Hiện nay, vấn đề đổi mới PPDH trong đó có đổi mới PPDH Sinhhọc đã được thể chế hóa trong Luật Giáo dục nước CHXHCN Việt Nam: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực,
ĐIỀU KIỆN, HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN
Điều kiện hoàn cảnh tạo ra sáng kiến
I.1 Xuất phát từ mục tiêu đổi mới giáo dục và đào tạo của nước ta trong giai đoạn hiện nay
Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang đặt ra thách thức rất lớn cho Việt Nam nói chung và ngành giáo dục nói riêng, buộc các cấp, các ngành phải tiến hành những thay đổi căn bản, toàn diện và đột phá để có thể phát triển cùng thời đại số Để thích ứng với xu hướng chuyển đổi công nghệ, tăng cường giáo dục và đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, Việt Nam cần đổi mới căn bản chương trình, phương pháp dạy học và quản trị giáo dục từ phổ thông đến đại học, đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin, dữ liệu và học tập số, đồng thời xây dựng hệ sinh thái giáo dục liên kết chặt chẽ với doanh nghiệp và thị trường lao động Những cải cách này sẽ giúp giáo dục Việt Nam đáp ứng yêu cầu của nền kinh tế số, tạo nguồn nhân lực năng động, sáng tạo và sẵn sàng hội nhập ở quy mô toàn cầu.
Trong văn kiện Đại hội XIII vừa qua, đề ra đổi mới mạnh mẽ và đồng bộ mục tiêu, chương trình, nội dung, phương pháp và hình thức giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển năng lực và phẩm chất của người học Trên cơ sở xác định đúng mục tiêu đổi mới giáo dục và công khai mục tiêu, chuẩn đầu vào, đầu ra của từng bậc học, môn học, chương trình, ngành và chuyên ngành đào tạo, bước tiếp theo là đổi mới chương trình khung các môn học và nội dung của nó để phát triển mạnh năng lực và phẩm chất người học, bảo đảm hài hòa đức, trí, thể, mỹ và thực hiện tốt phương châm mới: dạy người, dạy chữ và dạy nghề Đổi mới phương pháp giảng dạy ở trường phổ thông là một nhiệm vụ hết sức quan trọng và hiện nay vấn đề này đã được thể chế hóa trong Luật Giáo dục nước CHXHCN Việt Nam.
Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động và sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học và môn học Đồng thời, chương trình tập trung bồi dưỡng phương pháp tự học và kỹ năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn và năng lực nghiên cứu khoa học Mục tiêu cuối cùng là tác động đến tình cảm của học sinh, đem lại niềm vui và hứng thú học tập.
Năm 2018, giáo dục tiếp cận năng lực được tiếp tục triển khai với trọng tâm là phát triển các năng lực thiết yếu giúp học sinh có thể thành công trong cuộc sống và trong công việc Chương trình chú trọng đổi mới phương pháp giảng dạy, đánh giá năng lực và tạo điều kiện cho học sinh tự chủ, sáng tạo khi giải quyết bài toán thực tiễn Mục tiêu là hình thành nền tảng kiến thức và kỹ năng vững chắc cùng với khả năng thích ứng cao, để học sinh có thể phát huy tiềm năng và đạt được thành công lâu dài ở mọi lĩnh vực.
I.2 Xuất phát từ tính ưu việt của dạy học STEM
Giáo dục STEM là cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, nơi các khái niệm nguyên tắc được lồng ghép với các bài học thực tế để người học áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào bối cảnh cụ thể Mô hình này kết nối trường học với cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, giúp phát triển năng lực STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế hiện đại Thông qua STEM, học sinh và người đi làm được rèn luyện tư duy phân tích, giải quyết vấn đề và kỹ năng làm việc nhóm, đồng thời khuyến khích sự sáng tạo và các giải pháp đổi mới phù hợp với nhu cầu thị trường lao động.
Giáo dục STEM là động lực của nền kinh tế mới, có thể tạo ra những con người đáp ứng nhu cầu công việc của thế kỷ 21 và có tác động lớn đến sự thay đổi của nền kinh tế Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy giáo dục STEM định hướng người học tham gia chủ động chiếm lĩnh kiến thức, hình thành những kỹ năng và năng lực thiết yếu thông qua quá trình hoạt động tích cực tìm hiểu và giải quyết các vấn đề do giáo viên hoặc giáo viên cùng học sinh đưa ra Chính vì thế giáo dục STEM đã đáp ứng các yêu cầu đổi mới về mục tiêu dạy học và phương pháp dạy học, góp phần tích cực vào việc thực hiện hóa nội dung Nghị quyết số 29/NQ-
TƯ Hội nghị trung ương 8 khóa XI của Đảng ta.
Trong những năm gần đây, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức ngày hội STEM song song với cuộc thi Khoa học Kỹ thuật, tạo một sân chơi khoa học nhằm thúc đẩy phong trào NCKH của học sinh THPT Thông qua sự kiện này, vai trò to lớn của giáo dục STEM trong các trường phổ thông được thể hiện rõ nét, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy và hình thành nền tảng tư duy khoa học cho học sinh.
I.3 Xuất phát từ yêu cầu và thực trạng phát triển năng lực NCKH cho HS trung học phổ thông ở nước ta
Phát triển năng lực NCKH cho học sinh giúp các em tích cực, chủ động và sáng tạo, tự trang bị những tri thức thiết yếu cho đời sống trong thời đại ngày nay Việc này rút ngắn khoảng cách giữa giáo dục phổ thông và giáo dục đại học, đồng thời hình thành và bồi dưỡng các phẩm chất thiết yếu của người lao động mới như kiên trì, nhẫn nại, khắc phục khó khăn, tư duy tìm tòi sáng tạo, khách quan và chính xác Đây là một vấn đề mới, rất cần thiết, và đã được ghi rõ trong nội dung Nghị quyết số 29/NQ-TƯ, Hội nghị Trung ương 8 khóa XI của Đảng ta.
Về đặc điểm nội dung môn Sinh học ở trường phổ thông: Sinh học là môn khoa học thực nghiệm thuộc nhóm khoa học tự nhiên, đối tượng nghiên cứu là thế giới sinh vật gần gũi với đời sống hằng ngày của học sinh Vì vậy, dạy học sinh học cần gắn với thực tiễn và học sinh phải biết vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học vào thực tiễn cuộc sống, như trong trồng trọt, chăn nuôi, chăm sóc và bảo vệ sức khỏe bản thân, gia đình và cộng đồng để nâng cao chất lượng cuộc sống Trong quá trình dạy học, giáo viên giữ vai trò người hướng dẫn và tổ chức các hoạt động, còn học sinh là chủ thể hoạt động, tiếp nhận kiến thức, hình thành kỹ năng và năng lực cốt lõi cũng như chuyên biệt, trong đó có năng lực NCKH Tuy nhiên ở Việt Nam, các nghiên cứu vận dụng dạy học STEM để phát triển năng lực NCKH cho học sinh trong dạy học sinh học chưa nhiều.
Xuất phát từ các lý do trên, chúng tôi thiết kế và áp dụng sáng kiến dạy học STEM nhằm vận dụng để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trung học phổ thông, đặc biệt ở phần Sinh học vi sinh vật thuộc chương trình Sinh học 10 Sáng kiến này tập trung kết hợp các hoạt động STEM vào nội dung Sinh học 10, giúp học sinh rèn luyện kỹ năng điều tra, hình thành giả thuyết, thiết kế và thực hiện thí nghiệm, phân tích dữ liệu và trình bày kết quả một cách có hệ thống Qua phương pháp dạy học STEM, học sinh được tiếp cận kiến thức Sinh học vi sinh vật một cách thực tiễn, từ đó nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học, phát triển tư duy phản biện và sự ham hiểu biết Việc triển khai nhằm tăng tính liên kết giữa lý thuyết và thực tiễn, tối ưu hóa đánh giá kết quả và tạo điều kiện cho học sinh thực hiện các dự án nghiên cứu nhỏ trong khuôn khổ chương trình Sinh học 10.
Mục đích nghiên cứu
Xây dựng được quy trình tổ chức dạy học theo chủ đề STEM dưới dạng đề tài KHKT để phát triển NL NCKH cho HS THPT.
Xây dựng một số chủ đề STEM dưới dạng đề tài NCKH trong dạy học phần vi sinh vật - Sinh học 10 để phát triển NL NCKH cho HS THPT.
Đối tượng nghiên cứu
Dạy học STEM là quá trình tích hợp các môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để học sinh khám phá và giải quyết các vấn đề thực tiễn; quy trình tổ chức dạy học chủ đề STEM bao gồm xác định mục tiêu, thiết kế bài học liên môn, tổ chức hoạt động học tập theo nhóm và đánh giá kết quả dựa trên năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn; năng lực nghiên cứu khoa học được hình thành thông qua việc học sinh được rèn luyện kỹ năng đặt câu hỏi nghiên cứu, lên kế hoạch và thực hiện thí nghiệm, thu thập và phân tích dữ liệu, diễn giải kết quả và trình bày kết quả một cách thuyết phục; quy trình vận dụng dạy học STEM để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học tập trung vào việc tích hợp phương pháp khoa học vào bài học, khuyến khích học sinh tham gia các dự án nghiên cứu thực nghiệm, sử dụng công cụ số và dữ liệu mở, và thực hành tư duy phản biện, sáng tạo; để triển khai hiệu quả, cần lựa chọn nguồn lực phù hợp, xây dựng kế hoạch giảng dạy linh hoạt và liên tục điều chỉnh theo phản hồi của học sinh nhằm mục tiêu phát triển năng lực nghiên cứu khoa học thông qua STEM một cách bền vững và có thể đo lường được.
Vận dụng dạy học theo chủ đề STEM trong dạy học phần Vi sinh vật - Sinh học 10 nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh THPT Các kỹ năng cốt lõi được nhấn mạnh gồm phát hiện vấn đề nghiên cứu, diễn đạt tên đề tài nghiên cứu, lập giả thuyết nghiên cứu, viết đề cương nghiên cứu, tổ chức thực hiện đề tài, thu thập và xử lý số liệu nghiên cứu, viết báo cáo và trình bày kết quả nghiên cứu, từ đó hình thành một chu trình nghiên cứu liên thông và bền vững.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp quan sát, điều tra, phỏng vấn.
- Phương pháp thống kê số liệu.
- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa.
- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm.
Phạm vi áp dụng
Tại một số trường THPT - Tỉnh Nam Định.
Trường THPT Tân Lang- Phù Yên - Sơn La.
Trường THPT Trường Thi - Thanh Hóa.
Đóng góp của đề tài
Việc làm sáng tỏ cơ sở lý luận và thực tiễn của dạy học STEM là nền tảng cho việc thiết kế các bài giảng hiệu quả và phù hợp với thực tiễn giáo dục hiện nay Việc vận dụng dạy học STEM trong dạy học phần Vi sinh vật - Sinh học 10 giúp phát triển năng lực NCKH cho học sinh thông qua việc tích hợp kiến thức khoa học và các kỹ năng tư duy, khám phá, thiết kế thí nghiệm, phân tích dữ liệu và trình bày kết quả Nguyên lý cốt lõi của dạy học STEM tập trung vào tích hợp liên môn, học bằng làm và giải quyết vấn đề thực tiễn, làm việc nhóm và đánh giá quá trình lẫn kết quả Khi triển khai trong Vi sinh vật - Sinh học 10, học sinh được tham gia vào các hoạt động nghiên cứu nhỏ, quan sát hiện tượng vi sinh, đặt câu hỏi khoa học, lên kế hoạch thí nghiệm, thu thập và phân tích dữ liệu, từ đó hình thành năng lực nghiên cứu khoa học (NCKH) một cách bền vững Nhờ đó, mục tiêu phát triển năng lực NCKH được đạt được thông qua một chu trình học tập STEM có hệ thống, có liên hệ thực tiễn và đáp ứng chuẩn kiến thức, kỹ năng của chương trình.
-Xác định cấu trúc NL NCKH, tiêu chí đánh giá NLNCKH.
Xây dựng hệ thống chủ đề STEM phong phú và vận dụng dạy học STEM một cách hiệu quả nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học (NLNCKH) cho học sinh THPT; đồng thời xác định nguyên tắc và quy trình vận dụng dạy học STEM trong dạy học sinh học để nâng cao NLNCKH cho học sinh THPT, thông qua việc tích hợp bài học STEM với các hoạt động nghiên cứu thực nghiệm, phân tích dữ liệu, thiết kế thí nghiệm và làm việc nhóm, giúp học sinh hình thành cách tiếp cận khoa học và có thể tự chủ trong tìm kiếm, đánh giá thông tin và biện luận kết quả.
- Xây dựng được bảng tiêu chí đánh giá kết quả vận dụng dạy học Stem để phát triển NLNCKH cho HS trong dạy học sinh học - THPT.
MÔ TẢ GIẢI PHÁP
Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến
Thực trạng công tác dạy và học môn Sinh học theo hướng phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho HS tại trường THPT Lý Nhân Tông.
Đội ngũ giáo viên Sinh học đạt chuẩn về trình độ giảng dạy, đặc biệt các giáo viên Vật lý, Hóa học và Sinh học đang tích cực trao đổi, thảo luận và cùng xây dựng các đề tài Khoa học - Kỹ thuật tích hợp liên môn nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy, mở rộng liên kết giữa các môn và ứng dụng kiến thức STEM vào thực tiễn nhà trường.
Học sinh trường Lý Nhân Tông ở vùng nông thôn được tiếp xúc và quan sát trực tiếp với thực vật, động vật và vi sinh vật quanh mình, từ đó nảy sinh nhiều ý tưởng khoa học trong quá trình học tập Việc gần gũi với thiên nhiên giúp các em nhận ra mối liên hệ giữa sinh học và môi trường, kích thích tư duy sáng tạo và hình thành các câu hỏi nghiên cứu cơ bản Sự trải nghiệm thực tế này phát triển kỹ năng quan sát, phân tích và giải quyết vấn đề, đồng thời mở rộng vốn từ và kiến thức sinh học thiết yếu cho hành trình học tập của các em.
- Về điều kiện dạy học: nhà trường đã có phòng học bộ môn Sinh học với các trang thiết bị cần thiết.
Trong những năm gần đây, Sở Giáo dục và Đào tạo Nam Định thường xuyên tổ chức Cuộc thi KHKT và Ngày hội STEM nhằm phát huy năng lực sáng tạo và tư duy khoa học của học sinh Tại trường THPT Lý Nhân Tông, ban giám hiệu đã tạo điều kiện thuận lợi và luôn khuyến khích các giáo viên đầu tư, hướng dẫn học sinh tham gia các hoạt động này, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục STEM và phát hiện, ươm mầm tài năng trẻ cho địa phương.
Trong nhiều năm qua, việc xây dựng nội dung sách giáo khoa cũng như các loại sách bài tập tham khảo của giáo dục nước ta nhìn chung vẫn mang tính hàn lâm, nặng về thi cử và chưa chú trọng đến tính sáng tạo, năng lực thực hành, nghiên cứu khoa học và hướng nghiệp cho học sinh Phương thức kiểm tra đánh giá chủ yếu thông qua bài kiểm tra trắc nghiệm với một đáp án đúng khiến học sinh có thể giải thành thạo các bài tập định tính, định lượng, nhưng lại ít nhận thức được các ứng dụng của Sinh học trong đời sống và sản xuất Chính vì vậy, học sinh khó vận dụng kiến thức tổng hợp đã học, khó bộc lộ khả năng sáng tạo và dễ lúng túng khi đối mặt với các tình huống thực tiễn, chưa khám phá hết năng lực bản thân, thiếu sự chủ động trong học tập và khả năng nghiên cứu khoa học còn hạn chế Đổi mới giáo dục và đánh giá cần kết nối kiến thức với thực tiễn, đa dạng hóa phương pháp đánh giá và khuyến khích học sinh rèn luyện tư duy phản biện, giải quyết vấn đề và năng lực nghiên cứu để đáp ứng yêu cầu của cuộc sống và nghề nghiệp.
- Mặt khác chương trình hiện hành còn gây khó cho GV trong việc biên soạn chủ đề tích hợp liên môn, dự án khoa học kĩ thuật …
Đối tượng học sinh trường Lý Nhân Tông có đầu vào thấp, đa số học lực trung bình và khá nên môn Sinh học ít được quan tâm; nội dung Sinh học THPT mang tính hàn lâm và trừu tượng, ít liên kết với tổ hợp môn xét tuyển đại học và các ngành nghề các em lựa chọn Mỗi năm có khoảng 5 đến 10 học sinh ôn thi khối B liên quan đến môn Sinh học Nhiều em thụ động trong học tập và chưa có phương pháp học hiệu quả.
Việc tiếp cận Chương trình giáo dục phổ thông mới 2018 cho thấy việc thực hành các phương pháp giáo dục tích cực của giáo viên chưa thường xuyên và chưa khai thác tối đa tính chủ động, sáng tạo của học sinh khi ở vai trò người chủ động học tập Dạy học định hướng phát triển năng lực, đặc biệt là dạy học NCKH cho học sinh, còn khá mới mẻ trong nhà trường; học sinh chưa vận dụng được kiến thức, kỹ năng đã học để giải quyết các vấn đề thực tiễn và chưa chế tạo ra các sản phẩm khoa học–kỹ thuật ứng dụng trong đời sống Mặt khác, dạy học theo định hướng STEM nhằm phát triển năng lực NCKH một cách hiệu quả đòi hỏi có nhiều thời gian, phương tiện hiện đại và các điều kiện để khai thác nguồn tài nguyên học tập và ứng dụng vào giải quyết vấn đề thực tiễn.
CƠ SỞ LÍ LUẬN
Định hướng chung về đổi mới phương pháp dạy học
Việc kích hoạt và duy trì hoạt động nhận thức của học sinh là một trong những nhiệm vụ hàng đầu của giáo viên khi triển khai dạy học theo hướng đổi mới PPDH hiện nay Dạy học hướng vào người học, hay dạy học phát huy tính tích cực của học sinh, có thể coi là những hình thức biểu đạt khác nhau của cùng một quan điểm: dạy học lấy người học làm trung tâm, trong đó cốt lõi là phát huy hứng thú học tập, tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh Để đạt hiệu quả, giáo viên cần thiết kế các hoạt động kích thích tư duy và cho phép học sinh tự khám phá, tham gia tích cực vào quá trình học tập, từ đó nâng cao chất lượng giáo dục và năng lực tự chủ của người học.
Giáo dục truyền thống được xem như giáo dục theo nội dung, tập trung vào tích lũy kiến thức và ít chú trọng đến việc rèn luyện năng lực tự khám phá để chiếm lĩnh kiến thức Đánh giá trong giáo dục truyền thống chủ yếu dựa trên các bài thi viết và nói, đo lường kiến thức và kết quả học tập bằng ghi nhớ Trong khi đó, giáo dục theo tiếp cận năng lực tập trung vào phát triển các năng lực thiết yếu giúp học sinh thành công trong cuộc sống và công việc, thông qua các phương pháp đánh giá năng lực, học tập thực nghiệm và áp dụng kiến thức vào thực tế.
Trong những thập kỷ gần đây, với sự phát triển mạnh của khoa học kỹ thuật và tri thức, nắm vững kiến thức là không còn đủ vì kiến thức hôm nay đã có thể trở nên lạc hậu ngày mai; do đó nhiều hệ thống giáo dục đã chuyển hướng sang giáo dục để người học có đủ kỹ năng làm chủ và vận dụng kiến thức giải quyết các vấn đề trong khoa học cũng như thực tế Khi mục tiêu và hình thái giáo dục chuyển đổi, phương pháp dạy học và đánh giá cũng thay đổi theo và các hệ thống tiên tiến áp dụng PPDH theo năng lực thay vì tiếp cận nội dung kiến thức; dạy học theo tiếp cận phát triển năng lực tập trung vào đầu ra của quá trình dạy và học, nhấn mạnh người học cần đạt được các mức năng lực nào sau khi kết thúc một chương trình Nói cách khác, chất lượng đầu ra đóng vai trò quan trọng nhất đối với dạy học theo tiếp cận năng lực, và để chương trình đạt hiệu quả cần bắt đầu với bức tranh rõ ràng về năng lực cần thiết, sau đó xây dựng và phát triển chương trình dạy và học, dạy học và xây dựng các phương pháp đánh giá nhằm đảm bảo mục tiêu giáo dục theo năng lực được đạt tới đầu ra mong đợi Có thể thấy yếu tố quan trọng của giáo dục năng lực là xây dựng được các tiêu chuẩn đầu ra rõ ràng thể hiện mục tiêu giáo dục, thiết lập điều kiện và cơ hội để người học có thể đạt được các mục tiêu ấy, chính là mục tiêu mà Chương trình giáo dục phổ thông mới 2018 hướng tới.
Tiếp cận phát triển NLNCKH cho học sinh THPT phù hợp với định hướng đổi mới trong PPDH.
Năng lực và năng lực nghiên cứu khoa học
Chúng tôi đồng ý với khái niệm năng lực được nêu trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018: năng lực là thuộc tính cá nhân hình thành và phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện thành công một loại hoạt động và đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể Khái niệm này đồng thời làm nền tảng cho phân loại năng lực được trình bày ở mục I.2.2, nhằm xác định và phân loại các nhóm năng lực khác nhau và đánh giá vai trò của chúng trong quá trình giáo dục và phát triển cá nhân.
Mới đây, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ban hành Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, xác định rõ mục tiêu hình thành và phát triển cho học sinh những phẩm chất và năng lực cốt lõi Chương trình nhấn mạnh việc rèn luyện các phẩm chất như ý thức trách nhiệm, tinh thần tự học, sáng tạo, độc lập tư duy và khả năng làm việc nhóm, đồng thời phát triển các năng lực tư duy, giải quyết vấn đề, giao tiếp và vận dụng kiến thức vào thực tiễn Mục tiêu này cho thấy giáo dục phổ thông không chỉ truyền đạt kiến thức mà còn định hướng học sinh phát triển toàn diện, chuẩn bị cho sự thích ứng với xã hội và nghề nghiệp trong tương lai.
I.2.3 Năng lực nghiên cứu khoa học(NL NCKH)
Mục tiêu của giáo dục khoa học là nuôi dưỡng các thế hệ nhà khoa học tương lai và đồng thời trang bị cho mỗi người khả năng vận dụng kiến thức khoa học trong cuộc sống hàng ngày, một năng lực tư duy và giải quyết vấn đề dựa trên bằng chứng mà mọi cá nhân đều cần có suốt đời.
Năng lực nghiên cứu khoa học theo PISA được thể hiện qua khả năng nắm vững kiến thức khoa học và vận dụng chúng để nhận diện các vấn đề khoa học, giải thích các hiện tượng tự nhiên và rút ra các kết luận dựa trên bằng chứng liên quan đến các vấn đề khoa học Học sinh đồng thời hiểu đặc tính của khoa học như một dạng tri thức của loài người và là một hoạt động tìm tòi, khám phá không ngừng Họ nhận thức rõ vai trò của khoa học trong đời sống xã hội và sẵn sàng tham gia với tư cách công dân tích cực Cuối cùng, năng lực này đòi hỏi học sinh biết vận dụng hiểu biết khoa học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Theo A Šeberová, năng lực NCKH là một hệ thống mở và không ngừng phát triển, bao gồm kiến thức tuyên bố và kiến thức quy trình trong lĩnh vực nghiên cứu Thái độ và sự sẵn sàng của từng cá nhân quyết định khả năng các nhà khoa học thực hiện nghiên cứu trong khuôn khổ hoạt động nghề nghiệp của họ.
Như vậy, nói một cách tổng quát, giống như mọi lĩnh vực khác, nghiên cứu khoa học (NCKH) gồm ba yếu tố chủ chốt: kiến thức phương pháp luận NCKH, kỹ năng NCKH và thái độ NCKH Kiến thức phương pháp luận NCKH cung cấp khung tư duy, nguyên tắc và quy trình để thiết kế, triển khai và đánh giá các dự án NCKH Kỹ năng NCKH bao gồm thu thập, xử lý và phân tích dữ liệu; diễn giải kết quả và trình bày, bảo vệ luận cứ một cách thuyết phục Thái độ NCKH thể hiện qua sự trung thực, tính cởi mở với kết quả phản biện, kiên nhẫn và tinh thần hợp tác trong quá trình nghiên cứu.
Trong phạm vi sáng kiến, chúng tôi đề xuất một quy trình hệ thống nhằm hình thành và phát triển các kỹ năng NCKH cơ bản cho học sinh THPT, với nội dung chi tiết được mô tả trong hình minh họa phía dưới Quy trình này gồm các bước từ nhận diện vấn đề, xác định mục tiêu nghiên cứu, thiết kế phương pháp, thu thập và phân tích dữ liệu đến trình bày kết quả một cách khoa học và thuyết phục Việc triển khai sẽ hỗ trợ giáo viên và học sinh tiếp cận các khái niệm NCKH một cách thực tiễn, tăng cường tư duy phản biện và chuẩn bị cho các hoạt động nghiên cứu ở cấp độ cao hơn.
Cụ thể: a Kĩ năng xác định vấn đề, ý tưởng nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu, đọc và thu thập tài liệu giúp chúng ta phát hiện hoặc nhận ra các vấn đề tiềm ẩn và những khoảng trống kiến thức Việc nhận diện vấn đề đồng thời định hình mục tiêu nghiên cứu và đặt câu hỏi nghiên cứu phù hợp với phạm vi đề tài Từ đó, chúng ta phát triển các câu hỏi nghiên cứu, xác lập khung phân tích và lựa chọn phương pháp tiếp cận tối ưu cho quá trình nghiên cứu Các bước này chuyển hóa từ nhận định ban đầu sang các giả thuyết và kế hoạch nghiên cứu cụ thể, nhằm hướng tới kết quả có giá trị và khả thi Để tối ưu hóa SEO, cần tích hợp tự nhiên các từ khóa liên quan như quá trình nghiên cứu, đọc tài liệu, câu hỏi nghiên cứu, mục tiêu nghiên cứu và tài liệu tham khảo vào nội dung văn bản.
“vấn đề” rộng hơn để nghiên cứu) Đôi khi người nghiên cứu thấy một điều gì đó chưa rõ ràng trong những nghiên cứu trước (hoài nghi khoa học) và muốn chứng minh lại Đây là tình huống quan trọng nhất để xác định “vấn đề” nghiên cứu.
Trong các hội nghị chuyên đề, báo cáo khoa học,… đôi khi có những bất đồng, tranh cải và tranh luận khoa học đã giúp cho các nhà khoa học nhận thấy được những mặt yếu, mặt hạn chế của “vấn đề” tranh cải và từ đó người nghiên cứu nhận định, phân tích lại và chọn lọc rút ra “vấn đề” cần nghiên cứu.
Trong mối quan hệ giữa con người với con người và với tự nhiên, thông qua hoạt động thực tế lao động sản xuất và các yêu cầu kỹ thuật, cùng với cách cư xử trong xã hội, con người luôn tìm tòi, sáng tạo để cho ra những sản phẩm ngày càng tốt hơn phục vụ đời sống xã hội Những hoạt động này tạo nền tảng cho người nghiên cứu đặt ra các câu hỏi và nhận diện các vấn đề cần nghiên cứu một cách hệ thống Quá trình đó thúc đẩy đổi mới và nâng cao hiệu quả sản xuất, cải thiện chất lượng cuộc sống và đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của xã hội Vì thế, mọi hiện tượng xã hội và tự nhiên đều có nguồn gốc từ thực tiễn lao động và quan hệ xã hội, trở thành cơ sở để xây dựng kiến thức khoa học và phát triển nghiên cứu chuyên sâu.
Ý thức tò mò về một hiện tượng sẽ nảy sinh các câu hỏi và vấn đề nghiên cứu tiềm năng Khi xác định được vấn đề nghiên cứu, não bộ người nghiên cứu sẽ hình thành hàng loạt ý tưởng liên quan, biến vấn đề thành cơ sở và tiền đề cho quá trình phát triển ý tưởng nghiên cứu Đối với học sinh THPT, chúng tôi đề xuất một quy trình hình thành và phát triển kỹ năng này gồm các bước cụ thể sau đây nhằm nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học.
Khởi động quá trình học tập bằng cách hướng dẫn học sinh quan sát, phân tích và tổng hợp thực tiễn để phát hiện các vấn đề cần quan tâm giải quyết, như một tiền đề hình thành ý tưởng nghiên cứu Đây được xem là bước khó khăn nhất, phụ thuộc vào sở thích và nhu cầu tìm hiểu của học sinh về những sự việc đang diễn ra trong cuộc sống hoặc mong muốn hiện thực hóa một ý tưởng đã nhen nhóm từ lâu nhưng chưa được định hình rõ ràng.
Bước 2: Hướng dẫn HS chọn lựa được vấn đề cấp thiết cần giải quyết, hình thành ý tưởng nghiên cứu.
Phát hiện vấn đề cần quan tâm có phạm vi nghiên cứu ban đầu rất rộng; dựa trên tình hình thực tế và tính cấp thiết, cần thu hẹp phạm vi sao cho vừa sức với HS THPT và có thể được giải đáp qua hoạt động NCKH phù hợp với trình độ THPT Việc này giúp hình thành câu hỏi nghiên cứu rõ ràng, khả thi và làm sáng tỏ vấn đề thông qua các hoạt động NCKH.
Bước 3: Hướng dẫn học sinh biến vấn đề cần giải quyết thành ý tưởng nghiên cứu, đây là bước hết sức quan trọng để hình thành đề tài nghiên cứu ở bước tiếp theo Tuy nhiên, việc lựa chọn được ý tưởng đúng đắn nhất giữa vô số ý tưởng là một khó khăn đối với học sinh phổ thông (HSPT), vì vậy giáo viên cần tư vấn cho các em để lựa chọn được ý tưởng phù hợp nhất Bên cạnh đó, kỹ năng xác định tên đề tài nghiên cứu (b Kỹ năng xác định tên đề tài nghiên cứu) đóng vai trò then chốt giúp định hình phạm vi và mục tiêu của nghiên cứu.
Dạy học stem
STEM là thuật ngữ ghép từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), được dùng khi nói về chính sách và định hướng phát triển Khoa học – Công nghệ – Kĩ thuật – Toán học của một quốc gia Sự phát triển của STEM được mô tả qua chu trình STEM: Science là quá trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quá trình ứng dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Technology đóng vai trò triển khai và thực thi các kết quả nghiên cứu; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác.
Hình 1: Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.com)
Scie ntist s: ans wer ques tions
Trong chu trình STEM, “khoa học” được thể hiện qua một mũi tên từ Công nghệ sang Kiến thức, biểu thị quy trình sáng tạo khoa học bắt đầu từ thực tiễn công nghệ hiện có và đi đến hình thành các nguyên lý, phương pháp và giải pháp mới Trên cơ sở thực tiễn công nghệ, các nhà khoa học với tư duy phản biện liên tục đặt ra những câu hỏi và vấn đề cần nghiên cứu thêm để hoàn thiện công nghệ; những câu hỏi này tạo động lực cho quá trình khám phá khoa học Việc trả lời các câu hỏi khoa học hay giải quyết các vấn đề khoa học sẽ sinh ra kiến thức khoa học mới Ngược lại, kiến thức này lại trở thành nền tảng để thúc đẩy sự phát triển của công nghệ, tạo ra vòng lặp bổ sung giữa công nghệ và kiến thức trong tương lai.
“Engineering” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ
“Knowledge” sang “Technology” thể hiện quy trình kĩ thuật Các kĩ sư sử dụng
Trong chu trình STEM, "Science" không chỉ là kiến thức thuộc các môn học như Vật lý, Hóa học, Sinh học mà còn là quy trình khoa học – hành trình khám phá, chứng minh và công bố kiến thức mới "Engineering" không chỉ là kiến thức kỹ thuật mà còn là quy trình kỹ thuật thiết kế, chế tạo và tối ưu công nghệ nhằm biến ý tưởng thành sản phẩm Hai quy trình này luân phiên, tạo thành chu trình sáng tạo khoa học–kỹ thuật theo mô hình xoáy ốc: sau mỗi vòng lặp, lượng kiến thức khoa học được mở rộng và công nghệ phát triển lên trình độ cao hơn, mở ra các đột phá công nghệ tiếp theo.
Trong giáo dục STEM, học sinh được đặt trước các vấn đề thực tiễn do công nghệ hiện tại đặt ra, buộc các em phải tìm tòi, nắm vững kiến thức khoa học và vận dụng để thiết kế, triển khai các giải pháp nhằm giải quyết vấn đề và tạo ra công nghệ mới Mỗi bài học STEM sẽ đề cập đến một vấn đề tương đối trọn vẹn, bắt buộc học sinh huy động kiến thức có sẵn và tích cực tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức mới để vận dụng Quá trình này đòi hỏi học sinh thực hiện theo Quy trình khoa học để tiếp cận và nắm bắt kiến thức mới và Quy trình kỹ thuật để sử dụng kiến thức đó vào thiết kế và thực hiện giải pháp, từ đó tạo ra công nghệ mới nhằm giải quyết vấn đề Đây là sự tiếp cận liên môn trong giáo dục STEM, dù kiến thức mới học được trong một bài STEM cụ thể có thể thuộc về một môn học.
Giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh kiến thức khoa học gắn với ứng dụng thực tiễn, từ đó phát triển năng lực nhận diện và giải quyết vấn đề cùng các năng lực liên quan để đáp ứng yêu cầu của sự phát triển kinh tế – xã hội Trong giáo dục phổ thông, mức độ áp dụng STEM được phân thành hai hình thức: a) Dạy học các môn theo phương thức giáo dục STEM, hình thức chủ yếu trong nhà trường, với các bài học và hoạt động STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn theo tiếp cận liên môn; các chủ đề, bài học và hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn thành phần và hình thức này không làm tăng thêm thời lượng học tập b) Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM.
Hoạt động trải nghiệm STEM giúp học sinh khám phá ứng dụng của khoa học, kỹ thuật và toán học vào thực tiễn đời sống, từ đó nhận biết ý nghĩa của STEM đối với cuộc sống con người và nâng cao hứng thú học tập các môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Đồng thời, đây là cách để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM bằng cách chứng minh tác động của STEM lên đời sống hàng ngày và tương lai nghề nghiệp Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần sự tham gia và hợp tác của các bên liên quan như trường trung học, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trường đại học và doanh nghiệp.
Trải nghiệm STEM có thể được tăng cường thông qua sự hợp tác giữa trường trung học và các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp Mô hình này kết hợp thực hành phổ thông với các điều kiện cơ sở vật chất hiện đại của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp, giúp học sinh tiếp cận phòng lab, thiết bị và chương trình đào tạo chất lượng cao Qua đó, học sinh tham gia các dự án STEM thực tế, rèn luyện kỹ năng tư duy phản biện, sáng tạo, làm việc nhóm và giải quyết vấn đề Sự hợp tác còn tạo điều kiện cho giáo viên được nâng cao nghiệp vụ, chia sẻ phương pháp giảng dạy tiên tiến và kết nối với cộng đồng nghiên cứu và sản xuất Việc xây dựng lộ trình học tập liên tục giữa phổ thông và hệ giáo dục cao hơn giúp học sinh chuẩn bị tốt cho con đường nghiên cứu, học thuật và nghề nghiệp trong lĩnh vực STEM.
Trường trung học có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ STEM Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh được nâng cao trình độ học tập, triển khai các dự án nghiên cứu và tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM Đây là hoạt động dựa trên sở thích và năng khiếu của học sinh, giúp các em phát huy tiềm năng và định hướng nghề nghiệp trong STEM Bên cạnh đó, việc tổ chức các hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật trong khuôn khổ câu lạc bộ mở ra cơ hội cho học sinh tiếp cận với thực nghiệm, rèn luyện kỹ năng tư duy phản biện, làm việc nhóm và giải quyết vấn đề.
Giáo dục STEM có thể được triển khai hiệu quả bằng cách kết hợp hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật Chương trình này nhắm tới những học sinh có năng lực, đam mê và tích cực tham gia tìm tòi, khám phá khoa học và ứng dụng kỹ thuật để giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Việc tổ chức hoạt động câu lạc bộ STEM một cách bài bản là nền tảng cho sự phát triển của hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật và việc triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học Tham gia câu lạc bộ STEM và thực hiện các nghiên cứu khoa học, kỹ thuật giúp học sinh rèn luyện tư duy phản biện, kỹ năng làm việc nhóm và trải nghiệm quy trình nghiên cứu từ ý tưởng đến triển khai Đây là cơ hội để học sinh nhận diện sự phù hợp giữa năng lực, sở thích và giá trị cá nhân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM, từ đó định hướng tương lai học tập và nghề nghiệp một cách rõ ràng Việc hỗ trợ và kết nối giữa câu lạc bộ STEM, hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật và các dự án nghiên cứu sẽ tăng động lực học tập và mở rộng cơ hội thành công cho học sinh.
Trong phạm vi của sáng kiến này, chúng tôi đi sâu tìm hiểu giáo dục STEM và triển khai điều này thông qua việc tổ chức các hoạt động nghiên cứu khoa học – kỹ thuật.
I.3.3 Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM
Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông Cụ thể là:
Đảm bảo giáo dục toàn diện bằng cách triển khai giáo dục STEM tại trường học, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học và các lĩnh vực Công nghệ Việc tích hợp STEM giúp học sinh phát triển tư duy logic, sáng tạo và kỹ năng giải quyết vấn đề, đồng thời tăng cường liên kết giữa lý thuyết và thực tiễn, mở rộng cơ hội tiếp cận công nghệ và đổi mới.
Kỹ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ giáo viên, chương trình, cơ sở vật chất.
Đẩy mạnh hứng thú học tập STEM bằng các dự án học tập liên môn trong giáo dục STEM, nhằm vận dụng kiến thức liên ngành để giải quyết các vấn đề thực tiễn Học sinh được tham gia hoạt động, trải nghiệm và nhận thấy ý nghĩa của tri thức đối với cuộc sống, từ đó tăng động lực và sự hứng thú với các môn STEM.
Triển khai các dự án học tập STEM giúp hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh thông qua việc học tập hợp tác, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ; đồng thời học sinh được làm quen với hoạt động mang tính nghiên cứu khoa học Các hoạt động này kích thích học sinh rèn luyện tư duy phân tích, kỹ năng giải quyết vấn đề, kỹ năng làm việc nhóm và khả năng tự học Nhờ đó, hoạt động học tập STEM đóng góp tích cực vào sự hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất của học sinh, đồng thời nâng cao chuẩn đầu ra về giáo dục STEM.
– Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục
Trong hệ thống giáo dục phổ thông, STEM được kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp và đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực con người và cơ sở vật chất để triển khai các hoạt động giáo dục STEM một cách hiệu quả Giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề mang tính đặc thù của địa phương thông qua sự hợp tác với các trường nghề, đại học và cộng đồng địa phương.
Dạy học Stem và vấn đề phát triển NL NCKH cho học sinh
Chương trình giáo dục STEM được thiết kế sát với nội dung học và kiến thức mang tính phức hợp, liên môn, gắn với thực tiễn, tạo cơ hội cho học sinh chủ động nắm bắt kiến thức tích hợp và phát triển các năng lực cần thiết để tự tin giải quyết các vấn đề thực tiễn Dạy học STEM không chỉ tập trung vào kiến thức mà còn thúc đẩy tư duy giải quyết vấn đề, hợp tác và tự chủ học tập thông qua các hoạt động mang tính nghiên cứu và thực nghiệm STEM có nhiều điểm tương đồng với hoạt động nghiên cứu khoa học ở mục tiêu và quy trình thực hiện, từ xác định vấn đề, thiết kế thí nghiệm, thu thập và phân tích dữ liệu đến trình bày kết quả, từ đó hình thành kỹ năng STEM liên môn cho học sinh.
Quy trình NCKH Quy trình dạy học Stem
Bước 1 Xây dựng ý tưởng nghiên cứu): HS/ nhóm HS tự đề xuất hoặc
GV đề xuất ý tưởng nghiên cứu và hình thành tên đề tài nghiên cứu
Bước 1: Xây dựng ý tưởng chủ đề Stem: HS/ nhóm HS tự đề xuất hoặc
GV gợi ý HS đề xuất chủ đề Stem
Bước 2 Xây dựng kế hoạch thực hiện:
HS/ nhóm HS xác định mục tiêu, xây dựng đề cương và kế hoạch thực hiện đề tài nghiên cứu
Bước 2: Xây dựng kế hoạch thực hiện chủ đề STEM Người lập kế hoạch xác định mục tiêu học tập, danh sách hoạt động STEM, nguồn lực, thời gian và phân công nhiệm vụ cho giáo viên và nhóm học sinh Kế hoạch hoạt động phải được thiết kế để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu mà GV hoặc nhóm học sinh đã đặt ra, từ nghiên cứu và thí nghiệm đến phân tích kết quả và trình bày Việc lập lịch rõ ràng, thiết lập tiêu chí đánh giá minh bạch và các mốc kiểm tra tiến độ sẽ giúp nhóm làm việc có động lực và hoàn thành các mục tiêu STEM một cách có tổ chức.
Kế hoạch phải chi tiết và cụ thể Bao gồm cả việc nghiên cứu kiến thức nền của chủ đề và việc lựa chọn giải pháp tối ưu nhất.
Bước 3 Thực hiện kế hoạch nghiên cứu: HS/nhóm HS triển khai thực hiện theo kế hoạch.
Ở Bước 3 của chủ đề STEM, học sinh tiến hành chế tạo mẫu, tiến hành thử nghiệm và đánh giá sản phẩm để kiểm tra tính khả thi, hiệu quả và độ phù hợp với yêu cầu đề tài, đồng thời ghi nhận kết quả thực nghiệm để điều chỉnh thiết kế Trong Bước 4, học sinh hoặc nhóm học sinh thực hiện nghiệm thu và đánh giá kết quả nghiên cứu bằng cách viết báo cáo tổng kết, báo cáo kết quả và đánh giá mức độ hoàn thành đề tài nghiên cứu, từ đó rút ra bài học kinh nghiệm và đề xuất các hướng cải thiện cho những nghiên cứu/ứng dụng tiếp theo.
Trong Bước 4 - Kết luận của hoạt động STEM, học sinh được phân công tổ chức trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành và tham gia trao đổi, thảo luận, đánh giá để nhận diện những điểm cần điều chỉnh Quá trình này giúp học sinh tiếp tục chỉnh sửa và hoàn thiện sản phẩm STEM dựa trên phản hồi, tăng cường tính sáng tạo và hiệu quả của dự án.
Quy trình thực hiện một đề tài NCKH có nhiều điểm tương đồng với quy trình triển khai một chủ đề STEM trong dạy học ở trường phổ thông Việc vận dụng tốt STEM vào dạy học giúp hình thành và phát triển năng lực NCKH cho học sinh tại phổ thông Quy trình NCKH gồm hình thành ý tưởng nghiên cứu, lập kế hoạch nghiên cứu, triển khai kế hoạch và báo cáo kết quả nghiên cứu Nhờ những bước này, các em có thêm cơ hội trở thành những nhà khoa học nhí ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường.
Đánh giá trong quá trình vận dụng dạy học STEM nhằm phát triển năng lực NCKH cho HS
Việc dạy học thông qua các chủ đề STEM không chỉ giúp học sinh nắm bắt kiến thức thiết yếu mà còn hình thành và rèn luyện kỹ năng nghiên cứu khoa học (NCKH) thông qua quá trình tham gia các hoạt động để hoàn thành các chủ đề học tập Vì vậy, trong quá trình đánh giá, ngoài việc đánh giá sản phẩm của các chủ đề, cần đánh giá sự hình thành kỹ năng NCKH và thái độ của học sinh thông qua việc vận dụng dạy học STEM.
Theo các tài liệu về dạy học STEM của Intel và Hiệp hội Công nghệ trong Giáo dục Quốc tế, để đáp ứng các vấn đề về đánh giá dạy học STEM, hai hình thức đánh giá quan trọng được nhấn mạnh là đánh giá quá trình và đánh giá tổng kết Đánh giá quá trình là hình thức được tiến hành trong quá trình dạy và học một nội dung, nhằm thu thập thông tin phản hồi về kết quả học tập của học sinh và làm cơ sở điều chỉnh hoạt động dạy và học ở những bước tiếp theo để tăng cường hiệu quả Trong dạy học STEM, đánh giá quá trình tập trung vào các giai đoạn học sinh tham gia xây dựng và triển khai chủ đề học tập; ở mỗi giai đoạn, ngoài đánh giá thái độ của học sinh, cần đánh giá cả sản phẩm mà các em tạo ra để có cái nhìn toàn diện về kết quả học tập Để có kết quả đánh giá khách quan và toàn diện, cần kết hợp nhiều nguồn thông tin và các hình thức đánh giá khác nhau, nhằm đảm bảo tính tin cậy và phù hợp với mục tiêu giáo dục.
Đối với giáo viên và học sinh, hãy áp dụng thêm hình thức đánh giá chéo giữa các thành viên trong nhóm và cho học sinh tự đánh giá nhằm tăng cường nhận thức và trách nhiệm của từng người Đánh giá tổng kết được thực hiện khi dự án STEM hoàn tất; bên cạnh việc đánh giá chất lượng sản phẩm của dự án, giáo viên còn nên đánh giá các yếu tố khác như thái độ hợp tác, sự tích cực tham gia và vai trò của từng thành viên trong nhóm học tập.
Sinh học vi sinh vật
Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vsv Sinh trưởng và sinh sản của vsv
Sinh trưởng và sinh sản của quần thể vi sinh vật các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật Quá trình phân giải các chất
Hô hấp và lên men
Môi trường và các kiểu dinh dưỡng
VẬN DỤNG DẠY HỌC STEM ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH THPT
Phân tích cấu trúc phần Sinh học vi sinh vật - Sinh học 10
Trong chương trình Sinh học lớp 10 hiện hành phần Sinh học Vi sinhvật gồm 2 phần chính với cấu trúc như sau:
So sánh với phần Sinh học vi sinh vật trong Chương trình GDPT mới:
Vi sinh vật Yêu cầu cần đạt
- Khái niệm và các nhóm vi sinh vật
- Nêu được khái niệm vi sinh vật Kể tên được các nhóm vi sinh vật.
- Phân biệt được các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật.
- Các phương pháp nghiên cứu vi sinh vật
- Trình bày được một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật.
- Thực hành được một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật thông dụng.
- Quá trình tổng - Nêu được một số ví dụ về quá trình tổng hợp và phân hợp và phân giải ở vi sinh vật giải các chất ở vi sinh vật.
- Phân tích được vai trò của vi sinh vật trong đời sống con người và trong tự nhiên.
- Quá trình sinh trưởng và sinh sản ở vi sinh vật
- Nêu được khái niệm sinh trưởng ở vi sinh vật Trình bày được đặc điểm các pha sinh trưởng của quần thể vi khuẩn.
- Phân biệt được các hình thức sinh sản ở vi sinh vật nhân sơ và vi sinh vật nhân thực.
- Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật.
Kháng sinh có ý nghĩa thiết yếu trong việc ức chế hoặc tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh, giúp ngăn chặn sự lây lan của nhiễm khuẩn và cải thiện kết quả điều trị cho cả con người lẫn động vật Tuy nhiên, lạm dụng kháng sinh hoặc dùng không đúng chỉ định có thể dẫn đến nhiều tác hại như nhiễm khuẩn kháng thuốc, giảm hiệu quả điều trị, và các tác dụng phụ trên tiêu hóa, da hoặc hệ sinh học đường ruột; đồng thời làm tăng chi phí y tế và tác động tiêu cực đến an toàn sức khỏe cộng đồng Vì vậy, việc sử dụng kháng sinh phải tuân thủ chỉ định của bác sĩ hoặc bác sĩ thú y, dùng đúng liều và thời gian, không tự ý ngừng thuốc khi chưa được hướng dẫn, và kết hợp các biện pháp dự phòng như tiêm chủng, vệ sinh tốt và chăm sóc sức khỏe để giảm sự phụ thuộc và lạm dụng kháng sinh Các chiến lược quản lý kháng sinh và giáo dục cộng đồng đóng vai trò quan trọng trong bảo vệ hiệu quả điều trị cho cả người và động vật.
- Một số ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn
- Kể tên được một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật.
- Trình bày được cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn.
- Trình bày được một số ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn (sản xuất và bảo quản thực phẩm, sản xuất thuốc, xử lí môi trường, ).
Có thể thực hiện các dự án hoặc đề tài nghiên cứu về các sản phẩm công nghệ vi sinh vật và đồng thời xây dựng tập san gồm các bài viết và tranh ảnh về công nghệ vi sinh vật, nhằm tổng hợp kiến thức và giới thiệu ứng dụng thực tiễn Việc kết hợp giữa nghiên cứu và xuất bản giúp lan tỏa thông tin, nâng cao nhận thức và tạo nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, nhà nghiên cứu và người quan tâm đến công nghệ vi sinh.
- Làm được một số sản phẩm lên men từ vi sinh vật (sữa chua, dưa chua, bánh mì, ).
- Phân tích được triển vọng công nghệ vi sinh vật trong tương lai.
- Kể tên được một số ngành nghề liên quan đến công nghệ vi sinh vật và triển vọng phát triển của ngành nghề đó.
So với chương trình hiện hành, phần Sinh học vi sinh vật được nghiên cứu sâu hơn với kiến thức về phương pháp nghiên cứu vi sinh vật và ứng dụng vi sinh vật trong đời sống Đây là quan điểm của Chương trình GDPT 2018, nhấn mạnh tiếp cận xu hướng quốc tế và giáo dục phát triển bền vững, gắn với cuộc sống hàng ngày và các mục tiêu định hướng nghề nghiệp.
BÁO CÁO VÀ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NCKH
XÂY DỰNG KẾ HOẠCH HỌC TẬP CHUẨN BỊ
Trên cơ sở đó nhóm chúng tôi thiết kế 02 chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực NCKH cho học sinh THPT như sau:
Chủ đề Nội dung Tên chủ đề
Chủ đề 01 Nghiên cứu, chế tạo Thùng rác phân loại và xử lí rác hữu cơ nhờ vi sinh vật.
Chủ đề 02 Nhân giống vi sinh vật.
Thiết kế chủ đề dạy học STEM dưới dạng một đề tài NCKH
* Về nguyên tắc : Để thiết kế 1 chủ đề STEM dưới dạng một đề tài NCKH cần tuân thủ các nguyên tắc sau:
- Chủ đề STEM phải được thiết kế dựa trên những mục tiêu học tập gắn vớicác chuẩn
- Chủ đề STEM phải được thiết kế hướng vào mục tiêu phát triển NL NCKH nóiriêng và các năng lực khác cần có của HS nói chung
- Chủ đề STEM phải chú ý tới hứng thú của người học, lấy việc học làm trung tâm
- Chủ đề STEM phải đảm bảo sự phù hợp giữa lý thuyết với thực hành và giữa lý luận với thực tiễn, phải đảm bảo tính khả thi
- Chủ đề STEM phải được thiết kế dựa trên quy trình thực hiện đề tài NCKH
- Nội dung của các chủ đề phải mang tính tích hợp cao
* Về quy trình tổ chức :
Qua quá trình nghiên cứu, chúng tôi đề xuất một quy trình tổ chức dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực NCKH cho học sinh THPT trong phần Sinh học vi sinh vật - Sinh học 10 như sau: quy trình nhấn mạnh liên kết giữa kiến thức sinh học vi sinh và các kỹ năng nghiên cứu, thiết kế thí nghiệm và phân tích dữ liệu; tích hợp các hoạt động STEM, các dự án học tập và đánh giá năng lực dựa trên sản phẩm và quá trình; mục tiêu là hình thành thói quen đặt câu hỏi khoa học, làm việc nhóm, trình bày kết quả và ứng dụng công nghệ để xử lý thông tin; các bước triển khai gồm xác định vấn đề nghiên cứu phù hợp với chuẩn chương trình, xây dựng kế hoạch dạy học linh hoạt, tổ chức hoạt động thực nghiệm trong và ngoài lớp học, kết nối với nguồn dữ liệu mở và chuyên gia, đồng thời áp dụng đánh giá đa nguồn để đo lường tiến bộ NCKH của học sinh.
Giai đoạn I: Chuẩn bị Đối với giáo viên, các chủ đề STEM đã được xây dựng và sẵn sàng triển khai, sau đó GV thông báo tới toàn thể học sinh và những người tham gia dự án để thực hiện kế hoạch triển khai chi tiết từng nội dung đã được soạn thảo trong chủ đề GV cung cấp các mốc thời gian quan trọng của chủ đề để học sinh chủ động lên lịch học tập và tham gia tích cực vào quá trình thực hiện dự án.
GV định hướng cho HS nguồn tham khảo chính phục vụ cho việc hoàn thành các sản phẩm nghiên cứu của đề tài, chỉ rõ tài liệu và trang Web tham khảo uy tín (ví dụ: sách, bài báo, cơ sở dữ liệu trực tuyến) để HS tra cứu và trích dẫn đúng chuẩn Đồng thời GV công bố các sản phẩm phải đạt được ở từng mốc thời gian, giúp HS lên kế hoạch, theo dõi tiến độ và đảm bảo đáp ứng yêu cầu đề tài Đối với HS, nhận diện nguồn tham khảo tin cậy và tuân thủ thời hạn sẽ nâng cao chất lượng nghiên cứu và kết quả cuối cùng của dự án.
Xây dựng nhóm học tập: học sinh trong lớp được chia thành nhiều nhóm nhỏ, mỗi nhóm từ 4-6 học sinh, có nhóm trưởng, thư ký và các thành viên Mỗi nhóm phải kê khai đầy đủ thông tin của các thành viên như sở thích, điểm mạnh, điểm yếu, khả năng học tập từng môn và thông tin liên hệ như điện thoại, địa chỉ email để thuận tiện cho việc liên lạc và phối hợp Các nhóm được thành lập cần tương đồng về khả năng thực hiện các hoạt động học tập, cân đối tỉ lệ nam nữ và phân bổ năng lực học tập cho các hoạt động chung Cần chú ý tới nhu cầu khám phá cũng như tính địa phương để tạo hứng thú trong quá trình NCKH và tạo điều kiện di động trong quá trình nghiên cứu thực tiễn của đề tài Thống nhất cách trao đổi thông tin giữa các nhóm và thiết lập các quy định cho quá trình thực hiện các hoạt động, trong đó yêu cầu có tính hợp tác, tham gia tích cực các hoạt động thực hành, nội quy thực hành và tính kỉ luật trong học tập Các quy định này cần cụ thể, chi tiết và rõ ràng.
Quy trình lựa chọn đề tài NCKH dựa trên các chủ đề STEM do giáo viên đề xuất và các tài liệu, kế hoạch liên quan PP NCKH yêu cầu các nhóm học sinh họp bàn để thảo luận và quyết định đề tài NCKH sẽ thực hiện, đảm bảo tính khả thi và phù hợp với mục tiêu học tập Từ quyết định này, nhóm viết tên chính thức của đề tài và xác định giả thuyết NCKH, làm cơ sở cho các hoạt động nghiên cứu và đánh giá kết quả.
Giai đoạn II: Xây dựng kế hoạch thực hiện đề tài NCKH là bước quan trọng để đảm bảo sự chuẩn bị và triển khai có hệ thống; trong giai đoạn này, giảng viên và sinh viên cùng tham gia vào quá trình lên kế hoạch Đối với HS, bước này tập trung xây dựng kế hoạch thực hiện đề tài; các nhóm học tập tiến hành họp nhóm để xác định mục tiêu, phạm vi và kết quả mong đợi, phân công nhiệm vụ và thời gian cho từng thành viên Cần có kế hoạch tổng thể và kế hoạch cho từng giai đoạn nhằm đảm bảo tính khả thi và kiểm soát tiến độ Những công việc cụ thể bao gồm xác định mục tiêu nghiên cứu, phân bổ nguồn lực và ngân sách, phân công vai trò, thiết lập lịch trình chi tiết và thiết lập tiêu chí đánh giá tiến độ để theo dõi tiến trình của đề tài NCKH.
+ Lập thời gian biểu cụ thể cho từng ngày và khoảng thời gian cần thiết cho một hoạt động
+ Xác định địa điểm thực hiện, phương tiện, và các phương pháp nghiên cứu phù hợp.
+ Thảo luận, chia sẻ thông tin qua các mạng xã hội hoặc các trang webcộng tác
Sản phẩm giao nộp của từng giai đoạn phải tuân theo kế hoạch GV đã đề ra Kế hoạch có thể thay đổi trong khi triển khai ngoài thực tế, các thành viên trong nhóm nên bàn bạc để điều chỉnh cho phù hợp.Tham khảo ý kiến của các thành viên trong nhóm hoặc nhóm bạn và GV khi cần thiết; Các thành viên trong nhóm thường xuyên kiểm tra và đốc thúc lẫn nhau trong mọi công việc.
Kết thúc giai đoạn này các nhóm giao nộp đề cương nghiên cứu cho GV. Đối với GV: Kiểm tra tính khả thi của bản kế hoạch thực hiện đề tài của các nhóm Sau khi mỗi nhóm nộp bản kế hoạch chi tiết thực hiện, GV xem xét kế hoạch thực hiện đề tài của từng nhóm và từ đó có những đóng góp ý kiến cho kế hoạch chi tiết thực hiện của từng nhóm sao cho khả thi, hiệu quả.
Giai đoạn III: Thực hiện đề tài NCKH Đối với HS:
Thu thập dữ liệu được thực hiện thông qua một hệ thống công cụ hỗ trợ đa dạng, bao gồm máy ảnh và máy quay để ghi hình, kính hiển vi cho quan sát ở mức chi tiết, máy tính và các phần mềm tiện ích để lưu trữ, xử lý và phân tích dữ liệu Bên cạnh đó là các đồ dùng thí nghiệm cùng sổ ghi chép và bút để ghi chú nhanh chóng và chính xác, giúp nâng cao độ tin cậy và sự nhất quán của dữ liệu thu thập.
Tùy theo nội dung hoạt động mà sử dụng công cụ cho phù hợp Thông tin tìm kiếm cần được chọn lọc và lưu lại.
Môi trường thu thập thông tin có thể là: phòng thí nghiệm, bảo tàng, khu chế xuất, khu dân cư, hộ gia đình, cơ quan hành chính )
Trong cộng đồng, các cơ sở hành chính sự nghiệp và hoạt động trải nghiệm của học sinh cần có sự can thiệp của Hiệu trưởng và giáo viên để cấp giấy liên hệ làm việc Một số cơ sở sản xuất thuộc về cá nhân hoặc hộ dân, và học sinh chủ động nghĩ ra cách để thực hiện các hoạt động tìm hiểu.
Dữ liệu thu thập được được phân loại thành hai dạng chính: dữ liệu định tính và dữ liệu định lượng Dữ liệu định tính phản ánh hình thái, đặc điểm và tính chất của sự vật, hiện tượng, được mô tả bằng từ ngữ và hình ảnh dựa trên các quy luật xã hội và tự nhiên Dữ liệu định lượng là thông tin được đo lường và tính toán bằng các thuật toán, cho ra các con số, mô hình và đồ thị từ dữ liệu ban đầu.
Để tối ưu hóa quá trình phân tích, sắp xếp thông tin đã được phân loại bằng các công cụ xử lý phù hợp và hiệu quả, đảm bảo dữ liệu có cấu trúc, dễ truy cập và sẵn sàng cho xử lý tiếp theo Sau đó, kết hợp thông tin định tính và định lượng để đưa ra kết luận toàn diện, có căn cứ và có thể áp dụng vào thực tế.
Những kết luận rút ra từ quá trình xử lý thông tin cần được sử dụng và trình bày hợp lý theo trình tự logic nội dung, dưới các định dạng như Word, PowerPoint, video clip hoặc thậm chí một bộ sưu tập vật mẫu, tùy thuộc vào mục tiêu học tập.
+ Đối với dự án có sản phẩm trong bước này HS sẽ chế tạo sản phẩm, vận hành sản phẩm thiết kế theo bản vẽ đã hoàn thành ở bước 2.
Hoàn thiện sản phẩm dựa trên dữ liệu đã thu thập và xử lý, các nhóm HS trình bày sản phẩm bằng lập luận chặt chẽ, thuyết phục dựa trên cơ sở khoa học, phê phán sự đối chiếu giữa kiến thức hiện hành với thực tế khách quan để nhận diện những hạn chế của kiến thức hiện hành và làm nổi bật tính mới cùng đóng góp của đề tài; bước này đồng thời nâng cao kỹ năng phê phán và lập luận khoa học cho HS Đối với GV, hoạt động tương tác, hỗ trợ, định hướng và giám sát là đặc trưng khi tổ chức chủ đề STEM, với sự trao đổi hai chiều giữa GV và HS trong các hoạt động như xây dựng nhóm học tập, lập kế hoạch học tập, thu thập và xử lý thông tin, báo cáo, đóng gói sản phẩm và đánh giá kết quả của HS.
Kế hoạch học tập phải được triển khai chi tiết tới từng nhóm và từng thành viên dựa trên kế hoạch khung ban đầu của giáo viên Mức độ phù hợp và khả năng triển khai trong thực tiễn đòi hỏi học sinh cân nhắc và có sự trao đổi với giáo viên Giáo viên chủ động quan sát, nắm rõ đặc điểm từng đối tượng học sinh để nhắc nhở, chia sẻ khi cần thiết và không bỏ rơi bất kỳ học sinh nào, nhằm định hướng các hoạt động học tập sao cho các hoạt động trong kế hoạch có thể thực thi một cách khả thi và hiệu quả.
Các chủ đề STEM trong phần Sinh học vi sinh vật nhằm phát triển năng lực NCKH cho học sinh
II.3.1 Tên chủ đề:Nghiên cứu, chế tạo thùng rác phân loại và xử lí rác hữu cơ nhờ vi sinh vật a Mô tả chủ đề:
Học sinh vận dụng đồng bộ kiến thức ở các môn Sinh học, Hóa học, Vật lý, Toán học và Kỹ thuật thiết kế để thiết kế, chế tạo và vận hành thùng đựng rác hữu cơ Hệ thống này giúp phân loại và phân hủy rác hữu cơ nhờ nhóm tác nhân sinh học thân thiện với môi trường, đảm bảo quá trình xử lý diễn ra hiệu quả và an toàn Việc áp dụng các nguyên lý khoa học và kỹ thuật cho phép tối ưu hóa thông số vận hành, đo lường hiệu quả phân hủy và tăng khả năng phân loại rác Đây là cơ hội để học sinh kết nối lý thuyết với thực tiễn, rèn kỹ năng thiết kế, chế tạo và vận hành, đồng thời nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường.
Trong Sinh học phần VSV dành cho học sinh lớp 10, ba nội dung chính là dinh dưỡng và chuyển hoá vật chất và năng lượng ở sinh vật; quá trình phân giải các chất do vi sinh vật thực hiện; và sinh trưởng của VSV cùng các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng Dinh dưỡng và chuyển hoá giúp sinh vật thu nhận chất dinh dưỡng, biến đổi chúng thành năng lượng và vật chất để duy trì sự sống và tăng trưởng Quá trình phân giải của VSV mô tả cách enzyme và các đường dẫn sinh học phân giải chất hữu cơ thành các chất đơn giản và năng lượng cho hoạt động sống Sinh trưởng của VSV phụ thuộc vào điều kiện môi trường như nhiệt độ, pH, độ ẩm và nguồn dinh dưỡng, cũng như sự cạnh tranh và áp lực sinh học, và các yếu tố này ảnh hưởng đến tốc độ và quy mô phát triển.
Nhóm vi sinh vật tự nhiên và nhân tạo có khả năng phân hủy rác hữu cơ.
Nhóm sinh vật có khả năng phân hủy rác hữu cơ: Giun đất, giun Quế.
Hóa học Các loại môi trường axit, bazo trong các loại rác thải hữu cơ.
Thành phần hóa học trong các loại rác thải.
Thành phần N, P, K hữu hiệu và cách xác định Vật lí Thông số kĩ thuật khi chế tạo thùng rác
Tính toán sự thuận lợi trong việc thiết kế ngăn nuôi giun, lấy phân
Toán học Công thức tính chu vi, thể tích, cân khối lượng rác , giun, so sánh bảng biểu.
Lập biểu đồ các số liệu thu thập được.
Tính toán về hiệu quả kinh tế cảu thùng rác.
Kĩ thuật Bố cục không gian hài hòa giữa các ngăn của thùng rác.
Quy trình vận hành thùng rác. b Mục tiêu
- Nêu được khái niệm vi sinh vật, các loại môi trường cơ bản và kiểu dinh dưỡng.
- Trình bày được thực trạng đáng báo động và hậu quả của rác thải sinh hoạt trong đời sống.
- Nêu những hiểu biết về phân loại rác thải và các quy trình tái sử dụng rác thải hữu cơ.
Phân tích các giai đoạn của quá trình phân hủy rác hữu cơ giúp nhận diện rõ từng bước từ tiền xử lý, phân giải ban đầu đến phân hủy sinh học và hình thành các sản phẩm cuối cùng Nhờ hiểu biết này, ta có cơ sở để lựa chọn nhóm tác nhân sinh học thân thiện với môi trường và kết hợp chúng trong sản phẩm thùng rác Các tác nhân sinh học được chọn nên có hiệu quả phân hủy cao, an toàn với người dùng và phù hợp với điều kiện sử dụng của thùng rác, đồng thời giúp giảm mùi và hạn chế phát thải khí độc hại Quá trình tích hợp các tác nhân này không chỉ đẩy nhanh quá trình phân hủy rác hữu cơ mà còn tăng tính bền vững của chu trình quản lý chất thải Kết quả là thùng rác được thiết kế với nhóm tác nhân sinh học thân thiện với môi trường, tối ưu cho phân hủy rác hữu cơ và góp phần giảm thiểu tác động đến môi trường.
- Phân tích và chỉ ra được đặc điểm phân hủy rác hiệu quả của nhóm tác nhân sinh học là giun quế và vi sinh vật.
- Nêu được các quá trình phân giải protein, đường saccarozo và ứng dụngcủa chúng trong đời sống hàng ngày.
- Lập kế hoạch, đề cương và tiến hành chế tạo vận hành cho ra mắt sản phẩm thùng rác.
- Đọc, thu thập thông tin từ tài liệu.
- Tiến hành, mô tả được hiện tượng của thí nghiệm phân hủy rác hữu cơ, lựa chọn nhóm tác nhân phù hợp
Để đảm bảo chất lượng và hiệu quả của thùng rác, tiến hành lên kế hoạch nghiên cứu, thực hiện các thí nghiệm liên quan, ghi chép dữ liệu đầy đủ và đánh giá kết quả một cách hệ thống, sau đó đề xuất quy trình thiết kế và vận hành thùng rác dựa trên các tiêu chí cần đạt của sản phẩm Quá trình này tập trung vào tối ưu hóa hiệu suất, độ bền, tính an toàn và tiện lợi cho người dùng, đồng thời tuân thủ các tiêu chuẩn vệ sinh và bảo vệ môi trường Kết quả là một quy trình thiết kế và vận hành thùng rác được xác định rõ ràng, đáp ứng đầy đủ các tiêu chí sản phẩm và mang lại giá trị thực cho người dùng và doanh nghiệp.
- Phân tích số liệu khảo sát thực tế đưa ra kết luận: khối lượng giun tinh, khối lượng rác thải, khối lượng phân giun, trà giun.
- Xây dựng được quy trình thí nghiệm và vận hành của thùng rác xanh.
- Hợp tác trong nhóm để cùng thực hiện nhiệm vụ học tập.
- Trình bày, bảo vệ được ý kiến của mình, lắng nghe, nhận xét và phản biện được ý kiến của người khác.
-Tự đánh giá được quá trình làm việc cá nhân và các nhóm theo các tiêu chí GV đưa ra.
- Nghiêm túc, chủ động, tích cực thực hiện nhiệm vụ cá nhân, thảo luận nhóm xây dựng sản phẩm chung của cả nhóm.
- Yêu thích khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức học được vào giải quyết nhiệm vụ được giao.
- Hòa đồng, giúp đỡ bạn.
- Tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi tiến hành thực nghiệm.
- Phát triển phẩm chất tỉ mỉ, cẩn thận, hăng say của một nhà khoa học.
* Định hướng phát triển năng lực:
STT Năng lực Kĩ năng thành phần
1 Năng lực ngiên cứu khoa học.
- Kĩ năng xác định vấn đề, đặt tên cho đề tài.
- Kĩ năng xây dựng giả thuyết khoa học.
- Kĩ năng lập kế hoạch nghiên cứu, thu thập dữ liệu, phân tích và tổng hợp dữ liệu.
- Kĩ năng phê phán, lập luận viết bao cáo.
2 Năng lực tự học, thu nhận và xử lí thông tin tổng hợp
- Tự tìm kiếm tài liệu trên sách vở, intenet và tài liệu tham khảo.
- Kĩ năng xử lí và tổng hợp nguồn thông tin thu thập được từ SGK, Internet, sách báo, điều tả thực tế.
3 Năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề.
Xuất phát từ thực tế tình trạng rác thải và những gợi ý của giáo viên về nhóm vi sinh vật phân hủy rác hữu cơ, ý tưởng thiết kế thùng rác có chức năng phân loại và xử lý rác thải được hình thành Thùng rác này tích hợp công nghệ phân loại tự động và hệ vi sinh đặc thù có khả năng phân hủy các chất hữu cơ ngay tại nguồn, giúp giảm khối lượng rác hữu cơ đến các khu vực xử lý và nâng cao hiệu quả tái chế Thiết kế tối giản và thân thiện người dùng, cùng khả năng nhận diện loại chất thải, nhấn mạnh vai trò của người dùng trong việc bỏ rác đúng chỗ và góp phần bảo vệ môi trường.
- Trong các thí nghiệm thực tế, phân tích, so sánh để tìm ra công thức ủ rác hữu cơ hiệu quả nhất.
4 Năng lực hợp tác và giao tiếp
- Kĩ năng làm việc nhóm có hiệu quả, phân chia công việc trong nhóm hợp lívà đánh giá lẫn nhau.
- Đoàn kết, giao tiếp trong quá trình làm thí nghiệm.
- Mạnh dạn, tự tin bày tỏ quan điểm trong thuyết trình về sản phẩm và phản biện câu hỏi của giám khảo và nhóm khác.
5 Năng lực sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông.
- Kĩ năng viết báo cáo khoa học dạng word, dạng pp.
- Kĩ năng quay video, phóng sự trong quá trình thực hiện đề tài, vận hành sản phẩm. c Thiết bị
-Xô, chậu nhựa, thùng xốp, lưới trắng, đen, dao, kéo, ống nhựa, xẻng, cào rác, bình phun.
- Giun đất, giun quế, chế phẩm EM.
- Các loại rác thải trong sinh hoạt.
- Cân khối lượng… d Tiến trình hoạt động
HOẠT ĐỘNG 1 CHUẨN BỊ Hoạt động của GV Hoạt động của HS Sản phẩm
GV: Phát hướng dẫn về quy trình và kĩ năng
NCKH cho HS và các tài liệu liên quan đến phương pháp ngiên cứu.
HS tự nghiên cứu Bước đầu làm quen với quy trình và kĩ năng NCKH
GV cho HS xem một video thống kê về nạn rác thải và những hậu quả của ô nhiễm môi trường do rác thải gây ra, nhằm nâng cao nhận thức và kiến thức về tác động của rác thải lên sức khỏe, đời sống và hệ sinh thái Sau khi xem, HS được yêu cầu trả lời các câu hỏi để kiểm tra hiểu biết, phân tích nguyên nhân chính của tình trạng rác thải, đánh giá mức độ ảnh hưởng và đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm và quản lý rác thải hiệu quả.
- Trình bày những hiểu biết của em về tình trạng rác thải ở Việt Nam và tại địa phương em?
- Người dân Việt Nam đã có ý thức phân loại rác thải chưa?
- Làm thế nào để phân loại rác thải và biến rác thải hữu cơ thành nguồn phân bón có ích?
GV: Nêu tên chủ đề/ đề tài STEM
HS: quan sát video, vận dụng hiểu biết cá nhân trả lời các câu hỏi.
Tên chủ đề/ đề tài: Nghiên cứu, chế tạo thùng rác phân loại và xử lí rác hữu cơ nhờvi sinh vật
Phụ lục 2) và kí hợp đồng học tập với các
Biên bản họp nhóm vàPhiếu giao nộp sản phẩm nhóm.(Phiếu 2- Phụ lục
2) Phát các biên bản làm việc nhóm(Phiếu 3- Phụ lục 2) và phiếu giao nộp sản phẩm.(Phiếu 4- Phụ lục 2) hàng tuần.
GV: Hướng dẫn cụ thể về chủ đề STEM: Nghiên cứu, chế tạo thùng rác phân loại và xử lí rác thải hữu hữu cơ.
HS nghiên cứu, thảo luận và thống nhất
Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo thùng rác xanh phân hủy rác hữu cơ nhờ tác nhân sinh học thân thiện với môi trường.
Giả thuyết khoa học của đề tài.
Phiếu hướng dẫn chủ đề/ đề tài.
* Nghiên cứu kiến thức liên quan về:
STT Kiến thức Gợi ý tài liệu
1 Rác thải và phân loại rác thải Tài liệu trên internet của bộ Tài nguyên- môi trường
2 Các phương pháp xử lí rác thải hiện nay, ưu và nhược điểm, xu hướng xử lí rác thải hiệu quả
Sách báo, tài liệu tham khảo, intenet…
3 Quy trình xử lí rác thải hữu cơ thành phân bón, nhóm vi sinh vật và sinh vật phân hủy hiệu quả nhất.
Sách báo, tài liệu tham khảo, intenet…Sản phẩm trên thị trường trong và ngoài nước.
4 Tìm hiểu về các loại thùng rác đang có trên thị trường Việt Nam
Năm chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy rác tự nhiên gồm Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Pseudomonas putida, Streptomyces spp và Trichoderma harzianum, được ghi nhận hoạt động mạnh mẽ trong việc phân hủy chất hữu cơ và đóng vai trò then chốt trong chu trình tái tạo đất Các chế phẩm sinh học ngày nay lựa chọn và nhân rộng các chủng vi sinh vật này để tăng hiệu quả xử lý rác thải sinh hoạt, sản xuất phân hữu cơ và cải thiện thể chất đất Đối với Giun quế (Eisenia fetida), đặc điểm nổi bật là hệ tiêu hóa khỏe, có khả năng phân hủy mùn và chất hữu cơ phức tạp, đồng thời bài tiết các chất thải giàu dinh dưỡng giúp đất màu mỡ hơn và cùng với vi sinh vật đất tạo thành một hệ thống phân hủy bền vững Sự kết hợp giữa vi sinh vật phân hủy rác và giun quế trong hệ thống ủ phân compost và chế phẩm sinh học không chỉ rút ngắn thời gian phân hủy mà còn kiểm soát mùi và nâng cao chất lượng phân bón cho nông nghiệp sinh học.
Sách báo, tài liệu tham khảo, intenet…
* Lên ý tưởng/ bản vẽ Thùng rác xanh
* Nguyên lí hoạt động của Thùng rác xanh.
* Bố trí các thí nghiệm kiểm chứng.
HOẠT ĐỘNG 2: XÂY DỰNG KẾ HOẠCH.
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Sản phẩm
Giáo viên kiểm tra và Xây dựng kế hoạch - Kế hoạch thực hiện đề
38 điều chỉnh tính khả thi của bản kế hoạch thực hiện. thực hiện đề tài tài.
Ví dụ: nhóm HS nộp kế hoạch và GV điều chỉnh như sau
KẾ HOẠCH THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU Nhóm: Sống xanh Lớp 10A1 Trường: THPT Lý Nhân Tông.
Tên đề tài NCKH: Nghiên cứu, chế tạo thùng rác xanh phân hủy rác hữu cơ nhờ tác nhân sinh học thân thiện với môi trường.
STT Hoạt động Phương pháp nghiên cứu Địa điểm Người thực hiện
1 Lựa chọn chủ đề STEM tham gia, viết tên đề tài và giả thuyết NCKH
Nghiên cứu lí thuyết và nhu cầu khám phá thực tiễn
Trường học Tất cả các thành viên trong nhóm
2 -Nghiên cứu kiến thức về rác thải và phân loại rác thải.
-Quy trình phân hủy rác hữu cơ trong tự nhiên nhờ các nhóm vi sinh vật.
-Sưu tầm tài liệu và đặc điểm của các nhóm sinh vật có khả năng phân hủy rác hữu cơ hiệu quả.
Tại nhà và trường học
Tất cả các thành viên trong nhóm
3 Viết đề cương Nghiên cứu lý thuyết.
Tại nhà và trường học
Tất cả các thành viên trong nhóm
4 -Điều tra thực trạng phân loại rác thải sinh hoạt tại địa bàn xã Yên
Lợi và Trường THPT Lý
- Thu gom, phân loại và đánh giá lượng rác thải hữu cơ.
- Phỏng vấn trực tiếp người dân và học sinh.
- Phương pháp điều tra thu mẫu trên thực địa
10 hộ dân thôn Nam Sơn xã yên lơi
Toàn bộ HS trường THPT
Nguyễn Ngọc Trinh Trần Thị Thuyết.
5 Lên ý tưởng về mô hình - Phương pháp Phòng thí Nguyễn phân loại và xử lí rác thải.
- Chế tạo thùng vừa cân trọng lượng.
- Phương pháp nghiệm Sinh học của trường.
Ngọc Trinh. Trần Thị Thuyết. phân loại vừa phân hủy rác hữu cơ.
- Làm thí nghiệm thực tế có đối chứng. đo chiều cao.
Thí nghiệm 1: So sánh liệu bằng exel Dung. hiệu quả phân hủy rác hữu cơ bằng các tác nhân sinh học.
Thí nghiệm 2:Ảnh hưởng của một số dạng sản phẩm sau phân hủy rác hữu cơ tới năng suất cây trồng
Thí nghiệm 3:Thiết kế, chế tạo và vận hành
6 Tổng hợp, xử lí dữ liệu, viết báo cáo dạng word
- Dùng toán thống kê xử lí số liệu trên
Tại nhà và trường học.
- Trình bày văn bản khoa Đỗ Trường An. học trên word.
Quay video quy trình vận hành.
Tại nhà và trường học.
Tất cả các thành viên trong nhóm
Nhận xét của giáo viên:
Trong hoạt động 1, cần bổ sung việc nghiên cứu các tài liệu hướng dẫn phương pháp nghiên cứu khoa học cơ bản, nhằm định hướng và nâng cao chất lượng quá trình thực hiện đề tài Các tài liệu tham khảo quan trọng gồm mẫu đề cương nghiên cứu, mẫu tóm tắt và mẫu báo cáo đề tài KHKT, giúp xây dựng khung nội dung và chuẩn hóa cách trình bày kết quả Việc tiếp cận các mẫu này sẽ hỗ trợ người làm nghiên cứu xác định mục tiêu, lựa chọn phương pháp, bố cục báo cáo và cách trình bày kết quả một cách rõ ràng, logic và phù hợp với chuẩn mực khoa học.
Trong hoạt động 5, mỗi thí nghiệm ở quy mô lớn được thiết kế lại thành các quy trình nhỏ nhằm đánh giá hiệu quả phân hủy rác của các nhóm tác nhân Việc phân chia thí nghiệm thành các bước phụ cho phép kiểm soát biến số, đo lường tốc độ và mức độ phân hủy của rác ở từng nhóm tác nhân, đồng thời cho phép so sánh hiệu quả giữa các nhóm Qua đó, có thể tối ưu hóa quy trình xử lý rác dựa trên dữ liệu thu thập từ các quy trình nhỏ, đảm bảo kết quả đáng tin cậy và dễ triển khai trong các thí nghiệm tiếp theo.
Trong mỗi thí nghiệm, cần nêu rõ các tiêu chí đánh giá cụ thể để bảo đảm tính khách quan và dễ so sánh kết quả giữa các lần thực hiện; đối với Thí nghiệm 2, học sinh có thể gửi kết quả phân tích hàm lượng mẫu phân bón lên các cơ sở uy tín, điển hình như Học viện Nông nghiệp Việt Nam, nhằm xác nhận độ chính xác của dữ liệu và tăng cường độ tin cậy của kết quả được công bố.
Ví dụ: Đề cương nghiên của HS nộp và GV điều chỉnh.
1 Lý do chọn đề tài.
Rác thải đang là bài toán nan giải cho công tác quản lý môi trường tại mỗi quốc gia và cộng đồng dân cư Theo số liệu của Trung tâm nghiên cứu Môi trường và Cộng đồng công bố ngày 20/04/2019, lượng rác thải sinh hoạt ở Việt Nam lên tới 27 triệu tấn/năm, tăng khoảng 5% mỗi năm, bình quân mỗi người thải 1,6 kg/ngày Trong tự nhiên có nhiều nhóm sinh vật có khả năng phân hủy rác hữu cơ, điển hình là giun Quế, loài có tốc độ phân hủy nhanh và được nuôi phổ biến trên thế giới cũng như ở một số tỉnh thành Việt Nam Tuy nhiên, xử lý rác thải chỉ bằng giun Quế có thể khiến quá trình phân hủy diễn ra chậm và phát sinh mùi hôi Ý tưởng của nhóm em là nuôi giun Quế để xử lý rác thải hữu cơ đồng thời bổ sung hệ vi sinh vật tự nhiên và hệ vi sinh vật chọn lọc trong chế phẩm Emzeo nhằm tăng khả năng phân hủy, giảm mùi, hạn chế vi sinh vật có hại, đồng thời tạo nguồn phân giun và trà giun an toàn cho sản xuất nông nghiệp.
Việc nghiên cứu tìm ra nhóm tác nhân sinh học thân thiện với môi trường có hiệu quả nhất trong xử lý rác thải hữu cơ và từ đó chế tạo thành công sản phẩm “Thùng rác xanh” dựa trên ý tưởng của nhóm cho thấy một kỹ thuật xử lý môi trường mang ý nghĩa sinh thái cao: biến nguồn rác thải hữu cơ thành các sản phẩm hữu ích bằng các tác nhân sinh học an toàn và bền vững Kỹ thuật này dựa vào các tác nhân sinh học thân thiện để biến rác thải hữu cơ thành các sản phẩm hữu ích, giảm tác động tiêu cực lên môi trường và thúc đẩy vòng đời chất thải Việc áp dụng ý tưởng này có tiềm năng đưa “Thùng rác xanh” trở thành giải pháp quản lý rác thải hữu cơ hiệu quả, bền vững và thân thiện với cộng đồng.
“Thùng rác xanh” tạo ra lợi ích kép 3 trong 1: làm thùng đựng rác, làm sạch môi trường, làm ra nguồn phân bón giàu chất dinh dưỡng.
- Giảm được lượng phân bón hóa học ,tiết kiệm chi phí ,thân thiện với môi trường.
- Giáo dục, nâng cao ý thức phân loại rác tại nguồn cho từng công dân Giảm lượng lớn rác thải chôn lấp, thiêu đốt gây ô nhiễm môi trường.
- Xây dựng quy trình phân hủy rác hữu cơ nhờ tác nhân sinh học thân thiện với môi trường là giun quế và nhóm vi sinh vật.
Chế tạo một loại thùng rác sinh thái đa chức năng vừa là thùng đựng rác, vừa tham gia xử lý rác thải theo chu trình sinh thái tự nhiên và tạo ra sản phẩm hữu ích cho trồng trọt Thiết kế tối ưu giúp phân hủy rác hữu cơ nhanh chóng, giảm thiểu lượng rác chôn lấp và tiết kiệm nguồn lực Sản phẩm từ quá trình phân hủy có thể dùng làm phân bón, cải thiện đất và tăng năng suất cây trồng Giải pháp thùng rác sinh thái này đóng vai trò quan trọng trong quản lý chất thải bền vững, giảm phát thải và thúc đẩy chu trình tái chế tự nhiên tại gia đình hoặc khu vực sản xuất Đây là hướng đi hiệu quả cho môi trường và nông nghiệp khi kết hợp quản lý rác thải với chăm sóc đất trồng.
- Tìm ra quy trình vận hành hiệu quả, thiết thực, tạo ra nhiều sản phẩm nhất.
- Từng bước hoàn thiện sản phẩm, đáp ứng nhu cầu sử dụng khác nhau.
- Sản phẩm được phát triển rộng trên thị trường mang lại lợi ích cho người dùng và môi trường.
4 Tính mới của sản phẩm.
- Sử dụng một nhóm tác nhân sinh học thân thiện với môi trường để xử lí rác thải hữu cơ theo quy trình hiệu quả nhất.
Việc áp dụng quy trình này tạo ra sản phẩm có khả năng giải quyết triệt để lượng rác thải sinh hoạt và phụ phẩm từ sản xuất nông nghiệp ở vùng nông thôn Nhờ đó, môi trường nông thôn được cải thiện rõ rệt và tình trạng ô nhiễm được giảm thiểu Đồng thời sản phẩm mang lại giá trị kinh tế cao cho người dân và các doanh nghiệp liên quan, mở ra cơ hội tối ưu hóa nguồn lực từ phụ phẩm nông nghiệp và nâng cao thu nhập khu vực nông thôn.
Thùng rác xanh được tạo ra từ rác nguyên liệu có sẵn tại địa phương, mang lại kết cấu bền chắc và kiểu dáng đẹp Thiết kế tiện lợi cho người dùng và có giá thành rẻ, giúp tối ưu chi phí sử dụng trong gia đình và doanh nghiệp Đây là sản phẩm chưa có trên thị trường, mang tính đột phá và thân thiện với môi trường.
- “Thùng rác xanh” tạo ra nhiều lợi ích: đựng rác, tạo ra nguồn phân bón sạch là trà giun và phân giun.
Dự án gồm các nội dung cơ bản:
Thực nghiệm sư phạm
II.4.1 Mô tả cách thức thực hiện
Từ năm học 2019-2020, tôi thiết kế và hướng dẫn học sinh thực hiện các chủ đề STEM nhằm nâng cao năng lực NCKH cho phần vi sinh vật học 10 Sáng kiến này được áp dụng tại: -**Support Pollinations.AI:** -🌸 **Ad** 🌸Powered by Pollinations.AI free text APIs [Support our mission](https://pollinations.ai/redirect/kofi) to keep AI accessible for everyone.
- Khối 10 Trường THPT Lý Nhân Tông- Nam Định.
- Khối 10 Trường THPT Mỹ Tho- Nam Định.
- Khối 10 Trường THPT Trường Thi- Thanh Hóa Mỗi trường THPT chọn 115 Học sinh khối 10.
Sau khi tiến hành thực nghiệm, chúng tôi đánh giá kết quả học tập và năng lực NCKH của học sinh tại ba thời điểm quan trọng: trước khi bắt đầu, trong quá trình thực nghiệm và sau khi kết thúc thực nghiệm Việc đo lường ở ba thời điểm này giúp so sánh mức độ tiến bộ về kiến thức và kỹ năng nghiên cứu, từ đó xác định tác động của thực nghiệm lên khả năng vận dụng phương pháp khoa học Kết quả cho thấy sự cải thiện rõ rệt ở các chỉ số định lượng và chất lượng nhận thức ở giai đoạn sau, đồng thời làm nổi bật vai trò của thiết kế và triển khai thực nghiệm trong việc nâng cao năng lực NCKH của học sinh.
Thời điểm Nội dung đánh giá Công cụ Phương pháp Trước thực nghiệm
Kĩ năng xác định vấn đề nghiên cứu.
Kĩ năng xác định tên đề tài.
Kĩ năng xây dựng giả thuyết khoa học
Kiến thức phương pháp luận NCKH.
Kiến thức có liên quan đến đề tài NCKH thực hiện.
Kỹ năng xây dựng giả thuyết, lập kế hoạch nghiên cứu, thu thập thông tin và phân tích tổng hợp dữ liệu là nền tảng của một nghiên cứu khoa học có hệ thống Việc đề cương nghiên cứu và bản kế hoạch nghiên cứu được chuẩn bị dựa trên giả thuyết và mục tiêu nghiên cứu, đảm bảo các bước thực hiện được sắp xếp logic, có phương pháp và thời gian biểu hợp lý Trong quá trình nghiên cứu, việc thu thập thông tin và phân tích tổng hợp dữ liệu phải được thực hiện bằng các phương pháp phù hợp, từ đó rút ra kết luận có cơ sở và mang tính khả thi Thái độ NCKH tích cực, trung thực và ý thức trách nhiệm được thể hiện qua cách làm việc và qua đánh giá của GV và nhóm Kết quả đánh giá theo nhóm và của GV cho thấy mức độ hoàn thiện đề cương, mức độ phù hợp của đề cương với bản kế hoạch nghiên cứu và tính nhất quán trong quá trình phân tích dữ liệu.
Bảng đánh giá kĩ năng NCKH Bảng 3.3
Bài kiểm tra số 1,3 phụ lục 3
- Kiến thức phương pháp luận NCKH.
Kỹ năng nghiên cứu bắt đầu từ việc xác định vấn đề và xác định tên đề tài, sau đó xây dựng giả thuyết khoa học và lập kế hoạch nghiên cứu chi tiết Quá trình thu thập dữ liệu, phân tích và tổng hợp dữ liệu được thực hiện một cách có hệ thống nhằm rút ra kết luận có căn cứ Việc phê phán các kết quả và lập luận viết báo cáo khoa học thể hiện qua từng bài viết nghiên cứu, đồng thời đề cương nghiên cứu đóng vai trò làm khung hướng dẫn cho toàn bộ quá trình nghiên cứu.
Mô hình sản phẩm, bản báo cáo file word và pp hoặc tập san, viedeo vận hành…
Kiếm tra vấn đáp khi thuyết trình sản phẩm và trả lời câu hỏi của nhóm khác.
Kiểm tra vấn đáp.Bảng đánh giá kĩ năng, thái dộNCKH.
Giỏi: Đạt 85 -100đ và các tiêu chuẩn đều xếp loại B trở lên
Khá: Đạt 70 -84 điểm và các tiêu chuẩn đều xếp loại C trở lên
Trung bình: Đạt 55 -69 điểm hoặc có 01 tiêu chuẩn bịxếp mức D vàđiểm đạt trên 55 điểm.
Không đạt: Dưới 40chúng điểm.
Sau khi thực nghiệm 02 chủ đề STEM và đánh giá năng lực NCKH tại 3 thời điểm chúng tôi thu được kết quả như sau:
* Đánh giá qua kết quả học tập.
Tổng số học sinh khảo sát: 345 Học sinh.
Không đạt Yếu Trung bình Khá Giỏi
Không đạt Yếu TB Khá Giỏi
0 Trước TN Trong TN Sau TN
Biểu đồ: Kết quả thực nghiệm sư phạm đánh giá chung mức độ đạt được năng lực NCKH của HS tại các Trường THPT áp dụng sáng kiến.
Quan sát biểu đồ cho thấy năng lực nghiên cứu khoa học (NCKH) của học sinh tăng lên rõ rệt Trước kỳ thi, có tới 39% học sinh chưa đạt yêu cầu; trong kỳ thi, tỉ lệ này giảm xuống còn 16%; sau kỳ thi, không còn học sinh nào không đạt, cho thấy sự tiến bộ đáng kể của học sinh trong NCKH.
Số lượng HS có năng lực NCKH ở mức Yếu giảm rõ rệt: từ 30% trước TN- giảm còn 22% trong TN và chỉ còn 2% sau TN.
Số lượng học sinh đạt mức Trung bình, Khá và Giỏi tăng lên, cho thấy chất lượng giáo dục được cải thiện Đáng chú ý, năng lực nghiên cứu khoa học (NCKH) của học sinh ở mức Giỏi tăng từ 5% trước TN, lên 14% trong TN và đạt 46% sau TN.
* Đánh giá qua kết quả các kì thi sáng tạo dành cho HS:
- Năm học 2019- 2020 học sinh khối 10 Trường THPT Lý Nhân Tông xây dựng chủ đề STEM"Thùng rác xanh" - đạt loại xuất sắc đứng thứ nhất lĩnh vực
STEM trong Ngày hội STEM do Sở GD&ĐT tỉnh Nam Định tổ chức Theo
Quyết định số 19/QĐ- SGDĐT ngày 9 tháng 1 năm 2020 của UBND tỉnh Nam Định,Sở giáo dục đào tạo Nam Định
Trong năm học 2020-2021, đề tài Khoa học kỹ thuật mang tên "Nghiên cứu chế tạo Thùng rác xanh phân hủy rác hữu cơ nhờ tác nhân sinh học thân thiện với môi trường" được triển khai với mục tiêu phát triển giải pháp xử lý rác tại nguồn bằng thùng rác xanh Nghiên cứu tập trung vào thiết kế và chế tạo thùng rác xanh có khả năng phân hủy rác hữu cơ nhờ tác nhân sinh học an toàn cho môi trường, từ đó giảm thiểu ô nhiễm và tăng tỉ lệ phân hủy rác ngay tại nguồn Quá trình thí nghiệm và đánh giá kiểm tra hiệu quả của hệ thống, sự phù hợp của tác nhân sinh học với điều kiện Việt Nam và khả năng ứng dụng rộng rãi trong gia đình, trường học và cộng đồng Kết quả của đề tài cho thấy thùng rác xanh có tiềm năng cải thiện quản lý rác thải hữu cơ, đóng góp vào bảo vệ môi trường và tạo nền tảng cho các nghiên cứu sinh học ứng dụng trong quản lý chất thải.
Trong cuộc thi Khoa học kỹ thuật năm học 2020-2021 do Sở Giáo dục và Đào tạo Nam Định tổ chức, HS Trần Thị Thuyết và Nguyễn Thị Ngọc Trinh, học sinh Trường THPT Lý Nhân Tông, đã giành giải nhất Lĩnh vực 4 (Vật lý - Kỹ thuật cơ khí - Kỹ thuật môi trường), đạt giải nhì chung cuộc và lọt vào vòng chọn sản phẩm dự thi cấp quốc gia Thành tích này được công nhận theo Quyết định số 89/QĐ-SGDĐT ngày 21 tháng 1 năm 2021 của UBND tỉnh Nam Định.
Thùng Rác Xanh do đề tài nghiên cứu phát triển đã được kiểm định tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam và Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2 Qua thực nghiệm tại Trại Giun Quế Hà Nam và Trường THPT Lý Nhân Tông, sản phẩm cho thấy hiệu quả kinh tế lên tới hàng trăm triệu đồng.
Việc vận dụng dạy học STEM nhằm phát triển năng lực NCKH cho học sinh trong phần Sinh học - Vi sinh vật cho thấy nhiều lợi ích như nâng cao khả năng tư duy khoa học, kỹ năng nghiên cứu và làm việc theo phương pháp khoa học, đồng thời tăng khả năng áp dụng kiến thức sinh học và vi sinh vật vào thực tế; từ đó rút ra một số kết luận có thể được trình bày ở đây.
Phần nội dung về vi sinh vật rất gần gũi với đời sống hàng ngày và tự nhiên, đặc biệt nhấn mạnh các ứng dụng của vi sinh vật trong sản xuất và bảo vệ môi trường Những ứng dụng này tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên vận dụng dạy học STEM, từ đó phát triển năng lực nghiên cứu khoa học (NCKH) cho học sinh trong quá trình dạy học.
Vấn đề cốt lõi khi vận dụng là thiết kế các chủ đề STEM theo quy trình của một đề tài khoa học với bốn hoạt động chính: chuẩn bị, xây dựng kế hoạch, thực hiện đề tài NCKH, báo cáo và đánh giá sản phẩm Để đánh giá năng lực NCKH của học sinh, giáo viên cần xây dựng bảng tiêu chí và bộ công cụ đánh giá phù hợp nhằm đo lường đúng mức năng lực nghiên cứu, phân tích và trình bày kết quả, từ đó hỗ trợ học sinh phát triển kỹ năng và nâng cao chất lượng học tập.
Kết quả thực nghiệm cho thấy năng lực nghiên cứu khoa học (NCKH) của học sinh được cải thiện rõ rệt từ chưa có (trước TN) đến có ở mức độ trung bình (trong TN) và hoàn thiện đạt mức khá, giỏi (sau TN) Học sinh không chỉ hình thành kiến thức phương pháp luận NCKH mà còn hoàn thiện các kỹ năng NCKH và nắm vững kiến thức chuyên sâu về môn học khi thực hiện các chủ đề STEM dưới dạng các đề tài khoa học.
Những sản phẩm sáng tạo của học sinh qua các chủ đề STEM đã được ghi nhận tại các sân chơi khoa học và ngày càng được ứng dụng trực tiếp vào đời sống hàng ngày, mang lại giá trị kinh tế cao; tiêu biểu là thùng rác xanh và tủ ủ bánh men, cho thấy sự liên kết giữa giáo dục STEM và thực tiễn, đồng thời thúc đẩy đổi mới sáng tạo trong cộng đồng.