(Skkn 2023) thiết kế chủ đề giáo dục stem trong dạy học bài 21 công nghệ trồng cây không dùng đất môn công nghệ 10 bộ cánh diều

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC BÀI 21 “CÔNG NGHỆ TRỒNG CÂY KHÔNG DÙNG ĐẤT” CÔNG NGHỆ 10 BỘ CÁN

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC BÀI 21 “CÔNG NGHỆ TRỒNG CÂY KHÔNG DÙNG ĐẤT” CÔNG NGHỆ 10

BỘ CÁNH DIỀU

Người thực hiện: Đỗ Thị Hằng Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Công nghệ

MỤC LỤC

Trang

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích và phạm vi nghiên cứu 1

3 Phương pháp nghiên cứu 1

4 Những đóng góp mới của đề tài 2

PHẦN II NỘI DUNG 2

A Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài 2

1 Cơ sở lí luận của đề tài 2

1.1 Chu trình STEM 2

1.2 Thiết kế bài dạy STEM 3

2 Cơ sở thực tiễn của đề tài 3

B Thiết kế chủ đề GD STEM trong dạy học bài 21 “Trồng cây không dùng đất”, Công nghệ 10 - bộ Cánh diều 4

1 Nguyên tắc thiết kế chủ đề GD STEM 4

2 Tiêu chí xây dựng chủ đề/ bài học STEM 4

3 Quy trình thiết kế chủ đề GD STEM 5

4 Kế hoạch bài dạy STEM 5

C Thực nghiệm sự phạm 10

1 Mục đích thực nghiệm 10

2 Nội dung thực nghiệm 10

3 Phương pháp thực nghiệm 10

4 Kết quả và xử lí kết quả thực nghiệm 10

PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 11

1 Kết luận 11

2 Kiến nghị 11

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1 GV Giáo viên

2 HS Học sinh

3 THPT Trung học phổ thông

4 SGK Sách giáo khoa

5 TN Thực nghiệm

6 NXB Nhà xuất bản

7 GD STEM Giáo dục STEM

9 CN Công nghệ

10 HĐTN Hoạt động trải nghiệm

PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Lý do chọn đề tài

STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ),

Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học)

Theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018, GD STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể Khi chủ đề tích hợp liên môn không chỉ liên quan tới khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán, mà còn quan tâm lồng ghép nghệ thuật và nhân văn (Art), thì sẽ có GD STEAM Nhằm đa dạng hóa hình thức tổ chức GD STEM trong trường phổ thông, tại Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH, ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc triển khai thực hiện GD STEM trong giáo dục trung học, GD STEM được mở rộng hơn Theo đó, GD STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn

Khi triển khai các bài dạy STEM, học sinh được hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh Đó là các năng lực chung cốt lõi (tự chủ và tự học, giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo); các năng lực đặc thù như năng lực toán học, năng lực khoa học, năng lực công nghệ và năng lực tin học

Công nghệ là môn khoa học tích hợp nhiều lĩnh vực khoa học và gắn với nhiều hoạt động thực tiễn, rất thuận lợi cho việc dạy học STEM phù hợp với định hướng đổi mới căn bản giáo dục Việt Nam theo hướng phát triển năng lực

ở người học nhằm đáp ứng những đòi hỏi của xã hội hiện đại Trong tương lai, khi dân số ngày một gia tăng, đời sống được nâng cao, đất đai trở nên khan hiếm, thì kỹ thuật thủy canh dần dần thay thế phương pháp trồng trọt truyền thống Vì không những mang lại món lợi nhuận không lồ cho ngành nông nghiệp, kỹ thuật này còn giúp giữ gìn môi trường được trong sạch, đây chính là mục tiêu được coi trọng hàng đầu để góp phần năng cao chất lượng cuộc sống của con người

Vì những lí do trên mà tôi lựa chọn đề tài “Thiết kế chủ đề dạy học STEM trong dạy học bài 21 Công nghệ trồng cây không dùng đất, môn Công nghệ 10

-Bộ Cánh diều.”

2 Mục đích và phạm vi nghiên cứu

- Mục đích: Vận dụng quy trình thiết kế GD STEM để thiết kế chủ đề dạy học STEM trong dạy học bài 21 “Công nghệ trồng cây không dùng đất”, Công nghệ 10 - bộ Cánh diều nhằm nâng cao hiệu quả dạy học

- Phạm vi nội dung: Thiết kế chủ đề dạy học STEM trong dạy học bài 21

“Công nghệ trồng cây không dùng đất”, Công nghệ 10 - bộ Cánh diều

- Phạm vi thực nghiệm: Tiến hành thực nghiệm tại trường THPT Chu Văn An

3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Phương pháp điều tra, khảo sát

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Phương pháp thống kê toán học

4 Những đóng góp mới của đề tài

Vận dụng quy trình thiết kế giáo dục STEM để thiết kế chủ đề dạy học STEM trong dạy học bài 21.“Công nghệ trồng cây không dùng đất”, Công nghệ

10 - bộ Cánh diều

PHẦN II NỘI DUNG

A Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

1 Cơ sở lí luận của đề tài

Theo tiếp cận liên môn, GD STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức các môn học trong lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề thực tiễn Do vậy, GD STEM định hướng hoạt động và trải nghiệm, định hướng tìm tòi khám phá, định hướng thực hành và sản phẩm Với đặc trưng như vậy, chu trình STEM, phương pháp khoa học (Scientific Method) và quy trình thiết kế kĩ thuật (Engineering Design Process) được xác định là cơ sở để thiết kế và tổ chức các hoạt động GD STEM Phương pháp khoa học hướng tới khám phá tri thức, thiết kế kĩ thuật hướng tới vận dụng tri thức khoa học để giải quyết các vấn đề thực tiễn, trong khi chu trình STEM thể hiện sự liên hệ, kết nối giữa các lĩnh vực STEM

1.1 Chu trình STEM

Khoa học tự nhiên, kĩ thuật và công nghệ có mối liên hệ mật thiết với nhau

và cùng sử dụng toán làm công cụ quan trọng Mối liên hệ này được thể hiện thông qua chu trình STEM

Trong chu trình STEM, khoa học được coi là lĩnh vực sáng tạo ra tri thức

về thế giới tự nhiên trên cơ sở công cụ toán và các công nghệ hiện có Kĩ thuật

sử dụng toán và dựa vào tri thức khoa học, công nghệ đã có để giải quyết các vấn đề thực tiễn Kết quả của kĩ thuật là tạo ra các công nghệ mới

Xem xét mối quan hệ giữa khoa học và công nghệ có thể khẳng định khoa học là cơ sở để phát triển công nghệ, ngược lại, sự phát triển của công nghệ có tác động tích cực tới sự phát triển của khoa học

Mối liên hệ mật thiết của các lĩnh vực STEM thể hiện trong chu trình là cơ

sở triển khai giáo dục STEM tại phổ thông theo phương thức tích hợp liên môn,

mô hình chủ đạo sẽ được triển khai và áp dụng trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018

1.2 Thiết kế bài dạy STEM

Thiết kế bài dạy STEM được thực hiện dựa trên việc phân tích mạch nội dung, yêu cầu cần đạt trong chương trình, bối cảnh và vấn đề cần giải quyết trong thực tiễn thuộc các lĩnh vực khác nhau của đời sống Trong đó chú ý tới các lĩnh vực biến đổi khí hậu, bảo vệ môi trường, phát triển bền vững, năng lượng tái tạo, sức khỏe, sản xuất thông minh

2 Cơ sở thực tiễn của đề tài

Những năm gần đây, trường THPT Chu Văn An với hơn 40 lớp thuộc 3 khối học với khoảng 1800 HS Một thực tế đáng buồn là trong các trường THPT hiện nay, các môn học không thi tốt nghiệp nói chung, môn Công nghệ nói riêng đang rơi vào tình trạng sa sút Phần lớn HS có tâm lí ngại học bộ môn này, thậm chí không thích, có học cũng chỉ là bắt buộc và hiệu quả chưa cao

Tại sao lại có thực tế đó? Vì các em cho rằng đây là môn học ít liên quan đến việc thi tốt nghiệp và xét tuyển vào đại học và cũng ít có cơ hội trong lựa chọn ngành nghề Và chúng ta không thể phủ nhận một nguyên nhân nữa là do tình trạng một bộ phận GV chưa thực sự tâm huyết, chưa chịu khó tìm tòi, học hỏi, chưa có sự đổi mới phương pháp, không hoặc ít có sự tìm kiếm, bổ sung tư liệu dạy học mới

Sử dụng phiếu điều tra đo độ hứng thú với môn học trên 173 HS ở 4 lớp 10A7, 10A8, 10A9, 10A10 sau khi kết thúc học kì I năm học 2022 – 2023 với 4

mức độ: Không hứng thú, bình thường, hứng thú và rất hứng thú Sau khi thu

thập số liệu và xử lý tôi có bảng sau:

Lớp số Sĩ

Không hứng thú Bình thường Hứng thú

Rất hứng thú

10A7 41 10 24,39 13 31,7 10 24,39 8 19,52 10A8 46 11 23,91 15 32,61 10 21,74 10 21,74 10A9 44 15 34,09 12 27,27 8 18,18 9 20,46 10A10 42 12 28,57 13 30,95 9 21,43 8 19,05

Như vậy, số lượng HS thấy hứng thú với môn học là chưa cao (72/173 khoảng 41,61%), đa số xem việc học môn này là nghĩa vụ thay vì niềm yêu thích, hứng khởi thật sự

Để các em có niềm đam mê, hứng thú và học tốt môn học này là một thách thức đối với các thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy nói chung và cá nhân tôi nói riêng Vì vậy, yêu cầu được đặt ra là trong mỗi bài dạy, mỗi tiết học, mỗi phần

học GV cần tìm ra các giải pháp tạo hứng thú cho học sinh, để học sinh không học đối phó, học vẹt mà vì đam mê và yêu thích thực sự

B Thiết kế chủ đề GD STEM trong dạy học bài 21 “Trồng cây không dùng đất”, Công nghệ 10 - bộ Cánh diều

1 Nguyên tắc thiết kế chủ đề GD STEM

Thiết kế các hoạt động dạy học thông qua các chủ đề giáo dục STEM phải đảm bảo các nguyên tắc sau:

- Đảm bảo mục tiêu dạy học: HS vừa tự chiếm lĩnh được tri thức, phát triển

được NL, rèn luyện KN thông qua các HĐTN gắn liền với kiến thức thực tiễn

- Đảm bảo tính khoa học: đàm bảo tính logic về mặt kiến thức, tính phù

hợp về trình độ, và chú trọng theo định hướng phát triển NL tư duy khoa học; giúp HS chiếm lĩnh hệ thống tri thức phổ thông, cơ bản, hiện đại về các lĩnh vực khoa học; từ đó HS tiếp xúc, hình thành và phát triển một số các phương pháp nghiên cứu khoa học

- Đảm bảo tính sư phạm: phải thể hiện được tính thống nhất giữa vai trò

chủ thể tích cực, tự giác học tập của HS với vai trò tổ chức, hướng dẫn của GV Trong từng giai đoạn học tập dựa vào trải nghiệm GV luôn phải xác định nhiệm

vụ của mình, tổ chức và quản lí HS để thực hiện tốt mục tiêu, kế hoạch đã đề ra

- Đảm bảo tính thực tiễn: phải gắn liền với thực tiễn cuộc sống và HS được

học trong thực tiễn và bằng thực tiễn; tạo cơ hội cho HS tiếp xúc trực tiếp với môi trường thực tiễn, được tự thao tác, thực hành, qua đó HS có điều kiện thảo luận, chia sẻ kinh nghiệm, học tập lẫn nhau, cùng nhau phát hiện kiến thức, hình thành biểu tượng, hình thành khái niệm chính xác nhất, từ đó có thái độ và hành

vi đúng đắn với môi trường xung quanh

- Đảm bảo tính đa dạng, phong phú: Cần tạo ra nhiều loại hoạt động phù

hợp với từng môi trường tổ chức đảm bảo cho HS được trải nghiệm, phải kích thích được sự tự học, khả năng tìm tòi, khám phá và khơi gợi niềm yêu thích HĐ

ở HS

- Đảm bảo mối liên hệ chặt chẽ giữa nhà trường, gia đình và xã hội: là nền

tảng góp phần thành công cho các các chủ đề giáo dục STEM, qua đó các lực lượng bên cạnh nhà trường cũng có cái nhìn thiết thực hơn về hoạt động giáo dục

2 Tiêu chí xây dựng chủ đề/ bài học STEM

Xây dựng chủ đề STEM cần đảm bảo 6 tiêu chí sau:

- Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn

- Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM kết hợp tiến trình khoa học và quy

trình thiết kế kĩ thuật

- Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động

tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và tạo ra sản phẩm

- Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt

động nhóm kiến tạo

- Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa

học và toán mà học sinh đã và đang học

- Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi

sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập

3 Quy trình thiết kế chủ đề GD STEM

Thiết kế kĩ thuật là quá trình phát hiện nhu cầu, vấn đề cần giải quyết, cần đổi mới trong thực tiễn; đề xuất giải pháp kĩ thuật, công nghệ đáp ứng nhu cầu, giải quyết vấn đề đặt ra; hiện thực hoá giải pháp kĩ thuật, công nghệ; thử nghiệm

và đánh giá mức độ đáp ứng nhu cầu, vấn đề đặt ra Quá trình trên được thực hiện trên cơ sở xem xét đầy đủ các khía cạnh về tài nguyên, môi trường, kinh tế

và nhân văn

4 Kế hoạch bài dạy STEM

TRỒNG CÂY THỦY CANH TỪ CHAI NƯỚC NGỌT TÁI CHẾ

Môn học: Công nghệ trồng trọt 10

Thời gian thực hiện: 1 tiết

4.1 Mục tiêu

4.1.1 Kiến thức

Sau bài học này HS hình thành được các kiến thức sau:

- Khái niệm, ưu điểm và nhược điểm của trồng cây không dùng đất

- Cơ sở khoa học của phương pháp trồng cây không dùng đất

- Thực hiện được việc trồng cây bằng phương pháp không dùng đất từ các vật liệu đơn giản tại nhà

4.1.2 Năng lực

- Trình bày được những vấn đề cơ bản của trồng trọt công nghệ cao; Giải thích được cơ sở khoa học của phương pháp trồng cây không dùng đất

- Vận dụng được kiến thức về nông nghiệp công nghệ cao, kết hợp kiến thức Sinh học, Hóa học để trồng cây thủy canh không dùng đất

4.1.3 Phẩm chất

- Cẩn thận, tỉ mỉ trong quá trình thực hiện quy trình trồng cây thủy canh

- Trung thực trong việc ghi chép kết quả thực hiện, đóng góp trong hoạt động và sản phẩm nhóm

- Trách nhiệm, giữ vệ sinh trong việc thực hiện nhiệm vụ được giao trong quá trình chế tạo, thử nghiệm và đánh giá hoạt động sản phẩm

4.2 Thiết bị dạy học và học liệu

4.2.1 Giáo viên

- Máy chiếu

- Phiếu đánh giá

4.2.2 Học sinh

- Chai nước ngọt, dao nhỏ, kéo, dây buộc, bút lông, giấy a4, ghim bấm,…

- Các loại cây trồng thuỷ canh: cây hoa, cây cảnh nhỏ, …

4.3 Tiến trình thực hiện

4.3.1 Hoạt động 1: Xác định vấn đề

a Mục tiêu

- Xác định rõ được nhiệm vụ xây dựng mô hình trồng cây thuỷ canh từ các vật liệu đơn giản

b Tổ chức thực hiện

- Giáo viên giới thiệu ý nghĩa và vai trò của trồng trọt công nghệ cao Kĩ thuật thủy canh không dùng đất giúp giữ gìn môi trường được trong sạch, đây chính là mục tiêu được coi trọng hàng đầu để góp phần xây dựng nền nông nghiệp hiện đại, phát triển xanh và bền vững

- Giáo viên yêu cầu học sinh tìm hiểu ưu và nhược điểm của công nghệ trồng cây không dùng đất

- Học sinh trả lời bằng cách khai thác từ sách giáo khoa và nguồn Internet

- Giáo viên giao nhiệm vụ cho nhóm học sinh tìm hiểu và thực hiện thiết

kế chế tạo mô hình trồng cây thủy canh với các tiêu chí đã cho

- Học sinh tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế và chế tạo mô hình trồng cây thủy canh với tiêu chí sản phẩm là:

+ Không sử dụng đất canh tác.

+ Phù hợp với không gian nhỏ, chi phí thấp, đảm bảo an toàn khi sử dụng.

c Sản phẩm

- Bản ghi chép về phương pháp trồng cây không dùng đất, ưu nhược điểm của phương pháp

- Bản ghi chép tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế và thực hiện quy trình với các tiêu chí

4.3.2 Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp.

a Mục tiêu

- Tìm hiểu và tự học được các kiến thức; thiết kế được quy trình chế tạo mô hình trồng cây thuỷ canh đơn giản tại nhà

b Tổ chức thực hiện

- GV giao nhiệm vụ học tập cho HS làm việc theo nhóm để tìm hiểu các vấn đề:

+ Thế nào là trồng cây không dùng đất?

+ Cơ sở khoa học của trồng cây không dùng đất?

+ Ưu, nhược điểm của phương pháp trồng cây không dùng đất?

+ Cách pha dung dịch dinh dưỡng?

- GV yêu cầu HS đọc SGK và tài liệu liên quan để trình bày vào vở quy trình chế tạo mô hình trồng cây thuỷ canh đơn giản

- HS nghiên cứu SGK (bài 21 SGK CN10 hiện hành) và các thông tin liên quan để thực hiện; tìm hiểu, thảo luận để trả lời các vấn đề GV giao; tìm hiểu xây dựng quy trình thực hiện, ghi quy trình vào vở

c Sản phẩm

- Bản ghi chép quy trình chế tạo mô hình trồng cây thuỷ canh

- Bản ghi chép thao tác, nguyên vật liệu, điều kiện thực hiện, cơ sở khoa học của phương pháp trồng cây không dùng đất để giải thích các bước trong quy trình thực hiện

4.3.3 Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

a Mục tiêu

- Lựa chọn được quy trình chế tạo từ bản thiết kế và ý tưởng của các thành viên trong nhóm

- Trình bày, bảo vệ được giải pháp thiết kế và phương án thực hiện, giải thích được cơ sở khoa học và nguyên lý của quy trình chế tạo

- Điều chỉnh, hoàn thiện quy trình trên cơ sở góp ý, phản biện của GV và các thành viên trong lớp

b Tổ chức thực hiện

- GV yêu cầu HS tìm ưu nhược điểm của kĩ thuật thủy canh so với các phương pháp canh tác khác; tìm hiểu kĩ thuật thủy canh và một số mô hình thủy canh

- HS tìm hiểu tài liệu do GV cung cấp và Internet

- GV giao nhiệm vụ cho nhóm HS tìm hiểu cách thiết kế chế tạo hệ thống trồng cây thủy canh; Ghi vào vở quy trình thiết kế và giải thích thiết kế

- HS ghi vào vở quy trình và lời giải thích cách thức thiết kế chế tạo

- GV giao nhóm HS thảo luận để chọn bản thiết kế ghi chép đầy đủ các nguyên vật liệu cần sử dụng, với số lượng cụ thể cùng lời giải thích Nhóm bổ sung thêm thông tin cần thiết GV nhận xét, góp ý, hướng dẫn cho HS để lựa chọn và bổ sung vào bản thiết kế khả thi nhất GV có thể đưa ra các câu hỏi gợi

ý: Mô hình hoạt động dựa trên nguyên lí như thế nào? Bố trí các thành phần

như thế nào để đảm bảo cung cấp dinh dưỡng đủ cho cây?

- Nhóm HS lựa chọn bản thiết kế khả thi nhất của nhóm và bổ sung, trả lời, làm rõ câu hỏi gợi ý của GV

c Sản phẩm

- Bản ghi trên giấy quy trình chế tạo mô hình sau khi thảo luận bao gồm: Hình vẽ chi tiết các bước, vật liệu dự kiến, các điều kiện cần thiết và bản giải thích cơ sở khoa học

- Vật liệu trồng: Chai nước ngọt tái sử dụng

- Lựa chọn cây trồng: cây tóc tiên rũ, cây lưỡi hổ, hoa mười giờ, …

- Dung dịch dinh dưỡng:

+ Được pha chế từ các loại phân bón khác nhau và nước