Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học STEM Thiết kế mô hình bẫy bắt côn trùng và một số loài động vật gây hại cây trồng trong chủ đề - Sinh trưởng và phát triển ở động vật (Sinh học 11)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:44

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến "Dạy học STEM Thiết kế mô hình bẫy bắt côn trùng và một số loài động vật gây hại cây trồng trong chủ đề - Sinh trưởng và phát triển ở động vật (Sinh học 11)" nhằm thiết kế và tổ chức dạy học trong chủ đề “Sinh trưởng và phát triển ở động vật” theo định hướng giáo dục STEM “Thiết kế mô hình bẫy bắt côn trùng và một số loài động vật gây hại cây trồng”.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học STEM Thiết kế mô hình bẫy bắt côn trùng và một số loài động vật gây hại cây trồng trong chủ đề - Sinh trưởng và phát triển ở động vật (Sinh học 11)

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Dạy học STEM: “Thiết kế mô hình bẫy bắt côn trùng và một số loài động vật gây hại cây trồng” trong chủ đề - Sinh trưởng và phát triển ở động vật (Sinh học 11) Lĩnh vực: Sinh học -1-
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT PHẠM HỒNG THÁI ---------- SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Dạy học STEM: “Thiết kế mô hình bẫy bắt côn trùng và một số loài động vật gây hại cây trồng” trong chủ đề - Sinh trưởng và phát triển ở động vật (Sinh học 11) Lĩnh vực: Sinh học Tác giả: Võ Tiến Văn Tổ: Khoa học tự nhiên Số điện thoại: 0975676505 Năm học: 2021 - 2022
MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Phần I: Đặt vấn đề 1 1. Lí do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 2 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 2 4. Phương pháp nghiên cứu 2 Phần II: Nội dung nghiên cứu 3 Chương 1: Cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn dạy học giáo dục STEM 3 1. Khái niệm giáo dục STEM 3 2. Vai trò và ý nghĩa của giáo dục STEM 4 3. Hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường 5 4. Thực trạng dạy học giáo dục STEM ở trường THPT 10 4.1.Thực trạng chung 10 4.2 Thực tiễn dạy học giáo dục STEM tại đơn vị công tác 11 Chương 2: Thiết kế và tổ chức dạy học bài học STEM “ thiết kế mô 13 hình bẫy bắt côn trùng và động vật gây hại cây trồng” 1. Nguyên tắc thiết kế bài học dạy học STEM trong sinh học 13 2. Tiêu chí xây dựng bài học STEM 13 3. Quy trình xây dựng bài học STEM 14 4. Giáo án thực nghiệm 24 Chương 3: Kết quả thực nghiệm 32 1. Đối với nhà trường 32 2. Đối với giáo viên 32 3. Đối với học sinh 32 Phần III: Kết luận và kiến nghị 34 1. Kết luận 34 2. Kiến nghị 34
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT KÍ HIỆU VIẾT TẮT NỘI DUNG ĐẦY ĐỦ 1 BVTV Bảo vệ thực vật 2 CLB Câu lạc bộ 3 GV Giáo viên 4 KH Kế hoạch 5 KHCN Khoa học công nghệ 6 KHKT Khoa học kĩ thuật 7 KHTN Khoa học tự nhiên 8 H Hình 9 HĐ Hoạt động 10 HĐTN Hoạt động trải nghiệm 11 HĐHTN Hoạt động học trải nghiệm 12 HS Học sinh 13 NL Năng lực 14 THPT Trung học phổ thông
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài: Giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, qua đó phát triển cho học sinh năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cùng với những năng lực khác tương ứng, đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển kinh tế – xã hội. Mỗi bài học STEM trong chương trình giáo dục phổ thông đề cập đến một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học và sử dụng kiến thức thuộc các môn học trong chương trình để sử dụng vào giải quyết vấn đề đó. Giáo dục STEM đảm bảo giáo dục toàn diện, nâng cao hứng thú học tập các môn học, hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh, kết nối trường học với cộng đồng, góp phần hướng nghiệp, phân luồng. Sinh học là một môn khoa học nằm trong thành tố của Giáo dục STEM, việc tổ chức dạy học kiến thức Sinh học theo định hướng giáo dục STEM chính là một hướng nghiên cứu hiệu quả giúp nội dung học tập gắn liền với thực tiễn, giúp HS hình thành được những kỹ năng cần thiết để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại. Hiện nay giáo viên vẫn còn chưa nhận thức rõ bản chất dạy học STEM cũng như cách thức thiết kế và tổ chức hoạt động STEM trong môn học, nên việc nghiên cứu sâu về hoạt động STEM, cách thức tổ chức học sinh học tập STEM ở các môn học nói chung và sinh học nói riêng là cần thiết trong bối cảnh Việt Nam đang đổi mới căn bản và toàn diện Giáo dục. Trên địa bàn tỉnh ta hiện nay, tình trạng lạm dụng, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) không đúng liều lượng, quy trình đã gây ra những hậu quả cho chính người sản xuất và cả người tiêu dùng. Vì vậy, nâng cao nhận thức và ý thức của người dân trong sản xuất an toàn đang là vấn đề cần được quan tâm. Có thể thấy, những năm gần đây, do tác động của biến đổi khí hậu, thời tiết diễn biến bất thường cộng với vấn đề thâm canh, tăng vụ đã khiến cho tình hình dịch bệnh gây hại trên cây trồng diễn ra khá phức tạp, kéo theo số lượng và chủng loại thuốc BVTV cũng tăng lên. Mặt khác, một số loại thuốc BVTV kém chất lượng, khi phun không mang lại hiệu quả như mong muốn nên người nông dân phải phun đi, phun lại nhiều lần, dẫn đến thiệt hại về kinh tế. Từ đó, dẫn đến tình trạng sử dụng thuốc BVTV tùy tiện, không đúng loại thuốc, không theo khuyến cáo của cơ quan chức năng và không áp dụng kỹ thuật theo phương pháp “4 đúng”. Cộng với tâm lý muốn phòng ngừa dịch hại, diệt sâu nhanh, nên nông dân tăng liều lượng, sử dụng thuốc cực độc để bảo vệ cây trồng, tăng năng suất và tiết kiệm nhân công cho việc phun thuốc. Điều đáng nói là lượng thuốc BVTV được sử dụng gấp 2- 3 lần so với bình thường, với liều lượng cao, độc tính cao sẽ làm giảm hiệu lực trừ dịch hại, hoặc có tác động xấu đến sức khỏe người nông dân. 1
Xuất phát từ những lí do trên, tôi chọn đề tài: “Thiết kế mô hình bẫy bắt côn trùng và một số loài động vật gây hại cây trồng” trong chủ đề - Sinh trưởng và phát triển ở động vật (Sinh học 11) 2. Mục đích nghiên cứu: Thiết kế và tổ chức dạy học trong chủ đề “Sinh trưởng và phát triển ở động vật” theo định hướng giáo dục STEM “Thiết kế mô hình bẫy bắt côn trùng và một số loài động vật gây hại cây trồng”. 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu: - Đề tài được thực hiên trong nội dung chủ đề “Sinh trưởng và phát triển ở động vật”, phần B - Sinh trưởng và phát triển ở động vật, chương III – Sinh trưởng và phát triển, Sinh học 11 THPT và tích hợp các môn học khác. - Đối tượng: Học sinh lớp 11A1,2,3 - Trường THPT Phạm Hồng Thái. 4. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu về đổi mới phương pháp dạy học, cơ sở lý luận của giáo dục STEM. - Thực nghiệm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm để xem xét tính khả thi của đề tài. - Phương pháp thu thập và xử lí số liệu. 2
PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN GIÁO DỤC STEM 1. Khái niệm Giáo dục STEM. STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học). Nền tảng của giáo dục STEM chính là giáo dục khoa học (science education). Do vậy trước khi tìm hiểu về khái niệm giáo dục STEM, chúng ta nhất thiết phải hiểu rõ về khái niệm khoa học. Đối với ngành giáo dục khoa học, khoa học về cơ bản được định nghĩa như sau: Là tập hợp các tri thức và hoạt động thực tiễn của nhân loại dựa trên các nghiên cứu có tính hệ thống (systematic study) thông qua các quan sát (observations) và các thí nghiệm (experiments) để hiểu về thế giới tự nhiên. Khoa học không chỉ là tập hợp những gì quan sát được mà còn là quá trình của nhận thức (cognition) và tư duy (thinking). Dữ liệu quan sát được là một phần rất quan trọng của khoa học, nhưng khoa học còn có sự diễn giải (interpretation) của con người về các dữ liệu đó, làm cho các dữ liệu khoa học trở nên có ý nghĩa (make sence of science). Trong đời sống xã hội mọi người thường có xu hướng sử dụng lẫn lộn giữa khoa học (science) và kĩ thuật (engineering)/công nghệ (technology) hoặc sử dụng các từ này thay thế cho nhau và cũng không quan tâm nhiều đến sự khác biệt giữa chúng. Vì thế để hiểu rõ được khái niệm STEM yêu cầu phải hiểu rõ được các thuật ngữ trong cụm từ STEM. + Khoa học (Science): Là hệ thống tri thức chủ yếu thông qua quá trình quan sát và giải thích các hiện tượng trên thế giới mang tính chất quy luật. + Kỹ thuật (engineering): Là quá trình tạo ra các đồ vật/sản phẩm mà không có trong tự nhiên. + Công nghệ (technology): Được hiểu theo nghĩa chung là tổng thể các công cụ, thiết bị, hay quá trình đã được thiết lập/sử dụng trong suốt quá trình triển khai tạo sản phẩm. + Toán học (mathematics): Trong mối quan hệ tương tác giữa khoa học, kỹ thuật và công nghệ, yếu tố toán học luôn hiện diện. Toán học được xem là một lĩnh vực đan xen vào tất cả các bước thực hành khoa học và công nghệ. Nhờ các công thức toán học và mô hình tính toán, khoa học có được những thống kê mang tính định lượng và độ chính xác ngày càng cao. Bên cạnh đó trong quá trình chế tạo và sản xuất các thiết bị và dụng cụ, các bản vẽ thiết kế luôn cần đến các con số cụ thể được tính toán từ các phương trình và mô hình toán học. Ví dụ sản phẩm “bẫy bắt côn trùng và động vật gây hại cây trồng” do học sinh sáng tạo ra sản phẩm. Sản phẩm đó được tạo ra thông qua các kiến thức Khoa học (về sinh học là đặc điểm sinh trưởng và phát triển của động vật, các giai đoạn phát triển của động vật, các hình thức sinh trưởng và phát triển của động vật; về 3
vật lí là các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của động vật); Công nghệ ở đây là các công cụ, thiết bị máy móc chế tạo ra các loại bẫy bắt động vật gây hại cây trồng; Kĩ thuật là quy trình tạo ra sản phẩm đó đi từ nguyên vật liệu ban đầu để thành một sản phẩm hoàn chỉnh; Toán học là những tính toán chi tiết như kích thước của bẫy. Mô hình chu trình STEM: Theo tác giả Trần Thị Gái “Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Các kiến thức kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lí mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hàng ngày”. Như vậy, cách định nghĩa về giáo dục STEM nói đến một cách tiếp cận liên ngành, liên môn học trong một quá trình đào tạo, cụ thể phải có bốn lĩnh vực: Khoa học, kĩ thuật, công nghệ và toán học. Giáo dục STEM giúp học sinh thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề và nhận thức được tầm quan trọng của các kiến thức STEM ảnh hưởng đến thế giới và sự phát triển của xã hội trong tương lai. Mục đích chính của các chương trình giáo dục STEM không phải để đào tạo ngay ra những nhà khoa học, nhà toán học, kĩ sư hay phát minh những điều hoàn toàn mới hay để tạo ra các sản phẩm có tính thương mại, cạnh tranh, mà chủ yếu là tạo cho các em hứng thú học tập, tạo ra những con người tương lai, có đầy đủ phẩm chất, năng lực, bản lĩnh để thích nghi với cuộc sống hiện đại, như các năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. 2. Vai trò và ý nghĩa của giáo dục STEM: Việc đưa giáo dục STEM vào trường THPT mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông cụ thể là: 4
- Đảm bảo giáo dục toàn diện. - Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: 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. - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS: Học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. - Kết nối trường học với cộng đồng: cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương. - Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường trung học, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường trung học cũng là cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. 3. Hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường: Mô hình trường học STEM đang được nhân rộng trên thế giới và Việt Nam. Bộ Giáo dục và Đào tạo ngay từ năm học 2020 – 2021 đã có công văn hướng dẫn các hình thức tổ chức, quản lý hoạt động giáo dục STEM trong trường trung học. Theo đó, tùy thuộc vào đặc thù từng môn học và điều kiện cơ sở vật chất, các trường có thể áp dụng linh hoạt các hình thức tổ chức giáo dục STEM, cụ thể như sau: 3.1. Dạy học các môn khoa học theo bài học STEM: Dạy các môn khoa học theo bài học STEM tức tổ chức các hoạt động trải nghiệm và nghiên cứu KHKT, kết nối kiến thức liên môn Toán, Khoa học, Công nghệ, Kỹ Thuật cho học sinh. Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu tại các trường học hiện nay. Với hình thức này, giáo viên sẽ thiết kế các bài học STEM để triển khai trong quá trình dạy học liên môn tích hợp. Nội dung bài học STEM bám sát nội dung chương trình của các môn học nhằm thực hiện chương trình giáo dục phổ thông theo thời lượng quy định của các môn. Học sinh được chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu để tiếp nhận, vận dụng kiến thức thông qua thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu thiết kế... 5
HS trường THPT Phạm Hồng Thái đang thực hiện lắp ráp máy thu gom rác trên mặt nước tự chế. Qua đó, tiết học STEM sẽ giúp học sinh nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề, tích lũy những trải nghiệm khám phá. Ngoài ra, mỗi buổi học sẽ là một dự án thực tế để học sinh có cơ hội thực hành, tự tay chế tạo sản phẩm và đúc rút kinh nghiệm. Quá trình sáng tạo này cũng giúp các bạn thêm tự tin trong giao tiếp, làm việc nhóm, cũng như nuôi dưỡng lòng đam mê với thế giới STEM. Sở hữu rất nhiều ưu điểm và lợi ích vượt trội nên giáo dục STEM đang ngày càng được quan tâm trong thời đại 4.0. Nhiều trường học đã và đang triển khai việc học STEM vào chương trình giảng dạy đồng thời dần coi đó là môn học cần thiết. Tại trường THPT Phạm Hồng Thái, các chủ đề STEM khoa học đã đưa vào giảng dạy tại trường với nhiều nội dung cụ thể, thiết thực. Theo đó, trường xây dựng chương tối thiểu mỗi môn học trong một năm học phải thực hiện được một chủ đề giáo dục STEM đối với khối khối 10, 11. Nội dung tiết học được thiết kế đa dạng và lý thú với nhiều chủ đề như: Trải nghiệm thực tế với các hoạt động sản xuất (kẹo cu đơ - Xã Châu Nhân); tham quan các địa điểm văn hóa, du lịch (Đền thờ Vua Quang Trung – Phường Trung Đô, Thành phố Vinh); thực hiện các dự án học tập; tổ chức ngày hội STEM, ngày hội KHCN... Trường THPT Phạm Hồng Thái cũng là đơn vị đào tạo đặc biệt chú trọng việc đẩy mạnh hoạt động giáo dục STEM. Mục đích nhằm phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực cho học sinh, góp phần đào tạo thế hệ học sinh Phạm Hồng Thái sẵn sàng và đáp ứng các yêu cầu mới của xã hội hiện đại, thời đại 4.0. Thông qua những bài học này, các lý thuyết, khái niệm học thuật sẽ được lồng ghép khéo léo với các bài học thực tế, giúp học sinh tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn. Nhìn chung, STEM không đánh giá cao việc chỉ tập trung vào các khái niệm suông hay lý thuyết hàn lâm khi giảng dạy một cách máy móc mà thiếu đi sự quan tâm đến học sinh như phương pháp giáo dục cũ. 6
3.2. Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM: Các hình thức tổ chức STEM chủ yếu trong nhà trường nổi bật phải nhắc tới tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM. Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM là việc xây dựng các CLB STEM để tăng cường trải nghiệm thực tế, được tổ chức thực hiện theo sở thích, năng khiếu và lựa chọn của học sinh một cách tự nguyện. Nhà trường có thể tổ chức các không gian trải nghiệm STEM trong nhà trường, thí nghiệm ảo, mô phỏng, phần mềm học tập để học sinh tìm hiểu, khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Nội dung mỗi buổi trải nghiệm được thiết kế thành bài học cụ thể, mô tả rõ mục đích, yêu cầu, tiến trình trải nghiệm và dự kiến kết quả. Ưu tiên những hoạt động liên quan, hoạt động tiếp nối ở mức vận dụng (thiết kế, thử nghiệm, thảo luận và chỉnh sửa) của các hoạt động trong bài học STEM theo kế hoạch dạy học của nhà trường. Một giờ học Stem tại trường THPT Phạm Hồng Thái Trường là đơn vị rất tích cực triển khai chương trình giáo dục STEM với nhiều hoạt động giáo dục tích hợp, liên môn. Trường còn phát triển các CLB khoa học, chú trọng các hoạt động ngoại khóa phù hợp với đặc thù của trường, tạo cơ hội cho học sinh phát triển năng lực, kỹ năng xã hội. Các thành viên CLB STEM của nhà trường 7
Hoạt động STEM được bắt đầu triển khai từ năm học 2017 - 2018 với câu lạc bộ STEM. Năm học 2018 - 2019, nhà trường tiếp tục triển khai STEM theo đơn vị lớp dưới hình thức hoạt động ngoài giờ chính khóa. Theo đó mỗi khối lớp xây dựng một chương trình hoạt động chung, giáo viên hướng dẫn học sinh chuẩn bị các vật liệu tái chế, dụng cụ và dự kiến tổ chức các hoạt động. Ngoài ra, học sinh còn được tham gia tiết học STEM nông nghiệp, với các chủ đề như tìm hiểu kiến thức về các loài thực vật, tự tay trồng và chăm sóc cây xanh. Sau đó, chính tay các em sẽ thu hoạch, chế biến thăm các sản phẩm như: nước hoa hồng, kem nghệ, tinh dầu bạc hà, tinh dầu sả… Kết quả từ những dự án thực tế này chính là việc giúp học sinh tăng sự hứng thú, thúc đẩy học tập chủ động, tích cực và sáng tạo hơn. 3.3. Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật: Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật là một trong các hình thức tổ chức STEM chủ yếu trong nhà trường thu hút nhiều học sinh tham gia được diễn ra hàng năm. Hoạt động này dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kĩ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn. Thông qua quá trình tổ chức dạy học và hoạt động trải nghiệm STEM, nhà trường sẽ phát hiện ra những học sinh có năng khiếu để bồi dưỡng, tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh tham gia nghiên cứu khoa học, kỹ thuật. 8
Học sinh THPT Phạm Hồng Thái tham gia cuộc thi khoa học kỹ thuật tỉnh Hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật được thực hiện dưới dạng một đề tài/dự án nghiên cứu bởi một cá nhân hoặc, dưới sự hướng dẫn của giáo viên hoặc nhà khoa học có chuyên môn phù hợp. Tùy theo điều kiện cơ sở vật chất, các nhà trường có thể định kỳ tổ chức ngày hội STEM hoặc cuộc thi khoa học, kỹ thuật để đánh giá, biểu dương nỗ lực của giáo viên và học sinh trường mình. Cuộc thi sáng tạo KHKT cấp trường 9
Dù tổ chức giáo dục STEM theo hình thức nào thì chúng đều nhằm trang bị cho học sinh kiến thức khoa học gắn với ứng dụng trong thực tiễn. Nội dung bài học theo chủ đề Stem giải quyết tương đối trọn vẹn một vấn đề. Các hình thức tổ chức STEM chủ yếu trong nhà trường khi đó sẽ góp phần hình thành phẩm chất, năng lực học sinh. 4. Thực trạng dạy học giáo dục STEM ở trường THPT. 4.1.Thực trạng chung: 4.1.1. Ở Việt Nam: Thực hiện Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã phối hợp với Hội đồng Anh triển khai chương trình thí điểm giáo dục STEM cho một số trường trung học tại một số tỉnh, thành phố. Cũng trong năm học 2017 - 2018, giáo dục STEM đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo đưa vào các văn bản hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục trung học và đến nay tiếp tục chỉ đạo các địa phương trên toàn quốc tích hợp STEM trong quá trình thực hiện chương trình giáo dục phổ thông hiện hành ở những môn có liên quan. Bên cạnh đó, giáo dục STEM đã được đưa vào nhiệm vụ năm học của nhiều Sở Giáo dục và Đào tạo trên cả nước. Trước đó, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã triển khai các phong trào, các cuộc thi trong nhà trường phổ thông theo hướng này, điển hình như: cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học; vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết tình huống thực tiễn; sáng kiến giáo dục STEM – SchoolLAB dành cho học sinh trung học… Từ những chương trình thí điểm, những phong trào, cuộc thi này bước đầu đã có những tác động tích cực, lan tỏa, làm chuyển biến trong dạy và học tại các trường phổ thông trên cả nước. Trên cơ sở đó, học sinh được thực hành, trải nghiệm nhiều hơn, học tập gắn với cuộc sống thực hơn. Tuy nhiên, các phong trào vẫn dừng lại ở hình thức các cuộc thi, thao giảng mà chưa trở thành hoạt động thường xuyên, phổ biến và tự nguyện của giáo viên phổ thông. Hội thảo “Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới”, ngày 25/7/2017. (Ảnh: moet.gov.vn) 10
Thực tế triển khai cho thấy, giáo dục STEM được tổ chức trong các trường phổ thông ở Việt Nam thường tập trung qua các hình thức: dạy học tích hợp theo định hướng giáo dục STEM; sinh hoạt câu lạc bộ STEM; các cuộc thi, các hoạt động trải nghiệm sáng tạo; phối hợp tổ chức các hoạt động STEM giữa nhà trường và các tổ chức tư nhân; các sự kiện STEM, ngày hội STEM. Qua đó đã đạt được những kết quả bước đầu, tạo tiền đề thuận lợi cho bước triển khai tiếp theo mang tính đại trà và hiệu quả. 4.1.2. Tại trường THPT Phạm Hồng Thái: Năm học 2018 - 2019 giáo viên đã được triển khai về phương pháp giáo dục STEM, tháng 12/2020 tổ KHTN đã tham mưu với nhà trường tổ chức tham quan trải nghiệm theo định hướng STEM “Tham quan nhà máy sữa và trại bò của Tập đoàn TH”, Tổ KHTN cũng có kế hoạch tổ chức ngoại khóa “Học sinh tạo sản phẩm STEM” vào tháng 3/2021, nhưng hoạt động trải nghiệm theo định hướng STEM chưa sôi nổi, chỉ được một số môn thực hiện đều đặn. Tôi nhận thấy mặc dù mọi giáo viên đều biết đến giáo dục STEM, cho rằng STEM là cách dạy học tích cực, hướng đến phát triển năng lực của người học, một số ít GV cũng đã vận dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM vào môn học của mình nhưng chỉ dừng lại ở mức yêu cầu HS thực hiện các thí nghiệm nên chưa phát huy hết sự sáng tạo ở người học và hầu hết các GV đều có mong muốn được áp dụng mô hình giáo dục này vào giảng dạy môn của mình, nhưng phần lớn GV chưa thật sự quan tâm nghiên cứu một cách bài bản về bản chất của giáo dục STEM cũng như cách để thiết kế và tổ chức hoạt động STEM trong môn học. Bên cạnh đó, tôi nhận thấy vẫn có một phần nhỏ GV còn hiểu sai về STEM cho rằng sản phẩm HS tạo ra phải là những phát minh thật mới lạ, sáng tạo mới được xem là sản phẩm STEM và việc hướng HS ở nông thôn tìm ra công nghệ mới, sản phẩm mới là không khả thi nên sẽ khó triển khai trong môn học của mình. Như vậy cần thiết phải có sự quan tâm và nghiên cứu sâu về giáo dục STEM. 4.2 Thực tiễn dạy học giáo dục STEM tại đơn vị công tác: a. Thuận lợi: Trường đóng trên địa bàn khu vực nông thôn. Đó là kiến thức gắn liền với thực tế cuộc sống vô cùng phong phú, có môi trường thiên nhiên gần gũi và không gian tự nhiên ở xung quanh… Với bối cảnh đặc trưng là nền nông nghiệp, tạo cơ hội thuận lợi để truyền đạt kiến thức STEM về cây trồng, vật nuôi, ứng dụng vi sinh vật để sản xuất phân bón, tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có như rơm rạ để trồng nấm, thiết kế các mô hình trồng rau sạch, mô hình tưới tiêu… Đồng thời những nội dung dạy học đó tốn rất ít và gần như không tốn chi phí nào. Tận dụng những vật liệu gần gũi như thùng sơn, vật liệu phế thải, vợt bắt cá, dây thép...để thiết kế bẫy bắt côn trùng và động vật gây hại cây trồng. 11
Khi được phổ biến về kế hoạch và giao nhiệm vụ học tập chủ đề STEM các em thật sự húng thú, mong muốn được trải nghiệm, được thực hành để khám phá kiến thức và vận dụng kiến thức vào thực tiễn. b. Khó khăn: Trong quá trình triển khai giáo dục STEM vẫn còn nhiều khó khăn, xuất phát từ một số lý do sau đây: - Một là, chưa “Chương trình hóa” giáo dục STEM. Mặc dù chương trình giáo dục phổ thông mới đã tạo điều kiện thuận lợi hơn để có thể triển khai giáo dục STEM, tuy nhiên với khung chương trình đề ra, giáo viên vẫn gặp khó khăn trong việc tổ chức các nội dung, chủ đề sao cho vừa bảo đảm yêu cầu của khung chương trình, vừa phát huy sức sáng tạo của học sinh. - Hai là, trình độ giáo viên chưa đáp ứng được yêu cầu. Phần lớn giáo viên chỉ được đào tạo hình thức dạy học đơn môn, do đó gặp khó khăn khi triển khai dạy học theo hướng liên môn như giáo dục STEM. Bên cạnh đó, đa số giáo viên còn ngại học hỏi, ngại chia sẻ với đồng nghiệp, nên chưa có sự trao đổi, liên hệ tốt giữa giáo viên các bộ môn trong dạy học STEM. - Ba là, chưa có sự phối hợp thường xuyên, liên tục giữa hệ thống trường phổ thông với các trường đại học, viện nghiên cứu và các tổ chức, doanh nghiệp… - Bốn là, nội dung kiểm tra, đánh giá trong dạy học còn gặp “rào cản” ở các trường. Hiện nay ở trường phổ thông (cụ thể là kỳ thi trung học phổ thông quốc gia) việc kiểm tra, đánh giá được tổ chức theo hình thức làm bài thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kỹ năng; trong khi kiểm tra, đánh giá theo mô hình giáo dục STEM là đánh giá quá trình và thông qua sản phẩm. Vì vậy, trên thực tế, việc triển khai giáo dục STEM vẫn phải “tránh” các lớp cuối cấp (lớp 9, lớp 12) để dành thời gian cho học sinh luyện thi. - Năm là, điều kiện cơ sở vật chất chưa đáp ứng được yêu cầu đề ra. Sĩ số mỗi lớp học quá đông cũng gây khó khăn cho tổ chức hoạt động, cản trở việc đổi mới phương pháp dạy học của giáo viên. Ngoài ra, việc không có phòng học STEM hoặc phòng thực hành để học sinh có nơi làm việc nhóm, nghiên cứu, thí nghiệm cũng là một vấn đề. Mặt khác, với các nội dung học tập chuyên sâu hơn như khoa học máy tính, robotic, lập trình thì cần đầu tư kinh phí lớn hơn, nên đây cũng là những khó khăn không nhỏ cho triển khai dạy học STEM. 12
CHƯƠNG II. THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI HỌC STEM “Thiết kế mô hình bẫy bắt côn trùng và một số loài động vật gây hại cây trồng” 1. Nguyên tắc thiết kế chủ đề dạy học STEM trong sinh học: Thiết kế các hoạt động dạy học thông qua các chủ đề giáo dục STEM phải đảm bảo các nguyên tắc sau: - Đảm bảo mục tiêu dạy học: HS vừa tự chiếm lĩnh được tri thức, phát triển được NL, rèn luyện KN thông qua các HĐTN gắn liền với kiến thức thực tiễn. - Đảm bảo tính khoa học: đàm bảo tính logic về mặt kiến thức, tính phù hợp về trình độ, và chú trọng theo định hướng phát triển NL tư duy khoa học; giúp HS chiếm lĩnh hệ thống tri thức phổ thông, cơ bản, hiện đại về các lĩnh vực khoa học; từ đó HS tiếp xúc, hình thành và phát triển một số các phương pháp nghiên cứu khoa học. - Đảm bảo tính sư phạm: phải thể hiện được tính thống nhất giữa vai trò chủ thể tích cực, tự giác học tập của HS với vai trò tổ chức, hướng dẫn của GV. Trong từng giai đoạn học tập dựa vào trải nghiệm GV luôn phải xác định nhiệm vụ của mình, tổ chức và quản lí HS để thực hiện tốt mục tiêu, kế hoạch đã đề ra. - Đảm bảo tính thực tiễn: phải gắn liền với thực tiễn cuộc sống và HS được học trong thực tiễn và bằng thực tiễn; tạo cơ hội cho HS tiếp xúc trực tiếp với môi trường thực tiễn, được tự thao tác, thực hành, qua đó HS có điều kiện thảo luận, chia sẻ kinh nghiệm, học tập lẫn nhau, cùng nhau phát hiện kiến thức, hình thành biểu tượng, hình thành khái niệm chính xác nhất, từ đó có thái độ và hành vi đúng đắn với môi trường xung quanh. - Đảm bảo tính đa dạng, phong phú: Cần tạo ra nhiều loại hoạt động phù hợp với từng môi trường tổ chức đảm bảo cho HS được trải nghiệm, phải kích thích được sự tự học, khả năng tìm tòi, khám phá và khơi gợi niềm yêu thích HĐ ở HS. - Đảm bảo mối liên hệ chặt chẽ giữa nhà trường, gia đình và xã hội: là nền tảng góp phần thành công cho các các chủ đề giáo dục STEM, qua đó các lực lượng bên cạnh nhà trường cũng có cái nhìn thiết thực hơn về hoạt động giáo dục. 2. Tiêu chí xây dựng bài học STEM. Xây chủ đề STEM cần đảm bảo 6 tiêu chí sau: - Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn. - Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM kết hợp tiến trình khoa học và quy trình thiết kế kĩ thuật. - Tiêu chí 3: Phương pháp bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và tạo ra sản phẩm. 13
- Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo. - Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà học sinh đã và đang học. - Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập. 3. Quy trình xây dựng bài học STEM: - Theo Công văn: 1841/SGDĐT-GDTrH ngày 07/10/2019 về việc Hướng dẫn giáo dục STEM trong trường THPT từ năm học 2019 – 2020, gồm 4 bước: Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học. Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết. Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề. Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học. - Theo nhóm tác giả Trần Thị Gái và cộng sự (Tạp chí Giáo dục, số 443- Kì 1 – 12/2018) quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học môn Sinh học gồm 6 bước sau: Bước 1: Lựa chọn chủ đề giáo dục STEM. Bước 2: Xác định mục tiêu của chủ đề giáo dục STEM. Bước 3: Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM. Bước 4: Xác định các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề trong chủ đề STEM. Bước 5: Thiết kế hoạt động học tập. Bước 6: Thiết kế tiêu chí và bộ công cụ kiểm tra, đánh giá học sinh. Dựa trên Công văn 1841/SGDĐT-GDTrH ngày 07/10/2019 và sự nghiên cứu của Trần Thị Gái và cộng sự, tôi đề xuất quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM “Thiết kế mô hình bẫy bắt côn trùng và động vật gây hại cây trồng” gồm các bước như sau: Bước 1) Lựa chọn chủ đề giáo dục STEM: * Mục tiêu của chủ đề Sinh trưởng và phát triển của động vật: - Nêu được khái niệm sinh trưởng và phát triển ở động vật. Lấy ví dụ. - Nêu được khái niệm biến thái. - Phân biệt được phát triển qua biến thái và không qua biến thái. - Phân biệt được phát triển qua biến thái hoàn toàn và không hoàn toàn. 14
- Lấy được các ví dụ về phát triển qua biến thái và không qua biến thái, phát triển qua biến thái hoàn toàn và không hoàn toàn. - Nêu được vai trò của nhân tố di truyền đối với sinh trưởng và phat triển của động vật. - Kể tên các hoocmon và nêu được vai trò của các hoocmon đó đối với sinh trưởng của động vật có xương sống và động vật không xương sống. - Kể tên được một số nhân tố bên ngoài ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của động vật. - Phân tích được tác động của các nhân tố bên ngoài đến sinh trưởng và phát triển của động vật. - Trình bày được một số biện pháp điều khiển sinh trưởng và phát triển ở động vật và người. * Mạch nội dung cơ bản: Sinh trưởng và phát triển của động vật, các nhân tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của động vật. * Nội dung có thể gắn với các sản phẩm ứng dụng thực tiễn: Đặc điểm, các nhân tố ảnh hưởng đến sinh trưởng sinh trưởng và phát triển ở động vật. * Phân tích sản phẩm ứng dụng và kiến thức các môn thuộc lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề: Sản phẩm ra đời góp phần bảo vệ cây trồng, không gây ô nhiễm môi trường. Để sản phẩm được hoàn thiện thì cần phải vận dụng kiến thức liên môn: Toán, Sinh học, Vật lý… - Tên chủ đề giáo dục STEM: “Thiết kế mô hình bẫy bắt côn trùng và một số loài động vật gây hại cây trồng” Bước 2) Xác định mục tiêu của chủ đề giáo dục STEM: - Kiến thức: Giải thích được cơ sở khoa học của việc chế tạo bẫy bắt côn trùng và động vật gây hại cây trồng. - Kĩ năng: Rèn luyện được kĩ năng thực hành thí nghiệm chế tạo bẫy bắt côn trùng và động vật gây hại cây trồng. - Thái độ: Có ý thức chế tạo và sử dụng các sản phẩm tự chế tạo để tiêu diệt côn trùng và động vật gây hại nhằm bảo vệ sức khỏe con người, bảo vệ cây trồng và góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. - Năng lực: Hình thành và phát triển các năng lực chung, năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác. Bước 3) Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM: Bộ câu hỏi định hướng: 15
1. Hiện nay có những phương pháp tiêu diệt côn trùng và động vật gây hại cây trồng nào? Ưu và nhược điểm của mỗi phương pháp? 2. Vì sao cần phải làm bẫy bắt côn trùng và động vật gây hại cây trồng? 3. Có những loại bẫy bắt côn trùng và động vật gây hại cây trồng nào? Loại bẫy làm đơn giản, rẻ tiền, hiệu quả cao và áp dụng rộng rãi nhất? 4. Các loại bẫy hoạt động theo nguyên tắc như thế nào? 5. Từ các những nguyên liệu gần gũi, vật liệu phế thải, làm thế nào để có được sản phẩm bắt côn trùng và động vật gây hại cây trồng? 6. Để bắt được côn trùng và động vật gây hại cây trồng thì cần phải sử dụng bẫy như thế nào? Bước 4) Xác định các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề trong chủ đề STEM: Tên sản phẩm Khoa học (S) Công nghệ (T) Kĩ thuật (E) Toán học (M) - Sinh học: Sử dụng các Quy trình Tính toán và Đặc điểm sinh phương tiện và chế tạo và đo đạc kích trưởng và phát vật liệu đơn giản bản vẽ mô thước vật liệu triển ở động hoặc vật liệu tái hình các bẫy thiết kế bẫy vật; các giai chế tiêu diệt côn bắt côn trùng đoạn phát triển trùng và và động vật Bẫy bắt côn ở động vật; động vật gây gây hại phù trùng và một các hình thức hại: bẫy hợp số loài động sinh trưởng và diệt bướm, vật gây hại phát triển ở bẫy bắt cây trồng động vật. chuột,… - Vật lí: Các yếu tố vật lí ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển ở động vật. Bước 5) Thiết kế hoạt động học tập: “Thiết kế mô hình bẫy bắt côn trùng và một số loài động vật gây hại cây trồng” Thời gian: 2 tuần ở nhà và 2 tiết trên lớp học. * Tiến trình thực hiện: 16