Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh THPT thông qua dạy học chủ đề Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật - Sinh học 10, theo định hướng giáo dục STEM

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:86

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến nhằm rèn cho HS kỹ năng làm việc theo nhóm một cách hiệu quả, từ đó hình thành NL hợp tác trong học tập và NL vận dụng kiến thức vào thực tiễn; Phát triển các NL đặc thù của các môn Khoa học (vật lý, hóa học, sinh học ), Công nghệ, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn; Với việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM, tạo điều kiện cho HS tham gia đánh giá, giúp pháp triển tư duy phê phán.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh THPT thông qua dạy học chủ đề Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật - Sinh học 10, theo định hướng giáo dục STEM

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Tên đề tài PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN CHO HỌC SINH THPT THÔNG QUA DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT” SINH HỌC 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM LĨNH VỰC: SINH HỌC
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT NGUYỄN SỸ SÁCH ---------- SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Tên đề tài PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN CHO HỌC SINH THPT THÔNG QUA DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT” SINH HỌC 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM LĨNH VỰC: SINH HỌC Tác giả: Lương Thị Hà Tổ chuyên môn: Tự nhiên Số điện thoại: 0366 884 738 Năm thực hiện: 2022 – 2023
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Chữ viết tắt Chữ đầy đủ 1. NLGQVĐ Năng lực giải quyêt vấn đề 2. VĐTT Vấn đề thực tiễn 3. THPT Trung học phổ thông 4. GDPT Giáo dục phổ thông 5. NL Năng lực 6. NXB Nhà xuất bản 7. VSV Vi sinh vật 8. STEM Science, Technology, Engineering, Mathematics 9. TN Thực nghiệm 10. ĐC Đối chứng 11. DD Dung dịch 12. TC1,TC2.., Tiêu chí 1, tiêu chí 2… 13. GD&ĐT Giáo dục và đào tạo 14. GV Giáo viên 15. HS Học sinh
MỤC LỤC TT NỘI DUNG TRANG 1 PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1 2 1. Lý do chọn đề tài 1 3 2. Mục đích nghiên cứu 2 4 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 5 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 6 5. Giả thuyết khoa học 3 7 6. Phương pháp nghiên cứu 3 8 7. Tính mới, đóng góp mới của đề tài 3 9 8. Cấu trúc đề tài 3 10 PHẦN II : NỘI DUNG 4 11 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 4 12 I. Cơ sở lý luận 4 13 1. Thuật ngữ STEM 4 14 2. Giáo dục STEM 4 3. Mục tiêu giáo dục STEM 4 15 4. Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trong trường phổ thông 4 16 5. Các loại hình giáo dục STEM trong trường phổ thông 6 17 II. Cơ sở thực tiễn của đề tài 7 18 1. Thực trạng giảng dạy của giáo viên 7 19 2. Thực trạng học tập của học sinh 7 20 3. Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn 7 21 CHƯƠNG 2 : PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN 8 ĐỀ THỰC TIỄN CHO HỌC SINH THPT THÔNG QUA DẠY HỌC CHỦ ĐỀ « CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT » - SINH HỌC 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 22 1. Quy trình ứng dụng STEM phát triển năng lực giải quyết vấn 8 đề thực tiễn cho học sinh 23 2. Đặc điểm phần sinh học Vi sinh vật – Sinh học 10 8 24 3. Một số dự án minh họa theo tiến trình bài học giáo dục 12 STEM trong chủ đề « Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật » - Sinh học 10 25 3.1. Những yếu tố về kiến thức được sử dụng trong các lĩnh vực 12
26 3.2. Dạy học chủ đề “ Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi 13 sinh vật ’’ theo định hướng giáo dục STEM để phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh THPT 27 CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT SỰ CẤP THIẾT VÀ TÍNH KHẢ 48 THI CỦA CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT 28 3.1. Mục đích khảo sát 48 30 3.2. Nội dung và phương pháp khảo sát 48 32 3.3. Đối tượng khảo sát 49 33 3.4. Kết quả khảo sát về sự cấp thiết và tính khả thi của các giải 49 pháp đã đề xuất 34 3.4.1. Sự cấp thiết của các giải pháp đã đề xuất 49 35 3.4.2. Tính khả thi của các giải pháp đã đề xuất 52 36 CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 55 37 1. Mục đích thực nghiệm 55 38 2. Nội dung và phương pháp thực nghiệm 55 39 3. Kết quả thực nghiệm 56 40 PHẦN III : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 41 1. Kết luận 64 42 2. Kiến nghị 64 43 a. Đối với giáo viên 65 44 b. Đối với học sinh 65 45 c. Đối với giám hiệu 65 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài Ngày 04/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Một trong các giải pháp đề ra nhằm thúc đẩy giáo dục STEM tại Việt Nam là: “ Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp dạy học và dạy nghề có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới,trong đó cần tập trung vào đào tạo về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017-2018 ….” Thực hiện Chỉ thị 16/CT-TTg ngành Giáo dục và đào tạo đã thực hiện nhiều giải pháp nhằm thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học ở tất cả các bậc học, nghành học. Đối với giáo dục phổ thông, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã chỉ đạo các địa phương triển khai hoạt động các nghiên cứu khoa học của học sinh trung học cơ sở, trung học phổ thông và tổ chức cuộc thi khoa học, kĩ thuật cấp quốc gia giành cho học sinh trung học; tổ chức cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết tình huống thực tiễn dành cho học sinh trung học; thí điểm mô hình dạy học gắn với sản xuất, kinh doanh và bảo vệ môi trường địa phương; hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết các vấn đề thực tiễn thông qua dạy học dựa trên dự án, tổ chức các hoạt động trải nghiệm;…Những hoạt động này đã góp phần đổi mới phương thức dạy học ở trường trung học, góp phần bước đầu triển khai giáo dục STEM trong nhà trường Trong dạy học, việc kết hợp giữa dạy lí thuyết với các hoạt động trải nghiệm, 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 tổ chức dạy học môn Sinh học theo định hướng phát triển NL cần có nhiều biện pháp, phương thức dạy học tích cực để mang lại hiệu quả cao. Trong chương trình mới, sinh học là môn học tự chọn trong nhóm môn Khoa học tự nhiên ở giai đoạn định hướng nghề nghiệp. Chương trình SH 10 ở THPT gắn liền với đời sống thực tiễn rất nhiều, đòi hỏi cần có sự thực hành bằng các bài tập trắc nghiệm hay các hoạt động quan sát ở phòng thí nghiệm, trên lớp học, vườn trường… Giáo dục STEM là một phương thức giáo dục để chuyển tải chương trình giáo dục, giúp cho người học có thể tự chiếm lĩnh tri thức và biết vận dụng kiến thức đó vào giải quyết các vấn đề trong thực tiễn. Tuy nhiên tình trạng giáo viên dạy học hiện nay chưa gắn việc dạy lí thuyết với thực hành. Tâm lí chung của đại bộ phận giáo viên còn ngại sử dụng các thí nghiệm trong dạy học và dạy chay còn là phương pháp dạy học chủ yếu trong các nhà trường. Chính vì thế tạo ra tâm lí nhàm chán cho HS hiện nay trong việc học bộ môn Sinh học. Sinh học là môn khoa học nghiên cứu sự sống và sinh vật sống, có nhiều kiến 1
thức gắn với thực tiễn đời sống. Có nhiều ứng dụng rất gần gũi, học sinh dễ vận dụng trong đời sống hằng ngày, dễ tạo hứng thú cho học sinh trong học 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 đề thực tiễn gắn liền với kiến thức đã học dẫn đến học sinh thụ động, nhàm chán trong học tập và tiếp thu kiến thức bộ môn. Với mong muốn nâng cao chất lượng dạy học bộ môn, thời gian qua tôi đã tiếp cận và đưa giáo dục STEM vào quá trình dạy học môn Sinh học bước đầu đã tạo ra nhiều chuyển biến tích cực cho người học, nâng cao hiệu quả dạy học đáp ứng yêu cầu đổi mới. Trong đó phần Sinh học vi sinh vật nói chung, phần chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật - Sinh học 10 nói riêng có nhiều ứng dụng rất gần gũi, học sinh dễ vận dụng trong đời sống hằng ngày, dễ tạo hứng thú cho học sinh trong học tập, thuận lợi để tổ chức các mô hình giáo dục STEM….. Để học sinh chủ động, hứng thú tiếp cận, vận dụng những kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đề trong thực tiễn và tiếp cận với xu thế dạy học hiện đại, 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 Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật - Sinh học 10, theo định hướng giáo dục STEM”. 2. Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu và thiết kế chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” - Sinh học 10 theo định hướng giáo dục STEM để phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh THPT nhằm nâng cao chất lượng dạy và học môn Sinh học. - Rèn cho HS kỹ năng làm việc theo nhóm một cách hiệu quả, từ đó hình thành NL hợp tác trong học tập và NL vận dụng kiến thức vào thực tiễn. - Phát triển các NL đặc thù của các môn Khoa học (vật lý, hóa học, sinh học ), Công nghệ, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. - Với việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM, tạo điều kiện cho HS tham gia đánh giá, giúp pháp triển tư duy phê phán - Định hướng cho HS cách tìm tòi, khai thác các tài liệu liên quan đến vấn đề học tập và định hướng cách khai thác thông tin từ tài liệu thu thập được một cách có hiệu quả. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận về phát triển NLGQVĐ cho học sinh; nghiên cứu lý luận dạy học STEM. - Điều tra thực trạng của việc phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh theo định hướng giáo dục STEM ở trường tôi và các trường THPT trên địa bàn lân cận. 2
- Nghiên cứu quy trình, nguyên tắc, kỹ thuật thiết kế và sử dụng các mô hình giáo dục STEM. - Thiết kế chủ đề “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. - 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 “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 a. Đối tượng nghiên cứu Các mô hình giáo dục STEM và phương pháp phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh theo định hướng giáo dục STEM. b. Phạm vi nghiên cứu Quá trình dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”- Sinh học 10, sách cánh diều. 5. Giả thuyết khoa học Nếu dạy học chủ đề “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 - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết - Phương pháp quan sát - Phương pháp điều tra cơ bản - Phương pháp chuyên gia - Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Phương pháp thống kê toán học 7. Tính mới, đóng góp mới của đề tài - Góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề 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 3 dự án theo định hướng giáo dục STEM trong chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”- Sinh học 10 . 8. Cấu trúc đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, đề tài bao gồm 4 chương: 3
Chương 1: Cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn. Chương 2: Xây dựng chủ đề“Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”- Sinh học 10 theo định hướng giáo dục STEM. Chương 3: Khảo sát tính khả thi và tính cấp thiết của đề tài Chương 4: Thực nghiệm sư phạm. 4
PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI I. Cơ sở lý luận của đề tài: 1. Thuật ngữ STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). Thuật ngữ này được sử dụng khi đề cập đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học của mỗi quốc gia nay được dùng chủ yếu trong hai ngữ cảnh là giáo dục và nghề nghiệp. 2. Giáo dục STEM 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 hiện giải 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 hỏi học 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 đó vào 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 chỉ thuộc một môn học. 3. Mục tiêu giáo dục STEM Giáo dục STEM là một trong những hoạt động giáo dục góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục tổng quát và toàn diện của chương trình giáo dục phổ thông. Trong đó giáo dục STEM là một trong những hoạt động giáo dục hiệu quả trong việc hình thành và phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh. Giáo dục STEM trong trường phổ thông hướng tới mục tiêu thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trên tất cả các phương diện về chương trình, đội ngũ giáo viên, cơ sở vật chất và chính sách; nâng cao nhận thức của nhà trường, xã hội về vai trò, ý nghĩa của các môn học thuộc lĩnh vực STEM; thu hút sự quan tâm, nâng cao húng thú và chất lượng lựa chọn nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực STEM, đáp ứng yêu cầu về nguồn nhân lực STEM cho sự nghiệp công nghiệp hóa-hiện đại hóa và phát triển kinh tế xã hội của đất nước. 4. Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trong trường phổ thông Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông 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 5
Thực tiễn triển khai dạy các môn học thuộc vực STEM ở phổ thông cho thấy, có sự khác biệt về vai trò, vị trí giữa các môn học này. Cụ thể Toán và khoa học là lĩnh vực được quan tâm đúng mức. Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, với tinh thần đổi mới Chương trình giáo dục phổ thông 2018, vấn đề này cần được giải quyết triệt để. Một trong những giải pháp là thúc đẩy giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông. Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh duy trì sự quan tâm các môn học thuộc lĩnh vực toán học, khoa học, các lĩnh vực công nghệ, kĩ 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 để giáo dục STEM đạt hiệu quả mong muốn. - Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM Hứng thú môn học là một trong những yếu tố tâm lí đặc biệt quan trọng trong học tập góp phần hình thành và phát triển năng lực học sinh. Nhờ có hứng thú học sinh sẽ tự giác và tích cực học tập, và đó cũng là mầm mống của sáng tạo. Hứng thú học tập môn học nào đó không chỉ ảnh hưởng tới thành tích môn học đó, mà còn là yếu tố ảnh hưởng rất lớn tới xu hướng lựa chọn nghề nghiệp của học sinh sau này khi kết thúc giai đoạn trung học phổ thông. Các hoạt động giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh đối với các môn học thuộc lĩnh vực STEM và xuất hiện xu hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp. - Hình thành và phát triển năng lực,phẩm chất cho học sinh Dạy học phát triển năng lực, phẩm chất học sinh là một trong những tư tưởng đổi mới chủ đạo của giáo dục và đào tạo Việt Nam. Đối với giáo dục phổ thông tư duy này được thể hiện đầy đủ và toàn diện trong chương trình giáo dục phổ thông 2018. Có nhiều phương thức để phát triển phẩm chất, năng lực cho người học, trong đó giáo dục STEM là một trong những phương thức phù hợp và rất hiệu quả. 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 các hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, kĩ thuật. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành 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. - Kết nối trường học với cộng đồng Trong một số tình huống, nguồn lực của trường phổ thông là hữu hạn, không phát huy hết tư tưởng thúc đẩy giáo dục STEM trong nhà trường. Việc kết nối với 6
xã hội là cần thiết để khai thác nguồn lực, để giúp học sinh có những trải nghiệm thực tiễn xã hội thay vì chỉ khu trú trong khuôn viên nhà trường. Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông cần kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, giáo dục đại học,cơ sở nghiên cứu, cơ sở sản xuất tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất, tài chính để triển khai giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết vấn đề có tính đặc thù của địa phương. - Hướng nghiệp, phân luồng Hướng nghiệp và phân luồng là một trong những vấn đề rất quan trọng của giáo dục phổ thông. Triển khai tốt các hoạt động này, không chỉ giúp học sinh lựa chọn được nghề nghiệp phù hợp bản thân và gia đình, mà còn giúp định hướng lực lượng lao động cho những nghành nghề xã hội đang có nhu cầu. Với mục tiêu ban đầu của giáo dục STEM là phát triển nguồn nhân lực thuộc các lĩnh vực này thì giáo dục STEM ở trường phổ thông phải kết nối chặt chẽ với giáo dục hướng nghiệp và phân luồng. Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trung học phổ thông, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Qua đó, học sinh có lựa chọn nghề nghiệp đúng đắn. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn các nghành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các nghành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. 5. Các loại hình giáo dục STEM trong trường phổ thông a) Dạy học các môn khoa học theo bài dạy STEM Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. b) Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. c) 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 tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật. Hoạt động này không mang tính động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn, đại trà mà dành cho 7
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 động sáng tạo khoa học kỹ thuật và triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học. Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM và nghiên cứu khoa học, kĩ thuật là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. II. 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 học sinh học của GV và NLGQVĐ của HS bằng quan sát, trao đổi trực tiếp, sử dụng phiếu thăm dò ý kiến đối với HS và GV, thăm lớp dự giờ, nghiên cứu hồ sơ, giáo án. Tôi nhâ ̣n thấy : 1. Thực trạng giảng dạy của giáo viên. Trong thực tế dạy học nhiều giáo viên chưa có kĩ năng tổ chức dạy học theo dự án STEM. Qua khảo sát, số giáo viên áp dụng dạy học theo chủ đề giáo dục STEM chỉ chiếm 5,12%, nhưng cách tổ chức cũng chưa đầy đủ và đúng quy trình. Việc tạo ra các sản phẩm có giá trị theo phương pháp giáo dục STEM để phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh còn rất ít, thậm chí chưa có. Giáo viên thường sử dụng các phương pháp dạy học: Trực quan, hỏi đáp, dạy học có sử dụng phiếu học tập, hoạt động nhóm…. Việc soạn giáo án theo chủ đề STEM còn lúng túng, cũng như tổ chức cho HS thực hiện trên lớp do GV chưa được thực sử hiểu biết về dạy học chủ đề STEM Một số giáo viên thường có tâm lí dạy học trong phạm vi lớp học và thời gian thực hiện gói gọn bằng các tiết học trên lớp. Dạy học còn đang chú trọng vào nội dung kiến thức bài học mà chưa tập trung làm rõ kiến thức đó gắn với thực tiễn như thế nào, biết kiến thức đó giúp được gì cho học sinh trong cuộc sống hằng ngày và để đi xa hơn trong tương lai. 2. Thực trạng học tập của học sinh Đa số các em đều yêu thích các bài học vượt ra khỏi khuôn khổ tiết học trên lớp và kết quả học tạo ra các sản phẩm có giá trị do mình tự tạo ra. Học sinh luôn muốn được tìm ra các ý tưởng sáng tạo và thực hiện các ý tưởng đó trong học tập. Qua khảo sát thực trạng về NLGQVĐ thực tiễn của học sinh, hầu hết các em còn mang nặng lý thuyết hàn huyên và kĩ năng để vận dụng các kiến thức vào trong thực tiễn cuộc sống còn đang gặp nhiều khó khăn, lúng túng chưa xử lý được. 3. Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn Theo Văn Thị Thanh Nhung (2016) cho rằng: Trong dạy học sinh học, việc đưa 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 cuộc sống, 8
đồng thời học sinh cũng vận dụng được kiến thức để thực hiện có hiệu quả các 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 nhân vận dụng những hiểu biết và cảm xúc để phát hiện, tìm ra giải pháp và tiến hành thực hiện giải pháp một cách có hiệu quả nhằm mang lại sản phẩm cho chính mình và cộng đồng. CHƯƠNG 2: PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN CHO HỌC SINH THPT THÔNG QUA DẠY HỌC CHỦ ĐỀ: “ CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT” - SINH HỌC 10, THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1. Quy trình ứng dụng STEM phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh: Trong dạy học, tôi đã tổ chức dạy học dự án theo tiến trình bài học giáo dục STEM như sau: Bước 1: Xác định vấn đề/ nhu cầu thực tiễn. Bước 2: Nghiên cứu kiến thức nền + Đề xuất các giải pháp/ bản thiết kế Bước 3: Trình bày/ bảo vệ/ lựa chọn giải pháp/ thiết kế. Bước 4: Chế tạo mẫu và thử nghiệm và đánh giá Bước 5: chia sẻ, thảo luận+điều chỉnh thiết kế 2. Đặc điểm phần Sinh học Vi sinh vật - Sinh học 10 a) Phân tích cấu trúc chương trình Sinh học 10 Nội dung chương trình Sinh học 10 (THPT) gồm 3 phần: Phần 1. Giới thiệu chương trình môn sinh học và các cấp độ tổ chức của thế giới sống : Chủ đề 1: Giới thiệu khái quá chương trình môn sinh Chủ đề 2: Các cấp độ tổ chức của thế giới sống Phần 2. Sinh học tế bào: Chủ đề 3: Giới thiệu chung về tế bào 9
Chủ đề 4: Thành phần hóa học của tế bào Chủ đề 5: Cấu trúc tế bào Chủ đề 6: Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở tế bào Chủ đề 7: Thông tin giữa các tế bào, chu kì tế bào và phân bào Chủ đề 8: Công nghệ tế bào: Phần 3. Sinh học vi sinh vật và virus Chủ đề 9: Sinh học vi sinh vật Chủ đề 10: Virus Mỗi phần đều đi từ cấu trúc đến chức năng của sinh vật trong các tổ chức sống. Phần một: Giới thiệu khái quát các cấp tổ chức sống trong sinh giới từ thấp đến cao và các đặc trưng cơ bản của sự sống. Qua đó, học sinh có thể hình dung được toàn bộ chương trình sẽ học và hình thành phương pháp học hợp lí đối với môn sinh học. Đây cũng là tiền đề đi vào nghiên cứu từng cấp độ của thế giới sống trong các chương sau và các lớp trên. Từ các phần sau trở đi, trong mỗi cấp độ, sau khi nghiên cứu về cấu trúc, sẽ đến chức năng của các cấu trúc đó. Qua đó, HS sẽ nhận ra được sự phù hợp giữa cấu trúc và chức năng của cơ thể sống. Phần hai: Sinh học tế bào. Phần này nghiên cứu về cấp độ sống cơ bản thứ nhất là cấp độ tế bào. Trong cấp độ tế bào, chương trình nghiên cứu trước hết về cấu trúc của tế bào, bao gồm cấu trúc ở mức độ phân tử và cấu trúc ở cấp độ các bào quan. Sau khi nghiên cứu về cấu trúc, phần chức năng chủ yếu được trình bày ở chủ đề 5. Sự chuyển hóa vật chất và năng lượng xảy ra bên trong tế bào ở chủ đề 6. Sự phân chia tế bào ở chủ đề 7. Qua đó, HS sẽ giải thích được sự phù hợp giữa cấu trúc tế bào với các chức năng đặc trưng của nó, từ đó tế bào được xem như đơn vị cơ bản của thế giới sống. Phần ba: Sinh học vi sinh vật và virus. Phần này nghiên cứu các quá trình sinh học cơ bản đặc trưng ở cấp độ sống cơ bản thứ hai là cấp độ cơ thể, nhưng ở mức đơn giản nhất đó là cơ thể đơn bào. b) Nội dung phần Sinh học Vi sinh vật 10 Phần Sinh học VSV được sắp xếp là phần thứ ba của chương trình sinh học 10. Sau khi học xong phần hai: cấp độ tế bào, chương trình tiếp tục giới thiệu những kiến thức về cấp độ cơ thể đơn bào. Phần này gồm 2 chủ đề: Chủ đề 9 ( Sinh học vi sinh vật); chủ đề 10 (virus) HS sau khi có những kiến thức cơ bản nhất về cấu trúc, chức năng và các hoạt động sống của tế bào, sẽ áp dụng những hiểu biết đó để tìm hiểu về các hoạt động sống của một cơ thể đơn bào. 10
Chủ đề 9 “Sinh học vi sinh vật”, giới thiệu về các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật, quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng; quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật. Trình bày các phương pháp nghiên cứu VSV và các thành tựu đã đạt được của con người trong ứng dụng công nghệ vi sinh vật. Học xong phần này, học sinh sẽ biết được vi sinh vật là những cơ thể nhỏ bé không thể nhìn thấy bằng mắt thường mà phải quan sát dưới kính hiển vi. Chúng là những cơ thể đơn bào hay tập hợp cơ thể đơn bào. Vi sinh vật có thể sống trong hai môi trường chính đó là môi trường tự nhiên và môi trường nhân tạo. Ở vi sinh vật có 4 kiểu dinh dưỡng chính là: quang tự dưỡng, hóa tự dưỡng, quang dị dưỡng và hóa dị dưỡng. Thành tựu của công nghệ VSV và ứng dụng của vi sinh vật mà con người đã tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị phục vụ sản xuất và đời sống con người. Trong phần này còn đề cập tới các đặc điểm sinh trưởng và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của VSV. Đồng thời giới thiệu các hình thức sinh sản của VSV. Học xong chương này học sinh sẽ biết được thế nào là sự sinh trưởng ở vi sinh vật, sự sinh trưởng diễn ra theo quy luật như thế nào. Có hai phương pháp nuôi cấy VSV, đó là nuôi cấy không liên tục và nuôi cấy liên tục. Từ đó học sinh sẽ so sánh được hai phương pháp nuôi cấy này và biết được phương pháp nuôi cấy liên tục có ưu điểm hơn hẳn, được ứng dụng để sản xuất sinh khối. Qua chương này học sinh cũng biết được ở vi sinh vật có nhiều hình thức sinh sản, đó là: phân đôi, sinh sản bằng bào tử, nảy chồi. Những yếu tố vật lý và hóa học ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật. Bài thực hành học sinh sẽ được quan sát một số loài VSV như nấm men, xoắn khuẩn, trực khuẩn,...qua đó sẽ mở rộng tầm hiểu biết của học sinh. Thông qua chủ đề công nghệ vi sinh vật. HS hiểu biết khái quát về công nghệ VSV và vai trò của sinh học đối với con người. Như vậy, có thể nhận thấy các kiến thức thuộc phần ba “Sinh học vi sinh vật” chủ yếu là các nội dung gắn kết giữa lí thuyết và thực hành, có liên hệ mật thiết với đời sống thực tế, có giá trị ứng dụng thực tế cao. Do đó, các kiến thức này cũng có thể thu thập được từ chính quá trình trải nghiệm thực tế của HS. 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 các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của VSV) - Sản xuất thức ăn cho vật nuôi bằng công nghệ lên men 11
- Hãy nói không với bệnh lây qua đường tình dục, hãy nói không với bệnh sốt xuất huyết… (phần bệnh truyền nhiễm và miễn dịch). c) Mục tiêu cần đạt của phần Sinh học Vi sinh vật 10 Bảng Mục tiêu cần đạt phần Sinh học Vi sinh vật Chủ đề 9 Mục tiêu Bài17: Vi sinh vật và - Nêu được khái niệm vi sinh vật. Kể tên được các nhóm các phương pháp vi sinh vật. nghiên cứu vi sinh vật - Phân biệt được các kiểu dinh dưỡng ở 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 - Khái niệm sinh trưởng của VSV.. - Nêu được 4 pha sinh trưởng của quần thể vi khuẩn trong Bài 18: Sinh trưởng nuôi cấy không liên tục và ý nghĩa của từng pha và sinh sản ở VSV - Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật. - Trình bày được ý nghĩa của việc sử dụng kháng sinh để ức chế hoặc tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh và tác hại của việc lạm dụng thuốc kháng sinh trong chữa bệnh cho con người và động vật. - Phân biệt được các hình thức sinh sản ở vi sinh vật nhân sơ và vi sinh vật nhân thực. - Biết các hình thức sinh sản của vi sinh vật. - Nêu được đặc điểm của một số chất hóa học ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật. - Trình bày được ảnh hưởng của các yếu tố vật lí đến sinh trưởng của vi sinh vật. - Thực hiện được dự án các sản phẩm công nghệ vi sinh vật. - Phân tích được triển vọng của công nghệ vi sinh trong tương lai. Bài 19: Quá trình tổng - Nêu được một số ví dụ về quá trình tổng hợp và phân giải hợp và phân giải ở vi các chất ở vi sinh vật. sinh vật - Phân tích được vai trò của vi sinh vật trong đời sống con người và trong tự nhiên. 12
- Quan sát, giải thích và rút ra được kết luận từ các hiện tượng thực tế của sản xuất và đời sống liên quan đến quá trình lên men. - Nêu được các ứng dụng của các quá trình lên men vào sản xuất và đời sống. - Nêu được các tác động tiêu cực của các quá trình lên men lên đời sống con người và cách phòng tránh chúng. - Thiết kế được một số sản phẩm của quá trình lên men Bài 20: Thành tựu - Kể tên được một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi của công nghệ vi sinh vật. sinh vật và ứng dụng - Kể tên được một số ngành nghề liên quan đến công nghệ của vi sinh vật vi sinh vật và triển vọng phát triển của ngành nghề đó. - Phân tích được triển vọng công nghệ vi sinh vật trong tương lai. - Trình bày được cơ sở khoa học của việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn. - Thực hiện được dự án hoặc đề tài tìm hiểu về các sản phẩm công nghệ vi sinh vật. 3. Một số dự án minh họa theo tiến trình bài học giáo dục STEM trong chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”- Sinh học 10 3.1. Những yếu tố về kiến thức được sử dụng trong các lĩnh vực STT Lĩnh vực Kiến thức - Dinh dưỡng, chuyển hoá vật chất và năng lượng ở vi sinh vật. Sinh học - Quá trình phân giải các chất ở VSV; Sinh trưởng của VSV và các yếu tố ảnh hưởng đến 1 Khoa học sinh trưởng của VSV - Các phương trình thủy phân prôtêin; Hóa học polisaccharide - Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. 2 Kĩ thuật - Xây dựng và thực hiện được quy trình sản xuất . - Sử dụng các nguyên liệu cho quy trình sản xuất, các vật 3 Công nghệ liệu hỗ trợ. 13
- Sử dụng toán thống kê số liệu trong quá trình nghiên cứu 4 Toán học thực trạng và trong quá trình thực hiện quy trình. - Tính được tỉ lệ các nguyên liệu để tạo ra sản phẩm tốt nhất. 3.2. Dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” theo định hướng giáo dục STEM để phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh THPT Quy trình dạy học các dự án tương tự nhau, mỗi lớp tôi lựa chọn một dự án. Sau đây xin giới thiệu 3 dự án đã thực hiện cho khối 10 ở trường tôi năm học 2022 – 2023 3.2.1 . Giáo án dạy học 1: TÊN BÀI DẠY: CHỦ ĐỀ CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT “DỰ ÁN STEM: XÂY DỰNG QUY TRÌNH LÀM TƯƠNG ” Thời gian thực hiện: 5 tiết (bài:17,18,19 Sinh học lớp 10 cánh diều) I. MỤC TIÊU: Thực hiện bài dạy này sẽ góp phần hình thành và phát triển các năng lực, phẩm chất của học sinh với các biểu hiện cụ thể sau: 1. Năng lực: - Nêu được khái niệm vi sinh vật, đặc điểm , môi trường sống, các kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật - Khái niệm sinh trưởng của vi sinh vật, trình bày được đặc điểm từng pha trong nuôi cấy không liên tục của quần thể vi sinh vật - Phân biệt được các hình thức sinh sản của vi sinh vật - Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật - Trình bày được ý nghĩa của việc sử dụng kháng sinh để ức chế hoặc tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh và tác hại của việc lạm dụng thuốc kháng sinh trong chữa bệnh cho con người và động vật. - Nêu được một số ví dụ về quá trình tổng hợp và phân 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 - Trình bày được một số ứng dụng trong thực tiễn - Giải thích được cơ sở khoa học của việc ứng dụng quá trình phân giải của vi sinh vật trong việc tạo ra các sản phẩm như: tương, kim chi, sữa chua, nước mắm…. - Lập kế hoạch, tiến hành các thí nghiệm chứng minh vai trò của vi sinh vật trong phân giải các chất; nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình lên 14
men …, ghi chép, đánh giá và đề xuất quy trình làm tương theo các tiêu chuẩn cần đạt của sản phẩm - Vận dụng kiến thức vào thực tiễn: Vận dụng kiến thức về phân giải prôtêin và lên men lactic tạo ra sản phẩm tương có chất lượng cao. - Giải quyết vấn đề và sáng tạo: Đề xuất các dự án trong chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng của vi sinh vật” – Sinh học 10 2. Về phẩm chất: - Giao tiếp và hợp tác: Phân công và thực hiện các nhiệm vụ cá nhân, nhóm hoàn thành các nhiệm vụ của dự án “xây dựng quy trình làm tương”. Trình bày và trả lời chất vấn trước lớp để bảo vệ quy trình và sản phẩm tương. - Cẩn thận, tỉ mỉ, đảm bảo vệ sinh và an toàn thực phẩm trong quá trình thực hiện làm tương; trách nhiệm trong việc thực hiện nhiệm vụ được giao trong quá trình chế biến và thử nghiệm, đánh giá chât lượng sản phẩm tương. - Yêu thích khám phá, tìm tòi và vâ ̣n du ̣ng cá c kiế n thứ c ho ̣c được vào giả i quyế t 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. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU: - 4 kính hiển vi, lamen, lam kính, panh, kẹp gỗ, máy lửa, đèn cồn, dung dịch fucsin - Một ít váng nước ở ruộng lúa, một mẫu bánh mì để 7 ngày nơi ẩm ướt, một ít nước dưa chua, dịch nấm nem - Nguyên liệu và dụng cụ làm tương cho 1 nhóm 7-8 HS:  Nguyên liệu: 2 kg đậu tương hoặc đậu nành, 0,5 kg mốc tương, 1 kg muối tinh khiết, 10 lít nước đun sôi để nguội hoặc nước mưa  Dụng cụ: 1 bình gốm sứ (15 lít); 1 muống lớn; 1 chiếc đũa tre dài 75 cm.  Phiếu học tập số 1 Nhiệm vụ : Cá nhân đọc nội dung bài 17,18,19 ( Sinh học 10 sách cánh diều) trả lời các câu hỏi sau: 1. Khái niệm vi sinh vật 2. Nêu các đặc điểm của vi sinh vật. 3. Xác định nguồn năng lượng và nguồn cacbon đối với các kiểu dinh dưỡng sau: Quang tự dưỡng, hóa tự dưỡng, quang dị dưỡng, hóa dị dưỡng 15