Phương pháp nghiên cứu
3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến kiến thức sinh học vi sinh vật giúp hiểu rõ hơn về vai trò và đặc điểm của vi sinh vật trong hệ sinh thái Nội dung lý thuyết về năng lượng, năng lượng nút, và KH hoạt động hỗ trợ phát triển các ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực sinh học Tài liệu dạy học tích cực đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả giảng dạy và học tập Đồng thời, nghiên cứu các phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM giúp thúc đẩy tư duy logic, sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề cho học sinh trong học kỳ sinh học vi sinh vật.
Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến lý luận và phương pháp giảng dạy Sinh học giúp xây dựng nền tảng lý thuyết vững chắc cho đề tài nghiên cứu Việc tham khảo các giáo trình, luận văn, luận án, bài viết trên các tạp chí uy tín và website chuyên ngành cung cấp cơ sở khoa học đáng tin cậy để phát triển phương pháp giảng dạy Sinh học hiệu quả và phù hợp với thực tiễn giáo dục hiện nay.
3.2 Phương pháp điều tra cơ bản
- Điều tra về thực trạng đổi mới PPDH theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL NCKH của HS trong dạy học Sinh học
- Điều tra thực trạng phát triển NL NCKH của HS trong học tập môn Sinh học
Đợt điều tra nhằm đánh giá thái độ hứng thú học tập của học sinh khi tiếp cận phương pháp giảng dạy theo hướng giáo dục STEM qua chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” trong bộ môn Sinh học cho thấy sự nâng cao nhận thức và kỹ năng thực hành của học sinh Phân tích kết quả cho thấy phương pháp dạy học tích cực theo hướng STEM giúp kích thích sự tò mò và ham muốn khám phá kiến thức sinh học của học sinh, từ đó thúc đẩy tinh thần học tập tích cực hơn Học sinh cho biết họ cảm thấy thích thú và chủ động hơn trong quá trình học, qua việc tham gia thí nghiệm, thảo luận nhóm và liên hệ lý thuyết với thực tiễn Kết quả này khẳng định rằng việc áp dụng mô hình giáo dục STEM vào dạy học sinh học không những giúp nâng cao kiến thức mà còn phát triển kỹ năng tư duy phản biện và sáng tạo của học sinh Điều tra này góp phần thúc đẩy nghiên cứu và áp dụng các phương pháp giảng dạy hiện đại, phù hợp xu hướng giáo dục STEM nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả học tập trong môn Sinh học.
Các giảng viên trường đại học đã gặp gỡ, trao đổi ý kiến với các giáo viên có kinh nghiệm từ trường THPT nhằm xác định các nội dung phù hợp để áp dụng vào việc thiết kế và tổ chức hoạt động dạy học STEM hiệu quả Buổi họp giúp chia sẻ các phương pháp và kinh nghiệm thực tiễn trong việc tích hợp các nội dung STEM, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy và thúc đẩy sự sáng tạo trong các hoạt động học tập Sự phối hợp này nhằm đảm bảo các hoạt động STEM được thiết kế phù hợp với đặc điểm của học sinh và chương trình giảng dạy hiện tại, từ đó nâng cao hiệu quả giáo dục STEM tại các trường phổ thông.
Các giáo viên THPT có kinh nghiệm nhận định rằng việc tổ chức dạy học STEM trong chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” mang lại hiệu quả rõ rệt trong việc nâng cao khả năng vận dụng kiến thức của học sinh Các ý kiến đánh giá đều nhấn mạnh rằng phương pháp này giúp học sinh hiểu sâu hơn về các quá trình sinh học phức tạp thông qua hoạt động thực hành sáng tạo Đồng thời, các giáo viên cho rằng việc tích hợp STEM vào dạy học chủ đề này thúc đẩy tư duy phản biện và kỹ năng giải quyết vấn đề của học sinh Kết quả thực nghiệm cho thấy, việc tổ chức dạy học theo hướng STEM không chỉ nâng cao hiệu quả học tập mà còn kích thích đam mê nghiên cứu khoa học ở học sinh trung học phổ thông.
3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Sau khi thiết kế và xây dựng quy trình tổ chức dạy học theo hướng STEM, chúng tôi tiến hành thử nghiệm tại trường THPT để đánh giá tính đúng đắn và tính thực tiễn của phương pháp này Các bước thực nghiệm bao gồm theo dõi sự tiến bộ của học sinh giữa các lớp thử nghiệm và đối chứng qua các chủ đề dạy học, đồng thời đánh giá kết quả bằng phiếu quan sát và bài kiểm tra Đối tượng thực nghiệm là học sinh lớp 10 THPT, giúp xác định hiệu quả của phương pháp STEM trong việc nâng cao năng lực học sinh.
+ Nội dung thực nghiệm: các bài học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV”, Sinh học 10 - THPT
+ Tiến hành thực nghiệm tuần tự theo các bước cụ thể
3.5 Phương pháp thống kê toán học
- Thu thập và thống kê số liệu từ kết quả của tất cả các lần tiến hành thực nghiệm sau đó xử lý số liệu bằng phần mềm SPSS
- Sử dụng phần mềm excel để tính toán các tham số phù hợp
Những đóng góp mới của đề tài
Việc hệ thống hóa cơ sở lý luận và thực tiễn của phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trung học phổ thông trong môn Sinh học Phương pháp này không chỉ giúp nâng cao khả năng tư duy phản biện, sáng tạo của học sinh mà còn thúc đẩy sự hứng thú học tập và khả năng áp dụng kiến thức vào thực tiễn Việc tích hợp các nguyên lý STEM vào dạy học Sinh học góp phần tạo nền tảng vững chắc cho quá trình hình thành kỹ năng nghiên cứu khoa học, từ đó nâng cao chất lượng giáo dục và đáp ứng yêu cầu đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục phổ thông.
Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” trong chương trình Sinh học lớp 10 THPT theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh Chương trình tập trung vào việc nâng cao hiểu biết về quá trình chuyển hóa của vi sinh vật, giúp học sinh hình thành tư duy phân tích và khám phá khoa học Việc áp dụng phương pháp dạy học tích cực và tích hợp các hoạt động nghiên cứu thực hành giúp thúc đẩy sự sáng tạo và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh Đồng thời, chủ đề này góp phần nâng cao kỹ năng nghiên cứu khoa học, phù hợp với xu hướng giáo dục hiện đại nhằm phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao trong lĩnh vực sinh học và công nghệ sinh học.
Trong bài viết này, chúng tôi tập trung xây dựng bộ tiêu chí đánh giá năng lực nghiên cứu khoa học (NL NCKH) cho học sinh, nhằm xác định các yếu tố cần thiết để đánh giá khả năng sáng tạo và nghiên cứu của các em Chúng tôi đề xuất các công cụ đánh giá phù hợp dựa trên các tiêu chí đã được xác định, góp phần thúc đẩy quá trình dạy học theo hướng giáo dục tích hợp STEM Việc lựa chọn và áp dụng các công cụ này giúp nâng cao hiệu quả đánh giá năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh, đồng thời khuyến khích phát triển tư duy sáng tạo và khả năng phản biện khoa học của các em trong môi trường giáo dục hiện đại.
Cấu trúc của đề tài
Kết cấu đề tài bao gồm: Mở đầu, nội dung, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, sáng kiến kinh nghiệm bao gồm 3 chương:
Chương 1 trình bày cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài, giúp làm rõ tính cấp thiết và ý nghĩa của việc nghiên cứu về chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật trong giảng dạy sinh học trung học phổ thông Chương 2 tập trung vào việc thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề "Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật" theo định hướng giáo dục STEM, nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trung học phổ thông Phương pháp giảng dạy theo hướng STEM không chỉ nâng cao kiến thức sinh học mà còn thúc đẩy kỹ năng tư duy phản biện, sáng tạo và hợp tác của học sinh trong quá trình nghiên cứu và khám phá kiến thức mới Các giải pháp giảng dạy được đề xuất nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tích hợp các hoạt động thực hành, thí nghiệm và dự án nghiên cứu để thúc đẩy khả năng tư duy độc lập và vận dụng kiến thức vào thực tiễn của học sinh.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1 Tổng quan những vấn đề nghiên cứu
1.1.1 Tổng quan các nghiên cứu về năng lực nghiên cứu khoa học
Các phương pháp dạy học tích cực hướng tới lấy người học làm trung tâm nhằm phát triển năng lực toàn diện của học sinh đã xuất hiện từ lâu và phát triển mạnh mẽ kể từ những năm 1970 Thông qua các hoạt động học tập linh hoạt, đa dạng về phương pháp và kỹ thuật giảng dạy, học sinh có thể nâng cao phẩm chất, năng lực để sáng tạo và giải quyết các vấn đề trong thực tiễn cuộc sống Trong số các năng lực quan trọng, năng lực nghiên cứu khoa học (NCKH) đóng vai trò then chốt, giúp học sinh tiếp thu tri thức một cách khoa học và phát triển khả năng nghiên cứu để tạo ra những tri thức mới, sản phẩm có tính ứng dụng cao cho nhân loại.
Galile (1564-1642) được xem là "Cha của Khoa học hiện đại" vì ông nhấn mạnh tầm quan trọng của việc trực tiếp quan sát thiên nhiên và thực hiện thí nghiệm để hiểu biết về thế giới, chứ không dựa vào các lý thuyết của Aristotle hay kinh thánh Năm 1980, ông Pie Giulio Quiri, Viện trưởng Viện Hàn lâm Pháp, đã phát triển phương pháp Lamap, hay còn gọi là "bàn tay nặn bột," nhằm tạo cơ hội cho người học tiếp cận khoa học qua các bài học thực tiễn thay vì chỉ học lý thuyết thuần túy.
Năm 2007, Ronald A và Beghetto đã tiến hành khảo sát nhằm đánh giá các yếu tố liên quan đến năng lực nhận thức khoa học của học sinh, từ đó đề xuất các biện pháp giúp phát triển kỹ năng này một cách hiệu quả Các nghiên cứu này tập trung vào việc xác định các yếu tố ảnh hưởng đến nhận thức khoa học của HS để cải thiện phương pháp giảng dạy và nâng cao khả năng tư duy khoa học Việc hiểu rõ các yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng các chiến lược phát triển năng lực nhận thức khoa học phù hợp với từng đối tượng học sinh.
Năm 2013, Kerstin Kremer đã chỉ ra mối quan hệ bản chất tự nhiên và tìm hiểu khoa học là những mục tiêu của giáo dục môn Sinh học [21]
Năm 2021, Stiller và cộng sự đã mô tả quá trình giảng dạy của giáo viên kết hợp với các nhà nghiên cứu nhằm nâng cao khả năng nghiên cứu khoa học (NCKH) ở cấp THPT Ở Việt Nam, có nhiều công trình nghiên cứu, luận án, luận văn tập trung vào phương pháp dạy học hướng tới hình thành và phát triển năng lực của người học, đồng thời thúc đẩy phương pháp phát triển năng lực NCKH trong quá trình dạy học.
Năm 1999, Vũ Cao Đàm trong giáo trình “Phương pháp luận nghiên cứu khoa học” đã trình bày các kiến thức về phương pháp luận và cấu trúc một công trình nghiên cứu khoa học Ông nhấn mạnh rằng vấn đề khoa học cần được trình bày theo một mối liên hệ logic với ý tưởng khoa học, đồng thời cung cấp hướng dẫn cụ thể dành cho những người mới bắt đầu nghiên cứu.
Nguyễn Xuân Qui (2015) nghiên cứu các biện pháp phát triển năng lực học sinh, trong khi Đặng Thị Dạ Thủy (2015) nhấn mạnh vai trò của thuật ngữ trong việc phát triển năng lực nghiên cứu khoa học Bà còn trình bày quy trình thiết kế bài tập nhằm nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh Các dạng bài tập phát triển năng lực nghiên cứu khoa học trong dạy học Sinh học ở THPT giúp học sinh nắm bắt kiến thức sâu hơn và kỹ năng tư duy phản biện được rèn luyện hiệu quả.
Lê Đình Trung (2015) trong chuyên khảo "Dạy học theo định hướng hình thành và phát triển năng lực người học ở trường phổ thông" đã tổng hợp các kết quả nghiên cứu nhiều năm về phương pháp dạy học hướng tới phát triển năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hình thành kỹ năng tư duy phản biện, sáng tạo và khả năng tự học để nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông.
Vũ Thị Thanh Thủy và Nguyễn Văn Hồng (2019) nhấn mạnh rằng phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trong quá trình giảng dạy các môn học là một vấn đề mới, mang tính cấp thiết đối với sự phát triển của nền giáo dục Việt Nam hiện nay.
Các môn học thuộc khối khoa học tự nhiên ngày càng được giáo viên chú trọng tổ chức dạy học phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh, như cảm nhận qua các nghiên cứu của Cao Thị Sông Hương (2018) về tổ chức dạy học môn Vật lý dựa trên tiến trình Nghiên cứu Khoa học tại THCS Đây chứng tỏ việc tích hợp phương pháp nghiên cứu khoa học vào giảng dạy giúp nâng cao khả năng tư duy phản biện và sáng tạo của học sinh trong lĩnh vực khoa học tự nhiên.
Vũ Thị Thanh Thuỷ (2018), “Định hướng phát triển NL NCKH cho HS trong dạy học phần Sinh thái học (Sinh học 12)” [13]; Nguyễn Tiến Long (2017),
“Phát triển NL NCKH của HS trường THCS&THPT Nguyễn Tất Thành thông qua hoạt động của câu lạc bộ khoa học” [10]
Nhìn chung, việc xây dựng phương pháp dạy học để hình thành và phát triển
Năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh đã được nhiều tác giả quan tâm và nghiên cứu trong lĩnh vực giáo dục, nhưng vẫn chưa có nhiều nghiên cứu về phát triển năng lực này trong dạy học phần Sinh học VSV và Sinh học 10 Việc tìm hiểu và nghiên cứu sâu về phương pháp phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh là rất cần thiết, giúp đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp giảng dạy hiện nay.
1.1.2 Tổng quan các nghiên cứu về dạy học theo định hướng giáo dục STEM
Giáo dục STEM lần đầu tiên xuất hiện tại Mỹ vào những năm 1990 nhờ quỹ Khoa học Quốc gia (NSF) và sau đó đã phát triển rộng rãi trên toàn thế giới Điều làm cho giáo dục STEM trở nên phổ biến toàn cầu là khả năng kết hợp kiến thức lý thuyết trên sách vở với ứng dụng thực tiễn, giúp học sinh phát triển tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề Ở Việt Nam, năm 2011, công ty Cổ phần Công nghệ DTT là đơn vị tiên phong đưa giáo dục STEM vào giáo dục phổ thông, phối hợp với Trường Icarnegie - Hoa Kỳ, triển khai thí điểm tại các thành phố lớn như Hà Nội, Đà Nẵng và TP.Hồ Chí Minh.
Năm 2014, Bộ Giáo dục và Đào tạo phối hợp Hội Đồng Anh triển khai chương trình thí điểm giáo dục STEM tại một số trường trung học trên khắp các tỉnh thành Đây là bước đi quan trọng hướng tới phát triển chương trình giáo dục theo định hướng STEM mang tầm quốc gia, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục kỹ năng 4.0 cho học sinh Việt Nam.
Ngày 4/5/2017, Thủ tướng chính phủ đã ban hành chỉ thị số 16/CT-TTg nhằm tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 Trong đó, chính phủ giao nhiệm vụ cho Bộ Giáo dục và Đào tạo thúc đẩy triển khai chương trình giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) trong hệ thống giáo dục phổ thông.
Từ năm học 2020-2021, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ban hành công văn hướng dẫn triển khai giáo dục STEM trong trường trung học, tập trung vào hình thức tổ chức dạy học tích hợp nội môn hoặc liên môn Phương pháp giảng dạy STEM chủ yếu được thực hiện qua các bài học khoa học nhằm nâng cao kỹ năng tư duy sáng tạo và kỹ năng trải nghiệm thực tế cho học sinh trung học Đây là bước đột phá trong đổi mới phương pháp giảng dạy, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục STEM tại cấp trung học phổ thông.
Nghiên cứu về giáo dục STEM tại Việt Nam đã ghi nhận nhiều công trình quan trọng, đặc biệt trong đối tượng học sinh phổ thông Năm 2017, tác giả Lê Xuân Quang đã khảo sát phương pháp dạy học môn công nghệ phổ thông theo hướng giáo dục STEM, góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy Cũng trong năm đó, Nguyễn Thanh Nga cùng cộng sự đã thiết kế và tổ chức các chủ đề giáo dục STEM dành cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông, thúc đẩy sự sáng tạo và kỹ năng thực hành của học sinh Năm 2018, Trần Thị Gái cùng các cộng sự nghiên cứu về cách thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học sinh học trung học phổ thông, mở rộng phạm vi ứng dụng của phương pháp này Năm 2019, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã xuất bản tài liệu tập huấn nhằm nâng cao năng lực giáo viên trong việc giảng dạy môn học theo hướng STEM, góp phần thúc đẩy tích cực đổi mới giáo dục STEM tại Việt Nam.
THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT” (SINH HỌC
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH
2.1 Phân tích cấu trúc và nội dung của chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10-THPT)
Chủ đề này bào gồm nội dung kiến thức thuộc các bài 22, 23, 24 của chương
TT Tên bài học Nội dung
1 Bài 22: Dinh dưỡng và chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV
- Môi trường và các kiểu dinh dưỡng
- Hô hấp và lên men
2 Bài 23: Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV
- Quá trình tổng hợp các chất ở VSV
- Quá trình phân giải các chất ở VSV
- Mối quan hệ giữa tổng hơp và phân giải
3 Bài 24 TH: Lên men etilic và lactic
- Thí nghiệm lên men lactic
Chủ đề này tập trung vào khái niệm, đặc điểm chung và các loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật (VSV), cũng như các kiểu dinh dưỡng của chúng Quá trình tổng hợp và phân giải các chất của VSV đóng vai trò quan trọng trong ứng dụng thực tiễn, đặc biệt là trong làm sạch môi trường Vi sinh vật được sử dụng để xử lý và cải thiện môi trường là một lĩnh vực ứng dụng rộng rãi, mở ra nhiều cơ hội học tập theo hướng STEM cho học sinh, hướng dẫn nghiên cứu và sản xuất các chế phẩm làm sạch môi trường từ VSV Điều này góp phần phát triển tư duy khoa học, kỹ năng thực hành và ý thức bảo vệ môi trường cho học sinh.
NL NCKH, tăng cường vận dụng kiến thức khoa học vào thực tiễn
2.2 Thiết kế chủ đề dạy học STEM để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trong chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10-THPT)
2.2.1 Quy trình thiết kế chủ đề/ bài học STEM trong dạy học Sinh học
Theo tác giả Trần Thị Gái và các cộng sự, quy trình thiết kế chủ đề/ bài học STEM trong dạy học môn Sinh học như sau [21]:
1 Xác định các phương pháp, kĩ thuật tổ chức hoạt động
2 Xác định phương tiện hoạt động
3 Xác định các bước thực hiện
Bước 2: Xác định mục tiêu của chủ đề STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề giáo dục STEM
Bước 4: Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM
Bước 3: Xác định các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề trong chủ đề giáo dục STEM
Bước 5: Thiết kế kế hoạch hoạt động học tập
Bước 6: Thiết kế các tiêu chí và bộ công cụ kiểm tra, đánh giá HS trong chủ đề
Hình 2.1 Quy trình thiết kế chủ đề/ bài học STEM trong dạy học Sinh học
* Giải thích quy trình thiết kế chủ đề/ bài học STEM trong dạy học Sinh học:
Bước 1: Lựa chọn chủ đề giáo dục STEM
♦ Mục tiêu: Để xác định được chủ đề STEM tướng ứng với nội dung kiến thức môn học
- Xác định mục tiêu của phần/ chương trong môn Sinh học
- Xác định các mạch nội dung cơ bản
- Lựa chọn các nội dung có thể gắn với các sản phẩm ứng dụng thực tiễn
- Phân tích các sản phẩm ứng dụng và xác định kiến thức các môn thuộc lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề
- Đặt tên cho chủ đề giáo dục STEM
- Xác định vấn đề thực tiễn gắn liền với môn Sinh học
- Xác định nội dung môn Sinh học liên quan vấn đề thực tiễn
- Xác định kiến thức các môn thuộc lĩnh vực giáo dục STEM để giải quyết vấn đề
- Đặt tên cho chủ đề giáo dục STEM
(Ưu thế thuộc cách này vì giáo dục STEM thường gắn liền với kiến thức thực tiễn)
Xác định mục tiêu của chủ đề giáo dục STEM
♦ Mục tiêu: Xác định được các mục tiêu kiến thức, kĩ năng, thái độ và
NL mà HS cần hướng tới sau khi thực hiện chủ đề giáo dục STEM
Trong bài viết này, học sinh sẽ nắm bắt kiến thức chủ đề và hiểu rõ nội dung trọng tâm thông qua các hoạt động học tập Các mục tiêu học tập được xây dựng bằng các động từ hành động rõ ràng nhằm đảm bảo tính cụ thể và đo lường được Nhờ đó, giáo viên có thể dễ dàng đánh giá mức độ tiếp thu và tiến bộ của học sinh qua từng nội dung đã đạt được Các mục tiêu này giúp định hướng rõ ràng cho quá trình học tập, góp phần nâng cao hiệu quả giảng dạy và học tập.
+ Trình bày những KN của HS được hình thành thông qua thực hiện các hoạt động học tập trong chủ đề GD STEM
+ Mục tiêu KN xác định gồm nhóm KN tư duy, nhóm KN học tập và nhóm KN khoa học
Việc thực hiện các hoạt động học tập có tác động tích cực đến nhận thức, giúp học sinh phát triển khả năng tư duy phản biện và nhận thức về giá trị sống Đồng thời, quá trình học tập giúp định hướng hành vi của học sinh theo các chuẩn mực đạo đức, nhân văn Cần xác định rõ ý thức của người học đối với con người, thiên nhiên và môi trường, từ đó nâng cao ý thức trách nhiệm và ý chí bảo vệ môi trường Ngoài ra, việc chú trọng ý thức trong học tập và phát triển tư duy khoa học góp phần hình thành tư duy logic, sáng tạo, giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách sâu sắc và bền vững.
Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM
♦ Mục tiêu: Xây dựng được bộ câu hỏi định hướng phục vụ cho tổ chức hoạt động STEM
- Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM
- Xây dựng các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề
- Tương ứng với mỗi vấn đề trên đặt ra các câu hỏi định hướng có liên quan
Xác định các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề trong chủ đề STEM
♦ Mục tiêu: Xác định tiến trình hoạt động dạy học của chủ đề giáo dục STEM
- Tìm hiểu xem trong môn Sinh học, Toán học, Lí học, Hóa học, Công nghệ, có những nội dung nào liên quan đến chủ đề
Thiết kế các hoạt động học tập
♦ Mục tiêu: Xác định tiến trình hoạt động trong dạy học của chủ đề giáo dục STEM
- Xác định điều kiện tổ chức hoạt động: không gian (lớp học, ở nhà, phòng thí nghiệm, cơ sở sản xuất …); thời gian tổ chức hoạt động
Trong quá trình tổ chức hoạt động dạy học, việc xác định các phương pháp và kỹ thuật dạy học chủ đạo là yếu tố quyết định thành công, bao gồm các phương pháp như dạy học gợi mở vấn đúng, dạy học khám phá, dạy học dự án và dạy học hợp tác Các kỹ thuật hỗ trợ như sử dụng bộ xyz, mảnh ghép, khăn trải bàn, phòng tranh, ổ bi, bản đồ tư duy, và xeminar giúp đa dạng hóa phương pháp giảng dạy, thúc đẩy sự sáng tạo và tương tác giữa giáo viên và học sinh Việc áp dụng linh hoạt các phương pháp và kỹ thuật này giúp nâng cao hiệu quả giảng dạy, phát huy khả năng tư duy sáng tạo của học sinh và tạo môi trường học tập tích cực, phù hợp với xu hướng giáo dục hiện đại.
- Xác định phương tiện tổ chức hoạt động
- Xác định các bước thực hiện hoạt động
Thiết kế các tiêu chí và bộ công cụ kiểm tra, đánh giá
♦ Mục tiêu: Đánh giá sản phẩm và sự hợp tác trong hoạt động học tập của HS
- Thiết kế phiếu đánh giá sản phẩm: Xây dựng các chỉ tiêu đánh giá => Phân phối điểm hợp lí cho từng chỉ tiêu => Thiết lập phiếu đánh giá
- Thiết kế phiếu đánh giá hoạt động nhóm: Xây dựng các chỉ tiêu đánh giá => Phân phối điểm hợp lí cho từng chỉ tiêu => Hoàn thành phiếu đánh giá
2.2.2 Vận dụng thiết kế chủ đề dạy học STEM phát triển năng lực nghiên cứu khoa học trong dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10-THPT)
Lựa chọn chủ đề giáo dục STEM phù hợp là giải pháp thực tiễn để giải quyết ô nhiễm nước thải chăn nuôi ở nông thôn, nơi phần lớn nước thải thải trực tiếp ra môi trường hoặc tự thấm mà chưa được xử lý Các "dòng sông chết" do ô nhiễm từ nước thải gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến cảnh quan, sức khỏe và hoạt động sinh hoạt của người dân Ứng dụng vi sinh vật (VSV) để xử lý nước thải chăn nuôi là phương pháp an toàn, thân thiện môi trường, giúp hạn chế ô nhiễm và bảo vệ hệ sinh thái Việc điều chế chế phẩm sinh học IMO từ nguyên liệu thiên nhiên và thực phẩm đã qua sử dụng, không chứa hóa chất độc hại, phù hợp với mọi mô hình chăn nuôi, có chi phí thấp và mang ý nghĩa thực tiễn cao trong công tác giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Dựa trên phân tích nội dung môn Sinh học 10-THPT về chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật, chủ đề STEM đã được xác định là “Sản xuất chế phẩm IMO để xử lý nước thải chăn nuôi” Quá trình này giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường do nước thải chăn nuôi gây ra, đồng thời thúc đẩy sự phát triển bền vững trong ngành nông nghiệp Việc sản xuất chế phẩm IMO tận dụng khả năng chuyển hóa của vi sinh vật để phân huỷ chất hữu cơ trong nước thải, góp phần cải thiện chất lượng nước và giảm thiểu tác động tiêu cực đến hệ sinh thái Đây là giải pháp khoa học và công nghệ mang lại lợi ích kinh tế, môi trường đáng kể trong lĩnh vực chăn nuôi hiện nay.
Bước 2: Xác định mục tiêu của chủ đề giáo dục STEM
Mục tiêu dạy học của chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” (Sinh học 10-THPT) như sau:
► Mục tiêu về kiến thức
- Khái niệm, đặc điểm của VSV
- Các loại môi trường và các kiểu dinh dưỡng của VSV
- Hô hấp và lên men ở VSV
- Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV
- Mối quan hệ giữa quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV
- Một số thành tựu của công nghệ VSV và ứng dụng của VSV
► Mục tiêu về năng lực
Năng lực, phẩm chất MỤC TIÊU STT
Năng lực nhận thức sinh học
- Trình bày được khái niệm, đặc điểm của VSV
- Liệt kê được các loại môi trường và các kiểu dinh dưỡng của VSV
- Phân biệt được quá trình hô hấp, lên men ở VSV
- Phân biệt, nêu một số ví dụ về quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV và mối quan hệ giữa chúng
- Trình bày được một số thành tựu của công nghệ VSV và ứng dụng của VSV
Năng lực tìm hiểu thế giới sống
Tự làm được quá trình lên men lactic (làm sữa chua, muối chua rau quả)
Năng lực nghiên cứu khoa học
Quan sát các sự vật và hiện tượng môi trường, chúng ta xác định rõ vấn đề cần nghiên cứu là sản xuất chế phẩm từ vi sinh vật (men vi sinh IMO) để xử lý nước thải chăn nuôi và nước thải sinh hoạt, nhằm làm sạch môi trường và đảm bảo an toàn cho sức khỏe cộng đồng.
- Thiết lập được giả thuyết về vấn đề nghiên cứu
- Thu nhận và xử lí thông tin về vấn đề nghiên cứu
- Thiết kế và điều chế được sản phẩm IMO xử lí nước thải chăn nuôi làm sạch môi trường
- Viết và trình bày được báo cáo về vấn đề nghiên cứu
Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn
- Giải thích được vai trò của việc sử dụng các nguyên liệu tự nhiên tạo chế phẩm IMO để làm sạch môi trường, an toàn cho sức khỏe
- Đề ra được những ứng dụng của sản phẩm IMO
Năng lực, phẩm chất MỤC TIÊU STT
Năng lực tự chủ và tự học
- Có khả năng tự học, tự nghiên cứu thông tin liên quan đến chủ đề học tập và sản phẩm nghiên cứu
- Có khả năng tự chủ, tích cực trong tổng hợp, xử lí thông tin làm bản báo cáo kiến thức nền và thực hiện các nhiệm vụ học tập
Năng lực giao tiếp và hợp tác
Khả năng trao đổi thảo luận hiệu quả giúp bạn tìm kiếm và chia sẻ thông tin dễ dàng, từ đó trình bày ý tưởng rõ ràng và thống nhất với đồng nghiệp để hoàn thành nhiệm vụ chung một cách thành công.
► Mục tiêu về phẩm chất
Nhân ái - Nhận thức được vai trò của cá nhân trong việc đóng góp các sản phẩm phục vụ cuộc sống
Trung thực - Nghiêm túc nhìn nhận khuyết điểm của bản thân, của nhóm trong thiết kế và chế tạo sản phẩm, đánh giá cá nhân, đánh giá nhóm
Trách nhiệm - Có tinh thần trách nhiệm đối với các nhiệm vụ cá nhân, nhiệm vụ chung của nhóm
- Sử dụng nguyên vật liệu an toàn, tiết kiệm trong chi tiêu, mua sắm dụng cụ để chế tạo sản phẩm
Bước 3: Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM
- Hiện nay có các phương pháp nào để xử lí nước thải chăn nuôi? Ưu nhược điểm của mỗi phương pháp?
- Vì sao cần phải sản xuất chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi?
- Nguyên liệu và quy trình tạo ra chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi như thế nào?
- Cách sử dụng chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi như thế nào?
- Ứng dụng của chế phẩm IMO trong đời sống như thế nào?
Bước 4: Xác định các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề trong chủ đề STEM
Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật (VSV) là quá trình các vi sinh vật hấp thu, chuyển đổi các chất dinh dưỡng để duy trì sự sống và sinh trưởng Các loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và hoạt động của VSV, bao gồm môi trường rắn, lỏng, và bán rắn phù hợp với từng loại vi sinh vật VSV có nhiều kiểu dinh dưỡng khác nhau như hiếu khí, kỵ khí, và tự dưỡng, phù hợp với điều kiện môi trường cụ thể Quá trình tổng hợp ( tổng hợp các chất mới) và phân giải (phân hủy các chất cũ) của các chất ở VSV đóng vai trò thiết yếu trong chu trình sinh học, giúp các vi sinh vật lấy năng lượng và xây dựng cấu trúc tế bào Ứng dụng của quá trình tổng hợp và phân giải này rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp sinh học, y học, xử lý môi trường, và sản xuất thực phẩm, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động sản xuất và bảo vệ môi trường.
Mô hình dùng men vi sinh IMO để xử lý mùi hôi từ nước thải chăn nuôi
- Xây dựng được quy trình sản xuất chế phẩm IMO;
- Thực hiện được các thao tác thiết kế
- Xác định tỉ lệ các loại nguyên liệu
- Tính toán mua nguyên liệu, cân, đo các nguyên liệu
- Xác định diện tích, khối lượng của các loại nước thải cần xử lí
Bước 5 trong quá trình xây dựng chương trình học tập liên quan đến thiết kế các hoạt động học tập phù hợp với chủ đề STEM Trong bước này, cần xây dựng tiến trình tổ chức dạy học gồm 3 tiết trên lớp và 2 tuần tự học tại nhà, giúp học sinh phát triển kỹ năng tư duy sáng tạo và vận dụng kiến thức thực tế Việc lên kế hoạch rõ ràng, chi tiết trong bảng là yếu tố quan trọng để đảm bảo chương trình giảng dạy hiệu quả, phù hợp với mục tiêu giáo dục STEM.
Bảng 2.1 Tiến trình tổ chức dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” theo định hướng giáo dục STEM
Hoạt động chính Thời gian
Kĩ thuật dạy học chủ đạo
- Kĩ thuật giao nhiệm vụ
- Máy tính, máy chiếu/ tivi
- Video, tranh ảnh GV cung cấp
- Bảng danh sách nhóm và mô tả nhiệm vụ của mỗi thành viên
Nghiên cứu kiến thức mới
Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp
1 tuần Ở nhà (HS tự thực hiện theo nhóm)
- Kĩ thuật lược đồ tư duy
- Kĩ thuật giao nhiệm vụ
Ao vẽ sơ đồ tư duy
Lớp học - Kĩ thuật lược đồ tư duy, Kĩ thuật hỏi chuyên gia, kĩ thuật các mảnh ghép
- Sơ đồ tư duy của các nhóm
- Phiếu đánh giá báo cáo kiến thức nền (I)
- Phiếu học tập kiến thức nền và đề xuất giải pháp (tiếp theo) nhân HS làm bài tập) thí nghiệm
Lựa chọn giải pháp (bảo vệ bản thiết kế)
2 tuần Ở nhà (HS tự thực hiện theo nhóm)
- Báo cáo đề cương nghiên cứu
- Phiếu đánh giá đề cương nghiên cứu (II)
Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá sản phẩm
- Bảng danh sách nhóm và mô tả nhiệm vụ của mỗi thành viên
- Phiếu đánh giá sản phẩm (III)
- Phiếu đánh giá hoạt động nhóm (IV)
Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh sản phẩm
Lớp học - Seminar - Máy tính, máy chiếu/ Tivi
- Powerpoit/ video về quá trình làm sản phẩm
- Các phiếu đánh giá (III, IV)
- Rubric và bảng kiểm đánh giá
Bước 6: Thiết kế các tiêu chí và bộ công cụ kiểm tra, đánh giá HS
Chúng tôi cung cấp các phiếu đánh giá sản phẩm bao gồm báo cáo kiến thức nền (I), báo cáo đề cương nghiên cứu (II), và báo cáo sản phẩm (III), nhằm giúp đánh giá sâu về nội dung và chất lượng dự án Ngoài ra, chúng tôi còn thiết kế phiếu đánh giá hoạt động nhóm (IV) để theo dõi và đánh giá hiệu quả làm việc nhóm, đảm bảo phản ánh rõ các năng lực và tiến độ của từng thành viên Các phiếu đánh giá này hỗ trợ nâng cao chất lượng công việc, đáp ứng các yêu cầu SEO về tối ưu hóa nội dung và từ khóa liên quan.
Bảng 2.2 Tiêu chí đánh giá báo cáo kiến thức nền (I)
TT Tiêu chí Điểm tối đa Điểm đạt được
Báo cáo kiến thức nền
1 Thể hiện đầy đủ nội dung 1
2 Kiến thức chính xác, khoa học 2
3 Bài trình chiếu/sơ đồ tư duy có bố cục hợp lí 1
4 Bài trình chiếu/sơ đồ tư duy có màu sắc hài hòa 1
5 Bài trình chiếu/sơ đồ tư duy độc đáo, sáng tạo, đặc biệt hấp dẫn, lôi cuốn người xem 1
7 Trả lời được câu hỏi phản biện 1
8 Tham gia đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi phản biện cho nhóm báo cáo 1
Bảng 2.3 Tiêu chí đánh giá báo cáo đề cương nghiên cứu (II)
Bản đề cương nghiên cứu Điểm tối đa Điểm đạt được
1 Lí do chọn đề tài nêu được tính cấp thiết 1
2 Câu hỏi đặt ra cho vấn đề nghiên cứu gọn, trọng tâm 1
3 Giả thuyết nghiên cứu có khả năng giải thích được sự vật, hiện tượng và đủ khả năng được kiểm chứng bằng thực nghiệm 1
4 Nêu được cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu
5 Nêu được đầy đủ thành phần và tỉ lệ của nguyên liệu, dụng cụ 1
6 Nêu quy trình tạo sản phẩm theo các bước khoa học 1
7 Nêu được vai trò và ứng dụng của sản phẩm 1
8 Nêu được tài liệu tham khảo có tính pháp lí và độ tin cậy cao 1
9 Trả lời được câu hỏi phản biện 1
10 Tham gia đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi phản biện có chất lượng cho nhóm báo cáo 1
Bảng 2.4 Tiêu chí đánh giá báo cáo sản phẩm (III)
Chế phẩm IMO xử lí nước thải chăn nuôi Điểm tối đa Điểm đạt được
1 Nêu được mục đích của thí nghiệm 1
2 Nêu được diện tích, địa điểm cần xử lí thải 1
3 Nêu đầy đủ tỉ lệ các nguyên liệu, dụng cụ 1
4 Tiến hành chế tạo sản phẩm IMO đầy đủ các bước: xử lí các nguyên liệu: trộn các nguyên liệu; ủ sản phẩm; kết quả 1
5 Hoàn thiện được bảng ghi danh mục các vật liệu và tính giá thành chế tạo 1
6 Thu thập dữ liệu và phân tích được kết quả 1
Hình thức bài báo cáo
7 Hình thức báo cáo sinh động, đẹp 1
9 Trả lời được câu hỏi phản biện 1
10 Tham gia đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi phản biện cho nhóm báo cáo 1
Bảng 2.5 Tiêu chí đánh giá kĩ năng làm việc nhóm (IV) ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG NHÓM
Mỗi tiêu chí ứng với điểm từ 0->2 điểm Có 5 tiêu chí - 10 điểm.
Tiêu chí HS1 HS2 HS3 HS4 HS5 HS6 HS7 HS8 HS9 HS10
1 Tích cực đóng góp ý kiến cho công việc của nhóm
2 Luôn lắng nghe và tôn trọng ý kiến của các bạn khác trình bày
3 Khuyến khích các bạn trong nhóm đưa ra ý kiến của mình
4 Có trách nhiệm với nhiệm vụ được giao, hoàn thành đúng thời hạn
5 Có đóng góp lớn trong thành công đạt được của nhóm
2.3 Tổ chức dạy học chủ đề STEM để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trong dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10)
2.3.1 Quy trình tổ chức dạy học bài học/ chủ đề STEM phát triển NL NCKH cho HS
Chủ đề STEM trong giảng dạy được tổ chức theo phương pháp dạy học dự án nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh Quá trình tổ chức dạy học chủ đề hoặc bài học STEM tại trường phổ thông bắt đầu từ việc liên kết giữa nội dung STEM và việc nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học, góp phần thúc đẩy tư duy sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề của học sinh Quy trình tổ chức dạy học này bao gồm ba giai đoạn chính: chuẩn bị nội dung và kế hoạch dạy học, thực hiện hoạt động dự án theo phương pháp STEM, và đánh giá kết quả học tập, đảm bảo phát triển năng lực nghiên cứu khoa học một cách toàn diện Phương pháp này giúp học sinh tích cực tham gia, nắm vững kiến thức STEM và hình thành kỹ năng nghiên cứu, sáng tạo phù hợp với yêu cầu đổi mới giáo dục hiện nay.
Hình 2.2 Quy trình tổ chức dạy học chủ đề/ bài học STEM phát triển NL
Giai đoạn Hoạt động Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- Xây dựng ý tưởng nghiên cứu
- Lập kế hoạch các nhiệm vụ học tập
Hoạt động 1: Xác định vấn đề
- Nêu các tình huống có vấn đề/ HS tự nêu vấn đề
- Hướng dẫn HS phát sinh ý tưởng nghiên cứu của dự án
- Xây dựng bộ câu hỏi định hướng nghiên cứu
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
Phần mềm đánh giá kết quả của việc sử dụng phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong việc phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh đã cho thấy những kết quả tích cực Phương pháp này giúp học sinh nâng cao khả năng tư duy phản biện, sáng tạo và vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đặc biệt qua chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” trong chương trình Sinh học lớp 10 THPT Việc tích hợp STEM vào giảng dạy chủ đề này đã tạo điều kiện thuận lợi để học sinh phát huy khả năng học tập tích cực, tăng cường kỹ năng nghiên cứu độc lập, từ đó nâng cao hiệu quả tiếp thu kiến thức và phát triển năng lực nghiên cứu khoa học.
Việc xác định tính khả thi của phương pháp dạy học theo hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học (NL NCKH) cho học sinh trong môn Sinh học ở cấp THPT là rất cần thiết Phương pháp này giúp học sinh nâng cao khả năng tư duy sáng tạo, vận dụng kiến thức thực tiễn, đồng thời thúc đẩy sự hứng thú và tự tin trong học tập Áp dụng dạy học theo hướng STEM trong môn Sinh học góp phần hình thành kỹ năng nghiên cứu, phân tích và giải quyết vấn đề cho học sinh, từ đó nâng cao hiệu quả giảng dạy và chất lượng giáo dục Tuy nhiên, việc đánh giá tính khả thi còn phụ thuộc vào các yếu tố như trang thiết bị, đội ngũ giáo viên có năng lực và sự hỗ trợ từ phía nhà trường.
- Đề tài được triển khai thực hiện từ năm học 2020 - 2021, 2021-2022
Các giáo án được thiết kế dựa trên quy trình đề ra của đề tài, sử dụng các bài kiểm tra để đánh giá kiến thức của học sinh Ngoài ra, các phiếu hỏi được sử dụng để khảo sát mức độ hứng thú của học sinh trong quá trình học tập STEM Hoạt động học tập theo chủ đề giáo dục STEM giúp thúc đẩy sự tò mò và thích thú của học sinh với lĩnh vực khoa học công nghệ Quy trình này đảm bảo tính hệ thống và khách quan trong việc đánh giá hiệu quả nauc học tập.
Chúng tôi đã giảng dạy tại các lớp 10C6(TN) và 10C4(ĐC) tại trường THPT Nam Đàn 2, cũng như các lớp của trường THPT Nam Đàn 1, THPT Lê Hồng Phong và THPT Thái Lão Tất cả các trường này đều thuộc hệ thống chương trình cơ bản và có học sinh chăm chỉ, hiếu học.
Trong lớp thực nghiệm, chúng tôi đã tổ chức dạy học theo hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh Nội dung tập trung vào chủ đề "Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở Vi sinh vật" trong chương trình Sinh học 10, giúp học sinh nâng cao kiến thức và kỹ năng thực hành qua quy trình đã đề ra.
Đối với lớp đối chứng, chúng tôi dạy theo trình tự các bài trong SGK kết hợp phương pháp dạy học tích cực, đồng thời tham khảo và tích hợp các giáo án của nhiều đồng nghiệp để nâng cao hiệu quả giảng dạy.
- Sau khi thực nghiệm, chúng tôi tiến hành đánh giá sự tiếp thu bài học của
HS và NL NCKH dựa trên cơ sở các tiêu chí của NL NCKH đã được chúng tôi nghiên cứu và lựa chọn
3.4 Kết quả và xử lí kết quả thực nghiệm
3.4.1 Phân tích định lượng a) Kết quả đánh giá nhận thức kiến thức
Chúng tôi đã tiến hành đánh giá khả năng lĩnh hội kiến thức của học sinh trong chủ đề "Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật" (Sinh học 10) theo phương pháp giáo dục STEM Đánh giá này dựa trên điểm số trong các bài kiểm tra của lớp Thí nghiệm (TN) và đối chứng (ĐC) Kết quả thống kê phản ánh rõ ràng mức độ tiếp thu kiến thức của học sinh thông qua các bài kiểm tra, từ đó đánh giá hiệu quả của phương pháp dạy học theo hướng STEM trong việc nâng cao khả năng học tập của học sinh.
Bảng 3.1 Kết quả thống kê điểm số của 3 bài kiểm tra trong quá trình TN Điểm
Lớp ĐC Lớp TN Lớp ĐC Lớp TN Lớp ĐC Lớp TN
SL % SL % SL % SL % SL % SL %
Dựa trên số liệu thống kê trong bảng 3.1, chúng tôi đã sử dụng phần mềm SPSS để xác định phần trăm tích lũy điểm Xi qua các lần kiểm tra tại lớp Thực nghiệm (TN) và lớp Đối chứng (ĐC) Kết quả được thể hiện rõ qua đồ thị minh họa, giúp đánh giá mức độ tiến bộ của học sinh qua các kỳ kiểm tra Phân tích này giúp xác định xu hướng và mức độ cải thiện điểm số của học sinh theo từng giai đoạn, đồng thời hỗ trợ đưa ra các phương pháp giảng dạy phù hợp để nâng cao chất lượng học tập.
Hình 3.1 Biểu đồ đường tích lũy lớp TN và lớp ĐC ở lần kiểm tra đầu TN
Hình 3.2 Biểu đồ đường tích lũy lớp TN và lớp ĐC ở lần kiểm tra giữa TN
Hình 3.3 Biểu đồ đường tích lũy lớp TN và lớp ĐC ở lần kiểm tra sau TN
Dựa trên bảng 3.1 và các biểu đồ 3.1; 3.2; 3.3, đường tích lũy của lớp thí điểm (TN) và lớp đối chứng (ĐC) trước khi học tương đương nhau, nhưng trong quá trình học, đường tích lũy của lớp TN bắt đầu tiến bộ rõ rệt sau khi tham gia các hoạt động STEM Sau khi kết thúc học, đường tích lũy của lớp TN luôn nằm bên phải và thấp hơn đường của lớp ĐC, đồng thời khoảng cách giữa hai đường ngày càng mở rộng, thể hiện tỷ lệ học sinh (HS) có điểm trung bình và yếu ít hơn trong lớp TN, trong khi tỷ lệ HS khá, giỏi cao hơn so với lớp ĐC Để đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu, chúng tôi đã sử dụng phần mềm SPSS để kiểm định và nhận được kết quả xác thực độ tin cậy của điểm số trong quá trình thực nghiệm.
Bảng 3.2 Bảng tổng hợp các tham số thống kê đặc trưng bằng phần mềm SPSS
Thông số Kiểm tra đầu TN Kiểm tra giữa TN Kiểm tra sau TN
Lớp ĐC Lớp TN Lớp ĐC Lớp TN Lớp ĐC Lớp TN
Số lượng HS 40 40 40 40 40 40 Điểm trung bình (Mean) 5.4 5.4 6.4 6.7 6.9 7.7
Mode 5.0 5.0 6.0 6.0 7.0 8.0 Độ lệch chuẩn (Std Deviation) 1.33 1.34 1.19 1.10 1.090 0.96 Phương sai (Variance) 1.77 1.78 1.42 1.23 1.19 0.92
Correlation 0.955 0.977 0.968 0.953 0.950 0.960 Độ tin cậy Cronbach's Alpha
Thông qua phân tích dữ liệu bằng phần mềm SPSS, chúng ta thấy tỷ lệ học sinh đạt điểm trung bình và dưới trung bình giảm dần trong khi tỷ lệ học sinh đạt điểm khá và giỏi tăng lên rõ rệt qua quá trình thực nghiệm ở cả lớp thí nghiệm và lớp đối chứng Tuy nhiên, độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của lớp thí nghiệm thấp hơn so với lớp đối chứng, đặc biệt ở giai đoạn giữa và cuối của quá trình nghiên cứu, cho thấy điểm số của lớp thí nghiệm ít bị phân tán và có tính đồng đều cao hơn Cả hai lớp đều sử dụng chỉ số độ tin cậy Cronbach’s Alpha (0,988) để kiểm định, cho thấy các tiêu chí đều đáng tin cậy theo phân tích Corrected Item-Total Correlation Để đánh giá mức độ phát triển các kỹ năng nghiên cứu khoa học (NL NCKH), chúng tôi đã thực hiện đánh giá định lượng dựa vào các tiêu chí cụ thể theo kết quả trong bảng 3.3, phản ánh quá trình rèn luyện kỹ năng của từng tiêu chí trong quá trình dạy học theo hướng tiếp cận giáo dục STEM.
Bảng 3.3 Kết quả đánh giá định lượng các tiêu chí NL NCKH của HS
Kết quả đạt được Đầu TN Giữa TN Sau TN
A Quan sát sự vật hiện tượng và xác định vấn đề nghiên cứu
B Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết
C Thu nhận và xử lí thông tin
D Thiết kế và thực hiện NCKH
E Viết, trình bày báo cáo và thảo luận
Dựa vào bảng 3.3, ta nhận thấy các tiêu chí của năng lực nghiên cứu khoa học (NL NCKH) đã có sự tăng trưởng rõ rệt theo hướng tích cực Trong giai đoạn đầu của kỹ năng, các tiêu chí chủ yếu đạt mức 1 và mức 2, song đến giai đoạn sau, tỷ lệ học sinh đạt mức 3 đã tăng đáng kể Ví dụ, ở tiêu chí A: Quan sát sự vật, hiện tượng và xác định vấn đề nghiên cứu, trình độ của học sinh được nâng cao rõ rệt theo thời gian.
TN tỉ lệ HS đạt mức 3 là 11.9%, mức 2 là 21.4% và mức 1 là 61.9%; giữa TN tỉ lệ
HS đạt mức 3 tăng lên 60%, mức 2 là 40%, đạt mức 1 là 0%; sau TN tỉ lệ HS đạt mức 3 là 87.5%, đạt mức 2 là 12.5% và không có HS nào đạt mức 1 nữa
Bảng thể hiện rõ sự tăng không đều giữa các tiêu chí trong quá trình học tập Các tiêu chí như quan sát sự vật hiện tượng, xác định vấn đề nghiên cứu, đưa ra phán đoán, xây dựng giả thuyết, cũng như thu nhận và xử lý thông tin đều tăng mạnh, cho thấy rõ sự progression đáng kể Trong khi đó, các tiêu chí như thiết kế và thực hiện nghiên cứu khoa học chỉ tăng vừa phải, còn các tiêu chí trình bày báo cáo và thảo luận chỉ tăng nhẹ ở mức độ thấp, phản ánh sự khó khăn của chúng đòi hỏi học sinh cần luyện tập nhiều hơn qua thời gian dài để đạt được mức thành thạo.
Kết quả đánh giá kỹ năng của người làm nghiên cứu khoa học cho thấy độ tin cậy của khảo sát đạt mức cao với hệ số Cronbach's Alpha là 0.832, phản ánh tính nhất quán và độ chính xác của dữ liệu Các kết quả kiểm định độ tin cậy như Corrected Item-Total Correlation đều vượt qua ngưỡng 0.5, chứng tỏ các mục trong khảo sát đều phù hợp và đáng tin cậy để sử dụng trong nghiên cứu khoa học.
Các hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong đề tài đã giúp học sinh rèn luyện năng lực nghiên cứu khoa học (NL NCKH) một cách hiệu quả Việc tích hợp các chủ đề STEM đã tạo điều kiện để đánh giá và phát triển kỹ năng nghiên cứu của học sinh, góp phần nâng cao năng lực toàn diện trong học tập Đây là phương pháp giáo dục sáng tạo, phù hợp và mang lại kết quả rõ rệt trong việc thúc đẩy phát triển kỹ năng nghiên cứu khoa học cho học sinh.
- Bằng phương pháp quan sát thấy: đa số HS hứng thú và sôi nổi khi tham gia dạy học theo định hướng giáo dục STEM
+ Trong quá trình hoạt động: các thành viên trong nhóm có sự phân công rõ nhiệm vụ, hợp tác, thảo luận với nhau rất hiệu quả
+ Báo cáo sản phẩm: khả năng diễn đạt vấn đề lưu loát, ngắn gọn, súc tích và dễ hiểu, tác phong tốt
Kết quả khảo sát thái độ hứng thú học tập của HS sau khi được học theo định hướng giáo dục STEM
9 Em cảm thấy hứng thú và muốn tiếp tục được học môn Sinh học theo định hướng giáo dục ST EM
8 T hông qua các hoạt động học tập ST EM, em cảm thấy yêu thích môn Sinh học hơn.
7 T hông qua các hoạt động học tập ST EM giúp em phát triển tư duy sáng tạo.
6 T hông qua các hoạt động học tập, giúp em phát triển khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề tốt hơn.
5 Em được trao đổi, giao tiếp và hợp tác với bạn bè tốt hơn.
4 Các nhiệm vụ học tập là vừa sức với em.
3 Em hiểu bài và biết vận dụng kiến thức vào trong thực tiễn
2 Em được thực hành nhiều hơn so với các tiết học thông thường và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống.
1 Em được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, được chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học tập.
Rấ t đồng ý Đồng ý Không đồng ý Rấ t không đồng ý
Phân tích bài kiểm tra cho thấy lớp thực nghiệm trình bày bài kiểm tra khoa học hơn và có cách giải thích vấn đề logic rõ ràng Các câu hỏi liên quan đến kiến thức thực tế được trình bày một cách sáng tạo và chi tiết, thể hiện sự hiểu bài, nắm vững kiến thức và khả năng vận dụng kiến thức tốt Điều này cho thấy phương pháp giảng dạy hiệu quả trong lớp thực nghiệm giúp nâng cao kỹ năng phân tích và vận dụng kiến thức của học sinh.
+ Kiến thức HS có được thông qua quá trình học tâp theo chủ đề STEM được lưu giữ lâu hơn, có hiệu quả hơn sự lĩnh hội thụ động
