sinh dễ vận dụng trong đời sống hằng ngày, dễ tạo hứng thú cho học sinh tronghọc tập, thuận lợi để tổ chức các mô hình giáo dục STEM.Trong thực tiễn dạy học một số giáo viên chưa mạnh dạ
Trang 1A MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Sinh học là môn khoa học ứng dụng, có vai trò quan trọng trong đời sống
và sản xuất (trồng trọt, chăn nuôi) Trong sự phát triển mạnh mẽ của xã hội đòihỏi con người phải có tư duy và trình độ về nhiều lĩnh vực, đặc biệt là lĩnh vựckhoa học ứng dụng thực nghiệm Vì vậy đòi hỏi ở trường phổ thông cần phảitrang bị cho học sinh có được nền tảng kiến thức thực hành cơ bản của Sinh học.Muốn học sinh lĩnh hội tri thức một cách chủ động, linh hoạt và sáng tạo trongvận dụng kiến thức vào thực tiễn thì cần phải đổi mới phương pháp dạy họcnhằm phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh Trong các quan điểm chỉđạo của Nghị quyết 29 của Hội nghị lần thứ 8 Ban Chấp hành Trung ương Đảng
(khóa XI), đã nêu: “ … Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học Học đi đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn …” Để cụ thể hóa các nhiệm vụ trên Bộ
GDĐT đã triển khai Chỉ thị số 16/CT – TTg ngày 04/5/2017 của Thủ tướngChính phủ về tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ4; chủ động triển khai nhiều hoạt động thí điểm giáo dục STEM ở các địaphương, cơ sở giáo dục trung học trong cả nước nhằm góp phần thực hiện mụctiêu của Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018
Trong dạy học, việc kết hợp giữa dạy lí thuyết với các hoạt động trảinghiệm, thực hành sẽ giúp HS khám phá thế giới tự nhiên, phát triển NL chung
và NL Sinh học, trong đó có NL vận dụng kiến thức vào thực tiễn Do vậy, để tổchức dạy học môn Sinh học theo định hướng phát triển NL cần có nhiều biệnpháp, trong đó giáo dục STEM là một hướng mang lại hiệu quả cao Giáo dụcSTEM là một phương thức giáo dục để chuyển tải chương trình giáo dục, giúpcho người học có thể tự chiếm lĩnh tri thức và biết vận dụng kiến thức đó vàogiải quyết các vấn đề trong thực tiễn
Sinh học là môn khoa học có nhiều kiến thức gắn với thực tiễn đời sống.Trong đó phần Sinh học vi sinh vật nói chung, phần chuyển hóa vật chất và nănglượng ở vi sinh vật - Sinh học 10 nói riêng có nhiều ứng dụng rất gần gũi, học
Trang 2sinh dễ vận dụng trong đời sống hằng ngày, dễ tạo hứng thú cho học sinh tronghọc tập, thuận lợi để tổ chức các mô hình giáo dục STEM.
Trong thực tiễn dạy học một số giáo viên chưa mạnh dạn và tạo điều kiện
để học sinh vận dụng những kiến thức lý thuyết vào giải quyết những vấn đềthực tiễn gắn liền với kiến thức đã học dẫn đến học sinh thụ động, nhàm chántrong học tập và tiếp thu kiến thức bộ môn Với mong muốn nâng cao chấtlượng dạy học bộ môn, thời gian qua chúng tôi đã tiếp cận và đưa giáo dụcSTEM vào quá trình dạy học môn Sinh học bước đầu đã tạo ra nhiều chuyểnbiến tích cực cho người học, nâng cao hiệu quả dạy học đáp ứng yêu cầu đổimới
Để học sinh chủ động, hứng thú tiếp cận, vận dụng những kiến thức đã họcvào giải quyết các vấn đề trong thực tiễn và tiếp cận với xu thế dạy học hiện đại,
chúng tôi đã mạnh dạn lựa chọn đề tài “Phát triển năng lực giải quyết vấn đề
thực tiễn cho học sinh THPT thông qua dạy học chủ đề Dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật - Sinh học 10, theo định hướng giáo dục STEM”.
3 Nhiệm vụ nghiên cứu
3.1 Nghiên cứu cơ sở lý luận về phát triển NLGQVĐ cho học sinh; nghiên cứu lý luận dạy học STEM;
3.2. Điều tra thực trạng của việc phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh theo định hướng giáo dục STEM ở trường chúng tôi và các trường THPT trên địa bàn lân cận;
3.3 Nghiên cứu quy trình, nguyên tắc, kỹ thuật thiết kế và sử dụng các mô
hình giáo dục STEM.
3.4. Thiết kế chủ đề “Dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất và năng lượng ở
vi sinh vật”- Sinh học 10 theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh THPT
Trang 33.5. Thực nghiệm sư phạm để đánh giá NLGQVĐ thực tiễn của học sinh, xác định hiệu quả phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh THPT thông
qua dạy học chủ đề “Dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi
sinh vật”- Sinh học 10 theo định hướng giáo dục STEM.
4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4.1 Đối tượng nghiên cứu
Các mô hình giáo dục STEM và phương pháp phát triển NLGQVĐ thựctiễn cho học sinh theo định hướng giáo dục STEM”
4.2 Phạm vi nghiên cứu
Quá trình dạy học chủ đề “Dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất và năng lượng
ở vi sinh vật”- Sinh học 10
5 Giả thuyết khoa học
Nếu dạy học chủ đề “Dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”- Sinh học 10 theo định hướng giáo dục STEM hợp lý, phù hợp với nội
dung thì sẽ góp phần phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh THPT
6 Phương pháp nghiên cứu
6.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
6.2 Phương pháp quan sát
6.3 Phương pháp điều tra cơ bản
6.4 Phương pháp chuyên gia
6.5 Phương pháp thực nghiệm sư phạm
6.6 Phương pháp thống kê toán học
7 Đóng góp mới của đề tài
- Góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáodục STEM nhằm phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh THPT
- Đề xuất quy trình tổ chức dạy học dự án theo tiến trình bài học giáo dục STEM
- Vận dụng quy trình, tôi đã thiết kế được một dự án theo định hướng
giáo dục STEM trong chủ đề “Dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất và năng lượng
ở vi sinh vật”- Sinh học 10
8 Cấu trúc đề tài
Trang 4Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, đề tài bao gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn.
Chương 2: Xây dựng chủ đề“Dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất và năng lượng
ở vi sinh vật”- Sinh học 10 theo định hướng giáo dục STEM.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.
B NỘI DUNG
CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1 Cơ sở lý luận của đề tài
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology(Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học) Thuật ngữ nàylần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ vào năm 2001
Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước những vấn
đề thực tiễn ("công nghệ" hiện tại) cần giải quyết, đòi hỏi học sinh phải tìm tòi,chiếm lĩnh kiến thức khoa học và vận dụng kiến thức để thiết kế và thực hiệngiải pháp giải quyết vấn đề ("công nghệ" mới) Như vậy, mỗi bài học STEM sẽ
đề cập và giao cho học sinh giải quyết một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏihọc sinh phải huy động kiến thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức mới để
sử dụng Quá trình đó đòi hỏi học sinh phải thực hiện theo "Quy trình khoa học"(để chiếm lĩnh kiến thức mới) và "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức đóvào việc thiết kế và thực hiện giải pháp ("công nghệ" mới) để giải quyết vấn đề.Đây chính là sự tiếp cận liên môn trong giáo dục STEM, dù cho kiến thức mới
mà học sinh cần phải học để sử dụng trong một bài học STEM cụ thể có thể chỉthuộc một môn học
1.1.3.1 Dạy học các môn học theo phương thức giáo dục STEM
Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường Theocách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quátrình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn Các chủ đề, bài học,
Trang 5hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần Hình thứcgiáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập.
1.1.3.2 Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM
Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các ứng dụngkhoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống Qua đó, nhận biết được ý nghĩa củakhoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng caohứng thú học tập các môn học STEM
1.1.3.3 Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Giáo dục STEM
Có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổchức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật Hoạt động này không mang tínhđộng tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn đạitrà mà dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt
Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề phát triển hoạt độngsáng tạo khoa học kỹ thuật và triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổcuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học Bên cạnh đó, tham giacâu lạc bộ STEM và nghiên cứu khoa học, kĩ thuật là cơ hội để học sinh thấyđược sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệpthuộc lĩnh vực STEM
- Đảm bảo giáo dục toàn diện: Khi triển khai giáo dục STEM, bên cạnhcác môn học như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật thì tất cảcác phương diện về đội ngũ GV, chương trình, cơ sở vật chất cũng sẽ được quantâm, đầu tư
- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEMcho HS: Đó là khả năng vận dụng những kiến thức, kĩ năng liên quan đến cácmôn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Trong đó HS biết liên kếtcác kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn Biết sửdụng, quản lí và truy cập Công nghệ HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo racác sản phẩm
Trang 6- Phát triển các năng lực chung cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bịcho HS những cơ hội, cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầucủa thế kỉ 21 Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ,
Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sángtạo, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực tự chủ và tự học
- Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quảgiáo dục STEM, cơ sở GDPT thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệptại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất Bên cạnh
đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặcthù của địa phương
- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS cónhững kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học caohơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS Từ đó, góp phần xâydựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động tronglĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước
Theo Văn Thị Thanh Nhung (2016) cho rằng: Trong dạy học Sinh học, việcđưa kiến thức vào thực tiễn không chỉ giúp học sinh tiếp nhận kiến thức sâu sắc,vững chắc, mà làm cho việc học trở nên có ý nghĩa hơn, gần gũi hơn với cuộcsống, đồng thời học sinh cũng vận dụng được kiến thức để thực hiện có hiệu quảcác hoạt động nhằm mang lại sản phẩm cho chính mình và cộng đồng
Trong dạy học có thể hiểu, NLGQVĐ thực tiễn là khả năng của cá nhânvận dụng những hiểu biết và cảm xúc để phát hiện, tìm ra giải pháp và tiến hànhthực hiện giải pháp một cách có hiệu quả nhằm mang lại sản phẩm cho chínhmình và cộng đồng
1.2 Cơ sở thực tiễn của đề tài
Để có cơ sở thực tiễn của đề tài, tôi đã tiến hành điều tra thực trạng dạy họcsinh học của GV và NLGQVĐ của HS bằng quan sát, trao đổi trực tiếp, sử dụngphiếu thăm dò ý kiến đối với HS và GV, thăm lớp dự giờ, nghiên cứu hồ sơ,giáo án
Trang 7Tôi nhận thấy :
- Trong thực tế dạy học nhiều giáo viên chưa có kĩ năng tổ chức dạy họctheo dự án STEM Qua khảo sát, số giáo viên áp dụng dạy học theo chủ đề giáodục STEM chỉ chiếm 4,8%, nhưng cách tổ chức cũng chưa đầy đủ và đúng quytrình Việc tạo ra các sản phẩm có giá trị theo phương pháp giáo dục STEM đểphát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh còn rất ít, thậm chí chưa có Giáoviên thường sử dụng các phương pháp dạy học: Trực quan, hỏi đáp, dạy học có
sử dụng phiếu học tập, hoạt động nhóm…
- Một số giáo viên thường có tâm lí dạy học trong phạm vi lớp học vàthời gian thực hiện gói gọn bằng các tiết học trên lớp Dạy học còn đang chútrọng vào nội dung kiến thức bài học mà chưa tập trung làm rõ kiến thức đó gắnvới thực tiễn như thế nào, biết kiến thức đó giúp được gì cho học sinh trong cuộcsống hằng ngày và để đi xa hơn trong tương lai
1.2.2 Thực trạng học tập của học sinh:
- Đa số các em đều yêu thích các bài học vượt ra khỏi khuôn khổ tiết họctrên lớp và kết quả học tạo ra các sản phẩm có giá trị do mình tự tạo ra Học sinhluôn muốn được tìm ra các ý tưởng sáng tạo và thực hiện các ý tưởng đó tronghọc tập
- Qua khảo sát thực trạng về NLGQVĐ thực tiễn của học sinh, hầu hếtcác em còn mang nặng lý thuyết hàn huyên và kĩ năng để vận dụng các kiếnthức vào trong thực tiễn cuộc sống còn đang gặp nhiều khó khăn, lúng túng chưa
xử lý được
CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ “DINH DƯỠNG, CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT” – SINH HỌC 10
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
2.1 Giải quyết vấn đề: Quy trình ứng dụng STEM phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh:
Trong dạy học, tôi đã tổ chức dạy học dự án theo tiến trình bài học giáo dụcSTEM như sau:
Trang 8Bước 1: Xác định vấn đề/ nhu cầu thực tiễn.
Bước 5: Trưng bày sản phẩm + Đánh giá.
*Đặc điểm phần Sinh học Vi sinh vật - Sinh học 10
Phần Sinh học VSV gồm các nội dung nghiên cứu về đối tượng VSV vàứng dụng của VSV trong thực tiễn, là các vấn đề về trao đổi chất và chuyển hoá
Trang 9năng lượng ở VSV, sinh trưởng và sinh sản của VSV Những hiểu biết trên là cơ
sở để ứng dụng công nghệ VSV trong sản xuất các sản phẩm đáp ứng nhu cầucủa đời sống con người
Với những đặc điểm nêu trên, trong phần Sinh học Vi sinh vật - Sinh học
10 có thể xây dựng các chủ đề STEM như:
- Tạo môi trường nuôi cấy VSV (phần dinh dưỡng chuyển hóa vật chất
và năng lượng);
- Chế tạo phân vi sinh phân giải nhanh xác thực vật; làm nước mắm;làm tương; làm sữa chua; muối chua rau quả; làm mắm tôm; sản xuất rượu;… (phần phân giải các chất ở Vi sinh vật);
- Nước rửa tay chống VSV; mô hình bảo quản nông sản; …(phần cácyếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của VSV);
- Hãy nói không với bệnh lây qua đường tình dục, hãy nói không vớibệnh sốt xuất huyết… (phần bệnh truyền nhiễm và miễn dịch)
2.1.1 Các dự án theo tiến trình bài học giáo dục STEM trong chủ đề
“Dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”-
2 Kĩ thuật Xây dựng và thực hiện được quy trình sản xuất
3 Công nghệ Sử dụng các nguyên liệu cho quy trình sản xuất, các vật
liệu hỗ trợ
- Sử dụng toán thống kê số liệu trong quá trình nghiên
Trang 104 Toán học cứu thực trạng và trong quá trình thực hiện quy trình.
- Tính được tỉ lệ các nguyên liệu để tạo ra sản phẩm tốt nhất
lượng ở vi sinh vật” theo định hướng giáo dục STEM để phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh THPT
Sau đây tôi xin giới thiệu một dự án đã thực hiện cho khối 10 ở trường tôinăm học 2020 – 2021, 2021 – 2022
Tôi chọn dạy 2 tiết trên 1 chủ đề ở mỗi lớp và tiến hành kiểm tra 1 bài 15phút sau khi dạy xong chủ đề
2.2 Hiệu quả thực nghiệm
Để đánh giá NLGQVĐ thực tiễn của học sinh, chúng tôi đã đánh giá kiến
thức (qua kết quả bộ câu hỏi kiểm tra), kĩ năng (qua theo dõi quy trình và sản phẩm thu được) và thái độ (qua theo dõi quá trình học tập và làm việc nhóm).
Tôi đã đánh giá NLGQVĐ thực tiễn của học sinh theo từng chủ đề STEM.Nhưng do giới hạn quy định, tôi chỉ giới thiệu kết quả đạt được sau khi thựchiện dự án “Xây dựng quy trình làm kim chi cải thảo”
1.1.1 Kết quả định lượng
1.1.1.1 Bộ câu hỏi đánh giá kiến thức
Câu 1 (1 điểm): Căn cứ vào nguồn
năng lượng, nguồn cacbon, vi sinh vật
quang tự dưỡng khác với vi sinh vật
hóa dị dưỡng ở chổ nào?
- Vi sinh vật quang tự dưỡng:
Nguồn năng lượng ( ánh sáng), nguồn cacbon ( CO2)
- Vi sinh vật hóa dị dưỡng: Nguồn
năng lượng ( chất hữu cơ), nguồn cacbon ( chất hữu cơ)
Câu 2 (2điểm): Hãy kể tên những thực
phẩm được sản xuất bằng ứng dụng
phân giải của VSV?
- Phân giải prôtêin: Nước mắm, mắm tôm, tương,…
- Phân giải polisaccarit: làm rượu bia, muối dưa cà, sữa chua,làm kim
