SKKN: Áp dụng giáo dục STEM trong dạy học chủ đề “Enzim và vai trò của enzim trong quá trình chuyển hoá vật chất” (Sinh học 10 – Cơ bản) để phát triển năng lực của học sinh

SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HÀ TĨNH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ÁP DỤNG GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “ENZIM VÀ VAI TRÒ CỦA ENZIM TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN HỐ VẬT CHẤT” (SINH HỌC 10 – CƠ BẢN) ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CỦA HỌC SINH Hà Tĩnh, 2019 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Chữ viết tắt Chữ đầy đủ CNTT Công nghệ thông tin ĐC Đối chứng GDPT Giáo dục phổ thông GV Giáo viên HS Học sinh NXB Nhà xuất SL Số lượng STEM Science, Technology, Engineering, Mathematics TN Thực nghiệm i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT i MỤC LỤC ii PHẦN I MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu 4.1 Mục đích nghiên cứu 4.2 Nhiệm vụ nghiên cứu .2 Giả thiết khoa học đề tài Phương pháp nghiên cứu 6.1 Nghiên cứu lí thuyết .3 6.2 Nghiên cứu thực tiễn Đóng góp đề tài .3 PHẦN II NỘI DUNG Cơ sở lý luận 1.1 Một số khái niệm 1.2 Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM .4 1.3 Quy trình xây dựng học STEM 1.4 Kĩ thuật tiến trình tổ chức hoạt động học STEM 1.5 Dạy học Sinh học theo định hướng phát triển lực học sinh 1.6 Định hướng giáo dục STEM để phát triển lực học sinh Cơ sở thực tiễn 2.1 Những khó khăn dạy học chủ đề “Enzim vai trò enzim q trình chuyển hố vật chất” (Sinh học 10) 2.2 Thực trạng việc dạy học chủ đề “Enzim vai trị enzim q trình chuyển hố vật chất” 2.3 Thực tế áp dụng giáo dục STEM dạy học .10 Dạy học chủ đề “Enzim vai trò enzim q trình chuyển hố vật chất” theo giáo dục STEM để phát triển lực học sinh 11 3.1 Xây dựng nội dung học tập chủ đề “Enzim vai trò enzim q trình chuyển hố vật chất” theo định hướng giáo dục STEM 11 3.2 Các hoạt động nhiệm vụ học tập học sinh 11 3.3 Thiết kế giáo án tổ chức dạy học 12 ii Thực nghiệm sư phạm 19 4.1 Mục đích thực nghiệm 19 4.2 Kế hoạch thực nghiệm 19 4.3 Kết thực nghiệm sư phạm 20 PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 22 Kết luận 22 Kiến nghị 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC iii PHẦN I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Ngành Giáo dục triển khai, thực Nghị số 29/NQ-TW về đổi toàn diện giáo dục đào tạo có kết định Trong đó, vấn đề quan trọng thực chuyển trình giáo dục từ xu hướng truyền thụ kiến thức sang nền giáo dục trọng về hình thành, phát triển lực, phẩm chất người học Thực Nghị số 88/2014/QH13 về đổi chương trình, sách giáo khoa GDPT, góp phần đổi bản, tồn diện GD&ĐT, Chính phủ phê duyệt Đề án đổi chương trình, sách giáo khoa GDPT Chương trình GDPT xây dựng theo định hướng phát triển phẩm chất lực HS; tạo môi trường học tập rèn luyện giúp HS trở thành người học tích cực, làm chủ kiến thức phổ thông, biết vận dụng hiệu kiến thức, kĩ học vào đời sống tự học suốt đời; có phẩm chất tốt đẹp lực cần thiết để trở thành người cơng dân thời đại tồn cầu hố cách mạng công nghiệp STEM phương thức giáo dục để chuyển tải chương trình giáo dục, giúp cho người học tự chiếm lĩnh tri thức biết vận dụng kiến thức vào giải vấn đề thực tiễn STEM nhà trường phương thức giáo dục giúp chuyển tải chương trình phổ thơng quốc gia cách tích cực hiệu nhất, đáp ứng yêu cầu phát triển phẩm chất lực HS giai đoạn Những kiến thức về enzim trừu tượng, có nhiều thuật ngữ chuyên môn; nội dung thực hành đơn giản, thường sử dụng để củng cố kiến thức mà chưa tạo điều kiện để HS khám phá kiến thức Vì vậy, em dễ rơi vào tình trạng học thuộc lịng, ghi nhớ cách máy móc, khơng có hứng thú với kiến thức mơn học Trong chương trình GDPT mơn Sinh học, nội dung kiến thức về enzim xây dựng thành chuyên đề: Cơng nghệ enzim ứng dụng Vì thế, việc xây dựng kiến thức 14 15 (Sinh học 10 – Cơ bản) thành chủ đề tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM giúp GV tiếp cận chương trình phương pháp tổ chức dạy học mới, đồng thời giúp HS dễ tiếp cận khắc sâu kiến thức, chủ động, sáng tạo q trình học tập Con đường để em có kiến thức đồng nghĩa với việc em có lực cần thiết để bước vào sống Từ lý trên, chọn đề tài “Áp dụng giáo dục STEM dạy học chủ đề “Enzim vai trò enzim trình chuyển hố vật chất” (Sinh học 10 – Cơ bản) để phát triển lực học sinh” nhằm mục đích góp phần thiết thực vào việc đổi phương pháp, hình thức dạy học nay, nâng cao hiệu dạy học môn Sinh học trường phổ thơng, hình thành phát triển cho HS lực cần thiết trình học tập thực tiễn đời sống Đối tượng nghiên cứu - Vấn đề khai thác có hiệu giáo dục STEM dạy học chủ đề “Enzim vai trò enzim q trình chuyển hố vật chất” để phát triển lực HS - Tiến hành khối lớp 10 trường THPT đơn vị Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu áp dụng giáo dục STEM để tổ chức dạy học có hiệu chủ đề “Enzim vai trò enzim trình chuyển hố vật chất” (Sinh học 10) để phát triển lực HS Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu 4.1 Mục đích nghiên cứu - Trên sở nghiên cứu lý luận thực trạng dạy học Sinh học 10, đề xuất quy trình áp dụng giáo dục STEM dạy học chủ đề “Enzim vai trị enzim q trình chuyển hố vật chất” Từ đó, phát triển lực cho HS - Góp phần đổi phương pháp, hình thức tổ chức dạy học cấp THPT, đáp ứng yêu cầu đổi giáo dục theo định hướng phát triển lực người học, lấy HS làm trung tâm đặt bối cảnh 4.2 Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cấu trúc nội dung chương III: chuyển hóa vật chất lượng tế bào; Hệ thống hóa kiến thức 14 15 chương III, phần II, Sinh học 10 - Nghiên cứu vấn đề về giáo dục STEM, dạy học Sinh học theo hướng phát triển lực HS - Thiết kế áp dụng quy trình giáo dục STEM dạy học chủ đề “Enzim vai trò enzim q trình chuyển hố vật chất” để phát triển lực HS - Thực nghiệm sư phạm Giả thiết khoa học đề tài Nếu áp dụng giáo dục STEM tổ chức dạy học chủ đề “Enzim vai trị enzim q trình chuyển hố vật chất” phát triển lực cho HS lớp 10 THPT, giúp GV nâng cao lực tổ chức dạy học Phương pháp nghiên cứu 6.1 Nghiên cứu lí thuyết Sử dụng phương pháp phân tích, tổng hợp, khái quát hóa để tập hợp, phân tích tài liệu về vấn đề thuộc phạm vi nghiên cứu đề tài Nghiên cứu chủ chương chính sách Nhà nước, ngành Giáo dục; luận án, luận văn báo có liên quan đến đề tài 6.2 Nghiên cứu thực tiễn Các phương pháp điều tra, phương pháp quan sát sư phạm, phương pháp TN sử dụng để điều tra về thực trạng dạy học môn Sinh học theo định hướng giáo dục STEM, hiểu biết GV về giáo dục STEM Xác định nhiệm vụ xây dựng nội dung, tiến hành hoạt động TN Đóng góp đề tài - Góp phần làm sáng tỏ sở lí luận thực tiễn đổi phương pháp dạy học theo hướng thiết kế quy trình giáo dục STEM - Thiết kế quy trình giáo dục STEM dạy học chủ đề “Enzim vai trị enzim q trình chuyển hố vật chất” (Sinh học 10) làm tài liệu tham khảo cho GV trường THPT - Góp phần đổi dạy học môn Sinh học phổ thông theo định hướng phát triển lực HS PHẦN II NỘI DUNG Cơ sở lý luận 1.1 Một số khái niệm 1.1.1 STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Toán học) Thuật ngữ lần giới thiệu Quỹ Khoa học Mỹ vào năm 2001 1.1.2 Giáo dục STEM Với tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM hiểu triển khai theo cách khác nhau: - Các nhà quản lý đề xuất chính sách để thúc đẩy giáo dục STEM, quan tâm việc chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu phát triển khoa học, cơng nghệ - Người làm chương trình qn triệt giáo dục STEM theo cách quan tâm tới nâng cao vai trị, vị trí, phối hợp mơn học có liên quan chương trình - GV thực giáo dục STEM thông qua hoạt động dạy học để kết nối kiến thức học đường với giới thực, giải vấn đề thực tiễn, để nâng cao hứng thú, để hình thành phát triển lực phẩm chất cho HS Khi đề cập tới STEM, giáo dục STEM, cần nhận thức theo hai cách hiểu sau đây: Một là, tư tưởng (chiến lược, định hướng) giáo dục, bên cạnh định hướng giáo dục toàn diện, thúc đẩy giáo dục lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán với mục tiêu định hướng chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày tăng ngành nghề liên quan, nâng cao sức cạnh tranh nền kinh tế Hai là, phương pháp tiếp cận liên môn dạy học với mục tiêu: Nâng cao hứng thú học tập môn học; Vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn; Kết nối trường học cộng đồng; Định hướng hành động, trải nghiệm học tập; Hình thành phát triển lực phẩm chất người học 1.2 Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM Theo đánh giá Bộ GD&ĐT việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi GDPT Cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Khi triển khai giáo dục STEM, bên cạnh mơn học Tốn, Khoa học, lĩnh vực Cơng nghệ, Kỹ thuật tất phương diện về đội ngũ GV, chương trình, sở vật chất quan tâm, đầu tư - Nâng cao hứng thú học tập môn học STEM: Các dự án học tập giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn, HS hoạt động, trải nghiệm thấy ý nghĩa tri thức với sống, nhờ nâng cao hứng thú học tập HS - Hình thành phát triển lực, phẩm chất cho HS: Khi triển khai dự án học tập STEM, HS hợp tác với nhau, chủ động tự lực thực nhiệm vụ học; làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Các hoạt động nêu góp phần tích cực vào hình thành phát triển phẩm chất, lực cho HS - Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu giáo dục STEM, sở GDPT thường kết nối với sở giáo dục nghề nghiệp địa phương nhằm khai thác nguồn lực về người, sở vật chất Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thơng hướng tới giải vấn đề có tính đặc thù địa phương - Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức, thực tốt giáo dục STEM trường phổ thông, HS trải nghiệm lĩnh vực STEM, đánh giá phù hợp, khiếu, sở thích thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM 1.3 Quy trình xây dựng học STEM Bài học STEM xây dựng theo quy trình gồm bước sau: Bước 1: Lựa chọn chủ đề học Căn vào nội dung kiến thức chương trình mơn học tượng, trình gắn với kiến thức tự nhiên; quy trình thiết bị cơng nghệ có sử dụng kiến thức thực tiễn để lựa chọn chủ đề học Bước 2: Xác định vấn đề cần giải Xác định vấn đề để giao cho HS thực cho giải vấn đề đó, HS phải học kiến thức, kĩ cần dạy chương trình mơn học lựa chọn vận dụng kiến thức, kỹ biết để xây dựng học Bước 3: Xây dựng tiêu chí thiết bị/giải pháp giải vấn đề Phải xác định rõ tiêu chí giải pháp/sản phẩm Những tiêu chí quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học Hoạt động dạy học thiết kế theo phương pháp kĩ thuật dạy học tích cực Các hoạt động học tập thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung sản phẩm mà HS phải hoàn thành 1.4 Kĩ thuật tiến trình tổ chức hoạt động học STEM Hoạt động Tìm hiểu thực tiễn, phát vấn đề: HS tìm hiểu, thu thập thơng tin, để từ có hiểu biết về tình thực tiễn; xác định vấn đề cần giải đòi hỏi thực tiễn theo nhiệm vụ giao; xác định rõ tiêu chí sản phẩm phải hoàn thành Gồm bước: - Chuyển giao nhiệm vụ: GV thực chuyển giao nhiệm vụ ban đầu cho HS Nhiệm vụ phải đảm bảo tính vừa sức để lôi HS tham gia thực - HS tìm tịi, nghiên cứu: HS tìm hiểu quy trình/thiết bị giao để thu thập thông tin, xác định vấn đề cần giải kiến thức liên quan để giải vấn đề - Báo cáo thảo luận: Căn vào kết hoạt động tìm tịi, nghiên cứu HS, GV tổ chức cho nhóm HS báo cáo, thảo luận, xác định vấn đề cần giải - Nhận xét, đánh giá: GV đánh giá, nhận xét, giúp HS nêu câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục giải quyết, xác định tiêu chí cho giải pháp cần thực để giải vấn đề đặt Từ định hướng cho hoạt động HS Hoạt động Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền: Hoạt động trang bị cho HS kiến thức, kĩ theo yêu cầu cần đạt chương trình GDPT Gồm bước: - Học kiến thức mới: HS nghiên cứu SGK, tài liệu, làm thực hành, thí nghiệm để chiếm lĩnh kiến thức rèn luyện kĩ theo yêu cầu chương trình để xây dựng thực giải pháp giải vấn đề đặt - Giải thích về quy trình: Vận dụng kiến thức vừa học kiến thức biết từ trước, HS cố gắng giải thích về quy trình tìm hiểu Qua xác định vấn đề cần tiếp tục hoàn thiện theo yêu cầu nhiệm vụ học tập - Báo cáo, thảo luận: GV tổ chức HS trình bày kiến thức tìm hiểu vận dụng chúng để giải thích kết tìm tịi, khám phá Hoạt động - Nhận xét, đánh giá: Căn vào kết HS, GV nhận xét, đánh giá, "chốt" kiến thức, kĩ để HS ghi nhận sử dụng; làm rõ vấn đề cần giải quyết; xác định rõ tiêu chí sản phẩm ứng dụng mà HS phải hoàn thành Hoạt động Hoạt động Hoạt động giải vấn đề: GV dự kiến giải pháp giải vấn đề; phương án thí nghiệm để việc định hướng HS thực có hiệu Sau đó, - Đối tượng: Tiến hành đối tượng HS lớp 10 đơn vị Lựa chọn cặp lớp ĐC lớp TN theo yêu cầu tương đương về chất lượng học tập - Xử lí kết quả: Số liệu nhập xử lí phần mềm Excel 4.3 Kết thực nghiệm sư phạm Trong q trình tiến hành TN, tơi tiến hành khảo sát kiểm tra về kiến thức học lớp 10 nhà trường để đánh giá trình độ nhận thức HS chưa có tác động sư phạm Từ kết thu được, lựa chọn lớp TN (10B1, 10B9) lớp ĐC (10B2, 10B10) có trình độ tương đương Sau tổ chức dạy học chủ đề “Enzim vai trị enzim q trình chuyển hố vật chất” theo phương pháp truyền thống lớp ĐC (10B2, 10B10) theo định hướng giáo dục STEM lớp TN (10B1, 10B9), tiến hành khảo sát kiểm tra để đánh giá trình độ nhận thức HS sau có tác động sư phạm Kết thu thể bảng đây: Nhóm Lớp 10B1 10B9 Tổng số 10B2 ĐC 10B10 Tổng số TN Số HS 34 32 66 33 31 64 Yếu SL 0 1 % 0,0% 0,0% 0,0% 3,0% 0,0% 1,6% Mức độ nhận thức Trung bình Khá SL % SL % 23,5% 16 47,1% 18,8% 14 43,8% 14 21,2% 30 45,5% 18 54,5% 10 30,3% 14 45,2% 12 38,7% 32 50,0% 22 34,4% Giỏi SL 10 12 22 % 29,4% 37,5% 33,3% 12,1% 16,1% 14,1% Sau tiến hành TN, mức độ nhận thức khả lĩnh hội tri thức HS lớp TN tốt so với lớp ĐC Tỉ lệ HS nhận thức khá, giỏi chiếm tỉ lệ vượt trội (78,8%/48,4%), tỉ lệ HS có nhận thức trung bình yếu giảm cách rõ nét Kết chứng tỏ đối tượng HS với đặc điểm, trình độ tương đương ngang nhau, em HS nhóm TN nắm kiến thức sâu hơn, kết học tâp cao nhóm ĐC Kết khẳng định tính hiệu quả, tính khả thi việc áp dụng giáo dục STEM tổ chức dạy học chủ đề “Enzim vai trị enzim q trình chuyển hố vật chất” Đề tài góp phần tích cực việc hình thành phát triển tư cho HS đầu cấp THPT, giúp em tiếp thu kiến thức sinh học cách chủ động, tích cực sáng tạo Từ vận dụng kiến thức, kĩ có vào đời 20 sống thực tiễn trình học tập, hình thành phát triển lực cần thiết để bước vào sống định hướng nghề nghiệp tương lai 21 PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trên kinh nghiệm mà thân đúc rút công tác giảng dạy qua kiểm nghiệm thực tế, phạm vi áp dụng đề tài cịn hẹp góp phần đổi phương pháp hình thức tổ chức dạy học môn Sinh học, tạo hứng thú phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo HS; hình thành phát triển lực, đáp ứng yêu cầu đổi giáo dục theo định hướng phát triển lực người học, lấy HS làm trung tâm giai đoạn Việc vận dụng giáo dục STEM dạy học chủ đề theo hướng phát triển lực người học có tác dụng gây hứng thú, kích thích tính tò mò, khả tư óc sáng tạo HS Trong trình học tập, HS tổ chức thực hoạt động học tập để giải nhiệm vụ học tập; GV nâng cao vai trò tích cực, chủ động HS việc chiếm lĩnh tri thức Qua đó, làm cho nội dung kiến thức về enzim trở nên gần gũi, dễ hiểu, dễ nhớ HS Quá trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM tăng cường hoạt động học tập HS, làm cho ý thức tinh thần thái độ HS nâng cao Dạy học chủ đề “Enzim vai trò enzim trình chuyển hố vật chất” theo định hướng giáo dục STEM tăng thời gian hoạt động nhóm HS, tăng cường việc trao đổi, thảo luận HS HS, GV HS HS chủ động sáng tạo việc đưa ý tưởng, phương án giải nhiệm vụ học tập hướng dẫn điều khiển GV Từ đó, phát triển lực tư sáng tạo, lực hợp tác, tự chủ, tự nhận thức, đánh giá điều chỉnh hành vi, lực giao tiếp; tự tin, tự lập, có ý thức phấn đấu vượt qua thách thức tinh thần trách nhiệm Kiến nghị Các nhà trường cần tăng cường công tác truyền thông, tổ chức lớp tập huấn, báo cáo chuyên đề để nâng cao nhận thức, lực đội ngũ GV về giáo dục STEM Quan tâm khuyến khích, tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng triển khai STEM thực tế dạy học Các GV khơng ngại khó khăn, vất vả để đầu tư công sức, trí tuệ cho việc thiết kế áp dụng giáo dục STEM dạy học, tích cực đổi phương pháp dạy học để góp phần hình thành phát triển lực HS 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ban Chấp hành Trung ương, Nghị số 29-NQ/TW ngày 4/11/2013 Hội nghị Trung ương khóa XI Bộ Giáo dục Đào tạo, Công văn số 791/HD-BGDĐT ngày 25 tháng năm 2013 Bộ Giáo dục Đào tạo, Công văn số 5555/BGDĐT-GDTrH ngày 08 tháng 10 năm 2014 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 Ngô Văn Hưng (chủ biên), Lê Hồng Điệp, Nguyễn Thị Hồng Liên (2009) Hướng dẫn thực chuẩn kiến thức, kỹ môn Sinh học lớp 10 Nguyễn Thành Đạt, Phạm Văn Lập, Trần Dụ Chi, Trịnh Nguyên Giao, Phạm Văn Ty (2014), Sinh học 10, NXB Giáo dục Việt Nam 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 Nguyễn Xuân Trường (chủ biên), Nguyễn Đức Chuy, Lê Mậu Quyền, Lê Xuân Trọng (2015), Hóa học 10, NXB Giáo dục Việt Nam Phạm Thu Hương, Lê Thị Thủy, Đinh Nho Thái, Nguyễn Thị Hồng Loan, Nghiên cứu tinh xác định số tính chất catalase từ Bacillus subtilis PY79, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Tập 33, Số 1S (2017) 268-276 10 Trần Văn Hạo (Tổng Chủ biên), Vũ Tuấn (Chủ biên), Doãn Minh Cường, Đỗ Mạnh Hùng, Nguyễn Tiến Tài (2010), Đại số 10, NXB Giáo dục Việt Nam 11 Vụ Giáo dục Trung học (2018), Định hướng giáo dục STEM trường trung học, Tài liệu tập huấn 12 Một số tài liệu tham khảo từ trang web Internet Phụ lục CÁC NHIỆM VỤ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH Nhiệm vụ Đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ đến hoạt tính enzim catalaza Mục - Chứng minh ảnh hưởng nhiệt độ đến hoạt tính enzim tiêu - Khảo sát phụ thuộc hoạt tính enzim vào yếu tố nhiệt độ Thách HS tự lựa chọn thiết bị, hóa chất, mẫu vật cần thiết để bố trí thí nghiệm kiểm thức Yêu chứng, đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ đến hoạt tính enzim Bố trí thí nghiệm vẽ đồ thị biểu diễn về ảnh hưởng nhiệt cầu độ đến hoạt tính enzim catalaza - Dụng cụ: Dao, ống nhỏ giọt, nhiệt kế, bình giữ nhiệt, ấm đun nước Chuẩn bị - Hóa chất: dung dịch H2O2, nước - Mẫu vật: Lá xanh tươi (khoai lang, sắn, ) cà chua, khoai tây Nhiệt độ cung cấp lượng cho phản ứng xảy Mỗi enzim có nhiệt độ tối ưu, enzim có hoạt tính tối đa làm cho tốc độ phản ứng xảy Kiến thức khoa học nhanh Đa số enzim hoạt động nhiệt độ tối ưu từ 40 - 45ºC Khi nhiệt độ tăng cao so với nhiệt độ tối ưu tăng nhiệt độ làm tốc độ phản ứng giảm dần hoàn toàn hoạt tính, đa số enzim khoảng 60ºC Do nhiệt độ cao prôtêin bị biến tính nên trung tâm hoạt động enzim bị biến đổi nên hoạt tính xúc tác Enzim bị làm lạnh không hẳn hoạt tính mà giảm hay ngừng tác động Khi nhiệt độ ấm lên enzim lại hoạt động bình thường Đánh Bố trí thí nghiệm phù hợp Vẽ đồ thị biểu diễn về ảnh giá Quy hưởng nhiệt độ đến hoạt tính enzim catalaza Chuẩn bị: trình - Các hộp giữ nhiệt có nhiệt độ ổn định 0ºC, 15ºC, 30ºC, 45ºC, 60ºC thực - Chuẩn bị dung dịch catalaza: + Cân 5g tươi khoai tây, cà chua cho vào cối nghiền chày, thêm từ từ 2-3ml nước ít CaCO để trung hòa dung dịch chiết (đến ngừng tạo bọt CO2) + Chuyển tồn mẫu nghiền vào bình định mức, thêm nước cất đến 100ml, lắc đều, để lắng khoảng 30 phút, lọc thu dung dịch - Cắt 15 mẩu giấy lọc có kích thước 5mm x 5mm Sử dụng kẹp để tránh chạm tay lên mẩu giấy lọc Tiến hành: Đặt ống nghiệm chứa dịch chiết enzim nước có nhiệt độ 0ºC, i 15ºC, 30ºC, 45ºC, 60ºC khoảng 20-30 phút nước sôi khoảng phút Cho 5ml dung dịch H2O2 3% vào ống nghiệm khác tương ứng Dùng kẹp lấy mẩu giấy lọc nhúng vào ống nghiệm dịch chiết Đưa mẩu giấy lọc xuống đáy ống nghiệm chứa dung dịch H 2O2 bấm đồng hồ tính đến mẩu giấy lên bề mặt dung dịch Ghi lại thời gian vào bảng lặp lại bước 3, lần Làm theo bước – cho giá trị nhiệt độ khác Vẽ biểu đồ thể thời gian để mẩu giấy lên với nhiệt độ Hãy ghi kết vào bảng sau: Thời gian để mẩu giấy lọc lên Nhiệt độ Lần Lần Lần Trung bình 0ºC Thu 15ºC hoạch 30ºC 45ºC 60ºC 100ºC - Nghiên cứu tài liệu, thảo luận nhóm trả lời câu hỏi: Thảo luận Câu hỏi Nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt tính Ghi Đun sôi Trả lời enzim? Khoảng nhiệt độ tối ưu bao nhiêu? Tác động việc đun sôi dịch chiết gì? Tại mẩu giấy lọc cần có kích thước giống nhau? Nguyên nhân dẫn đến sai sót kết thí nghiệm Nhiệm vụ Đánh giá ảnh hưởng độ pH đến hoạt tính enzim catalaza Mục - Chứng minh ảnh hưởng độ pH đến hoạt tính enzim tiêu - Khảo sát phụ thuộc hoạt tính enzim vào yếu tố độ pH Thách HS tự lựa chọn thiết bị, hóa chất, mẫu vật cần thiết để bố trí thí nghiệm kiểm thức Yêu chứng, đánh giá ảnh hưởng độ pH đến hoạt tính enzim Bố trí thí nghiệm vẽ đồ thị biểu diễn về ảnh hưởng độ cầu pH đến hoạt tính enzim catalaza - Dụng cụ: Dao, ống nhỏ giọt, bút đo độ pH (hoặc giấy quỳ) Chuẩn bị - Hóa chất: dung dịch H2O2, nước cất, dung dịch đệm có pH khác Kiến - Mẫu vật: Lá xanh tươi (khoai lang, sắn, ) cà chua, khoai tây Cấu trúc bậc enzim tương đối nhạy cảm với độ pH, biến tính thức xảy giá trị pH cực cao hay cực thấp Mỗi enzim hoạt động tối ưu ii pH thích hợp (đa số từ – 8) Hoạt tính enzim cao độ pH tối ưu, độ pH thay đổi dẫn đến kìm hãm phá hủy enzim Liên kết tĩnh điện có enzim nhạy khoa học cảm với nồng độ ion H+ Dung dịch có nhiều ion H+ phân tử enzim tích điện âm ít tích điện dương nhiều, làm ảnh hưởng đến liên kết ion liên kết hiđrô cấu trúc enzim Dung dịch đệm dạng dung dịch có khả trì độ pH ban đầu dung dịch khơng đổi tác động tác nhân làm thay đổi mơi trường từ bên ngồi Đánh Bố trí thí nghiệm phù hợp Vẽ đồ thị biểu diễn về ảnh giá hưởng độ pH đến hoạt tính enzim catalaza Chuẩn bị: Pha dung dịch đệm photphat: - Pha dung dịch NaH2PO4 0,2M (a): hòa tan 27,8g NaH2PO4 bình định mức, thêm nước cất đến 1000 ml - Pha dung dịch Na2HPO4 0,2M (b): hịa tan 53,05g Na2HPO4.7H2O 71,7g Na2HPO4.12H2O bình định mức, thêm nước cất đến 1000 ml Dung dịch đệm photphat có pH khác phụ thuộc vào số ml dung dịch (a) số ml dung dịch (b) với tổng thể tích 200 ml: Quy (a) (b) 93,5 6,5 87,7 12,3 pH 5,6 6,0 (a) (b) 62,5 37,5 39,0 61,0 pH 6,6 7,0 (a) (b) 13,0 87,0 5,3 94,7 pH 7,6 8,0 trình Tiến hành: thực Ghi nhãn ống nghiệm giá trị pH 5,6; 6,0; 6,6; 7,0; 7,6; 8,0 Cho 5ml dung dịch H2O2 3% vào ống nghiệm Thêm 5ml dung dịch đệm có pH tương ứng vào ống nghiệm Dùng kẹp lấy mẩu giấy lọc nhúng vào dịch chiết Đưa mẩu giấy lọc xuống đáy ống nghiệm chứa dung dịch H 2O2 dung dịch đệm pH = 5,6 bấm đồng hồ tính đến mẩu giấy lên bề mặt dung dịch Ghi lại thời gian vào bảng lặp lại bước 4, lần Làm theo bước – cho giá trị pH khác Thu Vẽ biểu đồ thể thời gian để mẩu giấy lên với pH Hãy ghi kết vào bảng sau: hoạch iii pH Thời gian để mẩu giấy lọc lên Lần Lần Lần Trung bình Ghi 5,6 6,0 6,6 7,0 7,6 8,0 - Nghiên cứu tài liệu, thảo luận nhóm trả lời câu hỏi: Câu hỏi Enzim có giá trị pH tối ưu khơng? Giá trị Thảo luận Trả lời kết cho thấy điều đó? Kết thí ngiệm có chứng minh cho giả thuyết đặt ra, bác bỏ giả thuyết? Nguyên nhân dẫn đến sai sót kết thí nghiệm Nhiệm vụ Đánh giá ảnh hưởng chất đến hoạt tính enzim catalaza Mục Chứng minh khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất (H 2O2) đến tiêu hoạt tính enzim Thách HS lựa chọn thiết bị, hóa chất, mẫu vật cần thiết để bố trí thí nghiệm kiểm thức Yêu chứng, đánh giá ảnh hưởng nồng độ chất đến hoạt tính enzim Bố trí thí nghiệm vẽ đồ thị biểu diễn về ảnh hưởng nồng cầu độ chất đến hoạt tính enzim catalaza - Dụng cụ: Dao, ống nhỏ giọt, bình giữ nhiệt, tủ đá, ấm đun nước Chuẩn bị Kiến thức khoa học Đánh giá - Hóa chất: dung dịch H2O2, nước cất, - Mẫu vật: Lá xanh tươi (khoai lang, sắn, ) cà chua, khoai tây Tốc độ phản ứng biến đổi theo nồng độ chất làm thay đổi xác suất va chạm hiệu chất enzim Ở nồng độ chất thấp, nhiều phân tử enzim có trung tâm hoạt động chưa liên kết với chất nên tốc độ phản ứng tăng lên tăng nồng độ chất Khi nồng độ chất cao, hầu hết trung tâm phản ứng liên kết với chất làm cho số phân tử enzim trở thành yếu tố giới hạn tốc độ phản ứng ít phụ thuộc vào nồng độ chất có khuynh hướng đạt cực đại nồng độ enzim định - Bố trí thí nghiệm phù hợp - Vẽ đồ thị biểu diễn về ảnh hưởng nồng độ chất đến hoạt tính enzim catalaza iv Cho 5ml dung dịch H2O2 nồng độ 1%, 5%, 10%, 20%, 30% vào ống nghiệm ghi nhãn Quy Dùng kẹp lấy mẩu giấy lọc nhúng vào ống nghiệm dịch chiết trình Đưa mẩu giấy lọc xuống đáy ống nghiệm chứa dung dịch H 2O2 thực bấm đồng hồ tính đến mẩu giấy lên bề mặt dung dịch Ghi lại thời gian vào bảng lặp lại bước 2, lần nồng độ khác dung dịch chất (H2O2) Vẽ biểu đồ thể thời gian để mẩu giấy lên với trường hợp Hãy ghi kết vào bảng sau: Thu hoạch Nồng độ H2O2 1% 5% 10% 20% 30% Thời gian để mẩu giấy lọc lên Lần Lần Lần Trung bình Ghi Nghiên cứu tài liệu, thảo luận nhóm trả lời câu hỏi: Câu hỏi Nồng độ H2O2 ảnh hưởng Thảo luận Trả lời đến hoạt tính enzim? Hãy giải thích thay đổi tốc độ phản ứng thí nghiệm Nếu tiếp tục tăng nồng độ chất (H2O2) có tượng gì? Ngồi nồng độ H2O2, kết thí nghiệm phụ thuộc vào yếu tố nào? Nhiệm vụ Đánh giá ảnh hưởng chất ức chế đến hoạt tính enzim catalaza Mục Chứng minh khảo sát ảnh hưởng chất ức chế đến hoạt tiêu tính enzim HS tự lựa chọn thiết bị, hóa chất, mẫu vật cần thiết để bố trí thí nghiệm Thách thức Yêu nhằm kiểm chứng, đánh giá ảnh hưởng chất ức chế nồng độ khác đến hoạt tính enzim Bố trí thí nghiệm vẽ đồ thị biểu diễn về ảnh hưởng nồng cầu độ chất đến hoạt tính enzim catalaza Chuẩn - Dụng cụ: Dao, ống nhỏ giọt, bình giữ nhiệt, tủ đá, ấm đun nước v bị - Hóa chất: dung dịch H2O2, nước cất, Fe2+ (FeSO4) - Mẫu vật: Lá xanh tươi (khoai lang, sắn, ) cà chua, khoai tây Hoạt tính enzim bị thay đổi có mặt chất ức chế Có loại: - Các chất ức chế cạnh tranh: chất có cấu trúc hình dạng tương Kiến thức khoa học tự cấu trúc chất, có khả kết hợp vào trung tâm hoạt động enzim chiếm chỗ kết hợp chất, làm giảm số lượng phân tử enzim kết hợp với chất - Các chất ức chế không cạnh tranh: Chất kết hợp với enzim chỗ khác với trung tâm hoạt động làm thay đổi cấu trúc không gian phân tử enzim ảnh hưởng cho hoạt tính xúc tác làm giảm tốc độ phản ứng Thực tế, enzim catalaza bị ức chế NaN3, FeCl3, FeSO4, NaCl Đánh Bố trí thí nghiệm phù hợp về ảnh hưởng chất ức chế đến giá hoạt tính enzim catalaza Cho 5ml dịch chiết vào ống nghiệm ghi nhãn Thêm vào ống nghiệm 5ml dung dịch FeSO4 nồng độ 1%, Quy trình thực 5%, 10%, 15%; cho 5ml nước cất vào ống nghiệm lại Dùng kẹp lấy mẩu giấy lọc nhúng vào ống nghiệm dịch chiết Đưa mẩu giấy lọc xuống đáy ống nghiệm chứa dung dịch H 2O2 bấm đồng hồ tính đến mẩu giấy lên bề mặt dung dịch Ghi lại thời gian vào bảng lặp lại bước 3, lần với nồng độ khác chất ức chế (FeSO4) Vẽ biểu đồ thể thời gian để mẩu giấy lên với trường hợp Hãy ghi kết vào bảng sau: Nồng độ Thời gian để mẩu giấy lọc lên CuSO4 Lần Lần Lần Trung bình Thu 0% hoạch 1% 5% 10% 15% Thảo Nghiên cứu tài liệu, thảo luận nhóm trả lời câu hỏi: luận Câu hỏi Nồng độ CuSO4 ảnh hưởng đến hoạt tính enzim? Hãy giải thích thay đổi tốc độ phản vi Ghi 5ml nước cất Trả lời ứng thí nghiệm Nếu tiếp tục tăng nồng độ CuSO4 có tượng gì? Giải thích Nhiệm vụ Đánh giá ảnh hưởng nồng độ enzim đến hoạt tính enzim Mục Chứng minh khảo sát ảnh hưởng nồng độ enzim đến hoạt tiêu tính enzim HS tự lựa chọn thiết bị, hóa chất, mẫu vật cần thiết để bố trí thí nghiệm Thách thức Yêu cầu Chuẩn bị Kiến thức khoa học nhằm kiểm chứng, đánh giá ảnh hưởng nồng độ enzim khác đến hoạt tính enzim Bố trí thí nghiệm vẽ đồ thị biểu diễn về ảnh hưởng nồng độ enzim đến hoạt tính enzim catalaza - Dụng cụ: Dao, ống nhỏ giọt, bình giữ nhiệt, tủ đá, ấm đun nước - Hóa chất: dung dịch H2O2, nước cất, - Mẫu vật: Lá xanh tươi (khoai lang, sắn, ) cà chua, khoai tây Tốc độ phản ứng biến đổi theo nồng độ enzim Mỗi enzim có trung tâm hoạt động để liên kết làm biến đổi chất, có nhiều enzim nhiều chất biến đổi Với lượng chất xác định, nồng độ enzim cao hoạt tính xúc tác enzim tăng Khi số phân tử enzim tăng tốc độ phản ứng cực đại tăng lên tương ứng Đánh Bố trí thí nghiệm phù hợp về ảnh hưởng nồng độ enzim giá đến hoạt tính enzim catalaza Pha loãng dịch chiết enzim ban đầu nước cất theo tỉ lệ (v/v): : 1; : 2; : 3; : 4; : Cho 5ml dịch chiết tỉ lệ pha loãng vào ống nghiệm ghi nhãn; Quy 5ml dịch chiết gốc vào ống nghiệm thứ trình Dùng kẹp lấy mẩu giấy lọc nhúng vào ống nghiệm dịch chiết thực Đưa mẩu giấy lọc xuống đáy ống nghiệm chứa dung dịch H 2O2 bấm đồng hồ tính đến mẩu giấy lên bề mặt dung dịch Ghi lại thời gian vào bảng lặp lại bước 3, lần với nồng độ khác enzim Vẽ biểu đồ thể thời gian để mẩu giấy lên với trường hợp Hãy ghi kết vào bảng sau: Thu hoạch Tỉ lệ pha Thời gian để mẩu giấy lọc lên loãng Lần Lần Lần Trung bình 1:1 vii Ghi 1:2 1:3 1:4 1:5 Nghiên cứu tài liệu, thảo luận nhóm trả lời câu hỏi: Câu hỏi Tỉ lệ pha loãng dịch chiết (nồng độ enzim) ảnh hưởng đến Thảo luận hoạt tính enzim? Hãy giải thích thay đổi tốc độ phản ứng thí nghiệm Nếu pha loãng tăng lên tốc độ phản ứng thí nghiệm thay đổi nào? viii Trả lời Phụ lục PHIẾU KHẢO SÁT Ý KIẾN GIÁO VIÊN Kính gửi Quý Thầy/Cô giáo! Để thực cho mục đích nghiên cứu đề tài SKKN, xin Thầy/Cơ vui lịng cho biết ý kiến về số vấn đề cách đánh dấu chéo (X) vào ô lựa chọn Mong nhận ủng hộ Thầy/Cô giáo Xin chân thành cảm ơn! – Thầy/Cô công tác trường:… ……… … Tỉnh:…… …… – Số năm công tác:………………………… …………… …………… Thầy/Cô đọc hay nghe nói về vấn đề sau chưa? Có Chưa   STEM   Giáo dục STEM Thầy/Cô tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM thực tế chưa? Đã áp dụng  Chưa áp dụng  STEM có ý nghĩa với Thầy/Cô? Không quan tâm Mới nghe nói đến Rất muốn tìm hiểu Đang tìm hiểu Đang nghiên cứu về STEM      Theo Thầy/Cơ, giáo dục STEM gì? ………………………………………………………………………………………… … ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Theo Thầy/Cô, giáo dục STEM dạy học Trung học phổ thông nước ta có quan trọng hay khơng? Tại sao?  Có quan trọng  Khơng quan trọng Thầy/Cơ vui lịng cho biết lí do: ……………………………………………………………… ……………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ix … …… x Phụ lục MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM Hình 1, Mẩu giấy lọc tẩm H2O2 lên dịch chiết Hình 3, Quá trình thực nhiệm vụ học sinh Hình Các nhóm học sinh báo cáo thảo luận kết thí nghiệm xi ... việc dạy học chủ đề ? ?Enzim vai trị enzim q trình chuyển hố vật chất” 2.3 Thực tế áp dụng giáo dục STEM dạy học .10 Dạy học chủ đề ? ?Enzim vai trò enzim q trình chuyển hố vật chất”. .. 1.6 Định hướng giáo dục STEM để phát triển lực học sinh Cơ sở thực tiễn 2.1 Những khó khăn dạy học chủ đề ? ?Enzim vai trò enzim q trình chuyển hố vật chất” (Sinh học 10) 2.2... quy trình giáo dục STEM dạy học chủ đề ? ?Enzim vai trò enzim trình chuyển hố vật chất” để phát triển lực HS - Thực nghiệm sư phạm Giả thiết khoa học đề tài Nếu áp dụng giáo dục STEM tổ chức dạy