Thiết kế một số hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh phổ thông tại khoa sinh học

Sinh học nằm trong lĩnh vực khoa học - một trong 4 lĩnh vực của STEM. Vì vậy, các chương trình học tập và trải nghiệm của học sinh tại khoa Sinh học đang là một trong những hướng phát triển và cần được triển khai trong thời gian tới. B Bài viết đưa ra một số hoạt động tổ chức cho HS trải nghiệm tại phòng thí nghiệm khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 theo định hướng giáo dục STEM trong dạy học ở trường phổ thông.

BÁO CÁO KHOA HỌC HỘI THẢO KHOA HỌC QUỐC GIA LẦN THỨ THIẾT KẾ MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG TẠI KHOA SINH HỌC LA VIỆT HỒNG 1, NGUYỄN THỊ VIỆT NGA 2, MAI THỊ HỒNG NGUYỄN THỊ NGỌC TUYỀN, PHẠM THỊ KIM DUNG NGUYỄN THỊ MINH PHƯƠNG, PHẠM THỊ BÍCH HÀ, PHẠM THỊ THI Khoa Sinh học, Trường ĐHSP Hà Nội Email: laviethong.sp2@gmail.com Email: nguyenvietnga86@gmail.com Email: maihonghong@gmail.com Tóm tắt: Những năm qua, việc ứng dụng chương trình giáo dục STEM vào trường học triển khai thí điểm thành công Thông qua học, với việc tổ chức nhiều hoạt động giúp học sinh trải nghiệm thực tế, lôi em giải nhiệm vụ học, tạo hứng thú niềm tin học tập, phát triển tư sáng tạo Tại nhiều trường học thành phố lớn xây dựng: mơ hình phịng thí nghiệm tích hợp STEM, lớp học khoa học thực hành máy tính cơng nghệ thơng tin, lớp học thực hành khoa học Robotics,… với kết khả quan Sinh học nằm lĩnh vực khoa học - lĩnh vực STEM Vì vậy, chương trình học tập trải nghiệm học sinh khoa Sinh học hướng phát triển cần triển khai thời gian tới Bài báo đưa số hoạt động tổ chức cho HS trải nghiệm phịng thí nghiệm khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội theo định hướng giáo dục STEM dạy học trường phổ thông Từ khóa: STEM, trải nghiệm, sinh học, hoạt động, giáo dục MỞ ĐẦU Hiện nay, cải cách giáo dục đầu tư có chiến lược nhằm phát triển học sinh có hiệu trở thành lựa chọn Mỹ Một bước quan trọng cải cách giáo dục để tìm lại vị phát triển Giáo dục STEM Một thống kê Mỹ cho thấy từ năm 2004 đến năm 2014, việc làm liên quan đến khoa học kỹ thuật tăng 26%, gấp hai lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình ngành nghề khác Những thành tựu bước đầu chứng tỏ Giáo dục STEM tạo người đáp ứng nhu cầu công việc kỷ mới, có tác động lớn đến thay đổi kinh tế Tại Việt Nam, từ năm 2014, Bộ Giáo dục Đào tạo phối hợp Hội đồng Anh triển khai chương trình thí điểm Giáo dục STEM cho số trường trung học thuộc tỉnh, thành phố như: Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh, Nam Định Đây bước quan trọng nhằm phát triển chương trình giáo dục theo định hướng STEM mang tầm quốc gia Ngày 4-5-2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg việc tăng cường lực tiếp cận Cách mạng Cơng nghiệp lần thứ tư, có giải pháp nhiệm vụ thúc đẩy Giáo dục STEM Việt Nam Trên bình diện lý luận thực tiễn, dễ nhận thấy giai đoạn ứng dụng mơ hình Giáo dục STEM giai đoạn khó khăn Ba năm gần đây, STEM bắt đầu quan tâm nhiều thành phố lớn nhận thức Giáo dục STEM cán quản lý, giáo viên hạn chế định Các chủ đề STEM chưa thay tiết học truyền thống Bên cạnh đó, việc tổ chức thực chủ đề Giáo dục STEM chưa trọng khâu “thiết kế”, tập trung nhiều vào “thi công”; nhiều dự án làm lại theo mẫu, theo quy trình có sẵn… 163 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM, ĐẠI HỌC HUẾ Giáo dục STEM để học sinh trở thành nhà toán học, nhà khoa học, kỹ sư hay kỹ thuật viên mà phát triển cho học sinh kỹ sử dụng để làm việc phát triển giới cơng nghệ đại Ngồi kỹ khoa học, công nghệ, kỹ thuật tốn học, Giáo dục STEM cịn cung cấp cho học sinh kỹ cần thiết giúp học sinh phát triển vượt bậc kỷ XXI: kỹ giải vấn đề, tư phản biện, hợp tác - làm việc nhóm, giao tiếp… Nhắc đến giáo dục STEM, nhiều người cho liên quan đến trường tiểu học, trung học phương thức giảng dạy theo hướng tích hợp, liên mơn Tuy nhiên, hệ sinh thái STEM ngồi thành phần nhà trường, học sinh giáo viên cịn có số thành phần khác như: Trường đại học, viện nghiên cứu, công ty hoạt động lĩnh vực STEM, tổ chức nghề nghiệp, người hoạt động lĩnh vực STEM, tổ chức giáo dục STEM Trong hệ sinh thái này, trường đại học đóng vai trị hỗ trợ trường trung học phổ thông việc tiến hành nghiên cứu: Định hướng nghiên cứu theo hướng mới, hỗ trợ đào tạo giáo viên (đào tạo để GV tiếp cận vấn đề nghiên cứu giới truyền đạt lại cho học sinh; hướng dẫn GV dạy học kiểu tích hợp liên mơn theo định hướng STEM); hỗ trợ sử dụng phịng thí nghiệm để tiến hành thực nghiệm, phục vụ việc giảng dạy nghiên cứu giáo viên học sinh NỘI DUNG 2.1 Khái quát giáo dục STEM STEM viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) Math (Toán học) Giáo dục STEM chất hiểu trang bị cho người học kiến thức kỹ cần thiết liên quan đến lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học Các kiến thức kỹ phải tích hợp, lồng ghép bổ trợ cho nhau, giúp học sinh khơng hiểu biết ngun lý mà cịn thực hành tạo sản phẩm sống ngày Giáo dục STEM thu hẹp khoảng cách hàn lâm thực tiễn, tạo người có lực làm việc “tức thì” mơi trường có tính sáng tạo cao sử dụng trí óc có tính chất cơng việc lặp lại kỷ 21 Một phương pháp dạy học mang lại hiệu cao cho giáo dục STEM phương pháp “Học qua hành” -“Learning by doing” Phương pháp ”Học qua hành” giúp học sinh có kiến thức từ kinh nghiệm thực hành từ lý thuyết Bằng cách xây dựng giảng theo chủ đề dựa thực hành, học sinh hiểu sâu lý thuyết, nguyên lý thông qua hoạt động thực tế Chính hoạt động thực tế giúp học sinh nhớ kiến thức lâu hơn, sâu Học sinh làm việc theo nhóm, tự thảo luận tìm tòi kiến thức, tự vận dụng kiến thức vào hoạt động thực hành sau truyền đạt lại kiến thức cho người khác Trong giáo dục, quy trình giáo dục STEM vận dụng Hình nhằm phát triển phẩm chất, lực học sinh: Hình Vận dụng quy trình giáo dục STEM dạy học (nguồn Tài liệu tập huấn, Vụ Giáo dục Trung học) 164 BÁO CÁO KHOA HỌC HỘI THẢO KHOA HỌC QUỐC GIA LẦN THỨ 2.2 Sự phù hợp để tổ chức dạy học STEM khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội Sinh học môn học khoa học sống, thuộc lĩnh vực khoa học Những nguyên lý, chế, tượng, quy luật Sinh học gắn liền với chất Lý học, Hóa học… Sinh học vượt qua giai đoạn mô tả, chuyển sang giai đoạn thực nghiệm dựa nguyên lý Sinh học Do đó, chương trình Sinh học cần tinh giảm nội dung có tính mơ tả để tổ chức cho HS tìm tịi, nhận thức kiến thức Sinh học có tính ngun lý, sở cho quy trình cơng nghệ ứng dụng Sinh học đại Nội dung chương trình Sinh học bao quát cấp độ tổ chức sống từ phân tử, tế bào, thể, quần thể, quần xã- hệ sinh thái, sinh Mỗi cấp độ tổ chức sống bao gồm cấu trúc, chức năng, mối quan hệ cấu trúc, chức môi trường sống Từ kiến thức cấp độ tổ chức sống, khái quát đặc tính chung giới sống di truyền, biến dị, tiến hóa Thơng qua chủ đề Sinh học để trình bày thành tựu cơng nghệ chăn nuôi, trồng trọt, xử lý ô nhiễm môi trường, nông nghiệp thực phẩm sạch, y dược học Bên cạnh phương pháp giáo dục tích cực áp dụng chung cho nhiều môn học, môn Sinh học áp dụng phương pháp dạy học đặc thù thông qua thực hành phịng thí nghiệm, ngồi thực địa, thơng qua nghiên cứu khoa học tập tình huống, dự án nghiên cứu gắn với thực tiễn đời sống, thông qua thăm quan sở sản xuất nông nghiệp, nhà máy ứng dụng khoa học công nghệ Khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội trang bị 12 phịng thí nghiệm, vườn thực nghiệm Hầu hết phịng thí nghiệm đủ sở vật chất tổ chức đào tạo, nghiên cứu khoa học chuyển giao công nghệ Trong đó, số hoạt động trải nghiệm khoa học chương trình Sinh học trường phổ thơng tổng thể thiết kế thử nghiệm phòng thí nghiệm (PTN) như: Phịng thí nghiệm sinh lý thực vật, Phịng thí nghiệm thực vật, Phịng thí nghiệm động vật, Phịng thí nghiệm vi sinh vật, Phịng thí nghiệm phương pháp dạy học,… Việc thiết kế, tổ chức hoạt động trải nghiệm khoa học theo định hướng STEM khoa Sinh học trường Đại học Sư phạm Hà Nội khẳng định sứ mệnh trường sư phạm, đồng thời hội để sinh viên thực tập, thực hành, tiếp cận với cách thức tổ chức hoạt động dạy học theo chủ đề, dạy học tích cực… 2.3 Thiết kế số hoạt động theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh phổ thông khoa Sinh học Trong báo này, chúng tơi dựa dự thảo chương trình mơn học (cập nhật Internet ngày 19/1/2018) thuộc Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể để thiết kế số hoạt động sinh học theo định hướng giáo dục STEM thể Bảng 1: Bảng Một số hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM dành cho HS phổ thơng theo Chương trình giáo dục phổ thơng Tham chiếu với chương trình mơn học STT Chủ đề gợi ý số hoạt động Tìm hiểu giới động vật: Mơn Tự nhiên Xã hội lớp - 3: - Hoạt động 1: Làm quen/khởi động - Chủ đề Động vật thực vật - Hoạt động 2: Tìm hiểu số động vật quanh em - Hoạt động 3: Quan sát tiêu bản, mẫu vật động vật Chương trình mơn học tự nhiên xã hội (bản dự thảo, ngày 19/1/2018) 165 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM, ĐẠI HỌC HUẾ Em tập làm bác sĩ: - Hoạt động 1: Làm quen/khởi động - Hoạt động 2: Tìm hiểu số quan bên ngoài, quan bên thể người - Hoạt động 3: Em tập làm bác sĩ (đo, đếm nhịp tim; biết đưa số lý giải sai khác kết đo nhóm; hồn thành phiếu “Sức khỏe tim” Người trồng hoa thông thái: - Hoạt động 1: Làm quen/khởi động - Hoạt động 2: Tìm hiểu điều kiện sống hoa - Hoạt động 3: Cuộc thi người trồng hoa thông thái (Thực hành trồng hoa chậu) Năng lượng điện từ số loại - Hoạt động 1: Làm quen/khởi động - Hoạt động 2: Tìm hiểu nguồn lượng trái đất - Hoạt động 3: Thực hành thiết kế, lắp ráp, khai thác nguồn điện từ số loại Nông nghiệp 4.0 - Hoạt động 1: Làm quen/khởi động - Hoạt động 2: Tìm hiểu cơng nghệ ni cấy mơ - Hoạt động 3: Thực hành nuôi cấy mô thực vật trang trí cho sản phẩm ni cấy mơ Mơn Tự nhiên Xã hội lớp - 3: - Chủ đề Con người sức khoẻ Môn Khoa học Tự nhiên lớp (thuộc mạch nội dung: Con người sức khoẻ) - Chủ đề: + Khái quát thể người + Các hệ quan thể người Môn Tự nhiên Xã hội lớp - 3: - Chủ đề Động vật thực vật Môn Công nghệ lớp (phần công nghệ): - Chủ đề I.2: Trồng hoa cảnh chậu Môn Công nghệ lớp (phần Nông - Lâm nghiệp Thủy sản) - Chủ đề I.2.1: Trồng trọt Môn Công nghệ lớp (phần Hướng nghiệp) - Chủ đề II.1.2: Trồng hoa Môn Công nghệ lớp 10 (Trồng trọt) - Chủ đề A.2: Đất trồng - Chủ đề A.3: Phân bón - Chủ đề A.4: Giống trồng - Chủ đề B.2: Trồng chăm sóc hoa, cảnh Môn Khoa học Tự nhiên lớp (thuộc mạch nội dung: Chất biến đổi chất): - Chủ đề 1: Nước khoáng đất “thức ăn” cho Môn Công nghệ lớp (phần công nghệ): - Chủ đề I.2: Trồng hoa cảnh chậu - Chủ đề II.2: Lắp ráp mơ hình điện Môn Công nghệ lớp (phần công nghệ): - Chủ đề I.2: Nhà sáng chế - Chủ đề I.3: Tìm hiểu thiết kế - Mở rộng chủ đề II.2, II.3: +Lắp ráp mơ hình máy phát điện gió + Lắp ráp mơ hình điện mặt trời Mơn Cơng nghệ lớp (phần cơng nghệ gia đình) - Chủ đề 4: Sản phẩm công nghệ - Chủ đề 5: Tiêu thụ lượng gia đình Mơn Khoa học Tự nhiên 6, 8, (thuộc mạch nội dung: Năng lượng sống; Điện) Môn Khoa học tự nhiên lớp (thuộc mạch nội dung: Các hoạt động sống thể sinh vật) Môn Công nghệ lớp 10 (Trồng trọt) - Chủ đề A.4: Giống trồng (vai trị cơng nghệ sinh học chọn tạo giống nhân giống trồng) - Chủ đề A.8: Công nghệ cao trồng trọt - Chủ đề B.1: Công nghệ sinh học trồng trọt 166 BÁO CÁO KHOA HỌC HỘI THẢO KHOA HỌC QUỐC GIA LẦN THỨ Sự đa dạng giới sống: - Hoạt động 1: Làm quen/khởi động - Hoạt động 2: Tìm hiểu giới sống: virus, vi khuẩn, nguyên sinh vật, nấm, thực vật, động vật - Hoạt động 3: Thực hành làm tiêu quan sát số loại vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tiêu bản/mẫu vật động thực vật - Chủ đề B.2: Trồng chăm sóc hoa, cảnh Môn Sinh học 10 (thuộc mạch nội dung: Sinh học tế bào) Môn Sinh học 11 (thuộc mạch nội dung: Sinh sản sinh vật) Chuyên đề học tập thuộc Sinh học 10, 11, 12: Công nghệ tế bào số thành tựu Môn Khoa học tự nhiên lớp (thuộc mạch nội dung: Đa dạng giới sống) Từ chủ đề đề xuất Bảng Chúng tơi xây dựng chương trình trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM tiến hành thực nghiệm cho nhóm lớp 1-3, nhóm lớp 4-6 nhóm lớp 7-9; nhóm lớp 10-12 Cụ thể sau: - Về thời gian: tiết (mỗi tiết 45 phút hành) vào buổi sáng chiều - Về nội dung: nhóm lớp, chúng tơi chọn chủ đề, thiết kế hoạt động cho chủ đề 45 phút có nội dung phù hợp - Về hình thức tổ chức dạy chủ đề: chia lớp thành nhóm nhỏ, nhóm vào phịng thí nghiệm để học chủ đề 45 phút, hết nhóm đổi chỗ (trong khoảng - 10 phút) để thực chủ đề tiếp theo,… kết thúc buổi học (sáng chiều), nhóm lớp học chủ đề Hình Một số hình ảnh trải nghiệm theo định hướng STEM tổ chức khoa Sinh học a: Nhóm HS lớp 1-3 tham quan mẫu vật PTN động vật học vẽ lại mẫu động vật em yêu thích; b, c: Nhóm HS lớp 7-9, 10-12 thao tác ni cấy mơ; d Nhóm HS lớp - hồn thiện sản phẩm vẽ lại mẫu động vật yêu thích; e Nhóm HS lớp 10 - 12 quan sát vi khuẩn kính hiển vi; f: Nhóm HS lớp - thực hành hoàn thiện tranh từ quan thực vật; i Sản phẩm nuôi cấy mô bình trang trí 167 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM, ĐẠI HỌC HUẾ Các em HS nhóm lớp hào hứng, tích cực học, làm sản phẩm khoa học nhỏ PTN Một số hình ảnh thực nghiệm cho nhóm lớp thể Hình KẾT LUẬN Giáo dục theo định hướng STEM xứng đáng phương pháp chủ đạo giáo dục giới giai đoạn Cách mạng công nghiệp lần thứ tư Trong nghiên cứu này, số chủ đề trải nghiệm liên quan đến mơn sinh học dành cho nhóm lớp 1-3, 4-6, 7-9, 10-12 thiết kế tổ chức thử nghiệm khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội theo định hướng giáo dục STEM Kết bước đầu tạo hứng thú học sinh; quan tâm, hưởng ứng phụ huynh học sinh Do đó, chúng tơi kiến nghị Bộ Sở Giáo dục Đào tạo, đặc biệt hệ thống trường đại học, cộng với đầu tư lực lượng xã hội hóa công ty giáo dục cần tiếp tục đẩy mạnh việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM để tạo nên chuyển biến tích cực cho cơng đổi giáo dục nước TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] Đặng Văn Sơn (2017), Xây dựng hệ sinh thái giáo dục STEM, Hội thảo giáo dục STEM chương trình giáo dục phổ thong mới, Trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh Bộ Giáo dục Đào tạo (2017), Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể Bộ Giáo dục Đào tạo (2016), Tập huấn: Phương pháp giáo dục theo định hướng STEM Bộ Giáo dục Đào tạo (2018), Chương trình mơn học (nguồn Internet ngày 19/1/2018) Vụ Giáo dục Trung học (2017), Tài liệu tập huấn: Tổ chức quản lý hoạt động chuyên môn trường trung học sở Title: DESIGNING SOME ACTIVITIES FOR SCIENTIFIC EXPERIENCES ORIENTATED STEM EDUCATION FOR STUDENTS IN BIOLOGICAL FACULTY Abstract: Over the years, the application of STEM education programs to schools has been very successful Through the school hours, with the organization of many activities to help students experience the reality, attract students to solve the task of the lesson, create excitement and confidence in learning, develop creative thinking Many schools in big cities have built up: STEM integrated laboratory models, IT computer science classes, robotics science classrooms with very positive results Biology is in the field of science - one of the four areas of STEM Therefore, the academic programs and experiences of students in Biology are one of the development directions and need to be implemented in the future Our article offers a number of activities for students to experience at the Laboratory of Biology - Hanoi Pedagogy University No to apply the STEM education program in teaching in general schools Keywords: STEM, experiences, biology, activity, education 168 ... sinh viên thực tập, thực hành, tiếp cận với cách thức tổ chức hoạt động dạy học theo chủ đề, dạy học tích cực… 2.3 Thiết kế số hoạt động theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh phổ thông khoa. .. định hướng giáo dục STEM thể Bảng 1: Bảng Một số hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM dành cho HS phổ thơng theo Chương trình giáo dục phổ thơng Tham chiếu với chương trình môn học. .. sinh vật, Phịng thí nghiệm phương pháp dạy học, … Việc thiết kế, tổ chức hoạt động trải nghiệm khoa học theo định hướng STEM khoa Sinh học trường Đại học Sư phạm Hà Nội khẳng định sứ mệnh trường