho sinh viên từ bốn đến năm cuộc điều tra dẫn đầu để dạy các khái niệm khoa học mà sinh viên sẽ cần để hoàn thành bài cuối cùng các dự án thiết kế. Bằng cách này, MWM trình bày một cách tiếp cận cân bằng. Các mô-đun chứa các yếu tố hướng dẫn trực tiếp (bài đọc và câu hỏi) cộng với câu hỏi có hướng dẫn. Sau đó, điều tra mở được giới thiệu theo cách thích hợp. Do đó, MWM cung cấp cho học sinh trung học những trải nghiệm ban đầu phản ánh cách các nhà khoa học và kỹ sư thực sự kết hợp thiết kế kỹ thuật vào công việc hàng ngày của họ.

Quy trình Khoa học so với Thiết kế Kỹ thuật

Mặc dù thiết kế kỹ thuật kết hợp các khía cạnh của điều tra nói chung, sự khác biệt chính giữa quy trình khoa học và quy trình thiết kế kỹ thuật là mục tiêu. Quá trình khoa học tìm hiểu, khái niệm , và giải thích các hiện tượng tự nhiên như lý thuyết. Mặt khác , quy trình thiết kế kỹ thuật áp dụng lý thuyết để tạo ra hiện tượng mới hoặc được sử dụng để sửa đổi những gì đã tồn tại nhằm đáp ứng tốt hơn nhu cầu của xã hội hoặc người tiêu dùng. Roth (2001) đã mô tả sự khác biệt như một mối quan hệ qua lại giữa biểu tượng và hiện tượng trừu tượng. Quy trình khoa học tìm cách chuyển các hiện tượng quan sát được thành các ký hiệu, ví dụ như phương trình toán học hoặc mô hình hệ thống, trong khi quy trình công nghệ chuyển (áp dụng) các ký hiệu lý thuyết thành hiện tượng hoặc phát triển sản phẩm.

Trong một nỗ lực để hiểu rõ hơn về thiết kế kỹ thuật , bảng dưới đây đặt câu hỏi ngoài việc giải quyết vấn đề. Điều tra được định nghĩa về mặt lý thuyết là chỉ được ngụ ý trong quy trình khoa học trong khi giải quyết vấn đề chỉ được sử dụng trong ứng dụng thực tế của quy trình thiết kế kỹ thuật . Trong thực tế hàng ngày, tình huống không được xác định rõ ràng như vậy.

Bảng 1

Sự khác biệt giữa Quy trình Khoa học và Quy trình Thiết kế Kỹ thuật

Các bước của Quy trình Khoa học (Yêu cầu)

Mục đích: Tạo ra hoặc nhân rộng lý thuyết giải thích các hiện tượng trong thế giới tự nhiên.

  Các bước thiết kế kỹ thuật (Giải quyết vấn đề)

Mục đích: Đề xuất giải pháp cho các vấn đề kỹ thuật hoặc sửa đổi những gì còn tồn tại nhằm đáp ứng tốt hơn nhu cầu của   xã hội hoặc người tiêu dùng.
• Quan sát / hỏi / thắc mắc về một hiện tượng .

• Phát triển một câu hỏi có thể tìm lại được .

• Tiến hành tìm kiếm tài liệu .

• Đề xuất một giả thuyết .

• Chọn một thiết kế nghiên cứu.

• Xác định các biến độc lập, biến phụ thuộc và các kiểm soát nếu có thể áp dụng.

• Lập kế hoạch chi tiết về phương pháp luận (cỡ mẫu, kế hoạch xử lý, thiết lập thiết bị, v.v.).

• Tiến hành điều tra và thu thập dữ liệu.

• Phân tích và hiển thị dữ liệu.

• Giải thích các phát hiện.

• Rút ra kết luận ủng hộ / không ủng hộ giả thuyết.

• Thảo luận về những phát hiện và nêu ý nghĩa cho nghiên cứu trong tương lai.

• Viết báo cáo và xuất bản khi thích hợp .

 • Nhận biết nhu cầu của người tiêu dùng hoặc xã hội .

• Tạo một định nghĩa ban đầu về vấn đề.

• Trình bày rõ các ràng buộc của thiết kế .

• Thu thập thông tin từ tìm kiếm tài liệu hoặc từ các quan sát thí điểm .

• Sửa lại câu lệnh vấn đề dựa trên thông tin mới .

• Suy nghĩ về các giải pháp khả thi hoặc lặp lại (Nhiều giải pháp khả thi, nhiều giả thuyết cạnh tranh, nhiều câu trả lời “đúng”…)

· Chọn một quá trình hành động dựa trên các nguồn lực sẵn có.

• Tạo (các) nguyên mẫu hoặc (các) mô hình .

• Kiểm tra và đánh giá từng giải pháp / nguyên mẫu / mô hình .

• Đánh giá các giải pháp khả thi và chọn giải pháp khả thi nhất dựa trên các ràng buộc của thiết kế .

• Truyền đạt kết quả (bằng miệng hoặc bằng văn bản) cho khán giả của các bên liên quan hoặc khách hàng.

Thiết kế kỹ thuật không chỉ giới hạn trong một công việc. Có hai loại thiết kế kỹ thuật : sản phẩm và quy trình. Một thiết kế sản phẩm, như tên của nó, đề cập đến sự phát triển của một đồ tạo tác có thể sử dụng được. (Trong một số vòng tròn, chẳng hạn như ngành công nghiệp ô tô, thiết kế thẩm mỹ trở thành một tính năng quan trọng của phát triển sản phẩm.) Một thiết kế quá trình dùng để chỉ một tập hợp các thủ tục, quy trình , hoặc các bước có thể cải thiện một thực tế đang tồn tại, ví dụ như mô hình giao thông, lắp ráp thủ tục dòng , hoặc một quy trình mới để tái chế chất thải.

Có thể thấy từ Bảng 1, có những đặc điểm trùng lặp giữa quy trình khoa học và thiết kế kỹ thuật , nhưng cũng có những điểm khác biệt (Lewis, 2006; ITEA, 2000; Bybee, 1998; NRC, 1996; Dieter, 1991). Ví dụ, quy trình khoa học thường xử lý một biến phụ thuộc tại một thời điểm và giữ lại biến đó cho đến khi đưa ra kết luận.   Quy trình thiết kế kỹ thuật công khai hơn. Điều tra viên có thể xem xét hoặc cân nhắc bất kỳ số lượng biến hợp lý nào vào những thời điểm thích hợp. Mặc dù có thể có những khác biệt về kỹ thuật, nhưng cần phải nhấn mạnh rằng cả quy trình khoa học và kỹ thuật đều khôngthiết kế thực sự xảy ra theo một trình tự cứng nhắc của các bước xác định. Những ý tưởng sáng tạo và những hiểu biết mới thường thay đổi hướng đi của một dự án.

Sự sẵn sàng của Sinh viên cho Thiết kế Kỹ thuật

MWM 2002 được thiết kế để đưa sinh viên đến ngưỡng thiết kế kỹ thuật một cách có tổ chức và trực quan. Một trong những ưu điểm chính của chương trình là mỗi sinh viên tự động tham gia trải nghiệm mô-đun ở mức khả năng hoặc mức độ sẵn sàng duy nhất của riêng mình.  Do đó, những gì tiếp theo là một bản dựng xác thực dựa trên nội dung và kiến ​​thức quy trình trước đó. Khi giáo viên luân chuyển từ nhóm này sang nhóm khác và lắng nghe các cuộc trò chuyện của học sinh, họ có được những hiểu biết có giá trị về quá trình suy luận logic của học sinh. Giáo viên có thể đánh giá như thế nào học sinh giao tiếp với nhau cũng như độ sâu của knowledge.Teachers nội dung của họ đã thông báo rằng kỹ thuậtthiết kế cung cấp một cơ hội duy nhất để lắng nghe khi một sinh viên giải thích, bằng ngôn ngữ của sinh viên, bản chất của một khái niệm cho một sinh viên đang gặp khó khăn trong việc tìm kiếm sự hiểu biết.

Khi sinh viên làm việc thông qua hoạt động mở đầu hoặc “móc” của một mô-đun MWM, họ lần đầu tiên trải nghiệm quy trình khoa học dưới dạng câu hỏi có hướng dẫn . Nội dung bổ sung được học thông qua các bài đọc ngắn và các câu hỏi ôn tập để làm rõ các khái niệm liên quan. Trong suốt một tuần, sinh viên tiếp thu các khái niệm khoa học cơ bản hoặc khoa học vật liệu sẽ được áp dụng cho dự án thiết kế đỉnh cao.  (Dự án thiết kế thường được tiết lộ ở phần đầu của trình tự để tập trung các hoạt động tiếp theo.) Đồng thời, học sinh tiến bộ qua các cấp độ ngày càng phức tạp hơn dưới dạng điều tra và nếu thích hợp, có thể kết thúc mở sự điều tra . Sau đó, trong tuần thứ hai, khi họ thực hiện một dự án thiết kế, sinh viên chuyển từ quy trình khoa học sang quy trình thiết kế kỹ thuật .   Nhưng trong giai đoạn công nghệ của công việc, khi sinh viên thử nghiệm một nguyên mẫu, họ sẽ quay lại quy trình khoa học một lần nữa để kiểm tra hiệu suất của thiết kế của họ hoặc các bộ phận thành phần của nó. Như một phần thưởng bổ sung, thường xảy ra rằng khi sinh viên kiểm tra và sửa đổi thiết kế của họ, họ sẽ xem lại và củng cố các khái niệm đã học trước đó.

Phương pháp tiếp cận MWM để thiết kế kỹ thuật

Mục tiêu chính của thiết kế kỹ thuật trong chương trình MWM là giúp sinh viên áp dụng và củng cố kiến ​​thức nội dung toán học và khoa học bằng cách tham gia vào quá trình tạo, sửa đổi hoặc xây dựng thứ gì đó giải quyết vấn đề hoặc đáp ứng nhu cầu nhận thức được.

Cách tiếp cận MWM lặp lại quan điểm của Lewis (2006), người đã lập luận về việc đưa thiết kế kỹ thuật vào các lớp khoa học cũng như đưa các khái niệm khoa học vào các lớp giáo dục công nghệ.

Chương trình MWM định nghĩa thiết kế kỹ thuật là một chuỗi sáu hoạt động chính, mỗi hoạt động tạo ra cơ hội trong phòng thí nghiệm khuyến khích sinh viên (a) thể hiện bản thân theo cá nhân cũng như trong nhóm (b) để quan sát và giao tiếp tốt hơn các hoạt động của họ, và (c) để tham gia trong các thử nghiệm lặp đi lặp lại để cải thiện sự hiểu biết và suy nghĩ.   Chương trình đặc biệt chú trọng vào các thử nghiệm lặp đi lặp lại vì thiết kế lại có thể củng cố tốt nhất sự hiểu biết về các khái niệm khoa học và tập trung chú ý vào những cân nhắc thực tế ảnh hưởng đến sự thành công của một thiết kế. Bằng cách làm như vậy, học sinh trải nghiệm củng cố kiến thức nội dung, kỹ năng xử lý , và lý luận về công nghệ.

Sáu thành phần chính được MWM nhấn mạnh đều phù hợp với Tiêu chuẩn Giáo dục Khoa học Quốc gia (NRC, 1996) và Tiêu chuẩn về Trình độ Công nghệ của Hiệp hội Giáo dục Công nghệ Quốc tế (ITEA, 2000).   Tuy nhiên, chương trình MWM vượt ra ngoài các tiêu chuẩn bằng cách bao gồm thành phần “Thiết kế lại” như được thấy bên dưới.

Sáu thành phần chính với các mục tiêu học tập được nhắm mục tiêu là:

Trọng tâm vấn đề

  • Xác định vấn đề cụ thể hoặc nhu cầu của người tiêu dùng
  • Thu thập thông tin khoa học cơ bản, các hạn chế trong thiết kế và các vấn đề về tác động

Thực hiện thiết kế

  • Động não ý tưởng
  • Đề xuất (các) nguyên mẫu
  • Thiết kế (các) nguyên mẫu
  • Xây dựng (các) nguyên mẫu

Kiểm tra

  • Phát triển và tiến hành thử nghiệm (các) nguyên mẫu
  • Phản ánh tính khả thi của (các) thiết kế nguyên mẫu

Thiết kế lại

  • Đề xuất thiết kế thay thế cho các nguyên mẫu (nếu cần)
  • Triển khai (các) nguyên mẫu được thiết kế lại
  • Kiểm tra (các) nguyên mẫu được thiết kế lại
  • Phản ánh tính khả thi của (các) nguyên mẫu mới được thiết kế

Đánh giá

  • Xây dựng tiêu chí đánh giá
  • Chọn thiết kế tốt nhất
  • Đánh giá giải pháp thiết kế và hậu quả của nó bằng cách sử dụng các tiêu chí
  • Xác định ưu và nhược điểm cho từng thiết kế
  • Quyết định tại sao thiết kế hosen là lựa chọn tốt nhất

Giao tiếp – sử dụng các mô hình bằng lời nói, bằng văn bản, danh mục đầu tư hoặc chiều,

  • Truyền đạt vấn đề
  • Mô tả các quy trình / thủ tục được sử dụng
  • Hiển thị trực quan kết quả kiểm tra
  • Xác định giải pháp “tốt nhất” và cho biết lý do
  • Thảo luận về tính khả thi của thiết kế trong thế giới thực, ví dụ như kế hoạch tiếp thị hoặc kinh doanh
  • Suy ngẫm về những gì đã học được từ thiết kế kỹ thuật

Từ kinh nghiệm, hầu hết các giáo viên sẽ đồng ý rằng mỗi học sinh tham gia vào một dự án thiết kế sẽ ra đi với một loạt thái độ và kỹ năng mới khác nhau. Nói cách khác, không có khả năng là tất cả mọi người sẽ có được tất cả các hành vi mới có thể. Tuy nhiên, cách tiếp cận MWM đối với thiết kế kỹ thuật được cấu trúc để nâng cao khả năng tiếp thu của sinh viên đối với nhiều đặc điểm liên quan đến việc học. Dưới đây là danh sách các hành vi học tập được báo cáo bởi các giáo viên kiểm tra thực địa MWM 2002 (Pellegrini, 2008).

  • Thúc đẩy sự quan tâm đến khoa học và công nghệ
  • Cải thiện kỹ năng làm việc nhóm
  • Chia sẻ trách nhiệm
  • Đánh giá cao vai trò của khoa học trong thế giới thực
  • Biết mọi thứ hoạt động như thế nào trong thế giới nhân tạo
  • Biết mọi thứ hoạt động như thế nào trong thế giới tự nhiên
  • Vượt qua nỗi sợ thất bại
  • Hiểu các khái niệm thay vì ghi nhớ chúng
  • Áp dụng kiến ​​thức nội dung đã học trong bối cảnh mới
  • Sẵn sàng chấp nhận rủi ro để đưa ra ý tưởng
  • Sẵn sàng theo đuổi một hướng đi mới
  • Khám phá và cải thiện tài năng và kỹ năng mới của một người
  • Đưa ra quyết định dựa trên tiêu chí và dữ liệu
  • Hiểu được tầm quan trọng của các thông số được kiểm soát và đa dạng
  • Trải nghiệm thực tế không có “câu trả lời đúng”; tìm kiếm một “câu trả lời tốt nhất”
  • Phát triển các kỹ năng đổi mới
  • Suy nghĩ theo những cách không bị hạn chế hoặc “bên ngoài chiếc hộp”
  • Đánh giá cao phản hồi quan trọng

Giáo viên quản lý các dự án thiết kế thành công

Khi giáo viên sử dụng mô-đun MWM, họ buộc phải sử dụng các chiến lược quản lý lớp học mà nghiên cứu đã xác định là có liên kết với hoạt động dựa trên thiết kế thành công (Baumgartner, 2002; Baumgartner & Reiser (1997). Hơn nữa, 118 giáo viên trong một nghiên cứu quốc gia về phiên bản mới hơn của MWM, được gọi là MWM 2002, (Pellegrini, 2008) cùng với những giáo viên thường xuyên sử dụng tài liệu MWM, báo cáo sẽ thành công hơn nếu họ

  • Đảm bảo rằng học sinh có kiến ​​thức ontent / nền tảng cần thiết và đầy đủ
  • Chuyển từ vai trò độc đoán sang vai trò hỗ trợ viên hoặc cộng tác viên dự án.
  • Đảm bảo rằng sinh viên hiểu rõ ràng về mục tiêu hoặc vấn đề thiết kế của họ.
  • Quyết định xem học sinh nên chọn nhóm của riêng mình hay ở trong các nhóm do giáo viên chỉ định.
  • Tạo hướng dẫn của lớp về “phép lịch sự chuyên nghiệp” để đưa ra bình luận về công việc của người khác.
  • Bắt đầu mỗi buổi học với một vài phút gợi ý về tổ chức, những lời động viên, hoặc những hành vi cần tránh.
  • Nhấn mạnh thiết kế thử nghiệm bằng cách lựa chọn cẩn thận các biến để kiểm tra có thể   cung cấp thông tin tốt nhất cho sinh viên về thiết kế của họ thay vì để sinh viên dùng đến thử và sai.
  • Giúp học sinh đối phó với thất bại bằng cách đảm bảo với họ rằng họ không thể thất bại hoặc sai miễn là họ cố gắng hết sức và ghi lại những nỗ lực của họ.
  • Quản lý lớp học bằng cách luân chuyển từ nhóm này sang nhóm khác và hỏi học sinh những câu hỏi không mang tính đe dọa về những gì chúng đang cố gắng làm.
  • Sử dụng giọng đàm thoại hoặc giọng thấp hơn khi thảo luận với các nhóm hoặc khi đưa ra bình luận.
  • Nhấn mạnh rằng cạnh tranh không phải là mục tiêu chính; thay vào đó là một thiết kế tốt.
  • Khuyến khích hoàn thành ít nhất hai lần lặp lại thiết kế.
  • Rút ra những gì học sinh đang nghĩ bằng cách sử dụng đầu dò, chẳng hạn như, “Bạn đã nghĩ về …?”   “Nếu bạn đã thử … thì sao?”
  • Đạt được tiếng ồn trong lớp học thay vì tình trạng học sinh ồn ào cho thấy cách tiếp cận lộn xộn hoặc ngớ ngẩn đối với công việc trong phòng thí nghiệm.
  • Đảm bảo rằng tất cả học sinh / nhóm đều nhận được phản hồi về thiết kế và cách trình bày của họ.
  • Huấn luyện học viên các thành phần của việc tạo một bài thuyết trình hiệu quả bằng Power Point, phim hoặc các phương tiện trực quan khác.
  • Huấn luyện các nhóm sinh viên cách trình bày một báo cáo bằng miệng hoặc bằng văn bản hiệu quả về công việc của họ
  • Khuyến khích học sinh, khi cần thiết, để tìm kiếm chuyên môn bên ngoài và lời khuyên từ các doanh nghiệp, giáo dục đại học, nghiên cứu , hay cộng đồng chuyên nghiệp khác.

Đánh giá các dự án thiết kế của sinh viên

Chương trình MWM thừa nhận giáo viên là những người lãnh đạo trí tuệ trong lớp học của họ. Trong thực tế, giáo viên và học sinh thường tự tin hơn với các dự án thiết kế nếu giáo viên coi đánh giá như một bản đồ lộ trình cho những gì sẽ học và tạo ra các phiếu đánh giá đóng vai trò là cột mốc để hướng dẫn sự tiến bộ của học sinh.   Quan trọng hơn, sẽ là khôn ngoan khi cho học sinh tham gia vào việc tạo ra các phiếu đánh giá thiết kế, cho dù là trong việc đề xuất các thành phần hay trong việc xác nhận những gì giáo viên của họ đề xuất.

Bởi vì không có hai lớp học nào giống nhau, giáo viên được khuyến khích dạy các dự án thiết kế theo mục tiêu của họ cho mỗi lớp học. Có khả năng cùng một giáo viên có thể có những mục tiêu khác nhau cho mỗi lớp học mà anh / cô ấy dạy.  Ví dụ, giả sử một giáo viên có thể có mục tiêu nâng cao kỹ năng giao tiếp khoa học của một lớp. Sau đó, giáo viên sẽ nhấn mạnh và đưa ra các giá trị điểm cao hơn cho bài viết của nhóm hoặc bài thuyết trình của nhóm đó trước khán giả. Trong trường hợp như vậy, số lượng chi tiết trong mục tiêu tự đánh giá sẽ mở rộng để bao gồm tất cả các tính năng áp dụng mà giáo viên muốn quan sát. Đối với một lớp khác, cùng một giáo viên có thể muốn nhấn mạnh việc áp dụng một hoặc hai khái niệm khoa học. Trong trường hợp đó, giáo viên sẽ mở rộng các tiêu chí đánh giá để đảm bảo rằng học sinh giải quyết các yếu tố như tìm kiếm tài liệu, giải thích khoa học, bảng dữ liệu và mô tả. Bên cạnh việc giải quyết các mục tiêu của giáo viên, mọi bộ tiêu chuẩn đánh giá nên được soạn thảo dựa trên lượng thời gian có sẵn, mức độ trưởng thành của một lớp học,thiết kế kỹ thuật . Điều khôn ngoan là hãy nhớ rằng cuối cùng, ít có thể nhiều hơn.

Chương trình MWM cung cấp cho giáo viên một tập hợp các phiếu đánh giá chung để hướng dẫn việc tạo các phiếu đánh giá tùy chỉnh. Xem Bảng 2. Sáu thành phần thiết kế MWM được liệt kê trước đó đã được mở rộng thành mười mục tiêu giảng dạy hoặc lớp học. Giáo viên có thể tự do thay đổi từ khóa, thêm hoặc xóa các mục tiêu thiết kế hoặc các mục được liệt kê cho mỗi mục tiêu thiết kế.   Ngoài ra, giáo viên được khuyến khích cân nhắc các giá trị điểm cho mỗi mục tiêu theo những gì họ mong đợi học sinh thu được từ trải nghiệm. Sau đó, nếu muốn, các giá trị điểm có thể được dịch thành các loại chữ cái theo các loại giá trị điểm mong muốn, ví dụ: (90-100 = A; 80-89 = B), v.v. Một số giáo viên định dạng các điểm đánh giá để họ có thể kiểm tra các phần tử trên bảng tự đánh giá khi họ luân chuyển giữa các nhóm và gặp gỡ với các đội trong giờ học.  Bằng cách đó, học sinh có thể theo dõi thành công của chính mình trong suốt dự án. Điều quan trọng cần ghi nhớ là có đủ thời gian là chìa khóa thành công.

ban 2

Hướng dẫn tạo Phiếu đánh giá tùy chỉnh để đánh giá các dự án thiết kế

Lưu ý: Mỗi mục tiêu trong số 10 mục tiêu thiết kế được liệt kê dưới đây được gán giá trị điểm theo mục tiêu của giáo viên cho lớp học. Để dễ dàng ghi điểm, các giá trị điểm khi được thêm vào phải bằng 100.

MỤC TIÊU THIẾT KẾ CÁC LỰA CHỌN TIÊU CHÍ GIAOGIÁ TRỊ ĐIỂM
1. Vấn đề Tuyên bố rõ ràng / chính xác về vấn đề hoặc nhu cầu của người tiêu dùng

Bằng chứng lý luận hợp lý
2. Kiến thức nền tảng Bằng chứng về kiến ​​thức khái niệm

Bằng chứng về tài liệu hoặc tìm kiếm trên internet
3. Thiết kế ban đầu Động não các ý tưởng ban đầu cho các nguyên mẫu

Xác định các ràng buộc thiết kế

Phát triển nguyên mẫu
4. Kiểm tra Lập kế hoạch điều tra

Xác định các biến thích hợp

Thu thập dữ liệu

Hiển thị dữ liệu

Phân tích dữ liệu

Rút ra kết luận
5. Thiết kế lại Suy nghĩ về các nguyên mẫu thay thế

Xác định các ràng buộc thiết kế

Phát triển nguyên mẫu
6. Kiểm tra lại Lập kế hoạch điều tra

Xác định các biến thích hợp

Thu thập dữ liệu

Hiển thị dữ liệu

Phân tích dữ liệu

Rút ra kết luận
7. Đánh giá Chọn thiết kế tốt nhất

Trích dẫn lý do lựa chọn

Căn chỉnh thiết kế đã chọn với các ràng buộc thiết kế
8. Chuẩn bị bài thuyết trình Tuyên bố về vấn đề / nhu cầu của người tiêu dùng

Ràng buộc thiết kế

Thủ tục

Đánh giá

Tác động của thiết kế
9. Suy ngẫm Thông tin mới học được

Các kỹ năng quy trình mới có được

Các vấn đề / sự cố đã được giải quyết hoặc giải quyết
10. Trình bày

(nói / viết / đa phương tiện)

 Nội dung chính xác

Tổ chức của bài thuyết trình

Sự rõ ràng của bản trình bày

  
  100 điểm

Tóm lược

            E ngineering thiết kế không chỉ đơn giản là một quá trình trực quan, mặc dù trực giác có thể đóng một giải pháp part.Finding đến những vấn đề phức tạp sẽ luôn luôn là một hoạt động trí tuệ thách thức vì có thể có nhiều câu trả lời, không ai trong số đó có thể dễ dàng rõ ràng, đặc biệt là người mới thiết kế như học sinh trung học.   Điều quan trọng là học sinh phải đánh giá cao rằng có nhiều thứ để thiết kế hơn là thử và sai đơn giản.  Một số nhà quan sát thậm chí còn nói rằng việc học theo dự án rất khó thực hiện. Ví dụ, một số giáo viên, theo thời gian, sẽ có xu hướng giảm bớt việc học theo dự án dẫn đến nhu cầu nhận thức đối với học sinh giảm đi đáng kể. Do đó, học sinh không quá căng thẳng vào các yêu cầu tìm hiểu hoặc sáng tạo đối với những gì có trong tầm tay (Huberman & Middlebrooks, 2000). Các giáo viên khác đề cập đến việc thiếu thời gian và năng lượng để làm các dự án với học sinh của họ chủ yếu do nhu cầu của các bài kiểm tra tiêu chuẩn.   Tóm lại, hoạt động dự án “đòi hỏi rất nhiều trí tuệ của giáo viên và những kỹ năng mà họ có thể chưa có.” (Keller, 2007).  Điều này chắc chắn xảy ra khi giáo viên và học sinh chưa chuẩn bị đầy đủ. Chúng tôi nhận thấy rằng giáo viên và học sinh cảm thấy yên tâm hơn khi ngay từ đầu, họ được hướng dẫn về các nguyên tắc cơ bản của thiết kế.   Họ phải thực hành nó và dành ra khoảng thời gian cần thiết để thực hiện nó. Vì lý do đó, MWM là một bổ sung lý tưởng cho khoa học thứ cấp.  Các mô-đun có thể được sử dụng toàn bộ hoặc một phần, nhưng để đạt được kết quả tối đa, giáo viên cần đưa (các) thử thách thiết kế vào cuối mỗi mô-đun. Khi cả giáo viên và học sinh từ từ tích lũy kinh nghiệm về thiết kế, họ sẽ trải qua một hiệu ứng liều lượng trong đó kinh nghiệm trước đó bắt đầu tự kết hợp lại.  Trên hết, học sinh học được những gì mong đợi. Vì vậy, điều quan trọng là giáo viên phải đảm bảo rằng học sinh của họ, ngay từ đầu, có đủ nội dung kiến ​​thức, đủ thời gian, mục tiêu hợp lý và trải nghiệm phản ánh có mục tiêu. Và giống như của các nhà khoa học giàu kinh nghiệm trong thế giới thực, đổi mới kỹ thuật là một thách thức trở nên khả thi khi kiến ​​thức khoa học, quy trình khoa học và thiết kế kỹ thuật kết hợp với nhau. Chúng tôi đã kết luận rằng phương pháp MWM cung cấp một hệ thống đầu vào hoàn hảo cho giáo viên và sinh viên thiết kế kỹ thuật .

Người giới thiệu

Baumgartner, E., & Reiser, BJ (1997). Tìm hiểu thông qua thiết kế: Tìm hiểu và hỗ trợ tìm hiểu thông qua các dự án thiết kế trong các phòng học khoa học ở trường trung học. Bài báo trình bày tại Hội nghị Quốc gia về Nghiên cứu Giảng dạy Khoa học năm 1997, Oak Brook, IL.

Baumgartner, EJ (2002). Khoa học theo thiết kế. Cách giáo viên hỗ trợ tìm hiểu khoa học thông qua các dự án thiết kế. Luận án tiến sĩ chưa công bố, Đại học Northwestern, Evanston, IL.

Bybee, RW (1998, tháng 9). Phân loại khoa học và công nghệ. Giáo viên Khoa học, 38-42.

Dieter, GE (1991). Thiết kế kỹ thuật: Một cách tiếp cận vật liệu và xử lý (xuất bản lần thứ 2). NY: Đồi Mc Graw. tr.1-53.

Huberman, M., & Middlebrooks, S. (2000). Sự pha loãng của cuộc điều tra: Một nghiên cứu định tính. Nghiên cứu Định tính trong Giáo dục , (13) 3, 281-304.

Hiệp hội Giáo dục Công nghệ Quốc tế, ITEA (2000). Tiêu chuẩn về Kiến thức Công nghệ. Reston, VA: Hiệp hội Giáo dục Công nghệ Quốc tế.

Keller, B. (2007, ngày 19 tháng 9). Không có dự án dễ dàng. Tuần Giáo dục, 21-23.

Lewis, T. (Năm 2006). Thiết kế và yêu cầu: Cơ sở cho sự phù hợp giữa giáo dục khoa học và công nghệ trong chương trình giảng dạy? Tạp chí Nghiên cứu trong Giảng dạy Khoa học, (43) 3, 255-281 .

Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia (1996). Tiêu chuẩn giáo dục khoa học quốc gia. Washington, DC: Nhà xuất bản Học viện Quốc gia. trang 173-207.

Pellegrini, BJ (2008). Đánh giá hình thành mười mô-đun MWM 2002.  Báo cáo chưa xuất bản. Viện Nghiên cứu Vật liệu, Đại học Northwestern, Evanston, IL.

Roblyer, MD, Edwards, J., & Havriluk, MA (1997). Tích hợp công nghệ giáo dục vào giảng dạy (xuất bản lần thứ 2) Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall.

Roth, WM. (2001). Học khoa học thông qua thiết kế công nghệ. Tạp chí Nghiên cứu trong Giảng dạy Khoa học, 38 (7), 768-780.