Vận dụng dạy học theo định hướng STEM trong dạy học môn SInh học

Sáng kiến:Vận dụng phương pháp dạy học theo định hướng STEM trong môn sinh học là một sáng kiến được công nhận cấp tỉnh. phương pháp STEM là phương pháp dạy học mới được áp dụng cho các môn KHTN như Toán Li Sinh CN. Đây là phương pháp dạy học chủ yếu qua thực hành, người học tiếp thu được kiến thức. Tuy nhiên, nhiều GV vẫn còn mơ hồ về kĩ thuật dạy học và cách thiết kế - tổ chức bài học theo hướng STEM. Sáng kiến đã làm rõ các khai niệm cơ bản có liên quan đến STEM, các bước trong quy trình kĩ thuật dạy học STEM từ đơn giản đến phức tạp. Bên cạnh đó, sáng kiến còn chỉ rõ cách thức tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM không chỉ phù hợp với việc dạy học dự án mà còn phù hợp với việc thiết kế tổ chức dạy học từng bài hay từng phần riêng lẻ một cách linh động giúp GV không cảm thấy vất vả trong khâu chuẩn bị, HS không cảm thấy nhàm chán trong quá trình thực hiện nhiệm vụ.......

THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: Vận dụng dạy học môn sinh học theo hướng tiếp cận giáo dục STEM Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Sinh học Tác giả: Họ tên: Giới tính: Nữ Ngày/ tháng/ năm sinh: Trình độ chun mơn: Thạc sĩ sinh học Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Chủ đầu tư tạo sáng kiến: Đơn vị áp dụng sáng kiến lần đầu: Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: - Sĩ số HS: theo chuẩn Bộ giáo dục – Đào tạo - Máy tính, máy in màu, máy chiếu phương tiện khác Thời gian áp dụng sáng kiến lần đầu: tháng 9/2016 HỌ TÊN TÁC GIẢ XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN ĐƠN VỊ ÁP DỤNG SÁNG KIẾN TĨM TẮT SÁNG KIẾN Hồn cảnh nảy sinh sáng kiến - Nền kinh tế thịnh vượng kỉ XXI dựa tảng Khoa học (Science), Cơng nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering), Tốn học (Math) Điều đặt cho ngành Giáo dục nhiệm vụ cần chuẩn bị cho HS kĩ kiến thức toàn cầu để đáp ứng nhu cầu hội nhập ngày cao Sự tách rời môn học tạo khoảng cách lớn học làm, nhà trường (nơi đào tạo nguồn nhân lực) doanh nghiệp (nơi sử dụng nguồn nhân lực) HS đào tạo theo mơ hình truyền thống khoảng thời gian dài để hiểu sở lý thuyết, nguyên lý, chuyển chúng thành ứng dụng thực tế kiến thức bị mài mòn - Yêu cầu việc dạy - học đặt cấp bách Đó là: Đổi phương pháp, hình thức tổ chức dạy - học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo HS Tăng cường giáo dục toàn diện, đặc biệt trọng rèn luyện tư duy, kĩ sống cho HS, tăng cường hoạt động trải nghiệm sáng tạo Tích hợp liên mơn dạy - học nhằm vận dụng kiến thức để giải tình thực tiễn - Giáo dục STEM hình thức giáo dục tích hợp mơn Khoa học – Cơng nghệ - Kĩ thuật – Toán với phương pháp “học qua hành” đáp ứng yêu cầu việc dạy học thời kì Điều kiện, thời gian, đối tượng áp dụng sáng kiến 2.1 Điều kiện: - Sĩ số HS: theo chuẩn Bộ giáo dục đào tạo (35 – 40 HS/ lớp) - Cơ sở vật chất tối thiểu: Máy tính, máy chiếu phương tiện, thiết bị khác phù hợp với nội dung học 2.2 Thời gian áp dụng sáng kiến: - Sáng kiến áp dụng lần đầu vào tháng năm 2016 2.3 Đối tượng áp dụng sáng kiến: HS THPT, GV giảng dạy mơn Sinh học, Tốn học, Vật lí, Hóa học, Cơng nghệ Nội dung sáng kiến 3.1 Tính mới, tính sáng tạo sáng kiến - Sáng kiến phương pháp vận dụng STEM dạy học STEM xây dựng bước kỹ thuật dạy học theo định hướng STEM nhằm phát triển lực tư duy, sáng tạo HS; gắn liền kiến thức lí thuyết với vấn đề thực tiễn - Sáng kiến góp phần đổi phương pháp dạy học, đổi kiểm tra đánh giá; bước hoàn thành chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2011 2020 3.2 Khả áp dụng sáng kiến - Sáng kiến áp dụng rộng rãi với đối tượng HS THPT - Sáng kiến sử dụng làm tài liệu tham khảo cho GV HS tham gia dự án dạy học liên môn dạy học theo định hướng STEM - Sáng kiến sở giúp HS u thích mơn khoa học định hướng học sinh cách nghiên cứu khoa học 3.3 Lợi ích thiết thực sáng kiến Sáng kiến có tính khoa học thực tiễn cao * Ý nghĩa khoa học: Sáng kiến thực nhằm nâng cao nghệ thuật dạy học, phát huy tính sáng tạo việc dạy học; đưa việc học gắn liền với thực tiễn * Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần nâng cao chất lượng dạy học Nhà trường THPT nói chung mơn Sinh học nói riêng Sáng kiến góp phần phát huy tính chủ động, tích cực, sáng tạo học tập người học, giúp HS vận dụng kiến thức liên môn việc giải tình thực tiễn Trên sở đó, định hướng phát triển lực cho HS Sáng kiến cho thấy mối liên hệ chặt chẽ môn học môn học với ứng dụng sống Sáng kiến khắc phục tượng học tập thụ động nhàm chán môn học, đưa phương pháp dạy học tích cực - “học qua hành” (học qua thực hành) Kết đạt sáng kiến Đa số HS hào hứng học tập, tích cực, chủ động sáng tạo việc giải tình dự án Sản phẩm thu từ HS trình hoạt động học tập minh chứng thuyết phục cho kết đánh giá khả quan Trên sở học tập dự án, HS tham gia vào nhiều hoạt động Nhà trường Sở GD - ĐT phát động đánh giá cao Những đề xuất để mở rộng sáng kiến - Tích cực nghiên cứu dự án dạy học tích hợp mơn khoa học Tốn học, Vật lý, Sinh học, Hóa học, Cơng nghệ phương pháp dạy học theo định hướng STEM nhằm đem lại hiệu cao dạy học đáp ứng mục tiêu giáo dục THPT giai đoạn 2011 - 2020 - Cần lưu ý phần thực hành cần song song định hướng trước tìm hiểu nội dung kiến thức nhằm kích thích khả tư duy, phát kiến thức người học - Tăng cường đầu tư sở vật chất, trang thiết bị dạy học; bồi dưỡng đội ngũ cán GV … đảm bảo nguồn lực để dễ dàng thực dạy học theo phương pháp STEM - Các trường THPT cần tăng cường liên kết với trường ĐH – CĐ trung tâm nghiên cứu giúp trình thực dự án dễ dàng MƠ TẢ SÁNG KIẾN Hồn cảnh nảy sinh sáng kiến 1 Lí chọn sáng kiến Một kinh tế thịnh vượng kỉ XXI dựa tảng Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering), Toán học (Math) Điều đặt cho ngành Giáo dục nhiệm vụ cần chuẩn bị cho HS kĩ kiến thức toàn cầu để đáp ứng nhu cầu hội nhập ngày cao Sự tách rời môn học tạo khoảng cách lớn học làm, nhà trường (nơi đào tạo nguồn nhân lực) doanh nghiệp (nơi sử dụng nguồn nhân lực) HS đào tạo theo mơ hình truyền thống khoảng thời gian dài để hiểu sở lý thuyết, nguyên lý, chuyển chúng thành ứng dụng thực tế kiến thức bị mài mòn Hơn nữa, tư liên kết vật, tượng với ứng dụng kỹ thuật hạn chế Đây lí mà HS Việt Nam, sau tốt nghiệp THPT, chí tốt nghiệp Đại học khó tìm kiếm công việc phù hợp Mặt khác, yêu cầu việc dạy - học đặt cấp bách Đó là: Đổi phương pháp, hình thức tổ chức dạy - học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo HS Tăng cường giáo dục toàn diện, đặc biệt trọng rèn luyện tư duy, kĩ sống cho HS Tích hợp liên mơn dạy - học nhằm vận dụng kiến thức để giải tình thực tiễn Tháng 8/2016, Bộ GD - ĐT phối hợp với Hội đồng Anh, tổ chức tập huấn phương pháp dạy học STEM (dự án giáo dục STEM) Giáo dục STEM hình thức giáo dục tích hợp môn Khoa học - Công nghệ - Kĩ thuật - Toán với phương pháp “học qua hành” đáp ứng yêu cầu việc dạy học thời kì Sinh học mơn khoa học thành phần giáo dục STEM Các kiến thức sinh học ln gắn liền với quy trình, kĩ thuật Từ nhận thức thức trên, nảy sinh ý tưởng: Vận dụng dạy học môn sinh học theo hướng tiếp cận giáo dục STEM 1.2 Phạm vi đối tượng áp dụng - Đối tượng áp dụng chủ yếu: HS THPT - Phạm vi áp dụng: Liên mơn sinh học, hóa học, cơng nghệ 1.3 Tính mới, tính sáng tạo sáng kiến - Sáng kiến phương pháp vận dụng STEM dạy học STEM xây dựng bước kỹ thuật dạy học theo định hướng STEM nhằm phát triển lực tư duy, sáng tạo HS; gắn liền kiến thức lí thuyết với vấn đề thực tiễn - Sáng kiến góp phần đổi phương pháp dạy học, đổi kiểm tra - đánh giá nâng cao chất lượng giáo dục trường THPT; bước hoàn thành chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2011 - 2020 1.4 Khả áp dụng sáng kiến - Sáng kiến áp dụng rộng rãi với đối tượng HS THPT - Sáng kiến sử dụng làm tài liệu tham khảo cho GV HS tham gia dự án dạy học đơn môn, liên môn dạy học theo định hướng STEM - Sáng kiến sở giúp HS u thích mơn khoa học định hướng học sinh cách nghiên cứu khoa học 1.5 Lợi ích thiết thực sáng kiến - Tính khoa học: + Sáng kiến vận dụng kĩ thuật dạy học theo định hướng STEM nhằm giúp HS tự học, tự nghiên cứu học tập môn sinh học môn học khác + Sáng kiến sở đổi phương pháp hình thức dạy học, chủ động nội dung, phương thức tổ chức dạy học, đáp ứng mục tiêu dạy học giai đoạn - Tính thực tiễn: + HS biết vận dụng kiến thức để giải vấn đề thực tiễn q trình học tập mơn Sinh học + Rèn luyện kỹ trình bày vấn đề khoa học, thao tác nghiên cứu nhà khoa học, cách sản xuất, kinh doanh theo quy trình nhà sản xuất chuyên nghiệp … Cơ sở lí luận đề tài 2.1 STEM mục tiêu giáo dục STEM - STEM viết tắt từ Science (khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) Math (Toán học) - Mục tiêu giáo dục STEM: Dưới góc độ giáo dục vận dụng bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM mặt thực đầy đủ mục tiêu giáo dục nêu chương trình giáo dục phổ thông, mặt khác giáo dục STEM nhằm: + Phát triển lực đặc thù mơn học thuộc STEM cho HS: Đó kiến thức, kĩ liên quan đến môn học Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học Trong HS biết liên kết kiến thức Khoa học, Toán học để giải vấn đề thực tiễn Biết sử dụng, quản lí truy cập Cơng nghệ HS biết quy trình thiết kế chế tạo sản phẩm + Phát triển lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS hội thách thức kinh tế cạnh tranh toàn cầu kỉ XXI Bên cạnh hiểu biết lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật, Tốn học, HS phát triển tư phê phán, khả hợp tác để thành công… + Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM tạo cho HS có kiến thức, kĩ mang tính tảng cho việc học tập bậc học cao cho nghề nghiệp tương lai HS Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có lực, phẩm chất tốt đặc biệt lao động lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng phát triển đất nước 2.2 Mối liên hệ tương tác lĩnh vực giáo dục STEM Trong giáo dục nay, bốn lĩnh vực quan trọng: Khoa học (gồm Sinh học, vật lí, hóa học), Cơng nghệ, Kĩ thuật Toán học xây dựng giảng dạy cách độc lập Việc dạy – học theo cách giữ vai trò quan trọng việc cung cấp kiến thức thuộc lĩnh vực Nhưng tách rời môn học tạo khoảng cách lớn học thực hành, nhà trường doanh nghiệp Bởi lẽ, môn học cung cấp mảng kiến thức rời rạc, sống thực tiễn lại không tồn độc lập môn học nhà trường mà vấn đề mang tính phức hợp Sau học xong, HS cần có thời gian để thích nghi, để hiểu làm để từ sở lí thuyết, nguyên lí, kiến thức học trường chuyển thành ứng dụng thực tế Hơn nữa, tư liên kết vật, tượng với ứng dụng kĩ thuật hạn chế q trình giảng dạy định hướng nội dung, HS khơng có điều kiện để thấy biểu thực tiễn kiến thức sống… Mối quan hệ thành tố STEM mối quan hệ “sử dụng”, “thúc đẩy”, “dẫn đến”, “áp dụng” Các môn Khoa học sử dụng kiến thức có từ phát triển Cơng nghệ, Kĩ thuật để làm “mới mình” Còn Công nghệ, Kĩ thuật môn áp dụng thành Khoa học vào đời sống Toán học môn học cần thiết cho Khoa học Công nghệ, Kĩ thuật Những tiến Khoa học, Cơng nghệ kích thích tiến Tốn học… Từ đó, lĩnh vực STEM thúc đẩy phát triển hưởng lợi từ phát triển Mối liên kết lĩnh vực STEM phản ảnh vấn đề sống khám phá giới cải tạo giới Hình Mối liên quan Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học Trong giáo dục, dạy học Khoa học dạy phương pháp khoa học trình xây dựng giả thuyết xác minh giả thuyết Dạy học Công nghệ Kĩ thuật dạy linh hoạt, sáng tạo đổi Những thuộc tính khó để lượng hóa dạy học, lại điều cần thiết dạy - học Công nghệ, Kĩ thuật Ví dụ, dạy học q trình lên men rượu, lĩnh vực Hóa học khai thác cơng thức cấu tạo tính chất chất tham gia chất tạo thành Lĩnh vực sinh học, khai thác trình sinh trưởng, phát triển vi sinh vật điều kiện khác lượng sản phẩm thu điều kiện đó… Cơng nghệ khai thác khía cạnh quy trình kĩ thuật lên men có hiệu cao mở rộng ứng dụng rượu đời sống Kĩ thuật tập trung khai thác bước kĩ thuật lên men rượu đảm bảo đạt kết tốt Như vậy, lĩnh vực Khoa học giải thích sở khoa học nguyên lí, điều kiện q trình lên men rượu Trong đó, Công nghệ Kĩ thuật hướng dẫn thực khâu q trình lên men rượu, từ có sáng tạo giúp trình lên men thuận lợi Q trình sáng tạo ni dưỡng HS phải cần thời gian HS cần nhúng môi trường không gian đặc thù để kích thích sáng tạo Do vậy, tiếp cận giáo dục STEM phải tiếp cận mang tính liên ngành để tạo kết hợp hài hòa lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học nhằm mang đến cho HS trải nghiệm thực tế thực có ý nghĩa Ví dụ học STEM chủ đề xây cầu, HS đóng vai kĩ sư tư vấn cho công ty phải sửa thay cầu qua kênh đào bị hư hỏng nặng HS học chất lực, trọng lực cách làm việc với lực cân Ở đây, kiến thức Tốn học sử dụng tính toán trọng lực, cân lực Những kiến thức sở để đưa giải pháp kĩ thuật nhằm tạo cấu trúc ổn định Khi học chủ đề sinh sản thực vật, HS không đơn học khoa học để nghiên cứu xem sinh sản gì, có hình thức sinh sản hay đặc điểm hình thức sinh sản mà học ý tưởng nhân giống loài trồng phương pháp truyền thống (Kĩ thuật) phát phương pháp nhân giống đại nuôi cấy mô, công nghệ gen … (Công nghệ), hay học cách tính tốn chi phi đầu tư cho việc nhân giống thành cơng giống, từ nảy sinh ý định kinh doanh phù hợp (Toán học) 2.3 Quy trình giáo dục STEM Quy trình 5E gồm có giai đoạn chuỗi q trình dạy học là: Engagement (Đặt vấn đề), Exploration (khám phá), Explanation (giải thích), Elaboration/Extension (mở rộng) Evaluation (đánh giá) Đặt vấn đề: nhằm tạo ý quan tâm HS HS đặt vào tình huống, kiện hay vấn đề liên quan đến nội dung học tập mang tính thách thức gợi nhu cầu HS cần phải giải Từ đó, bộc lộ HS suy nghĩ như: điều lại xảy ra, em suy nghĩ khơng biết lí giải nào, em muốn tìm hiểu thêm vấn đề này… Và HS cảm thấy cần thiết phải giải hay học thêm vấn đề Khám phá: giai đoạn HS trải nghiệm thông qua hoạt động thu thập thơng tin liệu, quan sát mơ hình, thí nghiệm, điều tra… để giải thích tượng phát triển khả nhận thức thân Vai trò GV giai đoạn khám phá người dẫn khởi đầu cho hoạt động Cung cấp cho HS kiến thức cần thiết; dụng cụ, nguyên vật liệu phục vụ hoạt động trải nghiệm HS điều chỉnh nhận thức sai lầm mà HS gặp phải q trình khám phá Ở giai đoạn này, HS thực thí nghiệm, tiến hành nghiên cứu, thiết kế quy trình, thiết kế mẫu… để trả lời câu hỏi mang tính phức hợp, để điều tra vấn đề mang tính thời phát triển giải pháp cho thách thức vấn đề giới thực Giải thích: HS phân tích diễn giải liệu Trao đổi kiến thức giải pháp mang tính khả thi Sử dụng cơng nghệ thích hợp để phân tích thơng tin liên lạc Mở rộng: Giai đoạn HS có hội mở rộng củng cố hiểu biết khái niệm, kiến thức Học sinh tinh chỉnh giải hướng giáo dục STEM nhóm bài, chương hay phần Việc lựa chọn để đảm bảo kiến thức áp dụng để giải vấn đề thực tiễn chủ đề giáo dục STEM sau không khiên cưỡng Bởi nội dung nào, dạy theo định hướng STEM hiệu hay phù hợp - Kết nối với sản phẩm, vật phẩm ứng dụng thực tế Với nội dung lựa chọn GV nghiên cứu xem xét kiến thức từ nội dung ứng dụng thực tiễn Những biểu kiến thức thực tiễn sống Kiến thức ứng dụng vào thiết bị gì? Sản phẩm gì? Hệ thống nào? Quy trình nào? Lĩnh vực nào? Đây sở hình thành ý tưởng cho chủ đề giáo dục STEM Ví dụ: Căn vào chương trình mơn Sinh học tìm hiểu ứng dụng kiến thức thực tiễn, có số kết sau: * Sinh học 10: Tên Bài 14 Enzim vai trò enzim q trình chuyển hố vật chất Sản phẩm ứng dụng Tách chiết enzim, công nghệ enzim, hay ứng dụng enzim Bài 15 Thực hành: Một số thí nghiệm enzim Bài 22 Dinh dưỡng, chuyển hoá vật chất NL VSV sống sản xuất loại nước tẩy rửa… Nuôi cấy vi sinh vật sản xuất loại nước chấm (mắm, tương), Bài 24 Thực hành: Lên men êtilic lactic muối chua loại rau (hành, dưa, cà chua …), sản xuất nước rửa chén Bài 25 Sinh trưởng vi sinh vật Bài 27 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng vi sinh vật Bài 28 Thực hành: Quan sát số vi sinh vật 18 bát, sản xuất loại đồ uống (rượu, bia …) Bài 29 Virut loại virut Bài 30 Sự nhân lên virut tế bào vật chủ Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học, sản xuất văc – xin phòng bệnh, cách Bài 31 Ứng dụng virut thực phòng chữa trị bệnh truyền nhiễm thường gặp … tiễn Bài 32 Bệnh truyền nhiễm miễn dịch * Sinh học 11 Tên Bài Sự hấp thụ nước muối khoáng Sản phẩm ứng dụng rễ Thiết kế hệ thống tước tiêu nước tự Bài Vận chuyển chất Bài Thoát nước Bài Vai trò ngun tố khống Bài + Dinh dưỡng nitơ thực vật Bài Thực hành: Thí nghiệm nước thí nghiệm phân bón Bài Quang hợp thực vật động cho trồng … Quy trình kỹ thuật trồng rau sạch; Thiết kế mơ hình trồng rau, cảnh thủy canh … Bài Quang hợp nhóm thực vật C3, C4, CAM Các biện pháp tăng suất trồng; Ứng dụng đèn led sản xuất Bài 10 Ảnh hưởng nhân tố nông nghiệp; Kỹ thuật trồng rau (dưa) nhà kính; Sản xuất trồng rau mầm ngoại cảnh đến quang hợp Bài 11 Quang hợp suất … trồng Bài 13 Thực hành: Phát diệp lục carôtenôit Một số biện pháp bảo quản nông Bài 12 Hô hấp thực vật sản; Thiết kế hệ thống sấy nông sản Bài 14 Thực hành: Phát hô hấp lượng mặt trời; Thiết kế hệ thống bảo quản nông sản thiết bị hút chân thực vật Bài 15 + 16 Tiêu hóa động vật khơng … Một số biện pháp tăng suất Bài 17 Hô hấp động vật vật nuôi; Một số bệnh thường gặp Bài 18 + 19 Tuần hoàn máu người biện pháp phòng tránh… 19 Bài 20 Cân nội môi Bài 21 Thực hành: Đo số tiêu sinh lí người Bài 41 Sinh sản vơ tính thực vật Bài 42 Sinh sản hữu tính thực vật Nhân giống chăm sóc hoa hồng; phong lan, ăn … Bài 43 Thực hành: Nhân giống vơ tính thực vật - Phân tích ứng dụng Trên sở bước 2, GV thực bước phân tích ứng dụng để tìm hiểu quy trình, giai đoạn kiến thức sử dụng để tạo ứng dụng/sản phẩm Đây sở để GV xây dựng hoạt động, nhiệm vụ học tập chủ đề cho đảm bảo tính vừa sức với HS Định rõ thách thức mà HS phải giải Đồng thời xác định thời gian tối thiểu để hoàn thành sản phẩm Ví dụ: học chủ đề: “Nhân giống hoa cảnh” – Sinh học 11, GV phân tích kĩ thuật nhân giống vơ tính ăn phương pháp Giâm cành, chiết cành hay ghép, GV nhận thấy: Kĩ thuật nhân giống cần thời gian để hình thành mơ sẹo tạo hồn chỉnh Từ đó, GV xác định thời gian học cho chủ đề tối thiểu tuần - Chỉ kiến thức liên quan môn học thuộc lĩnh vực STEM GV xem xét kiến thức đóng góp cho việc tạo ứng dụng thuộc lĩnh vực đặc biệt với môn học thuộc lĩnh vực STEM Việc kiến thức liên quan ứng dụng nhiều cần hợp tác với GV thuộc lĩnh vực khác để đảm bảo nhìn tồn diện sâu sắc kiến thức sử dụng sở để lựa chọn kiến thức phù hợp với chương trình học tập HS Ví dụ: Ở chủ đề: “Nhân giống hoa cảnh” – Sinh học 11, gồm kiến thức: 20 + Môn sinh học: sinh sản vơ tính hữu tính thực vật, đặc điểm sinh học loài + Mơn Tốn: Tính tốn số liệu mẫu vật làm thí nghiệm, lượng chất kích thích sinh trưởng cần dùng … + Môn Công nghệ: Các bước kĩ thuật nhân giống giâm, chiết, ghép hay nuôi cấy mô + Môn hóa học: Đặc điểm, tính chất chất điều hòa sinh trưởng - Hình thành chủ đề Thơng tin chung chủ đề gồm: + Tên chủ đề + Mục tiêu + Liên hệ chương trình + Những lực hướng tới hình thành phát triển Giáo dục STEM nhằm mục tiêu vận dụng kiến thức giải vấn đề mang tính thực tiễn Để giải vấn đề STEM hay thiết kế sản phẩm STEM cần vận dụng kiến thức thuộc lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học Sự tham gia số lượng môn, mức độ chuyên sâu kiến thức mơn học nói việc giải vấn đề STEM phản ánh tính phức hợp độ khó vấn đề Phạm vi tác động vấn đề STEM cần giải (tới cá nhân, cộng đồng xã hội hay toàn cầu) định tính chất, tầm ảnh hướng vấn đề STEM 4.2.3.2 Bước Xây dựng nội dung học tập Đây giai đoạn GV cụ thể hóa mục tiêu kiến thức chủ đề học tập, hướng tới hình thành lực chung lực chuyên biệt Căn vào thời gian dự kiến, mục tiêu đặc điểm tâm sinh lí, yếu tố vùng miền để xây dựng nội dung cho phù hợp Ở đây, cần trả lời vấn đề: Chủ đề có hoạt động gì? Các hoạt động nhằm đạt tới mục tiêu gì? Nội dung dạy học có liên quan với mục tiêu nội dung môn Sinh học giáo dục STEM? Biểu thực tế mối liên hệ đó? 21 Mục tiêu chủ đề STEM cần bám sát chuẩn kiến thức kĩ Bộ giáo dục Đào tạo quy định phù hợp với yêu cầu chủ đề STEM Ví dụ: Dự án STEM: “Thiết kế mơ hình hệ thống tưới tiêu nước cho trồng” gồm nội dung sau: - Kiến thức khoa học: Bài Sự hấp thụ nước muối khoáng rễ; Bài Vận chuyển chất cây; Bài Thốt nước chương trình sinh học 11 - Yếu tố Công nghệ: Hệ thống bơm, ống dẫn, giá đỡ để làm mơ hình tưới nước tự động cho - Yếu tố kĩ thuật: Bản vẽ, mơ hình tưới nước tự động cho - Yếu tố Toán: Đo chiều dài ống dẫn theo vẽ, tính tốn khoảng cách đặt ống dẫn nước … Như vậy, dự án cần đảm bảo mục tiêu kiến thức kĩ Bộ giáo dục quy định phải đảm bảo kĩ riêng dự án STEM Cụ thể: * Kiến thức: - Trình bày vai trò nước thực vật - Mơ tả chế trao đổi nước thực vật gồm:Hấp thụ nước, vận chuyển nước thoát nước - Trình bày vai trò q trình hút nước, vận chuyển nước thoát nước - Phân tích vai trò tưới tiêu nước hợp lí sinh trưởng, phát triển trồng trao đổi nước thực vật phụ thuộc vào điều kiện môi trường * Kĩ năng: - Thiết kế vẽ mơ hình tưới tiêu nước cho cay trồng - Xây dựng nguyên lí hoạt động củ sản phẩm - Chế tạo lắp ráp sản phẩm theo phương án thiết kế - Thử nghiệm, cải tiến mơ hình 22 - Rèn kĩ làm việc nhóm, thí nghiệm, thuyết trình, lắng nghe, phản biện * Thái độ: - Ý thức giữ gìn môi trường, bảo vệ xanh bảo vệ môi trường - Say mê nghiên cứu khoa học - Nhiệt tình q trình gia cơng, lắp ráp sản phẩm - Có tinh thần trách nhiệm nhiệm vụ chung củ nhóm * Năng lực hướng tới: Năng lực nghiên cứu khoa học, lực hợp tác, lực sáng tạo 4.2.3.3 Bước Thiết kế nhiệm vụ Trên sở nội dung chủ đề, xây dựng nhiệm vụ học tập tương ứng Cần xác định rõ người thực nhiệm vụ, làm cá nhân hay nhóm, nhiệm vụ thực giai đoạn nào, thời gian bao lâu… Một số loại hình nhiệm vụ như: thu thập thơng tin, tiến hành thí nghiệm, thiết kế, trình bày… Khi xây dựng nhiệm vụ cần hướng đến hình thành lực giải vấn đề, lực hợp tác, lực tự học, lực quản lí, sáng tạo, giao tiếp lực chuyên biệt xác định cho môn Sinh học THPT Bên cạnh đó, cần xác định vấn đề cần giải chủ đề Ví dụ: Dự án STEM: “Thiết kế mơ hình hệ thống tưới tiêu nước tự động cho trồng”, việc xác định mục tiêu lực cần hướng tới trên, cần xác định rõ vấn đề liên quan đến dự án: - Hiện có phương pháp tưới tiêu nào? Ưu điểm phương pháp đó? - Vì cần phải thiết kế hệ thống tưới tiêu nước tự động cho trồng? - Phương pháp tưới sử dụng mơ hình gì? Ưu điểm phương pháp này? - Hệ thống tưới nước có cấu tạo nguyên tắc hoạt động nào? 4.2.3.4 Bước Tổ chức thực 23 Đây giai đoạn triển khai nội dung học tập tới toàn thể HS Giai đoạn cần xây dựng môi trường học tập, gợi nhu cầu khám phá, giao tiếp, hợp tác chia sẻ HS q trình thực nhiệm vụ GV đóng vai trò người tổ chức, hướng dẫn tư vấn… Bước HS thực hai nhiệm vụ chính: - Trao đổi kiến thức giải pháp mang tính khả thi Sử dụng cơng nghệ thích hợp để phân tích giao tiếp - Học sinh chỉnh sửa giải pháp quy trình Xác định phân tích vấn đề liên quan đến nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Ví dụ: Dự án STEM: “Thiết kế mơ hình hệ thống tưới tiêu nước tự động cho trồng” có tiến trình thực sau: Bước Lập kế hoạch thực - GV nêu tình có vấn đề nhu cầu nước trồng thực trạng tưới tiêu nước cho trồng Từ đó, HS nhận biết chủ đề dự án - Để xây dựng ý tưởng, GV chia nhóm HS, giao nhiệm vụ cho nhóm HS để HS thảo luận nhóm, chia sẻ ý tưởng, lập kế hoạch thực nhiệm vụ - GV yêu cầu HS nêu nhiệm vụ cần thực dự án gợi ý HS số câu hỏi chuẩn bị HS vào chủ đề học tập gợi ý GV để đề nhiệm vụ phải thực Từ đó, HS lên kế hoạch thực nhiệm vụ cho thành viên nhóm, thời lượng hồn thành cơng việc, phương pháp – phương tiện dự kiến sản phẩm, cách thiết kế poster để quảng bá sản phẩm mình… Bước HS thực kế hoạch dự án xây dựng sản phẩm vào thời gian lên lớp gồm nhiệm vụ: - Thiết kế mơ hình tưới nước tự động cho cây: + Xác định loại dự định trồng gì? + Tính tốn tỉ lệ phần chi tiết đảm bảo trình sinh 24 lí – sinh hóa diễn bình thường đảm bảo tính bền vững thiết bị + Hệ thống nước nhờ bơm chế tự động nhằm cấp nước chủ động - Chế tạo mơ hình tưới nước cho cây: + Xác định nguyên liệu gồm gì? (vỏ chai nhựa, ống nhựa PVC, keo dán, môtơ, ống hút, dây nhựa …) + Lắp ráp mơ hình (cao, rộng, tầng, khoảng cách trồng ….) - Hoàn thành báo cáo để chuẩn bị trình bày sản phẩm Bước Báo cáo kết GV tổ chức HS báo cáo kết lớp HS báo cáo poster power point Các nhóm khác tham gia phản hồi Sau đó, GV tổ chức nhóm tự đánh giá đánh giá chéo lẫn 4.2.3.5 Bước Đánh giá Bước đánh giá hiểu hai khía cạnh Thứ nhất, GV đánh giá hiểu biết HS thông qua việc thực nhiệm vụ (đánh giá tiến trình sản phẩm HS), đánh giá lực HS lực giải vấn đề, lực sáng tạo lực hợp tác Thứ hai, GV đánh giá tính khả thi, tính thực tiễn, tính vừa sức, mức độ hấp dẫn… chủ đề sở có điều chỉnh phù hợp tương ứng bước nhằm hoàn thiện chủ đề nội dung học tập Ngồi tiêu chí đánh giá làm việc nhóm hoạt động cá nhân dự án cần có tiêu chí đánh giá sản phẩm dự án Ví dụ: Dự án sản phẩm cụ thể xây dựng tiêu chí đánh giá gồm tiêu chí Hình thức sản phẩm, Khả vận hành sản phẩm, Phạm vi ứng dụng tính khả thi sản phẩm, Tính sáng tạo thể sản phẩm Ngồi ra, GV sử dụng hệ thống câu hỏi, tập đánh giá nhằm củng cố kiến thức khắc phục hạn chế dự án Kết đạt Được đồng ý Ban giám hiệu, lựa chọn ngẫu nhiên em HS yêu 25 thích môn khoa học HS Nhà trường, tự nguyện đăng kí tham gia học dự án lớp khác 10A, 10B, 11A, 11E, 12A, 12B … Tôi chủ động xếp nhóm đối chứng HS lớp 10A, 11A, 12B tiến hành dạy học theo hình thức chun đề (với việc hồn thành kiến thức chương trình sinh học hóa học có liên quan đến dự án) Nhóm thí nghiệm em HS lớp 10B, 11E, 12A, tiến hành áp dụng phương pháp dạy - học theo định hướng STEM Trong q trình dạy học, nhiều hạn chế q trình thực tơi nhận thấy: Ở nhóm thí nghiệm có biểu tích cực so với nhóm đối chứng, cụ thể : * Về mặt chủ quan: - Có hăng hái, tích cực q trình học tập HS có tính tự giác, chủ động lập kế hoạch để hoàn thành cơng việc giao Có tinh thần làm việc phối hợp hiệu thành viên nhóm HS - Có thái độ hào hứng, tự nguyện tham gia công việc học tập lớp nhà Hiệu suất học tập làm việc cao nhóm đối chứng - Có khả tự học, tự khám phá, có khả sáng tạo học tập giải vấn đề Nhiều em HS hay thắc mắc đưa ý kiến hay - HS chủ động vận dụng cách linh hoạt, sáng tạo kiến thức, kỹ biết để nhận thức vấn đề - HS rèn luyện nhiều kĩ hơn, tham gia vào nhiều hoạt động sống nên em có biểu tự tin, nhanh nhẹn nảy sinh nhiều ý tưởng * Mặt khách quan : Trong thi “Sáng tạo KHKT” Nhà trường tổ chức nhằm chọn dự án tốt Nhóm HS học theo định hướng STEM nảy sinh nhiều ý tưởng dự thi nhóm HS khác 26 Hình 13 HS tích cực làm thí nghiệm Hình 14 Tích cực phát biểu ý kiến 27 Hình 15 Sản phẩm sau tiết học Điều kiện để sáng kiến nhân rộng Việc xây dựng dự án dạy học theo định hướng STEM đòi hỏi người giáo viên phải đầu tư nhiều cơng sức, làm chủ kiến thức mơn Tốn, Vật lí, Hóa học, Sinh học Cơng nghệ … cần trải nghiệm thực tiễn sản xuất Bởi vậy, người giáo viên cần phải không ngừng học hỏi, nâng cao trình độ chun mơn, bồi dưỡng lí luận phương pháp dạy học tâm huyết với nghề Với học sinh THPT, việc theo học mơn học STEM có ảnh hưởng tích cực tới khả lựa chọn nghề nghiệp tương lai Khi học nhiều dạng kiến thức thể tích hợp, học sinh chủ động thích thú với việc học tập, từ khuyến khích em có định hướng tốt chọn chuyên ngành cho bậc học cao chắn cho nghiệp sau Vì vậy, em cần có thái độ với môn học STEM tăng cường vận dụng kiến thức vào giải tình thực tiễn 28 Để dạy học đạt kết cao, Nhà trường THPT cần liên kết với trường ĐH, doanh nghiệp … để thực tốt khâu dự án dạy học “học qua hành” Cơ sở vật chất điều kiện cần thiết để thực áp dụng dạy học theo định hướng STEM môn học Bởi vậy, Nhà trường THPT cần tăng cường đầu tư trang thiết bị, phòng thí nghiệm … phục vụ cho việc dạy học theo định hướng STEM Chương trình SGK mơn Sinh học, Cơng nghệ, Tốn học, Hóa học, Vật lý … nặng nề kiến thức lý thuyết, thiếu kiến thức thực tiễn vận dụng Mặt khác, vấn đề “học để thi” nhiều bậc cha mẹ, HS Nhà trường quan tâm Việc dạy học theo dự án định hướng STEM, tăng cường rèn luyện kỹ năng, vận dụng thực tiễn, qua HS tiếp thu kiến thức nên HS học theo cách khó đạt điểm cao bối cảnh thi cử Vì vậy, việc cải tiến thi cử việc làm cần thiết công tác đổi giáo dục toàn diện 29 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Dạy học theo định hướng STEM dạy học định hướng hành động, định hướng nghề nghiệp tương lai Dạy học theo định hướng STEM nhằm hình thành, rèn luyện phát triển cho HS nhóm kĩ gồm: - Tư khoa học - Khả nhận thức vấn đề (ứng dụng tác động đến sống) - Khả diễn đạt ý tưởng giao tiếp với người khác - Khả đánh giá chứng đưa giải pháp Sáng kiến cách vận dụng giáo dục STEM học môn sinh học dạng phần học, học đơn lẻ hay dự án Bản chất Dạy học theo định hướng STEM dạy học tích hợp mơn Khoa học (Lí – Hóa – Sinh học), Cơng nghệ, Kĩ thuật Toán học, phương pháp học qua hành Các giảng STEM thường xuất phát từ vấn đề thực tiễn Sáng kiến cách thức vận dụng dạy học theo định hướng STEM trường hợp: Từng riêng lẻ, phần dự án STEM Trong trường hợp vận dụng, sáng kiến nêu rõ bước cách thức tổ chức hoạt động nhằm thúc đẩy phát triển trí tuệ, khả vận dụng kiến thức vào thực tiễn, khả tự học HS … Sáng kiến áp dụng vào thực tiễn giảng dạy thu kết khả quan mặt định tính định lượng HS tích cực tham gia hoạt động học tập hơn, có tư sáng tạo cao … Đây kết cho thấy việc đổi phương pháp hình thức dạy học việc làm cần thiết nhằm nâng cao chất lượng giáo dục, đáp ứng nguồn nhân lực thời đại Khuyến nghị Phương pháp giáo dục STEM mẻ có phương pháp tiếp cận khác giảng dạy học tập nên cần quan tâm nhận thức toàn xã hội từ bậc cha mẹ, GV, nhà trường đến nhà giáo dục cập 30 Cải cách giáo dục điều tất yếu, triển khai giáo dục STEM để đón đầu xu hướng phát triển giáo dục đẳ móng vững cho phát triển đất nước tương lai Vì vậy: - Cần tích cực tổ chức buổi tập huấn phương pháp dạy học kí thuật dạy học tích cực, có định hướng STEM - Tăng cường đầu tư sở vật chất, trang thiết bị phù hợp để dễ dàng thực dạy “học qua hành” - Đội ngũ cán GV cần không ngừng học hỏi, nâng cao trình độ chun mơn lúc, nơi nhằm nắm vững kiến thức môn khoa học để dễ dàng tiếp cận với phương pháp STEM - Song song với việc đổi phương pháp dạy học, đổi hình thức dạy học cần có điều chỉnh nhằm đổi hình thức kiểm tra đánh giá cho phù hợp - Cần có sách ưu tiên GV có nhiều sáng kiến việc đổi phương pháp giáo dục tìm tòi phương pháp dạy học mới, đáp ứng “đầu ra” giáo dục - Dạy học phương pháp STEM đòi hỏi nghiên cứu sáng tạo thầy trò nên tốn nhiều thời gian cơng sức Vì vậy, cần có sách ưu tiên cho GV có định mức dạy phù hợp với GV dạy học phương pháp 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vụ giáo dục trung học - Tài liệu tập huấn xây dựng chuyên đề dạy học kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển lực HS - môn Sinh học, năm 2014 Sinh học - W.D Phillips - T.J.Chilton (dịch: Nguyễn Bá Hùng, Nguyễn Mộng Hùng tác giả khác) - NXB Giáo dục, 2006 Bộ giáo dục đào tạo (2014), Tài liệu tập huấn Dạy học tích hợp trường THCS, THPT, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội Bộ giáo dục Đào tạo (2018), Chương trình giáo dục phổ thơng Bộ giáo dục Đào tạo (2014), Đề án đổi chương trình sách giáo khoa sau 2015 (Bản dự thảo) Mark Windale (2016), “Giáo dục STEM bồi dưỡng nhà đổi mới, sáng tạo tương lai”, Hội thảo Vai trò nhà nước tổ chức cá nhân có liên quan việc xây dựng chiến lược phát triển giáo dục STEM, Bộ Giáo dục Đào tạo - Hội đồng Anh Chu Cẩm Thơ (2016), “Bài học từ thay đổi đào tạo/bồi dưỡng giáo viên từ ngày hội STEM ngày toán học mở Việt Nam”, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội Đỗ Văn Tuấn (2014), “Những điều cần biết giáo dục STEM”, Tạp chí Tin học Nhà trường, 182 Nguyễn Văn Tuấn (2010), Tài liệu tập huấn phương pháp dạy học theo hương tích hợp, Trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật thành phố Hồ Chí Minh.4 10 Sách giáo khoa Sinh học 10, Sinh học 11, Sinh học 12 11 Dạy học dự án - Từ lí thuyết đến thực tiễn - Trịnh Văn Biểu, Phan Đồng Châu Thủy, Trịnh Lê Hồng Phương - NXB Giáo dục, 2009 32 ... nhiều người Dạy học môn Sinh học theo định hướng STEM nào? Có thể vận dụng dạy học theo định hướng STEM học mơn Sinh học? Có thiết phải hình thành dự án tạo sản phẩm khoa học coi Dạy học theo định... Tích cực nghiên cứu dự án dạy học tích hợp mơn khoa học Tốn học, Vật lý, Sinh học, Hóa học, Cơng nghệ phương pháp dạy học theo định hướng STEM nhằm đem lại hiệu cao dạy học đáp ứng mục tiêu giáo... + STEM đầy đủ: loại hình STEM yêu cầu người học cần vận dụng kiến thức bốn lĩnh vực STEM để giải vấn đề + STEM khuyết: loại hình STEM mà người học khơng phải vận dụng kiến thức bốn lĩnh vực STEM