dạy học sinh học 10 thpt theo định hướng giáo dục stem

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA SINH HỌC  ĐỖ THỊ CHUYÊN DẠY HỌC SINH HỌC 10THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP HÀ NỘI - 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA SINH HỌC  ĐỖ THỊ CHUYÊN DẠY HỌC SINH HỌC 10 THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Lý luận Phương pháp dạy học Sinh học Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phan Thị Thanh Hội HÀ NỘI - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Khoá luận tốt nghiệp với đề tài “Dạy học Sinh học 10 theo định hướng giáo dục STEM” cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi, khơng chép Tôi xin chịu trách nhiệm cơng trình nghiên cứu riêng mình! Hà Nội, ngày 25 tháng năm 2019 Người cam đoan ĐỖ THỊ CHUYÊN i LỜI CẢM ƠN Sau trình học tập rèn luyện Khoa Sinh học, trường Đai học Sư phạm Hà Nội 12 tháng làm khóa luận với đề tài “Dạy học Sinh học 10 theo định hướng giáo dục STEM”, tác giả nhận nhiều giúp đỡ thầy cô, bạn bè, người thân Có kết tốt đẹp vậy, xin gửi tới Ban Giám Hiệu nhà trường, thầy cô giáo khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội lời cảm ơn chân thành Nhờ quan tâm, dạy dỗ, tạo điều kiện hết mức mà tơi hồn thành tốt khóa luận Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Phan Thị Thanh Hội – giảng viên hướng dẫn đề tài Trong trình nghiên cứu ln quan tâm, sát sao, đơn đốc em thực tiến trình khóa luận Nhờ động viên kịp thời tận tình hướng dẫn em có kết ngày hơm Tôi xin cảm ơn Ban Giám Hiệu, thầy cô giáo học sinh trường THPT Thanh Oai A tạo điều kiện cho tiến hành thực nghiệm sư phạm, đánh giá tính khả thi đề tài Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình người bạn quan tâm, ủng hộ, động viên, khích lệ, giúp đỡ để tơi hồn thành khóa luận Tôi xin chân thành cảm ơn! Sinh viên ĐỖ THỊ CHUYÊN ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Nghĩa tiếng Việt Từ viết tắt ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh NL Năng lực NLVDKT Năng lực vận dụng kiến thức NXB Nhà xuất PHT Phiếu học tập STEM Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học STN Sau thực nghiệm TC Tiêu chí THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm TTN Trước thực nghiệm VSV Vi sinh vật iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii PHẦN I: MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng khách thể nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Giả thuyết khoa học Những đóng góp đề tài Cấu trúc khóa luận PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 LƯỢC SỬ NGHIÊN CỨU VỀ GIÁO DỤC STEM 1.2 CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.3 CƠ SỞ THỰC TIỄN 21 Tiểu kết chương 29 CHƯƠNG 2: DẠY HỌC SINH HỌC 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 30 2.1 PHÂN TÍCH MỤC TIÊU, CẤU TRÚC NỘI DUNG MÔN SINH HỌC 10 30 2.2 QUY TRÌNH DẠY HỌC SINH HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 35 2.3 MỘT SỐ VÍ DỤ MINH HỌA 45 Tiểu kết chương II: 53 CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 54 3.1 MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM 54 3.2 NỘI DUNG THỰC NGHIỆM 54 Tiểu kết chương 61 iv PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 I Kết luận 62 II Kiến nghị 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 66 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Biểu tiêu chí NLVDKT vào thực tiễn 18 Bảng 1.2 Rubrics đánh giá lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 19 Bảng 1.3 Mức độ hiểu biết GV giáo dục STEM 22 Bảng 1.4 Mức độ quan tâm GV đến giáo dục STEM 23 Bảng 1.5 Đánh giá GV tầm quan trọng giáo dục STEM 23 Bảng 1.6 Một số lí đánh giá tầm quan trọng giáo dục STEM 24 Bảng 1.7 Đánh giá GV vai trò giáo dục STEM 25 Bảng 1.8 Các nguyên nhân gây khó khăn cho giáo dục STEM 26 Bảng 2.1 Cấu trúc, nội dung môn Sinh học 10 31 Bảng 2.2 Một số nội dung chương trình mơn Sinh học 10 lựa chọn để dạy học theo định hướng giáo dục STEM 33 Bảng 2.3 Các bước thực nội dung tiến hành quy trình dạy học lực Sinh học theo định hướng giáo dục STEM 36 Bảng 2.4 Tiêu chí đánh giá chủ đề STEM 38 Bảng 2.5 Các kiến thức mơn học STEM có liên quan 40 Bảng 2.6 Nhiệm vụ học sinh 40 Bảng 2.7 Kế hoạch thực nhiệm vụ học sinh 41 Bảng 3.1 Kết kiểm tra lớp thực nghiệm trước sau tác động 55 Bảng 3.2 Kết kiểm tra lớp thực nghiệm lớp đối chứng 56 Bảng 3.3 Bảng kiểm quan sát lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 58 Bảng 3.4 Đánh giá lực vận dụng kiến thức HS trước sau tác động 59 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đặc trưng mơn học STEM 12 Hình 1.2 Mối liên hệ mơn học STEM 13 Hình 1.3 Mơ hình 5E - TS Rodger W Bybee 14 Hình 1.5 Phân loại STEM 17 Hình 1.6 Mức độ hiểu biết GV giáo dục STEM 22 Hình 1.7 Mức độ quan tâm GV đến giáo dục STEM 23 Hình 1.8 Mức độ đánh giá GV tầm quan trọng giáo dục STEM 24 Hình 1.9 Đánh giá GV vai trò giáo dục STEM 25 Hình 1.10 Các ngun nhân gây khó khăn cho giáo dục STEM 28 Hình 2.1 Quy trình dạy học Sinh học theo định hướng giáo dục STEM 36 Hình 3.1 Kết kiểm tra lớp thực nghiệm trước sau tác động 56 Hình 3.2 Kết kiểm tra lớp thực nghiệm lớp đối chứng 57 Hình 3.3 Biểu đồ đánh giá tiêu chí NLVDKT vào thực tiễn HS 60 vii PHẦN I: MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Giáo dục – đào tạo quốc sách hàng đầu quốc gia, kể nước phát triển Do việc làm để nâng cao chất lượng giáo dục đào tạo vấn đề coi trọng quan tâm Cùng với phát triển xã hội người ta trông đợi vào giáo dục làm để phát triển lực cá nhân với biến động xã hội Từ giáo dục góp phần nâng cao chất lượng nguồn nhân lực phát triển bền vững xã hội Trong thời đại công nghệ 4.0 với phát triển vũ bão khoa học, công nghệ bùng nổ thông tin, trình dạy học nhà trường trung học tồn mâu thuẫn bên khối lượng tri thức ngày tăng lên, phức tạp với thời lượng học tập có hạn, việc đổi phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, độc lập, sáng tạo học sinh để từ bồi dưỡng cho học sinh (HS) phương pháp tự học, hình thành khả học tập suốt đời nhu cầu tất yếu nhà trường Đã có nhiều biện phát nhằm nâng cao chất lượng q trình dạy học nói riêng giáo dục – đào tạo nói chung, đặc biệt phải kể đến STEM STEM viết tắt từ Science (Khoa học), Technogogy (Cơng nghệ), Engineering (Kĩ Thuật) Mathematics (Tốn học) Giáo dục STEM quan điểm dạy học liên ngành trình dạy học, bên cạnh việc cung cấp tri thức cho người học thông qua thực hành thí nghiệm khơi gợi, kích thích khả tư sáng tạo, góp phần phát triển lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn sở định hướng nghề nghiệp tương lai Giáo dục STEM đề cao đến việc hình thành phát triển lực cốt lõi cho người học, có lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn HS nắm vững kiến thức học vận dụng vào thực tiễn; có thái độ học tập đắn, tích cực, chủ động, sáng tạo Quá trình tìm hiểu liên hệ thực tiễn hình thành cho HS kỹ quan sát, thu thập, phân tích xử lí thơng tin; giúp cho HS có nhứng hiểu biết giới tự nhiên, chu kì hoạt động tác động tích cực tiêu cực cuốc sống người Trong chương trình Sinh học lớp 10 THPT, kiến thức gần gũi với HS, gợi cho HS hứng thú tìm hiểu kiến thức áp dụng vào thực tiễn sống ngày Hơn Khơng có nhiều thời gian chuẩn bị thực Trình độ CNTT GV hạn chế Thiếu tài liệu tham khảo thí nghiệm, thực hành Khó tổ chức hoạt động dạy học HS chưa tích cực, chủ động Kĩ thực hành, thí nghiệm HS hạn chế Kĩ tìm kiếm thơng tin từ tư liệu Sinh học hạn chế                                    - Khó khăn khác (xin ghi rõ): ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………… Câu 7: Thầy/ Cô cho biết thêm ý kiến/đề xuất biện pháp dạy học Sinh học theo định hướng giáo dục STEM …………………………………………………… …………………………………… …………………………………………………… …………………………………… …………………………………………………… …………………………………… …………………………………………………… …………………………………… Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý Thầy/Cô! 68 Phụ lục 2: ĐỀ KIỂM TRA TRƯỚC THỰC NGHIỆM KIỂM TRA: 15 phút Họ tên:………………………………… .Lớp:……………… Điểm I Lời phê GV Phần trắc nghiệm (3 điểm) Câu Con người dựa vào đặc điểm VSV để chế tạo sản phẩm làm giàu dinh dưỡng cho đất chống nhiễm mơi trường? A Có khả phân giải polisaccarit B Có khả phân giải protein C Có khả phân giải xellulose D Có khả lên men lactic Câu 2: Vi sinh vật tổng hợp nên dầu, mỡ từ nguồn nguyên liệu ? A Axit amin glucôzơ B Glucôzơ axit béo C Glixêrol, axit béo axit phôtphoric D Glixêrol axit béo Câu 3: Loại thực phẩm tạo nhờ ứng dụng q trình phân giải pơlisaccarit ? A Giò lụa B Nước mắm C Nem chua D Đậu phụ 69 II Phần tự luận(7 điểm) Câu 1:Giải thích “sữa chua từ trạng thái lỏng trở thành sệt”? (3 điểm) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………….………………………………………………………………………… ………………… ……………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu 2: Tại đường ruột thể người giàu chất dinh dưỡng vi khuẩn sinh sản với tốc độ cực đại? (4 điểm) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………….………………………………………………………………………… ………………… ……………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 70 Phụ lục 3: ĐỀ KIỂM TRA SAU THỰC NGHIỆM KIỂM TRA: 15 phút Họ tên:………………………………… Lớp:……………… Điểm I Lời phê GV Phần trắc nghiệm (3 điểm) Câu Việc làm tương dân gian thực chất tạo điều kiện thuận lợi để vi sinh vật thực trình sau đây? A Phân giải polisaccarit B Phân giải protein C Phân giải xellulose D Lên men lactic Câu Muối chua rau, thực chất tạo điều kiện để trình sau xảy ra? A Phân giải xellulozo, lên men lactic B Phân giải protein, xellulose C Lên men lactic lên men etilic D Lên men lactic phân giải protein Câu 3: Nếu sử dụng nguyên liệu đầu vào với hàm lượng dạng chuyển hóa vật chất đây, dạng có hiệu suất tạo lượng (ATP) cao ? A Hô hấp kị khí B Hơ hấp vi hiếu khí C Hơ hấp hiếu khí D Lên men 71 II Phần tự luận (7 điểm) Câu 1: Một tô canh rau bát thịt kho nấu thời điểm bị hỏng trước? Giải thích? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………….………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu Chị Lan đăng viết than phiền trang "Kinh nghiệm hay" rằng: " Mình tìm đủ cách từ hỏi mẹ đẻ, mẹ chồng, học công thức mạng, xin nước dưa muối mà vại dưa đến ngày thứ thấy bị khú rồi! Ai bảo muối dưa đơn giản nên chả buồn post cơng thức Các bạn với, lại bị khú Phải tay bị khú? Hic hic." Với kiến thức mình, em giải thích nguyên nhân chị Lan muối dưa bị khú? Hãy cho chị Lan nguyên tắc giúp muối dưa thơm ngon cách bảo quản dưa không bị khú? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………….………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 72 Phụ lục PHIẾU HỎI HỌC SINH Phiếu hỏi đánh giá sản phẩm HS Mức độ Tiêu chí Mức Mức Mức Vật Vật liệu đơn Vật liệu đơn giản, Vật liệu đơn giản, dễ liệu giản, dễ tìm, dễ tìm, rẻ tiền, màu tìm, rẻ tiền, thân thiện rẻ tiền sắc bắt mắt với môi trường, màu sắc bắt mắt Sản Hoàn thành Hoàn thành sản Hoàn thành sản phẩm phẩm thời thời gian, đầy thời gian, đầy đủ đủ phận cấu gian phận cấu thành thành, sáng tạo, có phẩm sản phẩm tính bền vững Báo Thuyết trình Thuyết trình đầy đủ Thuyết trình đầy đủ cáo đầy đủ các nội dung yêu nội dung yêu cầu, nội dung yêu cầu, có điểm nhấn, có điểm nhấn, lơi cầu lơi cuốn, hấp dẫn cuốn, hấp dẫn, có tương tác Đánh Chưa đánh Đánh giá rõ ràng Đánh giá rõ ràng ưu, giá giá ưu, nhược điểm nhược điểm sản sản đánh giá sản phẩm phẩm phẩm chưa rõ ràng Đề xuất biện pháp cải ưu nhược thiện sản phẩm điểm sản phẩm 73 Phụ lục PHT dạy học chủ đề “Những thực phẩm có nguồn gốc lên men” PHIẾU HỌC TẬP SỐ Câu Liệt kê nguyên liệu làm tương thông thường ………………………………………………………………………………………… ………… …………………………………………………………… Câu 2: Sắp xếp bước sau để hồn thành quy trình làm tương truyền thống Muối mốc, Làm mốc, Ngả tương Quy trình là:……………………………………………………………… Câu Em nêu vai trò mốc mật q trình ủ tương? Tại ủ, tương có vị ngọt? ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Câu Làm để VSV phân giải protein đậu tương? …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Câu Điền từ cụm từ: Phân giải, Enzyme poteaza, Môi trường thiếu C thừa N, VSV hấp thụ, vào (1), (2), (3), (4) để hoàn thiện sơ đồ (1) (2) (3) Protein Acid amin cho hoạt động sống tế bào MT MT Acid amin Trong TB (4) Nhóm amin => amoniac thải ngồi mơi trường Acid béo nguồn cung cấp lượng C cho tế bào 74 Năng lượng cung cấp PHIẾU HỌC TẬP SỐ Câu Giải thích bước quy trình lên men rượu Tinh bột (gạo, ngơ, sắn,…), đường (mía, rỉ đường, dịch ép trái cây) Nấu chín…………………………………………………………………… Để nguội…………………………………………………………………… Trộn bánh men…………………………………………………………………… Lên men………………………………………………………………………… Chưng cất ………………………………………………………………………… Rượu………………………………………………………………………… Câu Dựa vào sơ đồ trả lời câu hỏi: bánh men lên men rượu có vai trò gì? Nấm mốc (enzyme) đường (sản phẩm sơ cấp 1) Tinh bột Hiểu khí ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu Trong sản xuất người dựa nguyên lí lên men etylic để làm gì? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 75 PHIẾU HỌC TẬP SỐ Câu Quan sát hình ảnh nhận xét tốc độ chuyển hóa vi sinh vật Nhận xét: ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… …………………………………… ……………………………………… ……………………………………… ……………………………………… Câu Hoàn thiện sơ đồ sau: Viết sơ đồ tổng hợp protein từ đơn phân acid amin ………………………………………………………………………………………… Viết sơ đồ tổng hợp lipid ………………………………………………………………………………………… Viết sơ đồ tổng hợp polysacharid ………………………………………………………………………………………… Viết sơ đồ tổng hợp acid nucleic ………………………………………………………………………………………… Câu Theo em người ta dùng loại thực phẩm thừa như: rau, củ, quả,… bón vào cho trồng ………………………………………………………………………………………… - Hồn thiện nhanh sơ đồ: xenlulaxza Xenlulozo X 76 PHIẾU HỌC TẬP SỐ Câu Vai trò hộp sữa chua cái? ………………………………………………………………………………………… Câu Hoàn thiện sơ đồ sau cách điền a,b, X thích hợp Glucozo vi khuẩn lactic a X Glucozo vi khuẩn lactic b X + lượng 77 Phụ lục Đáp án PHT dạy học chủ đề “Những thực phẩm có nguồn gốc lên men” ĐÁP ÁN: PHIẾU HỌC TẬP SỐ Câu Liệt kê nguyên liệu làm tương thông thường Đậu tương, gạo nếp, muối trắng Câu 2: Sắp xếp bước sau để hồn thành quy trình làm tương truyền thống Muối mốc, Làm mốc, Ngả tương Quy trình là: Làm mốc => Muối mốc => Ngả tương Câu Em nêu vai trò mốc mật q trình ủ tương? Tại ủ, tương có vị ngọt? Mốc mật tiết enzyme proteaza có vai trò phân hủy protein đậu tương nên ủ tương có vị Câu Làm để VSV phân giải protein đậu tương? (Viết phương trình minh họa) Vi sinh vật tiết enzyme proteaza Phương trình protein proteaza n(aa) Câu Điền từ cụm từ: Phân giải, Enzyme poteaza, Môi trường thiếu C thừa N, VSV hấp thụ, vào (1), (2), (3), (4) để hoàn thiện sơ đồ (1) (2) (3) Protein Acid amin hoạt động sống tế bào MT MT Acid amin Năng lượng cung cấp cho Trong TB (4) Nhóm amin => amoniac thải ngồi mơi trường Acid béo nguồn cung cấp lượng C cho tế bào 78 (3): phân giải, (4): môi trường thiếu C (1): enzyme proteaza, (2): VSV hấp thụ, thừa N PHIẾU HỌC TẬP SỐ Câu Giải thích bước quy trình lên men rượu Tinh bột (gạo, ngơ, sắn,…), đường (mía, rỉ đường, dịch ép trái cây) Nấu chín : Hồ hóa tinh bột, giúp VSV dễ dàng phân giải Để nguội: tạo điều kiện thuật lợi để VSV lên men hoạt động (30 – 330C) Trộn bánh men: cung cấp VSV lên men Lên men: Tạo sản phẩm trao đổi Chưng cất: thu rượu nguyên chất Rượu Câu Dựa vào sơ đồ trả lời câu hỏi: bánh men lên men rượu có vai trò gì? Nấm mốc (enzyme) đường (sản phẩm sơ cấp 1) Tinh bột Hiểu khí Bánh men có vai trò cung cấp vi sinh vật để phân hủy tinh bột thành đường nhờ enzyme Câu Trong sản xuất người dựa nguyên lí lên men etylic để làm gì? Ứng dụng sản xuất chế phẩm Sinh học, sản xuất rượu, bia, làm nở bột mì,… 79 PHIẾU HỌC TẬP SỐ Câu Quan sát hình ảnh g Nhận xét: Vi sinh vật sinh trưởng nhanh có q trình hấp thụ chất dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất, lượng sinh tổng hợp chất diễn tế bào với tốc độ nhanh Câu Hoàn thiện sơ đồ sau: Viết sơ đồ tổng hợp protein từ đơn phân acid amin (Acid amin)n => Protein Viết sơ đồ tổng hợp lipid Glyxerol + acid béo => Lipid Viết sơ đồ tổng hợp polysacharid (Glucozo)n + ADP – glucozo => (Glucozo)n+1 + ADP Viết sơ đồ tổng hợp acid nucleic n(Nucleotit) => Acid nucleic Câu Theo em người ta dùng loại thực phẩm thừa như: rau, củ, quả,… bón vào cho trồng Dùng thức ăn thừa làm phân bón cho vừa khơng lãng phí thức ăn vừa giúp đất tơi xốp có nhiều vi khuẩn phân hủy thức ăn thừa thành chất dinh dưỡng cho - Hoàn thiện nhanh sơ đồ: xenlulaza Xenlulozo X: Chất mùn 80 PHIẾU HỌC TẬP SỐ Câu Vai trò hộp sữa chua cái? Bổ sung vi sinh vật Câu 2.Hoàn thiện sơ đồ sau cách điền a,b, X thích hợp a:đồng hình b: dị hình X: acid lactic 81 Phụ lục 7: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM 82 ... nghiên cứu đề tài Dạy học Sinh học 10 THPT theo định hướng giáo dục STEM - Giáo dục STEM xu hướng giáo dục toàn giới - Ở Việt Nam giáo dục theo định hướng STEM ngày Giáo dục đào tạo quan tâm,... tài - Xây dựng quy trình dạy học mơn Sinh học 10 THPT theo định hướng giáo dục STEM - Xây dựng chủ đề minh họa dạy học môn Sinh học 10 THPT theo định hướng giáo dục STEM góp phần phát triển lực... nghiên cứu đề tài Dạy học Sinh học 10 theo định hướng giáo dục STEM Mục đích nghiên cứu Xây dựng quy trình dạy học Sinh học 10 THPT theo định hướng giáo dục STEM tổ chức HS học tập nhằm chiếm