(SKKN 2022) dạy học 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 năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho HS THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT DÂN TỘC NỘI TRÚ THANH HÓA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM DẠY HỌC 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 NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN CHO HỌC SINH THPT Người thực hiện: Ngô Thị Hoa Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (Môn): Sinh học THANH HÓA NĂM 2022 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Chữ viết tắt Chữ đầy đủ 1 NLGQVĐ Năng lực giải quyêt vấn đề 2 NL 3 THPT Trung học phổ thông 4 GDPT Giáo dục phổ thông 5 GV Giáo viên 6 HS Học sinh 7 NXB Nhà xuất bản 8 VSV Vi sinh vật 9 SL 10 STEM 11 TN Thực nghiệm 12 ĐC Đối chứng 13 e- Năng lực Số lượng Science, Technology, Engineering, Mathematics êlectron MỤC LỤC Trang 1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài Sinh học là môn khoa học ứng dụng, có vai trò quan trọng trong đời sống và sản xuất (trồng trọt, chăn nuôi) Trong sự phát triển mạnh mẽ của xã hội đòi hỏi con người phải có tư duy và trình độ về nhiều lĩnh vực, đặc biệt là lĩnh vực khoa học ứng dụng thực nghiệm Vì vậy đòi hỏi ở trường phổ thông cần phải trang bị cho học sinh có được nền tảng kiến thức thực hành cơ bản của Sinh học Muốn học sinh lĩnh hội tri thức một cách chủ động, linh hoạt và sáng tạo trong vận dụng kiến thức vào thực tiễn thì cần phải đổi mới phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh Trong các quan điểm chỉ đạo của Nghị quyết 29 của Hội nghị lần thứ 8 Ban Chấp hành Trung ương Đảng (khóa XI), đã nêu: “ … Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học Học đi đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn …” Để cụ thể hóa các nhiệm vụ trên Bộ GDĐT đã triển khai Chỉ thị số 16/CT – TTg ngày 04/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ về tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4; chủ động triển khai nhiều hoạt động thí điểm giáo dục STEM ở các địa phương, cơ sở giáo dục trung học trong cả nước nhằm góp phần thực hiện mục tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 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, trong đó giáo dục STEM là một hướng mang lại hiệu quả cao 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 Sinh học là môn khoa học có nhiều kiến thức gắn với thực tiễn đời sống 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 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 chuyển biến tích cực cho người học, nâng cao hiệu quả dạy học đáp ứng yêu cầu đổi mới 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 “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 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh THPT 1.2 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 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - 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” - Phạm vi nghiên cứu Quá trình dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”- Sinh học 10 1.4 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 2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm 2.1.1 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 lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ vào năm 2001 2.1.2 Mục tiêu giáo dục STEM - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Khi triển khai giáo dục STEM, bên cạnh các môn học như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật thì tất cả các phương diện về đội ngũ GV, chương trình, cơ sở vật chất cũng sẽ được quan tâm, đầu tư - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEM cho HS: Đó là khả năng vận dụng những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm - Phát triển các năng lực chung cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội, cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ XXI Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực tự chủ và tự học - Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở GDPT thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp tại 5 địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương - Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước 2.1.3 Các loại hình giáo dục STEM trong trường phổ thông - Dạy học các môn học theo phương thức giáo dục 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 - 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 - 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 dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các 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 2.1.4 Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn Theo TS Văn Thị Thanh Nhung – Các biện pháp phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn trong dạy học sinh học ở trường phổ thông/ (Giáo dục 2016, số 373 trang 46 - 48) 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 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 2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 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, thăm dò ý kiến đối với HS và GV, thăm lớp dự giờ, nghiên cứu hồ sơ, giáo án Tôi nhận thấy: 6 2.2.1.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 rất ít và 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… - 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 2.2.2 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 2.3 Xây dựng chủ đề “ Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” – Sinh học 10 theo định hướng giáo dục Stem 2.3.1 Quy trình ứng dụng STEM phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh Trong dạy học, chúng 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 và thử nghiệm Bước 5: Trưng bày sản phẩm + Đánh giá 2.3.2 Đặc điểm phần Sinh học Vi sinh vật - Sinh học 10 7 Phần Sinh học VSV gồm các nội dung nghiên cứu về đối tượng VSV và ứng dụng của VSV trong thực tiễn, là các vấn đề về trao đổi chất và chuyển hoá năng lượng ở VSV, sinh trưởng và sinh sản của VSV Những hiểu biết trên là cơ sở để ứng dụng công nghệ VSV trong sản xuất các sản phẩm đáp ứng nhu cầu của đời sống con người 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; làm kim chi; 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); 2.3.3 Dự án 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 - Những yếu tố về kiến thức được sử dụng trong các lĩnh vực STT Lĩnh vực 1 2 3 4 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 Khoa học trưởng của VSV và các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của VSV Hóa học - Các phương trình thủy phân prôtêin, polisaccarit - Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng Kĩ thuật Xây dựng và thực hiện được quy trình sản xuất Công nghệ Sử dụng các nguyên liệu cho quy trình sản xuất, các vật liệu hỗ trợ - Sử dụng toán thống kê số liệu trong quá trình nghiên cứu 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 2.3.4 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 Sau đây tôi xin giới thiệu dự án đã thực hiện cho khối 10 ở trường THPT Dân tộc nội trú Thanh Hóa năm học 2021 – 2022 - Giáo án dạy học: chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”– Sinh học 10 với dự án “Xây dựng quy trình làm mắm tép đồng chua” 8 TÊN BÀI DẠY: CHỦ ĐỀ CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT “DỰ ÁN STEM: XÂY DỰNG QUY TRÌNH LÀM MẮM TÉP ĐỒNG CHUA” Thời gian thực hiện: 3 tiết (bài 22, 23, 24) 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 Kiến thức: - Nêu được khái niệm và các đặc điểm chung của vi sinh vật - Trình bày được các kiểu chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật dựa vào nguồn năng lượng và nguồn cacbon mà vi sinh vật đó sử dụng - Nêu được các kiểu hô hấp hiếu khí, hô hấp kị khí và lên men - Nêu được đặc điểm chung của quá trình tổng hợp và phân giải chủ yếu ở vi sinh vật - Lấy được các ví dụ về ứng dụng quá trình phân giải các chất ở VSV trong đời sống - 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: mắm tép, kim chi, sữa chua, nước mắm,… - Xây dựng và thực hiện được quy trình làm mắm tép đồng chua 2 Kĩ năng: - Hình thành kỹ năng làm việc với sách giáo khoa, kỹ năng học nhóm, kỹ năng quan sát, kỹ năng tiến hành thí nghiệm, kỹ năng phân tích - tổng hợp, kỹ năng suy luận, kỹ năng áp dụng kiến thức đã học, kỹ năng tự điều chỉnh 3 Năng lực: - Năng lực chung: 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 - 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 mắm tép đồng chua” Trình bày và trả lời chất vấn trước lớp để bảo vệ quy trình và sản phẩm mắm tép đồng chua - Năng lực riêng: Vận dụng kiến thức sinh học vào thực tiễn: vận dụng kiến thức về phân giải prôtêin và lên men lactic tạo ra sản phẩm mắm tép đồng chua có chất lượng cao 3 Phẩm chất - Chăm chỉ học tập và làm thực hành, có trách nhiệm với bản thân và tập thể - Trung thực trong thực hiện, báo cáo và đánh giá sản phẩm II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU: - Nguyên liệu và dụng cụ làm mắm tép đồng chua cho 1 nhóm 8 HS: Nguyên liệu: 1kg tép đồng tươi, 300g muối, 300g gạo nếp hoặc gạo tẻ dùng làm thính, 50g hành tăm, nghệ tươi, ớt tươi - Dụng cụ: 1 Xoong 2-3 lít ; 1 cái rá nhựa vo gạo; 2 thìa to; 1 dao nhỏ; 1 máy xay sinh tố hoặc chày và cối giã, 1 hũ thủy tinh cỡ 2 lít, hoặc 4 cái hũ thủy tinh (hoặc nhựa) 300 ml, 1 hoặc 4 tấm vải màn vừa với nắp lọ 9 - Phiếu học tập số 1 Nhiệm vụ 1:Cá nhân đọc nội dung bài 22,23,24 (Sinh học 10) trả lời các câu hỏi sau: 1 Nêu đặc điểm chung của vi sinh vật 2 Xác định nguồn năng lượng và nguồn cacbon của các kiểu dinh dưỡng sau: Quang tự dưỡng, hóa tự dưỡng, quang dị dưỡng, hóa dị dưỡng 3 Phân biệt hô hấp hiếu khí, hô hấp kị khí và lên men (khái niệm, điều kiện, chất nhận e-, sản phẩm) 4 Kể tên một số ví dụ về ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn 5 Trình bày đặc điểm, cơ sở khoa học của các quá trình phân giải chủ yếu ở vi sinh vật 6 Nêu cơ sở khoa học của quy trình làm mắm tép đồng chua 7 Giải thích các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cũng như quyết định chất lượng sản phẩm Nhiệm vụ 2: Nghiên cứu quy trình làm mắm tép đồng chua ở gia đình, địa phương, internet , chỉ ra được: 1 Các bước trong quy trình làm mắm tép đồng chua 2 Các nguyên liệu, tỉ lệ và thời gian phân giải - Phiếu học tập số 2: Nhiệm vụ 1: Nhóm thảo luận, thống nhất các bước làm mắm tép đồng chua, trả lời các câu hỏi sau: 1 Trong quá trình làm mắm tép đồng chua đã xảy ra quá trình phân giải nào của vi sinh vật? 2 Tại sao mắm tép đồng chua lại có vị chua, ngọt? 3 Tỉ lệ các loại nguyên liệu, điều kiện ủ và thời gian ủ ảnh hưởng như thế nào đến quá trình phân giải và chất lượng sản phẩm? 4 Tại sao sản phẩm làm ra nên bảo quản trong tủ lạnh? Nhiệm vụ 2: Đề xuất phương án thực nghiệm nghiên cứu với các yếu tố: cách sơ chế nguyên liệu, tỉ lệ nguyên liệu, điều kiện ủ, thời gian ủ theo bảng sau: Yếu tố nghiên Phương án Đặc điểm sản Giải thích cứu nghiệm thực phẩm kết quả Cách sơ chế nguyên liệu Tỉ lệ các loại nguyên liệu Điều kiện ủ Thời gian ủ 11 10 Câu hỏi Câu 1 (1điểm): Căn cứ vào nguồn năng lượng, nguồn cacbon, vi sinh vật quang tự dưỡng khác với vi sinh vật hóa dị dưỡng ở chổ nào? Câu 2 (2điểm): Hãy kể tên những thực phẩm được sản xuất bằng ứng dụng phân giải của VSV? Câu 3 (2 điểm): Những yếu tố nào ảnh hưởng đến chất lượng mắm tép đồng chua ? Câu 4 (2 điểm): Hàm lượng muối cao trong sản xuất mắm tép đồng chua (30%) có tác dụng gì? Câu 5 (3 điểm): Tại sao trong sản phẩm mắm tép đồng chua lại có vị chua, vị ngọt? Đáp án - Vi sinh vật quang tự dưỡng: Nguồn năng lượng ( ánh sáng), nguồn cacbon ( CO2) - Vi sinh vật hóa dị dưỡng: Nguồn năng lượng chất hữu cơ, nguồn cacbon chất hữu cơ - Phân giải prôtêin: Làm nước mắm, mắm tôm, mắm tép, tương,… - Phân giải polisaccarit: làm rượu bia, muối dưa cà, sữa chua,… - Phân giải xenlulozơ: phân vi sinh,… - Chất lượng nguyên liệu: Tép, thính gạo, muối, hành tăm,… - Tỉ lệ các nguyên liệu - Thao tác thực hiện - Thời tiết đặc biệt là nhiệt độ - Tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme của vi khuẩn trong ruột tép hoạt động được mà vi khuẩn gây thối khác không hoạt động được - Vị chua là do hình thành axit lactic: + VSV tiết ra enzim ngoại bào phân giải: Tinh bột (thính gạo) phân giải thành glucôzơ, tiếp theo + Quá trình lên men lactic Glucôzơ VK lactic đồng hình Axit lactic (VK lactic dị hình có thêm CO2 , Êtanol, axit Axêtic…) - Vị ngọt là của các axít amin được thủy phân từ nguyên liệu tép + Kết quả đánh giá qua bộ câu hỏi Tôi đã kiểm tra đánh giá trên 118 học sinh của 04 lớp 10, kết quả như sau: 20 Biểu đồ kết quả đánh giá qua bộ câu hỏi Qua biểu đồ trên có thể thấy qua TN mức độ nhận thức và khả năng lĩnh hội tri thức của HS ở các lớp thực nghiệm tốt hơn so với các lớp đối chứng Tỉ lệ HS khá, giỏi ở lớp TN ( 65%) cao hơn hẳn lớp ĐC (37%), tỉ lệ HS trung bình và yếu giảm rõ rệt - Đánh giá kết quả qua theo dõi quá trình thực hiện chủ đề giáo dục STEM và báo cáo sản phẩm + Học sinh tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng giữa các nhóm + Bảng tiêu chí tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng giữa các nhóm HS (Các nhóm tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng) Tiêu chí 1 Thuyết trình, báo cáo Mức độ đạt được (%) Tốt Khá Đạt -Trình bày nội -Trình bày nội - Bài trình bày dung đầy đủ, chi dung tương đối chuẩn bị chưa tiết và thẩm mĩ đầy đủ thật chu đáo - Diễn đạt trôi - Diễn đạt trôi - Trình bày có chảy, thể hiện chảy, nhưng chưa đôi chỗ còn lúng sự phối hợp thể hiện sự phối túng, chưa thể tích cực của các hợp tích cực của hiện sự phối hợp thành viên các thành viên tích cực của các trong nhóm trong nhóm thành viên trong nhóm Chưa đạt - Bài trình bày chuẩn bị chưa đạt - Trình bày còn lúng túng, thiếu tính chặt chẽ, thiếu sự phối hợp giữa các thành viên trong nhóm 2 Sản phẩm - Hình thức đẹp, sản phẩm sáng tạo, chất lượng tốt - Hình thức chưa phù hợp, chất lượng chưa đạt yêu cầu - Hình thức khá đẹp, có thể hiện tính sáng tạo nhưng chất lượng chưa cao - Hình thức chưa đẹp, chưa thể hiện tính sáng tạo, chất lượng chưa cao 21 3 Trả - Phong cách lời chất chững chạc, tự vấn tin - Câu trả lời đầy đủ, chính xác - Phong cách chưa tự tin - Câu trả lời chính xác nhưng chưa đầy đủ - Thái độ đôi chỗ còn lúng túng - Câu trả lời chưa thật đầy đủ, chính xác - Thái độ trả lời còn lúng túng - Câu trả lời chưa chính xác + Kết quả học sinh tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng giữa các nhóm (trên 8 nhóm HS) Mức độ đạt được (%) Tiêu chí Tốt Khá Đạt Chưa đạt Tiêu chí 1: Báo cáo, giới thiệu sản phẩm 2 (25%) 3(37,5%) 2 (25%) 1 (12,5%) Tiêu chí 2: Chất lượng sản phẩm 3 (37,5%) 3(37,5%) 1(12,5%) 1 (12,5%) Tiêu chí 3: Trả lời chất vấn 3 (37,5%) 2 (25%) 2 (25%) 1 (12,5%) + Kết quả giáo viên đánh giá NLGQVĐ thực tiễn của học sinh (trên 118 HS): KN KN KN KN KN Biểu đồ đánh giá NLGQVĐ thực tiễn của học sinh Qua biểu đồ trên có thể thấy NLGQVĐ ở lớp TN so với lớp ĐC mức khá tốt tăng lên rất đáng kể ở tất cả các tiêu chí còn mức chưa đạt giảm xuống rõ rệt Như vậy, có thể nhận thấy với biện pháp dạy học thông qua tổ chức các chủ đề giáo dục STEM, học sinh dễ dàng thu thập kiến thức, thông tin, tự mình tìm 22 tòi, khám phá, lĩnh hội những tri thức đó, góp phần tích cực trong quá trình phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho HS - Kết quả định tính: Khi tiến hành dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” theo định hướng giáo dục STEM, qua dự giờ, quan sát, trao đổi với học sinh, qua việc phân tích các bài kiểm tra, có thể đánh giá khái quát như sau: Ở lớp TN số học sinh phát biểu xây dựng bài, tập trung học tập, giải quyết được các vấn đề thực tiễn một cách tích cực và có hiệu quả Kỹ năng đặt câu hỏi, trình bày một vấn đề trước tập thể để mọi người dễ nghe, dễ hiểu của lớp TN cao hơn lớp ĐC Đề tài đã góp phần tích cực trong việc phát triển NLGQVĐ cho HS đầu cấp THPT, giúp các em tiếp thu các kiến thức sinh học một cách chủ động, tích cực và sáng tạo Từ đó có thể vận dụng các kiến thức, kĩ năng có được vào trong đời sống thực tiễn và quá trình học tập, hình thành và phát triển những năng lực cần thiết để bước vào cuộc sống và định hướng nghề nghiệp trong tương lai 23 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Thực hiện mục tiêu đề tài, đối chiếu với các nhiệm vụ và giả thuyết nêu ra, tôi đã thu được những kết quả sau: Sáng kiến đã góp phần làm sáng tỏ cơ sở lý luận và thực tiễn cho dạy học 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 Cụ thể: - Phân tích được bản chất của dạy học phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh THPT thông theo định hướng giáo dục STEM Xác định được vai trò của dạy học theo định hướng STEM để phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho HS trong dạy học Sinh học - Lựa chọn được quy trình tổ chức dạy học dự án theo tiến trình bài học giáo dục STEM để phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh có hiệu quả - Đã xây dựng được 1 dự án theo tiến trình bài học giáo dục STEM trong dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”- Sinh học 10 là quy trình làm mắm tép đồng chua - Kết quả thực nghiệm cho thấy giả thuyết khoa học nêu ra là đúng đắn Khi sử dụng biện pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM đã góp phần kích thích được tính chủ động, tích cực của HS, đồng thời tăng sự tương tác giữa GV và HS góp phần nâng cao chất lượng dạy học đặc biệt là phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh THPT 3.2 Kiến nghị Trong quá trình dạy học HS rất tích cực, hứng thú tham gia học tập, trải nghiệm, thực hiện các mô hình giáo dục STEM rất ý nghĩa, có thể áp dụng để chế biến và sản xuất sản phẩm Thông qua đó HS phát triển NLGQVĐ thực tiễn, đồng thời HS chiếm lĩnh được kiến thức về sinh học, hóa học, công nghệ, toán học.Tuy nhiên, trong quá trình dạy học việc lựa chọn các nội dung để dạy học theo định hướng STEM ở bộ môn Sinh học đang còn nhiều khó khăn, việc lựa chọn phương pháp dạy học theo định hướng STEM rất đa dạng Sáng kiến chỉ mới đề cập tới phần chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật – Sinh học 10 THPT, chúng tôi đề nghị cần tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu của đề tài cho các phần khác của chương trình sinh học phổ thông nhằm nâng cao chất lượng bộ môn và phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho HS XÁC NHẬN CỦA HIỆU TRƯỞNG Thanh Hóa, ngày 11 tháng 5 năm 2022 Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác Người viết SKKN 24 Ngô Thị Hoa 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Ban Chấp hành Trung ương, Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 4/11/2013 của Hội nghị Trung ương 8 khóa XI 2 Bộ Giáo dục và Đào tạo, Công văn số 791/HD-BGDĐT ngày 25 tháng 6 năm 2013 3 Bộ Giáo dục và Đào tạo, Công văn số 5555/BGDĐT-GDTrH ngày 08 tháng 10 năm 2014 4 Trần Thái Toàn (2018), Một số biện pháp phát triển kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh trong dạy học sinh học THPT, Tạp chí giáo dục số 440 (kì 2- 2018) 5 Đinh Quang Báo, Phan Thanh Hội, Trần Thị Gái, Nguyễn Thị Việt Nga (2018), Dạy học phát triển năng lực Sinh học THPT, NXB Đại học Sư phạm 6 Lê Xuân Quang (2017), Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM, Luận án tiến sĩ giáo dục học, trường Đại học Sư phạm, Hà Nội 7 Ngô Văn Hưng (chủ biên), Nguyễn Hải Châu, Lê Hồng Điệp, Nguyễn Thị Hồng Liên (2009)Hướng dẫn thực hiện chuẩn kiến thức, kỹ năng môn Sinh học lớp 10 8 Nguyễn Thành Đạt, Phạm Văn Lập, Trần Dụ Chi, Trịnh Nguyên Giao, Phạm Văn Ty (2014), Sinh học 10, NXB Giáo dục Việt Nam 9 Nguyễn Thành Đạt, Phạm Văn Lập, Trần Dụ Chi, Trịnh Nguyên Giao, Phạm Văn Ty (2012), Sinh học 10, sách giáo viên, NXB Giáo dục Việt Nam 10 Nguyễn Xuân Trường (chủ biên), Nguyễn Đức Chuy, Lê Mậu Quyền, Lê Xuân Trọng (2015), Hóa học 10, NXB Giáo dục Việt Nam 11 Vụ Giáo dục Trung học (2018), Định hướng giáo dục STEM trong trường trung học, Tài liệu tập huấn 12 Một số tài liệu tham khảo từ các trang web trên Internet https://vietjet.net/tin-tong-hop/cach-lam-nem-chua-thanh-hoa-tai-nha.html 26 DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ và tên tác giả: Ngô Thị Hoa Chức vụ và đơn vị công tác: Giáo viên – Trường THPT Dân Tộc Nội Trú Thanh Hóa TT Tên đề tài SKKN Cấp đánh giá xếp loại (Phòng, Sở, Tỉnh ) Kết quả đánh giá xếp loại (A, B, hoặc C) Năm học đánh giá xếp loại Cấp Sở QĐ số: 904/QĐSGD&ĐT ngày 14/12/2010 B 2010 C 2016 Thiết kế và sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học 1 củng cố, ôn tập chương 1 Sinh học 12 nâng cao THPT Thiết kế và sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học 2 củng cố, ôn tập phần Tiến hóa - Sinh học 12 nâng cao THPT Cấp Sở QĐ số: 972/QĐSGD&ĐT ngày 24/11/2016 27 PHỤ LỤC 1 – ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 VÀ SỐ 2 - Phiếu học tập số 1 Nhiệm vụ 1:Cá nhân đọc nội dung bài 22,23,24 (Sinh học 10) trả lời các câu hỏi sau: 1 Nêu đặc điểm chung của vi sinh vật * Đặc điểm chung: - Phần lớn vi sinh vật là cơ thể đơn bào nhân sơ hoặc nhân thực, một số là tập hợp đơn bào - Có kích thước hiển vi - Hấp thu và chuyển hóa dinh dưỡng nhanh - Sinh trưởng và sinh sản nhanh - Vi sinh vật phân bố rộng (môi trường: đất, nước, trên cạn, sinh vật) 2 Xác định nguồn năng lượng và nguồn cacbon của các kiểu dinh dưỡng sau: Quang tự dưỡng, hóa tự dưỡng, quang dị dưỡng, hóa dị dưỡng Dựa vào nguồn năng lượng và nguồn cacbon, có 4 kiểu dinh dưỡng: - Quang tự dưỡng Ví dụ: Vi khuẩn lam, tảo đơn bào, vi khuẩn lưu huỳnh màu tía và màu lục - Quang dị dưỡng Ví dụ: Vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn ôxi hóa hiđro, vi khuẩn ôxi hóa lưu huỳnh - Hóa tự dưỡng Ví dụ: Vi khuẩn không chứa lưu huỳnh màu tía và màu lục - Hóa dị dưỡng Ví dụ: Nấm, động vật nguyên sinh, phần lớn vi khuẩn không quang hợp 3 Phân biệt hô hấp hiếu khí, hô hấp kị khí và lên men (khái niệm, điều kiện, chất nhận e-, sản phẩm) Hô hấp Các tiêu chí Lên men Hiếu khí Là quá trình ôxi hóa hoàn Khái niệm toàn phân tử hữu cơ Kị khí Là quá trình phân giải phân tử hữu cơ thành chất vô cơ, hữu cơ đơn giản Là quá trình phân giải không hoàn toàn chất hữu cơ Điều kiện Không có ôxi Không có ôxi Có ôxi Chất nhận Ôxi phân tử e- cuối cùng Phân tử vô cơ không Phân tử hữu cơ trung phải ôxi (Ôxi liên gian ( ví dụ piruvat) kết): NO3-, SO42- Sản phẩm CO2, H2O, năng lượng Chất vô cơ, chất hữu Chất hữu cơ (rượu cơ, năng lượng êtylic, axít lactic), năng lượng 4 Kể tên một số ví dụ về ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn + Phân giải prôtêin: Làm nước mắm, làm mắm tép, làm tương, làm nem chua + Phân giải pôlisacarit: Lên men lactic (sữa chua, dưa cà muối chua ), lên men rượu êtylic (ủ rượu nếp, ủ cơm nấu rượu ) + Phân giải xenlulôzơ: Phân vi sinh phân giải chất hữu cơ 5 Trình bày đặc điểm, cơ sở khoa học của các quá trình phân giải chủ yếu ở vi sinh vật - Đặc điểm: khi tiếp xúc với chất dinh dưỡng có phân tử lớn như axit nuclêic, prôtêin, tinh bột, lipit ( chứa trong xác động vật, thực vật) không thể được vận chuyển qua màng sinh chất, vi sinh vật phải tiết vào môi trường các enzim thủy phân các cơ chất trên thành các chất đơn giản hơn Trong trường hợp này, quá trình phân giải ngoại bào có ý nghĩa quan trọng đối với tế bào - Cơ sở khoa học: để phân giải axit nuclêic (ADN & ARN) vi sinh vật tiết ra enzim nuclêaza, phân giải prôtêin thành axit amin VSV tiết enzim prôtêaza, phân giải tinh bột thành đường đơn glucôzơ VSV tiết enzim amilaza sau đó đường đơn này được VSV hấp thụ và phân giải tiếp theo con đường hô hấp hiếu khí, kị khí hay lên men, phân giải lipit thành glyxêrol và axit béo VSV tiết enzim lipaza Hợp chất trong xác thực vật chủ yếu là xenlulôzơ được VSV tiết enzim xenlulaza để phân giải và làm cho đất giàu chất dinh dưỡng tránh ô nhiễm môi trường 6 Nêu cơ sở khoa học của quy trình làm mắm tép đồng chua - Cơ sở khoa học của quy trình làm mắm tép đồng chua nhờ hai quá trình phân giải chủ yếu của VSV đó là phân giải prôtêin trong thịt tép thành axit amin làm ngọt mắm và VSV lên men lactic chuyển hóa tinh bột thành axit lactic nên mắm có vị chua 7 Giải thích các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cũng như quyết định chất lượng sản phẩm - Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cũng như quyết định chất lượng sản phẩm đó là: tép phải tươi ngon thì mắm mới ngọt, thính gạo (gạo nếp thính thơm hơn) rang kĩ và nghiền nhỏ với tỉ lệ phù hợp để VSV lên men tạo độ chua vừa ăn, sơ chế nguyên liệu phải thật sạch, khử mùi tanh của tép bằng dung dịch muối loãng và rượu trắng, kĩ thuật phơi và ủ phải đảm bảo nhiệt độ thích hợp (30350C) vì nhiệt độ làm tăng tốc độ phản ứng và sự sinh trưởng của VSV lên men, lượng muối đảm bảo độ mặn 30% để tránh vi khuẩn lên men thối xâm nhập, không để nước rớt vào hủ mắm, gia vị hành tăm (có thể thay hành tăm bằng tỏi hoặc tỏi và giềng), ớt, nghệ tươi cũng góp phần làm cho màu mắm đẹp và có mùi thơm Nhiệm vụ 2: Nghiên cứu quy trình làm mắm tép đồng chua ở gia đình, địa phương, internet , chỉ ra được: 1 Các bước trong quy trình làm mắm tép đồng chua 2 Các nguyên liệu, tỉ lệ và thời gian phân giải - Phiếu học tập số 2: Nhiệm vụ 1: Nhóm thảo luận, thống nhất các bước làm mắm tép đồng chua, trả lời các câu hỏi sau: 1 Trong quá trình làm mắm tép đồng chua đã xảy ra quá trình phân giải nào của vi sinh vật? - Quá trình phân giải prôtêin thành axit amin của VSV - Quá trình phân giải tinh bột thành đường đơn, đường đơn thành axit lactic của VSV 2 Tại sao mắm tép đồng chua lại có vị chua, ngọt? - Vị chua là do hình thành axit lactic: + VSV tiết ra enzim ngoại bào phân giải: Tinh bột (thính gạo) thành glucôzơ + Quá trình lên men lactic Glucôzơ VK lactic đồng hình Axit lactic (VK lactic dị hình có thêm CO2 , Êtanol, axit Axêtic…) - Vị ngọt là của các axít amin được thủy phân từ nguyên liệu tép 3 Tại sao sản phẩm làm ra nên bảo quản trong tủ lạnh? - Vì nhiệt độ lạnh sẽ ức chế sự sinh sản của vi khuẩn lactic không tạo thêm axit lactic làm tăng độ chua của mắm tép Nhiệm vụ 2: Đề xuất phương án thực nghiệm nghiên cứu với các yếu tố: cách sơ chế nguyên liệu, tỉ lệ nguyên liệu, điều kiện ủ, thời gian ủ theo bảng sau: Nội dung đã báo cáo ở hoạt động 2.2 trang 12 Yếu tố nghiên Phương án Đặc điểm sản Giải thích cứu nghiệm thực phẩm kết quả Cách sơ chế nguyên liệu Tỉ lệ các loại nguyên liệu Điều kiện ủ Thời gian ủ 11 ãNô kkkkkhhhnh Đ PHỤ LỤC 2 Một số hình ảnh của HS nhóm 1 và 2 lớp 10B trường THPT Dân tộc nội trú Thanh Hóa năm học 2021-2022 trong quá trình thực hiện dự án: “Xây dựng quy trình làm mắn tép đồng chua” Hình 1: Học sinh nhận và sơ chế nguyên liệu làm mắm tép Hình 2: Học sinh chế biến theo quy trình làm mắm tép Hình 3: Học sinh báo cáo kết quả quy trình làm mắm tép Hình 4: Hình ảnh nem chua Thanh Hóa chuẩn vị HS quan sát và học ... sở lý luận thực tiễn cho dạy học chủ đề ? ?Chuyển hóa vật chất lượng vi sinh vật? ??- Sinh học 10 theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NLGQVĐ thực tiễn Cụ thể: - Phân tích chất dạy học phát. .. học vào giải vấn đề thực tiễn tiếp cận với xu dạy học đại, mạnh dạn lựa chọn đề tài ? ?Dạy học chủ đề ? ?Chuyển hóa vật chất lượng vi sinh vật? ?? - Sinh học 10, theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát. .. phát triển lực giải vấn đề thực tiễn cho học sinh THPT 1.2 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu thiết kế chủ đề ? ?Chuyển hóa vật chất lượng vi sinh vật? ?? - Sinh học 10 theo định hướng giáo dục STEM để phát