7 Thử Thách Kỹ Thuật STEM Giúp Trẻ Học Cách Thiết Kế Và Cải Tiến

Thử thách kỹ thuật STEM là gì?

Thử thách kỹ thuật STEM là bài toán có tiêu chí rõ: trẻ dùng vật liệu giới hạn để tạo giải pháp, đo kết quả rồi điều chỉnh. Thay vì chỉ làm cầu giấy, nhiệm vụ có thể là vượt nhịp 20 cm và chịu nhiều đồng xu nhất.

Sản phẩm đầu tiên không cần đẹp. Hãy xem trẻ dự đoán gì, kết quả nói gì và lần sau muốn đổi gì. Khác với thủ công theo mẫu, hoạt động đặt dữ liệu và cải tiến ở trung tâm.

Chọn nhanh một thử thách phù hợp tại nhà

Thử thách	Vật liệu chính	Cách đo	Mức giám sát
Cầu giấy chịu lực	Giấy, băng dính, đồng xu	Số đồng xu chịu được	Nhẹ
Tháp chống rung	Cốc giấy, que, bìa	Chiều cao, số lần rung	Nhẹ
Đường trượt đến đích	Bìa, sách kê, vật nhỏ	Sai lệch so với vùng đích	Nhẹ
Thuyền tái chế chở tải	Hộp, nắp, giấy bạc, đồng xu	Số tải trước khi chìm/lật	Vừa, có nước
Nhà trú mưa	Bìa, giấy, băng dính, bình	Diện tích giấy bị ướt	Vừa, tránh nước trơn
Thiết bị hạ cánh	Giấy, dây, bông, hộp nhỏ	Mức bảo vệ, lệch khỏi đích	Vừa, người lớn thả vật
Bộ lọc nước mô phỏng	Chai cắt, sỏi, cát, vải	Độ trong và thời gian lọc	Chặt, không được uống nước

Không cần hoàn thành cả bảy thử thách trong một ngày. Chỉ cần chọn một bài toán vừa sức, chuẩn bị khay vật liệu, khăn lau và giấy ghi chép. Hãy cho trẻ biết tiêu chí thành công, nhưng không cần biết trước đáp án.

Chu trình 6 bước: biến lần thử thành hoạt động kỹ thuật

1. Xác định vấn đề: Nhắc nhiệm vụ bằng một câu: “Cầu phải qua nhịp này và chịu tải.”
2. Nghĩ phương án: Trẻ vẽ nhanh hoặc nói ra hai cách làm; chưa cần tìm đáp án đúng.
3. Làm nguyên mẫu: Giới hạn thời gian để hoạt động không thành trang trí sản phẩm.
4. Thử và đo: Ghi bằng số, dấu tích, ảnh hoặc mô tả ngắn.
5. Đánh giá và tìm lỗi: Xem phần nào đạt, chưa đạt và dấu hiệu cho thấy điều đó.
6. Cải tiến: Chỉ đổi một hoặc hai chi tiết có chủ đích, rồi thử lại.

Áp dụng thử nghiệm công bằng: giữ các điều kiện khác giống nhau và chỉ thay đổi một biến. Khi so sánh hai kiểu cầu, dùng cùng nhịp, lượng giấy và cách đặt đồng xu. Nếu vừa đổi nếp gấp vừa tăng lớp giấy, trẻ khó biết yếu tố nào tạo khác biệt.

1. Cầu giấy chịu lực

Bài toán: Làm cầu bắc qua nhịp cố định, chẳng hạn 20 cm giữa hai chồng sách, để chịu nhiều đồng xu nhất.

Tiêu chí và ràng buộc: Không có điểm tựa giữa nhịp. Mỗi đội dùng 2–4 tờ giấy và lượng băng dính đã quy ước; đặt từng đồng xu ở giữa, hoặc vào cốc nhỏ đặt giữa cầu.

Vật liệu gợi ý: Giấy A4 hoặc báo, băng dính giấy, hai chồng sách cùng cao, đồng xu hoặc khối xếp hình nhỏ.

Thử và đo: Đếm tải trước khi cầu sập hoặc phần giữa chạm vạch võng đã đánh dấu, chẳng hạn thấp hơn mặt cầu ban đầu 3 cm. Giữ nguyên ngưỡng này ở mọi lượt.

Câu hỏi gợi mở: “Phần nào bị ép xuống nhiều nhất?” “Nếu chỉ đổi một nếp gấp, con đổi ở đâu?” “Cầu phẳng và cầu gấp nếp khác nhau thế nào?”

Một hướng cải tiến: So sánh giấy phẳng, gấp zíc zắc và cuộn ống, giữ nguyên lượng giấy.

Theo độ tuổi 6–8/9–12/13–16: 6–8 thử ba hình giấy và đếm tải. 9–12 lập bảng kết quả, chọn một biến. 13–16 so sánh mặt cắt chữ U, tam giác và ống.

An toàn: Dùng tải nhỏ, không dùng sách hoặc chai nước. Thu dọn đồng xu nếu có em nhỏ.

2. Tháp chống rung

Bài toán: Xây tháp cao nhất có thể nhưng không đổ sau mức rung đã thống nhất.

Tiêu chí và ràng buộc: Tháp đứng trên bìa hoặc khay. Quy ước trước, ví dụ lắc trái–phải 10 lần với biên độ tương tự; có thể giới hạn số cốc hoặc băng dính.

Vật liệu gợi ý: Cốc giấy, bìa, ống hút giấy, que kem thủ công, dây chun và băng dính.

Thử và đo: Đo chiều cao, rồi rung đúng 10 lần theo mức chuẩn. Ghi đạt nếu tháp vẫn đứng sau lượt thứ 10; nếu đổ sớm, ghi số lượt và nơi bắt đầu nghiêng.

Câu hỏi gợi mở: “Khối lượng tập trung ở đâu?” “Chân đế rộng ảnh hưởng chiều cao không?” “Nếu chỉ gia cố một chỗ, con chọn chỗ nào?”

Một hướng cải tiến: Đổi chân đế hoặc chuyển vật liệu nặng xuống thấp; mỗi lần chỉ đổi một yếu tố.

Theo độ tuổi 6–8/9–12/13–16: 6–8 đặt mục tiêu đứng sau 5 lần rung. 9–12 giới hạn cốc, ghi chiều cao từng phiên bản. 13–16 thêm giằng chéo, so sánh tháp mảnh và chân rộng.

An toàn: Làm trên sàn hoặc bàn thấp. Không đứng lên ghế, không rung bàn có đồ dễ vỡ.

3. Đường trượt đưa vật đến đích

Bài toán: Thiết kế đường trượt để viên bi lớn, xe đồ chơi nhỏ hoặc cục tẩy dừng trong vùng đích.

Tiêu chí và ràng buộc: Kẻ vùng đích rộng khoảng 10 cm. Luôn thả vật từ cùng điểm, không đẩy tay; giới hạn số bìa, sách kê và chiều dài đường trượt.

Vật liệu gợi ý: Bìa carton, giấy cứng, sách kê, băng dính giấy, thước, cục tẩy hoặc xe không điện. Dùng viên bi thì chọn khay có thành.

Thử và đo: Đo khoảng cách từ chỗ dừng đến tâm đích; ghi “thiếu 6 cm” hoặc “quá 8 cm”. Thử ba lần cùng thiết kế để kiểm tra độ ổn định.

Câu hỏi gợi mở: “Vật đi quá xa vì đoạn nào?” “Bề mặt trơn và nhám làm vật dừng khác nhau ra sao?” “Thành dẫn hướng cao hơn có giúp đúng đường không?”

Một hướng cải tiến: Chỉ đổi độ dốc, bề mặt hoặc thành dẫn hướng; ví dụ thêm giấy nhám ở đoạn cuối.

Theo độ tuổi 6–8/9–12/13–16: 6–8 chọn độ dốc và quan sát. 9–12 đo sai lệch trong ba lần thử. 13–16 chia đường thành đoạn để kiểm tra độ dốc, ma sát và góc đổi hướng.

An toàn: Không làm từ cầu thang, ban công hoặc bàn cao. Dọn vật lăn trước khi có người đi lại.

4. Thuyền tái chế chở tải

Bài toán: Làm thuyền từ vật liệu tái sử dụng có thể nổi, không lật và chở tải nhiều nhất.

Tiêu chí và ràng buộc: Dùng chậu nước nông hoặc khay nhựa trên sàn. Thuyền phải nổi 30 giây trước khi thêm tải; đặt đồng xu, nắp chai hoặc khối nhựa từng chiếc theo cùng cách.

Vật liệu gợi ý: Hộp sữa đã rửa, để khô; khay xốp sạch, giấy bạc, nắp chai, băng dính và đất nặn không thấm nước.

Thử và đo: Đếm tải trước khi nước tràn, thuyền chìm hoặc lật. Ghi thuyền mất ổn định kiểu nào: chìm dần, nghiêng một bên hay thấm đáy.

Câu hỏi gợi mở: “Tải giữa và tải lệch khác nhau thế nào?” “Đáy rộng giúp gì?” “Thành cao hơn giải quyết vấn đề nào?”

Một hướng cải tiến: Đổi hình đáy, phân bố tải hoặc chiều cao thành; dùng lại cùng số tải và thứ tự đặt khi so sánh.

Theo độ tuổi 6–8/9–12/13–16: 6–8 nặn thuyền, dự đoán số nắp chai. 9–12 thử hai kiểu đáy. 13–16 giới hạn diện tích vật liệu, theo dõi tải trên mỗi đơn vị vật liệu.

An toàn: Dùng nước nông, lau ngay nước đổ. Không thử gần ổ điện, bồn tắm sâu hoặc hồ bơi.

5. Nhà trú mưa

Bài toán: Thiết kế nhà giữ mảnh giấy bên trong khô dưới số lần xịt nước cố định.

Tiêu chí và ràng buộc: Giấy khô là “người ở bên trong”. Người lớn xịt cùng số lần, cùng khoảng cách, chẳng hạn 10 lần từ 40 cm. Nhà phải có mái và đứng vững trên khay.

Vật liệu gợi ý: Bìa carton, giấy chống thấm có sẵn, túi giấy sạch, ống hút giấy, băng dính, kẹp giấy và bình xịt nước.

Thử và đo: Lấy giấy ra, đánh dấu và so sánh diện tích ướt. Kiểm tra mái, mối nối, chân tường và mép nhô.

Câu hỏi gợi mở: “Nước vào từ trên hay bên hông?” “Mái nhô thêm che chỗ nào?” “Mối nối nên chồng theo hướng nào để nước không chảy vào?”

Một hướng cải tiến: Đổi độ dốc mái, cách dán mối nối hoặc độ dài mái nhô, giữ điều kiện xịt.

Theo độ tuổi 6–8/9–12/13–16: 6–8 làm mái một dốc và quan sát. 9–12 đánh dấu từng điểm nước lọt. 13–16 so sánh mái hai dốc với mái phẳng, ghi quan sát tại mối nối.

An toàn: Làm trên khay hoặc sàn dễ lau. Không xịt gần mặt, thiết bị điện hoặc sách vở quan trọng.

6. Thiết bị hạ cánh

Bài toán: Bảo vệ vật nhẹ như bóng bàn hoặc hộp giấy nhỏ có vật mềm khi thả từ độ cao cố định, đồng thời rơi gần vùng đích.

Tiêu chí và ràng buộc: Người lớn chọn độ cao an toàn, chẳng hạn ngang ngực khi đứng trên sàn. Không dùng vật nặng hoặc trứng sống. Khoanh vùng đích và quy ước thước đo ưu tiên trước khi thử.

Vật liệu gợi ý: Giấy, túi giấy, dây, bông, khăn giấy, ống hút giấy, bìa nhẹ và hộp nhỏ để làm dù, khung đệm hoặc khoang bảo vệ.

Thử và đo: Chấm bảo vệ trước: nguyên vẹn, móp nhẹ hoặc hỏng. Chỉ những thiết kế giữ vật nguyên vẹn mới được so khoảng cách tới tâm đích; luôn thả từ cùng độ cao.

Câu hỏi gợi mở: “Bộ phận nào làm vật rơi chậm hơn?” “Lực chạm đất đi qua lớp đệm thế nào?” “Dù lệch hướng thì đổi dây hay diện tích dù?”

Một hướng cải tiến: Thay diện tích cản khí, lớp đệm hoặc cách cố định khối lượng; luôn thả từ cùng độ cao.

Theo độ tuổi 6–8/9–12/13–16: 6–8 làm lớp đệm giấy, người lớn thả. 9–12 thử hai loại dù và đo độ lệch. 13–16 chấm điểm bảo vệ, thời gian rơi và độ gần đích để cân nhắc đánh đổi.

An toàn: Không thả từ cầu thang, cửa sổ hoặc ban công. Người lớn thả; không dùng thủy tinh, vật cứng hoặc đồ chơi có pin.

7. Bộ lọc nước mô phỏng

Bài toán: Tạo bộ lọc mô phỏng để so sánh độ trong tương đối và thời gian chảy của các cấu trúc lớp lọc.

Tiêu chí và ràng buộc: Mỗi mẫu dùng cùng lượng nước mô phỏng, như nước sạch pha ít đất sạch hoặc bột cacao. Không dùng nước ao hồ, nước cống, nước có chất tẩy rửa hoặc bất kỳ nguồn nước ô nhiễm thật nào. Nước sau lọc không dùng để uống, nấu ăn, rửa thực phẩm hoặc tưới cây.

Vật liệu gợi ý: Chai nhựa do người lớn cắt sẵn, cốc trong, vải hoặc bông lọc, sỏi đã rửa, cát sạch, giấy lọc cà phê và khay hứng.

Thử và đo: Đổ cùng lượng nước mô phỏng vào mỗi bộ lọc. Đặt giấy có chữ sau cốc để so sánh độ trong và ghi thời gian chảy. “Trong hơn nhưng chảy chậm hơn” vẫn là dữ liệu.

Câu hỏi gợi mở: “Lớp nào giữ hạt lớn, lớp nào giữ hạt nhỏ?” “Cát mịn đổi độ trong và tốc độ ra sao?” “Nước trong hơn có nghĩa là an toàn để uống không?”

Một hướng cải tiến: Đổi thứ tự hoặc độ dày lớp, giữ nguyên lượng nước, loại nước mô phỏng và kích thước chai.

Theo độ tuổi 6–8/9–12/13–16: 6–8 quan sát nước qua sỏi, cát và vải. 9–12 so sánh hai thứ tự lớp. 13–16 lập bảng độ trong tương đối và thời gian chảy, rồi nêu giới hạn mô hình.

An toàn: Người lớn cắt chai và xử lý mép sắc. Không dùng nước ô nhiễm thật; không nếm, ngửi sát hoặc uống nước sau lọc. Đổ bỏ nước, vệ sinh khay và rửa tay.

Khi con bị bí: hỗ trợ theo từng nấc

Đừng đưa bản thiết kế hoặc làm hộ. Hỗ trợ từ ít đến nhiều:

1. Chờ: Im lặng để trẻ quan sát lại sản phẩm.
2. Hỏi về quan sát: “Tháp nghiêng về phía nào?” hoặc “Nước vào ở đâu?”
3. Thu nhỏ lựa chọn: “Con thử chân đế rộng hơn hay chuyển phần nặng xuống thấp hơn?”

Cách này giúp trẻ dựa vào bằng chứng. Phụ huynh có thể xem cách đặt câu hỏi STEM mà không làm hộ con và dùng dự đoán, thử nghiệm, so sánh để rèn tư duy logic qua dự đoán và so sánh.

Câu hỏi thường gặp

Mỗi thử thách nên kéo dài bao lâu?

Một vòng thường kéo dài 30–60 phút. Nếu trẻ còn hứng thú, giữ sản phẩm cho ngày sau.

Chưa đạt tiêu chí lần đầu thì sao?

Đó là dữ liệu cho vòng sau. Cùng trẻ xem tiêu chí và chọn một thay đổi nhỏ.

Có cần mua bộ STEM không?

Không. Giấy, bìa, vật liệu tái sử dụng và dụng cụ đo đơn giản đã đủ.

Làm sao chọn mức khó phù hợp?

Giảm ràng buộc cho trẻ nhỏ; tăng yêu cầu đo và cân nhắc đánh đổi cho trẻ lớn. Xem cách chọn hoạt động STEM phù hợp theo độ tuổi.

Phiếu ghi cho mỗi vòng thử

• Dự đoán: Con nghĩ điều gì sẽ xảy ra?
• Phiên bản: Con đã làm gì hoặc đổi một chi tiết nào?
• Kết quả đo: Số liệu hay dấu hiệu quan sát được là gì?
• Điều chỉnh: Lần sau con muốn đổi gì, và vì sao?

Kết luận

Thử thách kỹ thuật STEM cần tiêu chí kiểm tra được, không cần sản phẩm đẹp. Hãy chọn một thử thách, dùng phiếu dự đoán → thử → đo → điều chỉnh, rồi để trẻ quyết định phiên bản tiếp theo.

Đây là cách thực hành gần gũi của giáo dục STEM cho trẻ em. Khi sản phẩm chưa hoạt động như mong muốn, trẻ cũng có cơ hội luyện kỹ năng xử lý tình huống linh hoạt.

Tác giả/Tham vấn: LÊ ĐẶNG MINH NHẬT

Founder - CEO Công Ty CP Tiềm Năng Vô Hạn UPO

Thầy Lê Đặng Minh Nhật là nhà đào tạo, nhà nghiên cứu tâm lý giáo dục vời hơn 10 năm giảng dạy và đào tạo hơn 30.000 học viên toàn quốc. Thầy cũng là nhà huấn luyện và tư vấn cho đội ngũ nhân sự và khách hàng của các tập đoàn và doanh nghiệp: FPT, PQC hospitality, J&T express, Amyra, ILA, RMIT, AIA EXCHANGE, Chubb Life, Global Media…

"Giáo dục nào đâu phải là quần áo để khoác lên cho đẹp, bởi giáo dục vốn dĩ là khơi dậy cái đẹp từ bên trong mỗi đứa trẻ" chính là châm ngôn của thầy trong giáo dục con trẻ.