Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Tổ chức dạy học STEM nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh lớp 10 tại trường THPT Thái Hoà

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến "Tổ chức dạy học STEM nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh lớp 10 tại trường THPT Thái Hoà" được hoàn thành với mục tiêu nhằm xây dựng được các dự án STEM dưới dang đề tài nghiên cứu khoa học; quy trình tổ chức dạy học STEM trong dạy học Sinh học lớp 10 để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh cấp THPT.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Tổ chức dạy học STEM nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh lớp 10 tại trường THPT Thái Hoà

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: “TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH LỚP 10 TẠI TRƯỜNG THPT THÁI HOÀ” Lĩnh vực: LL&PPDH Môn Sinh học
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT THÁI HOÀ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: “TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH LỚP 10 TẠI TRƯỜNG THPT THÁI HOÀ” Lĩnh vực: LL&PPDH Môn Sinh học Tác giả : Phạm Thị Thanh Chung Tổ bộ môn : Khoa học tự nhiên Điện thoại : 0945055804 Nghệ An – 2024
MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1 PHẦN 1: MỞ ĐẦU 2 1.1. Lý do chọn đề tài 2 1.2. Mục đích, nhiệm vụ của đề tài 3 1.3. Đối tượng, phạm vi, thời gian nghiên cứu. 3 1.4. Phương pháp nghiên cứu 4 1.5. Giả thiết khoa học 4 1.6. Đóng góp mới của đề tài 4 PHẦN 2: NỘI DUNG 5 CHƯƠNG I: CỞ SỞ KHOA HỌC 5 1. Cơ sở lý luận 5 1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM 5 2. Cơ sở thực tiễn 5 2.1. Đặc điểm bài học STEM 5 2.2. Tiến trình bài học STEM 5 2.3. Thực trạng của việc tìm hiểu, khai thác, xây dựng và thực hiện 7 các chủ đề giáo dục STEM trong trường THPT Chương 2: THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ STEM ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NCKH CHO HỌC SINH LỚP 10 THPT THÁI HOÀ 10 TRONG DẠY HỌC PHẦN SINH HỌC TẾ BÀO 1. Phân tích cấu trúc, nội dung phần Sinh học tế bào, Sinh học 10 10 2. Nguyên tắc thiết kế chủ đề STEM dưới dạng một đề tài NCKH 11 3. Quy trình thiết kế chủ đề STEM dưới dạng một đề tài NCKH 11 4. Vận dụng chủ đề STEM để phát triển năng lực NCKH cho học sinh 13 lớp 10 trường THPT Thái Hoà trong dạy học phần Sinh học tế bào. 4.1. STEM thiết kế mô hình cấu trúc tế bào nhân sơ 13
4.2. STEM quá trình tổng hợp - phân giải các chất ở vi sinh vật và 21 một số ứng dụng trong thực tiễn (3 tiết) Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 35 3.1. Mục đích thực nghiệm 35 3.2. Nội dung thực nghiệm 35 3.3. Phương pháp thực nghiệm 35 3.4. Kết quả TN 35 PHẦN 3. KẾT LUẬN 39 1. Kết luận 39 2. Kiến nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 41
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GV Giáo viên HS Học sinh NCKH Nghiên cứu khoa học NL Năng lực KN Kĩ năng PPDH Phương pháp dạy học THPT Trung học phổ thông 1
PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài 1.1. Xuất phát từ mục tiêu đổi mới giáo dục và đào tạo của nước ta trong giai đoạn hiện nay Hội nghị lần thứ 8 Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam (Khóa XI) đã thông qua nghị quyết số 29/NQ-TW ngày 4 tháng 11 năm 2013 về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Đảng ta đã xác định: “…Đổi mới phương pháp dạy học ở tất cả các cấp học, bậc học, kết hợp tốt học đi đôi với hành, học tập gắn liền với lao động sản xuất, thực nghiệm và nghiên cứu khoa học, gắn nhà trường với xã hội. Áp dụng những phương pháp dạy học hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh có năng lực tư duy sáng tạo…”[1]. Ngày 27 tháng 3 năm 2015, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 404/QĐ-TTg phê duyệt đề án đổi mới chương trình, sách giáo khoa phổ thông nhằm chuyển biến căn bản toàn diện và chất lượng hiệu quả giáo dục phổ thông, kết hợp dạy chữ - dạy người và định hướng nghề nghiệp, phát triển toàn diện cả về phẩm chất và nặng lực, hài hòa đức, trí, thể, mĩ và phát huy tốt nhất tiềm năng của học sinh đáp ứng với yêu cầu của sự nghiệp xây dựng, bảo vê đất nước trong thời đại toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp mới, thích ứng cao trước mọi biến động của thiên nhiên và xã hội. Vì vậy đổi mới giáo dục là vấn đề cấp thiết và xu thế mang tính toàn cầu. Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 chỉ đạo các Bộ, ngành, địa phương triển khai đồng bộ nhiều giải pháp nhằm tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (còn gọi là cách mạng công nghiệp 4.0) [2].Theo đó, phải thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, Bộ GD-ĐT cần tập trung vào thúc đẩy giáo dục STEM bên cạnh ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông. Nguyên lí của STEM là “HỌC THÔNG QUA HÀNH”. 1.1.2. Xuất phát từ tính ưu việt của dạy học STEM Trong quá trình dạy học môn Sinh học, hoạt động giáo dục Nghề phổ thông, các đợt tập huấn về đổi mới phương pháp dạy học do Sở GD& ĐT Nghệ An tổ chức và vinh dự được tham gia hoạt động Seminar với các giáo viên nhóm Sinh trong Tỉnh Nghệ An với sự có mặt của TS. Nguyễn Thanh Mỹ - Phó Trưởng phòng Đào tạo, Ủy viên Ban Quản lý chương trình ETEP, Trường Đại học Vinh, TS. Phạm Hương - Trưởng bộ môn Phương pháp dạy học Sinh học, Trường Đại học Vinh về vấn đề đổi mới phương pháp dạy học môn Sinh học đáp ứng yêu cầu chương trình giáo dục phổ thông 2018, Ngay lập tức tôi bị cuốn hút bởi các hoạt động trải nghiệm STEM liên quan 4 lĩnh vực Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật), Mathematics (Toán học) được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh vừa nắm vững lý thuyết vừa thành thạo kĩ năng thực hành, 2
tạo ra sản phẩm thực tế, ứng dụng chúng vào thực tiễn đời sống. Đặc biệt là nhu cầu được hợp tác giữa các trường THPT với các cơ sở sản xuất, giáo dục nghề nghiệp 1.1.3. Xuất phát từ yêu cầu và thực trạng phát triển năng lực NCKH cho HS THPT ở nước ta Phát triển năng lực NCKH cho HS trong thời đại mới giúp các em có thể tích cực, chủ động, sáng tạo để tự trang bị cho bản thân những tri thức cần thiết cho đời sống .Vì vậy việc phát triển năng lực NCKH cho HS là tất yếu, là yêu cầu mang tính đột phá theo định hướng của UNESCO gồm bốn trụ cột đó là “Học để biết, học để làm, học để chung sống, học để tự khẳng định mình”. Kiến thức về “Sinh học tế bào” là kiến thức trọng tâm của của chương trình Sinh học 10 THPT. Từ các kiến thức về tế bào, virus HS có thể ứng dụng kiến thức vào thực tiễn liên quan đến bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khoẻ thì việc phát triển cho học sinh năng lực vận dụng kiến thức khi học phần này vào thực tiễn thông qua NCKH là rất cần thiết, phải được đặc biệt quan tâm. Hoạt động NC KHKT là hoạt động hữu ích, hỗ trợ hoạt động dạy học, năng lực NCKH giúp học sinh vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học vào giải quyết các tình huống có vấn đề trong cuộc sống, tạo sân chơi trí tuệ , tìm những ý tưởng KH độc đáo, là cú hích để đổi mới PP dạy học, bớt dần dạy “chay”, học “chay”. Xuất phát từ yêu cầu đổi mới dạy học, từ chương trình giáo dục phổ thông mới, từ giá trị của dạy học STEM, từ thực trạng của bộ môn Sinh học bậc THPT nên chúng tôi đã chọn đề tài này. 1.2. Mục đích, nhiệm vụ của đề tài Xây dựng được các dự án STEM dưới dang đề tài nghiên cứu khoa học; quy trình tổ chức dạy học STEM trong dạy học Sinh học lớp 10 để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh cấp THPT. 1.3. Đối tượng, phạm vi, thời gian nghiên cứu. 1.3.1. Đối tượng Quy trình dạy học STEM Quá trình dạy học Sinh học tế bào 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu Vận dụng dạy học STEM trong dạy học Sinh học tế bào để phát triển NLNCKH cho HS THPT Thái Hoà. 1.3.3. Kế hoạch thời gian thực hiện Thời gian Nội dung Viết đề cương và triển khai sáng kiến trong giai đoạn Tháng 9/2023 – 12/2023 thử nghiệm, khảo sát và đánh giá kết quả đạt được. 3
Thời gian Nội dung Tiếp tục áp dụng sáng kiến để kiểm định độ tin cậy Tháng 12/2023 – 03/2024 của các giải pháp đề ra. Tháng 4/2024 Hoàn thành sáng kiến kinh nghiệm. 1.4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Phương pháp điều tra cơ bản - Phương pháp tham vấn chuyên gia - Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Phương pháp thống kê toán học 1.5. Giả thiết khoa học Nếu như xây dựng được các chủ đề STEM và sử dụng các chủ đề đó để tổ chức dạy học Sinh học tế bào theo quy trình nghiên cứu khoa học thì sẽ vừa nâng cao được kiến thức Sinh học tế bào (Sinh học lớp 10) vừa phát triển được NLNCKH cho HS THPT. 1.6. Đóng góp mới của đề tài - Làm sáng tỏ được cơ sở lý luận và thực tiễn về chủ đề STEM nói chung và việc vận dụng chủ đề STEM trong dạy học Sinh học nói riêng để phát triển NLNCKH. - Xây dựng được hệ thống chủ đề STEM và vận dụng chủ đề STEM để phát triển NLNCKH cho HS trong dạy học Sinh học tế bào - THPT. - Xây dựng được bảng tiêu chí đánh giá kết quả vận dụng chủ đề STEM để phát triển NLNCKH cho HS trong dạy học sinh học tế bào - THPT. 4
PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG I: CỞ SỞ KHOA HỌC 1. Cơ sở lý luận 1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM Ở nhiều quốc gia, cải cách giáo dục tập trung vào việc tăng khả năng, hứng thú, đam mê khoa học của học sinh đối với STEM và giảng dạy STEM. Tại Mỹ: Giáo dục STEM không phải là vấn đề quá mới ở Mỹ, nhưng gần đây nó dành được sự quan tâm lớn của quốc gia thông qua luật liên bang. Có ba khuyến cáo quan trọng cho những nhà hoạch định chính sách phát triển các công cụ nhằm xây dựng những vấn đề liên quan đến STEM một cách toàn diện gồm: Yêu cầu xây dựng một cách nghiêm túc chương trình giáo dục STEM trong hệ đào tạo 12 năm; cải thiện việc dạy và học STEM trên phạm vi toàn quốc; hỗ trợ các mô hình mới tập trung vào sự phù hợp để chắc chắn rằng tất cả các học sinh đều có những kĩ năng STEM sau khi tốt nghiệp. Một trong các chiến lược chung nhất ở Mỹ hướng tới STEM là nâng cao yêu cầu về Toán học và Khoa học đối với học sinh tốt nghiệp. Cách tiếp cận này là cơ sở giúp các nhà trường có thể tác động tới tất cả học sinh. Tại Pháp: Giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học. Trong giai đoạn chính của bậc Tiểu học, học sinh được học về Toán học, Khoa học tự nhiên và Công nghệ. học sinh đã được tham gia các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy sự quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ, bên cạnh đó phát triển tư duy phê phán của học sinh. Tại Anh: Giáo dục STEM đã được phát triển thành một chương trình quốc gia với mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM bao gồm 4 nội dung chính: Một là, tuyển dụng giáo viên giảng dạy STEM. Theo đó, dạy tích hợp không phải là một giáo viên dạy nhiều môn học một lúc mà các giáo viên các môn học khác nhau phải hợp tác, cùng xây dựng bài giảng để học sinh có thể vận dụng kiến thức và kĩ năng của nhiều môn để giải quyết một vấn đề. Hai là, bồi dưỡng nâng cao trình độ của giáo viên. Ba là, cải tiến và làm phong phú chương trình học cả trong và ngoài lớp học. Bốn là, phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học. Việt Nam là quốc gia đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế, cuộc Cách mạng 4.0 mở ra nhiều cơ hội trong việc nâng cao trình độ công nghệ, nâng cao năng lực sản xuất và cạnh tranh sản phẩm đồng thời là cơ hội lớn cho sản xuất công nghiệp với trình độ và công nghệ tiên tiến. Tại Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ đã chỉ rõ: “Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 với xu hướng phát triển dựa trên nền tảng tích hợp cao độ của hệ thống kết nối số hóa - Vật lí – Sinh học với sự đột phá của Internet vạn vật và trí tuệ nhân tạo đang làm thay đổi căn bản nền sản xuất của thế giới. Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 với đặc điểm là tận dụng một cách triệt để 5
sự lan tỏa của số hóa và công nghệ thông tin. Làn sóng công nghệ mới này đang diễn ra với tốc độ khác nhau tại các quốc gia trên thế giới, nhưng đang tác động mạnh mẽ, ngày một tăng tới mọi mặt của đời sống kinh tế- xã hội, dẫn đến việc thay đổi phương thức và lực lượng sản xuất của xã hội. Tuy nhiên, nếu không bắt nhịp được với tốc độ phát triển của thế giới và khu vực, Việt Nam sẽ phải đối mặt những thách thức, tác động tiêu cực như: Sự tụt hậu về công nghệ dẫn đến suy giảm sản xuất kinh doanh; dư thừa lao động có kĩ năng và trình độ thấp gây phá vỡ thị trường lao động truyền thống, ảnh hưởng tới tình hình kinh tế xã hội đất nước.” Chúng ta đang tích cực thực hiện đổi mới căn bản toàn diện giáo dục đào tạo theo tinh thần của Nghị quyết 29-BCHTW, đổi mới phương pháp dạy, hình thức tổ chức dạy học để chuyển từ chủ yếu quan tâm đến việc cung cấp kiến thức sang việc quan tâm hình thành, phát triển các năng lực, phẩm chất người học, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh, tăng cường kĩ năng thực hành… “Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, ở đó học sinh áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và khả năng cạnh tranh trong nền kinh kế mới” (Theo Hiệp hội các Giáo viên dạy khoa học Mỹ-NSTA). 1.2. Khái niệm STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM, trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác. 6
2. Cơ sở thực tiễn 2.1. Đặc điểm bài học STEM * Giáo dục STEM trong trường trung học Mỗi bài học STEM đề cập đến một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi HS phải hoc và sử dụng kiến thức thuộc các môn học trong chương trình để giải quyết vấn đề đó, giáo dục STEM đảm bảo giáo dục toàn diện, nâng cao hứng thú học tập của HS, hình thành và phát triển năng lực phẩm chất cho HS, kết nối trường học với cộng đồng đặc biệt có vai trò trong hướng nghiệp và phân luồng HS. * Một vài khó khăn khi triển khai giáo dục STEM trong Chương trình GDPT mới Thứ nhất: Rõ ràng rằng việc khai thác, áp dụng những điểm mạnh của Giáo dục STEM là hết sức có lợi và cần thiết đối với giáo dục phổ thông của chúng ta. Nhưng trong hoàn cảnh thực tế của đất nước về trình độ và năng lực của một số cán bộ quản lý của giáo viên; cơ sở vật chất của các nhà trường; điều kiện kinh tế-xã hội của các địa phương... thì điều đó lại trở nên không đơn giản. Đặc biệt, có hai yếu tố cần xem xét: - Đã chuẩn bị các văn bản cần thiết chỉ đạo triển khai giáo dục STEM? - Cán bộ quản lí các nhà trường phổ thông có thực sự quan tâm đến giáo dục STEM hay không? Bởi nếu không thì có thể viện dẫn rất nhiều lí do để không áp dụng. Thứ hai: Vấn đề tích hợp và phát triển năng lực giải quyết vấn đề gắn với thực tiễn là những vấn đề khó đối với giáo viên hiện nay. Tuy được nhấn mạnh nhiều trong những năm qua, nhưng thực tế diễn ra ở nhà trường thì chưa được như mong muốn. Có thể nói giáo dục STEM mới chỉ thực hiện được tại một số nhà trường phổ thông dưới hình thức thu hút một số học sinh tham gia dự thi khoa học kỹ thuật dành cho Thanh thiếu niên nhi đồng của Trường và Tỉnh vào tháng 12 hàng năm. Thứ ba: Kiểm tra đánh giá và thi cử cần tương thích với những tư tưởng cơ bản của Giáo dục STEM. Tuy nhiên nếp nghĩ “thi gì học nấy” là một trở lực lớn trong việc đưa Giáo dục STEM vào nhà trường phổ thông. 2.2. Tiến trình bài học STEM Hoạt động 1: Xác định vấn đề - Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm, phát hiện vấn đề/ nhu cầu. - Nội dung: Tìm hiểu hiện tượng, sản phẩm, công nghệ, đánh giá về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ… - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (Bài ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ, đánh giá, đặt câu hỏi về hiện tượng, công nghệ, sản phẩm). - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Nội dung, phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); HS thực hiện nhiệm vụ (qua thực tế, tài 7
liệu, video, cá nhân hoặc nhóm); Báo cáo, thảo luận (Thời gian, địa điểm, cách thức); Phát hiện/ phát biểu vấn đề (GV hỗ trợ). Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, HS thực hiện hoạt động tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của GV. Trong bài học STEM sẽ không còn các “tiết học” thông thường mà ở đó GV “giảng dạy” kiến thức mới cho HS. Thay vào đó, HS phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. - Mục đích: Hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp. - Nội dung: Nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận, hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/ thiết kế. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (Xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/ thiết kế). - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu đọc/ nghe/ nhìn/ làm để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích kiến thức mới) HS nghiên cứu tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo, thảo luận. GV điều hành, “chốt” kiến thức mới + hỗ trợ HS đề xuất giải pháp/ thiết kế mẫu thử nghiệm. Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp - Mục đích: Lựa chọn giải pháp/ bản thiết kế. - Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/ thiết kế để lựa chọn và hoàn thiện. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Giải pháp/ bản thiết kế được lựa chọn, hoàn thiện. - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ ( Nêu rõ yêu cầu HS trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế); HS báo cáo, thảo luận; GV điều hành nhận xét, đánh giá + hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp / thiết kế mẫu thử nghiệm. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá - Mục đích: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế. - Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; Chế tạo mẫu theo thiết kế, thử nghiệm và điều chỉnh. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Dụng cụ/ thiết bị/ mô hình/ đồ vật…đã chế tạo và thử nghiệm, đánh giá. - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ ( Lựa chọn dụng cụ/ thiết bị/ mô hình/ đồ vật/thiết bị thí nghiệm để chế tạo và lắp ráp); HS thực hành ghép cành. Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh - Mục đích: Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu. - Nội dung: Trình bày và thảo luận. 8
- Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Sản phẩm cành chiết + bài trình bày báo cáo - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Mô tả rõ yêu cầu và sản phẩm trình bày); HS báo cáo và thảo luận, GV đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện. 2.3. Thực trạng của việc tìm hiểu, khai thác, xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường THPT 2.3.1. Thực trạng Kết quả điều tra: Đối với giáo viên ta thấy đa số GV đều cho rằng mức độ vận dụng các kiến thức vào thực tiễn đời sống và cho HS hợp tác làm ra các sản phẩm trong quá trình dạy học hiện nay chưa vận dụng hoặc vận dụng nhưng chưa tạo ra sản phẩm cụ thể (83,3%). Vì vậy, hầu hết GV đều nhận định là cần thiết phải kết nối những kiến thức từ các môn toán học, vật lí, hóa học, sinh học, tin học…vào quá trình dạy học hiện nay (86,7%). Đối với chương trình giáo dục STEM, một số giáo viên còn chưa biết thông tin gì (8,9%), đa số GV chỉ dừng lại ở mức độ biết qua các phương tiện thông tin đại chúng (71,1%) mà chưa đi sâu tìm hiểu, vận dụng vào quá trình dạy học. Trong số những GV đã biết và tìm về chương trình giáo dục STEM thì đa số đều có ý kiến là nên vận dụng STEM vào các tiết có hoạt động trải nghiệm (95,5%), một số ít lại cho rằng không nên vận dụng STEM trong dạy học (4,5%). Từ các số liệu thu thập được, ta thấy rằng tình hình vận dụng những ưu điểm giáo dục STEM vào trong quá trình dạy học của giáo viên còn nhiều hạn chế, chưa thực sự sâu rộng trong đội ngũ giáo viên THPT. Tuy nhiên, với những ưu điểm vượt trội của nó, việc nghiên cứu và vận dụng giáo dục STEM vào quá trình dạy học của GV sẽ trở nên phổ biến hơn trong thời gian tới. Đa số HS đều cho rằng mức độ vận dụng các kiến thức vào thực tiễn đời sống và hợp tác để ra các sản phẩm trong quá trình học hiện nay còn chưa cao (98,3%). Về chương trình giáo dục STEM, đa số học sinh chỉ dừng lại ở mức độ biết qua các phương tiện thông tin đại chúng (63,6%), nhiều học sinh chưa hề biết giáo dục STEM (31,8%).. Như vậy, việc tìm hiểu, nghiên cứu, vận dụng các chủ đề giáo dục STEM trong HS còn rất hạn chế. Đa số các em mong muốn Thầy/Cô tiếp cận, sử dụng các chủ đề STEM trong giảng day và giáo dục (92,5%). Điều này chứng tỏ mặc dù giáo dục STEM đang tương đối xa lạ với học sinh các huyện miền núi nhưng với ưu điểm phù hợp với xu hướng đổi mới nền giáo dục hiện nay, nhu cầu của người học, việc tìm hiểu, nghiên cứu, khai thác và áp dụng chương trình giáo dục STEM vào học tập của học sinh sẽ trở nên phổ biến hơn nhiều trong vài năm tới. 2.3.2. Nguyên nhân của những thực trạng - Các tài liệu tham khảo bằng tiếng Việt về giáo dục STEM rất ít, chủ yếu bằng tiếng nước ngoài là khó khăn không nhỏ cho việc tìm hiểu và tiếp cận với chương trình giáo dục STEM . 9
- Giáo viên còn chậm đổi mới trong công tác giảng dạy và giáo dục, chủ yếu sử dụng phương pháp giảng dạy truyền thống. Chưa tiếp cận nhiều với các phương pháp dạy học tích cực, tiên tiến trên thế giới. - Giáo viên và học sinh ít được làm quen với các hoạt động giáo dục STEM do thời gian cố định một tiết dạy là 45 phút, cơ sở vật chất còn chưa đáp ứng được với chương trình giáo dục phổ thông mới, GV ngại chuẩn bị giáo án theo chương trình giáo dục STEM, không có điều kiện chuẩn bị các nguyên vật liệu, HS ngại giao tiếp trình bày trước đám đông, quá trình học tập còn thụ động. 2.3.3. Những thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng chủ đề giáo dục STEM trong dạy học tại các trường THPT thị xã Thái Hoà 2.3.3.1. Thuận lợi - Việc xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường THPT là một vấn đề mới, phù hợp với xu thế đổi mới toàn diện nền giáo dục theo định hướng phát triển năng lực học sinh và xu thế toàn cầu hóa giáo dục trên thế giới nên đang được sự quan tâm của các cấp quản lý giáo dục, Ban giám hiệu nhà trường, cộng đồng xã hội. 2.3.3.2. Khó khăn - Nguồn tư liệu phục vụ cho việc xây dựng hệ thống chủ đề STEM còn nhiều hạn chế. - Chương trình giáo dục STEM tuy đã từng bước được triển khai trên toàn quốc, tuy nhiên chưa đi vào chiều sâu của từng môn học. - Đội ngũ giáo viên nói chung và giáo viên dạy môn sinh học nói riêng đa số chưa tiếp cận sâu với chương trình giáo dục STEM. - Các hoạt động dạy học theo định hướng STEM thường mất nhiều thời gian, công sức và tương đối phức tạp. Năng lực sử dụng khái thác, tổ chức HS hoạt động tạo ra các sản phẩm thực tế còn hạn chế. - Công tác giảng dạy và giáo dục của các trường mặc dù có nhiều cải tiến song vẫn chưa theo hướng phát huy tư duy tích cực, sáng tạo của học sinh. Khâu vận dụng lí thuyết vào thực tế còn xa vời, chưa liên kết được với các cơ sở, các nhà tư nhân sản xuất để thực nghiệm, thực tế. 10
Chương 2: THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ STEM ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NCKH CHO HỌC SINH LỚP 10 THPT THÁI HOÀ TRONG DẠY HỌC PHẦN SINH HỌC TẾ BÀO 1. Phân tích cấu trúc, nội dung phần Sinh học tế bào, Sinh học 10 Học xong chương trình Sinh học lớp 10, học sinh củng cố, hệ thống hoá được các kiến thức, kĩ năng đã học ở giai đoạn giáo dục cơ bản, đặc biệt từ môn Khoa học tự nhiên. Thông qua các chủ đề sinh học hiện đại như sinh học tế bào, sinh học vi sinh vật và virus, sinh học và phát triển bền vững, sinh học trong tương lai, công nghệ tế bào, công nghệ enzyme, công nghệ vi sinh vật,... học sinh vừa được trang bị cách nhìn tổng quan về thế giới sống, làm cơ sở cho việc tìm hiểu các cơ chế, quá trình, quy luật hoạt động của các đối tượng sống thuộc các cấp độ tế bào, cơ thể và trên cơ thể; vừa có hiểu biết khái quát về sinh học, công nghệ sinh học và vai trò của sinh học đối với con người. Phần Sinh học tế bào là phần trung tâm của Sinh học lớp 10 – THPT: - Khái quát về tế bào: + Nêu được khái quát học thuyết tế bào. + Giải thích được tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng của cơ thể sống. - Thành phần hoá học của tế bào: + Liệt kê được một số nguyên tố hoá học chính có trong tế bào (C, H, O, N, S, P). + Nêu được vai trò của các nguyên tố vi lượng, đa lượng trong tế bào. + Nêu được vai trò quan trọng của nguyên tố carbon trong tế bào (cấu trúc nguyên tử C có thể liên kết với chính nó và nhiều nhóm chức khác nhau). + Trình bày được đặc điểm cấu tạo phân tử nước quy định tính chất vật lí, hoá học và sinh học của nước, từ đó quy định vai trò sinh học của nước trong tế bào. + Nêu được khái niệm phân tử sinh học. + Trình bày được thành phần cấu tạo (các nguyên tố hoá học và đơn phân) và vai trò của các phân tử sinh học trong tế bào: carbohydrate, lipid, protein, nucleic acid. + Phân tích được mối quan hệ giữa cấu tạo và vai trò của các phân tử sinh học. - Cấu trúc tế bào: + Mô tả được kích thước, cấu tạo và chức năng các thành phần của tế bào nhân sơ. + Phân tích được mối quan hệ phù hợp giữa cấu tạo và chức năng của thành tế bào (ở tế bào thực vật) và màng sinh chất. + Nêu được cấu tạo và chức năng của tế bào chất. + Trình bày được cấu trúc của nhân tế bào và chức năng quan trọng của nhân. 11
+ Phân tích được mối quan hệ giữa cấu tạo và chức năng của các bào quan trong tế bào. + Quan sát hình vẽ, lập được bảng so sánh cấu tạo tế bào thực vật và động vật. + Lập được bảng so sánh tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực. + Thực hành làm được tiêu bản và quan sát được tế bào sinh vật nhân sơ (vi khuẩn). Làm được tiêu bản hiển vi tế bào nhân thực (củ hành tây, hành ta, thài lài tía, hoa lúa, bí ngô, tế bào niêm mạc xoang miệng,...) và quan sát nhân, một số bào quan trên tiêu bản đó. 2. Nguyên tắc thiết kế chủ đề STEM dưới dạng một đề tài NCKH ➢ Chủ đề STEM phải được thiết kế dựa trên những mục tiêu học tập lấy người học làm trung tâm, nội dung không chỉ bó hẹp trong phạm vi của một buổi học, một bài học… mà cần được mở rộng ra trong cả một chủ đề, một môn học và thậm chí trong nhiều môn học thì mới có thể phát huy được hết những ưu điểm của chủ đề STEM. ➢ Chủ đề STEM phải được thiết kế hướng vào mục tiêu phát triển NL NCKH nói riêng và các năng lực khác cần có của HS nói chung ➢ Chủ đề STEM phải chú ý tới hứng thú của người học, thực hiện học đi đôi với hành, là một trong những hình thức dạy học tích cực, nó phát huy cao độ tính tích cực, tự lực, chủ động, sáng tạo… của HS trong quá trình học tập. HS được tham gia hoạt động vào hầu hết các khâu thực hiện của chủ đề. ➢ Chủ đề STEM phải đảm bảo sự phù hợp giữa lý thuyết với thực hành và giữa lý luận với thực tiễn ➢ Chủ đề STEM được thiết kế phải đảm bảo tính khả thi. ➢ Chủ đề STEM phải được thiết kế dựa trên quy trình thực hiện đề tài NCKH. ➢ Chủ đề STEM phải có nội dung mang tính tích hợp cao 3. Quy trình thiết kế chủ đề STEM dưới dạng một đề tài NCKH Hoạt động 1: Xác định vấn đề - Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm, phát hiện vấn đề/ nhu cầu. - Nội dung: Tìm hiểu hiện tượng, sản phẩm, công nghệ, đánh giá về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ… - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (Bài ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ, đánh giá, đặt câu hỏi về hiện tượng, công nghệ, sản phẩm). - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Nội dung, phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); HS thực hiện nhiệm vụ (qua thực tế, tài 12
liệu, video, cá nhân hoặc nhóm); Báo cáo, thảo luận (Thời gian, địa điểm, cách thức); Phát hiện/ phát biểu vấn đề (GV hỗ trợ). Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, HS thực hiện hoạt động tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của GV. Trong bài học STEM sẽ không còn các “tiết học” thông thường mà ở đó GV “giảng dạy” kiến thức mới cho HS. Thay vào đó, HS phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. - Mục đích: Hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp. - Nội dung: Nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận, hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/ thiết kế. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (Xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/ thiết kế). - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu đọc/ nghe/ nhìn/ làm để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích kiến thức mới) HS nghiên cứu tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo, thảo luận. GV điều hành, “chốt” kiến thức mới + hỗ trợ HS đề xuất giải pháp/ thiết kế mẫu thử nghiệm. Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp - Mục đích: Lựa chọn giải pháp/ bản thiết kế. - Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/ thiết kế để lựa chọn và hoàn thiện. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Giải pháp/ bản thiết kế được lựa chọn, hoàn thiện. - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ ( Nêu rõ yêu cầu HS trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế); HS báo cáo, thảo luận; GV điều hành nhận xét, đánh giá + hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp / thiết kế mẫu thử nghiệm. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá - Mục đích: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế. - Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; Chế tạo mẫu theo thiết kế, thử nghiệm và điều chỉnh. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Dụng cụ/ thiết bị/ mô hình/ đồ vật…đã chế tạo và thử nghiệm, đánh giá. - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ ( Lựa chọn dụng cụ/ thiết bị/ mô hình/ đồ vật/thiết bị thí nghiệm để chế tạo và lắp ráp); HS thực hành ghép cành. Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh - Mục đích: Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu. - Nội dung: Trình bày và thảo luận. 13
- Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Sản phẩm cành chiết + bài trình bày báo cáo - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Mô tả rõ yêu cầu và sản phẩm trình bày); HS báo cáo và thảo luận, GV đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện. 4. Vận dụng chủ đề STEM để phát triển năng lực NCKH cho học sinh lớp 10 trường THPT Thái Hoà trong dạy học phần Sinh học tế bào. 4.1. STEM thiết kế mô hình cấu trúc tế bào nhân sơ Môn học: Sinh học, Lớp: 10 Thời gian thực hiện: 3 tiết I. Mục tiêu 1. Về năng lực: - Mô tả được kích thước, cấu tạo và chức năng các thành phần chủ yếu của tế bào nhân sơ. - Giải thích tại sao gọi tên tế bào nhân sơ - Giải thích tại sao trong y tế khi dùng kháng sinh diệt vi khuẩn phải biết đó là vi khuẩn gram dương hay âm? 2. Về phẩm chất: - Trách nhiệm: + Tự nguyện: Không đổ lỗi cho người khác, có ý thức và tìm cách khắc phục hậu quả do mình đã gây ra; quan tâm đến các công việc chung. + Chấp hành kỷ luật: Tìm hiểu và chấp hành những quy định chung của tập thể và cộng đồng; tránh những hành vi vi phạm kỷ luật. - Chăm chỉ: Tích cực học tập, rèn luyện để chuẩn bị cho nghề nghiệp tương lai; Luôn cố gắng vươn lên đạt kết quả tốt trong học tập; Ham học hỏi, thích đọc sách để mở rộng hiểu biết. - Trung thực: Thật thà, ngay thẳng trong học tập, lao động và sinh hoạt hằng ngày; mạnh dạn nói lên ý kiến của mình; Luôn giữ lời hứa; mạnh dạn nhận lỗi, sửa lỗi và bảo vệ cái đúng, cái tốt. II. Thiết bị dạy học và học liệu - Máy tính, tivi - SGK sinh học 10, sưu tầm hình ảnh có liên quan đến bài học - Hình vẽ SGK; Tranh ảnh về các vi khuẩn - Video có hình ảnh thật về vi khuẩn: https://youtu.be/IVkBO65LWRQ. - Phiếu học tập 14
- Công cụ đánh giá ( Phụ lục) - Nguyên vật liệu tái chế. III. Tiến trình dạy học 1. Hoạt động 1: Xác định vấn đề a. Mục tiêu: - Tạo ra mâu thuẫn nhận thức cho HS, khơi dậy mong muốn tìm hiểu kiến thức. - HS xác định được nội dung bài học là tìm hiểu về các thành phần hóa học của tế bào b. Tổ chức thực hiện Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ (Nội dung) - GV chiếu hình ảnh thật về vi khuẩn cho HS quan sát hoặc cho HS quan sát vi khuẩn thật trên kính hiển vi và trả lời câu hỏi: + Vi khuẩn thuộc nhóm phân loại nào trong hệ thống phân loại sinh giới? + Cấu tạo cơ bản của tế bào gồm những thành phần nào? Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ - HS suy nghĩ, trả lời Bước 3: Báo cáo kết quả và thảo luận - GV gọi 1 HS báo cáo trước lớp, HS khác nhận xét, bổ sung Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ (Sản phẩm) - GV đưa thông tin phản hồi, nhận xét, đánh giá, chuẩn hóa kiến thức. 2. Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp a. Mục tiêu: − Mô tả được kích thước, cấu tạo và chức năng các thành phần của tế bào nhân sơ. − Nêu được cấu tạo và chức năng của tế bào chất. − Thực hành làm được tiêu bản và quan sát được tế bào sinh vật nhân sơ (vi khuẩn). − Thiết kế được mô hình tế bào nhân sơ bằng các vật liệu tái chế b. Tổ chức thực hiện Bước 1. Chuyển giao nhiệm vụ GV chia HS thành 6 nhóm và giao các nhiệm vụ như sau: Nhiệm vụ 1: HS hoạt động nhóm đọc SGK, xem video về đặc điểm chung của tế bào nhân sơ và trả lời câu hỏi. 15
Nghiên cứu SGK, nghiên cứu hình vẽ tế bào nhân sơ để trả lời hoàn thành Phiếu học tập số 1: Đặc điểm chung của tế bào nhân sơ Đặc điểm Có Không Màng nhân Kích thước nhỏ Các hệ thống nội màng và các bào quan có màng bao bọc 1. Kích thước nhỏ mang lại lợi thế gì cho VK?.................................... 2. Tại sao tế bào VK gọi là tế bào nhân sơ? Nhiệm vụ 2: HS hoạt động cá nhân: Tìm hiểu về cấu tạo chức năng các thành phần của tế bào nhân sơ Đọc SGK mục II và quan sát hình ảnh các thành phần cấu tạo của vi khuẩn Hoàn thành phiếu học tập số 2: Các thành phần cấu trúc của tế bào nhân sơ STT Cấu trúc Cấu tạo Chức năng 1 Vỏ nhầy 2 Thành tế bào 3 Roi (tiêm mao) 4 Lông (nhung mao) 5 Màng sinh chất 6 Ribôxôm 7 Vùng nhân Nhiệm vụ 3: Thiết kế và hoàn thiện một mô hình cấu trúc tế bào nhân sơ. Bước 2. Thực hiện nhiệm vụ HS thực hiện nhiệm vụ, thảo luận nhóm để thực hiện các yêu cầu học tập, tranh luận về kết quả thảo luận – Kiến thức mới thu được qua nhiệm vụ 1: Nội dung phiếu học tập số 1: Đặc điểm chung của tế bào nhân sơ Đặc điểm Có Không Vật chất di truyền có màng bao bọc X 16