Vận dụng mô hình giáo dục STEAM trong dạy học chương i chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật sinh học 11 THPT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC PHẠM THỊ HUYỀN VẬN DỤNG MƠ HÌNH GIÁO DỤC STEAM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG I CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG Ở THỰC VẬT SINH HỌC 11 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC HÀ NỘI – 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC PHẠM THỊ HUYỀN VẬN DỤNG MƠ HÌNH GIÁO DỤC STEAM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG I CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG Ở THỰC VẬT SINH HỌC 11 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN NGÀNH: LL&PP DẠY HỌC BỘ MÔN SINH HỌC MÃ SỐ: 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS Mai Văn Hƣng HÀ NỘI – 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Phạm Thị Huyền LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc hoàn thành Bộ môn Lý luận phƣơng pháp dạy học Sinh học, Khoa Sƣ phạm, Trƣờng Đại học Giáo Dục – Đại học Quốc Gia Hà Nội Trong trình nghiên cứu nhận đƣợc giúp đỡ vô quý báu tập thể cá nhân Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Mai Văn Hƣng tận tâm giúp đỡ, hƣớng dẫn tơi q trình nghiên cứu, thực đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể giảng viên, cán trƣờng Đại học Giáo Dục, Đại học Quốc gia Hà Nội giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập nghiên cứu trƣờng Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu, thầy giáo, cô giáo em học sinh trƣờng THPT B Nghĩa Hƣng, tỉnh Nam Định nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện cho điều tra, tiến hành thực nghiệm trình nghiên cứu luận văn Cuối cùng, tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè học viên lớp cao học Sinh QH-2018S, trƣờng Đại học Giáo dục động viên, giúp đỡ suốt thời gian thực đề tài Hà Nội, ngày tháng năm 2020 MỤC LỤC MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu 3 Nhiệm vụ nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng khách thể nghiên cứu Giả thuyết nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Những đóng góp đề tài Cấu trúc đề tài CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Lịch sử nghiên cứu 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Ở Việt Nam 1.2 Cơ sở lý luận 11 1.2.1 Một số khái niệm 11 1.2.2 Vai trò giáo dục STEAM 14 1.2.3 Mơ hình STEAM 18 1.2.4 Mơ hình giáo dục STEAM trƣờng THPT 22 1.2.5 Định hƣớng giáo dục STEAM chƣơng trình giáo dục phổ thơng 26 1.2.6 Lợi ích giáo dục STEAM 27 1.3 Cơ sở thực tiễn 30 1.3.1 Đặc điểm đối tƣợng điều tra nghiên cứu 31 1.3.2 Hiểu biết GV STEAM 33 1.3.3 Thực trạng dạy học STEM/STEAM 34 1.3.4 Thực trạng học tập HS lớp 11 dạy học môn Sinh học theo định hƣớng giáo dục STEAM 36 Tiếu kết chƣơng I 38 CHƢƠNG 2: VẬN DỤNG MƠ HÌNH GIÁO DỤC STEAM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG I « CHUYỂN HĨA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG Ở THỰC VẬT » SINH HỌC 11 - THPT 39 2.1 Phân tích chƣơng trình sách giáo khoa 39 2.1.1 Chƣơng trình Sinh học THPT 39 2.1.2 Sách giáo khoa Sinh học 11 41 2.2 Các bƣớc xây dựng chủ đề STEAM 42 2.2.1 Các bƣớc để xây dựng chủ đề STEAM 42 2.2.2 Yêu cầu chủ đề STEAM 43 2.3 Thiết kế chủ đề STEAM cho phần chuyển hóa vật chất lƣợng thực vật – sinh học 11 43 2.3.1 Xây dựng chủ đề STEAM: 43 2.3.2 Quy trình thiết kế học STEAM 45 2.3.3 Thiết kế mơ hình STEAM dạy học chủ đề “phịng học xanh sáng tạo” 47 2.4 Xây dựng công cụ đánh giá 52 2.4.1 Câu hỏi tập 52 2.4.2 Hồ sơ học tập 53 Tiểu kết chƣơng 55 CHƢƠNG : THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 56 3.1 Mục đích thực nghiệm 56 3.2 Nội dung thực nghiệm 56 3.3 Phƣơng pháp thực nghiệm 56 3.4 Thời gian địa điểm thực nghiệm 56 3.6 Kết thực nghiệm 60 3.6.1 Kết định tính 60 3.6.2 Kết định lƣợng 61 Tiểu kết chƣơng 70 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ CLB Câu lạc ĐC Đối chứng GDPT Giáo dục phổ thông GV Giáo viên HS Học sinh NXB Nhà xuất SGK Sách giáo khoa TN Thực nghiệm Tr Trang THCS Trung học sở THPT Trung học phổ thông Science, Technology, Engineering and Mathemetics, (khoa học, cơng nghệ, kỹ STEM thuật tốn học) Science, Technology, Engineering, Art and Mathemetics (khoa học, công nghệ, STEAM …… kỹ thuật, nghệ thuật toán học) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Phân bố giới tính GV khảo sát thực trạng 31 Bảng 1.2 Phân bố tuổi nghề giáo viên khảo sát 32 Bảng 3.1 Các học thực nghiệm sƣ phạm 56 Bảng 3.2 So sánh giá trị mức độ ảnh hƣởng theo tiêu chí Cohen 59 Bảng 3.3 Điểm cặp lớp lần 61 Bảng 3.4 Các tham số đặc trƣng kiểm tra lần 62 Bảng 3.5 Tần suất (%) học sinh đạt điểm Xi kiểm tra tiết lớp đối chứng lớp thực nghiệm 63 Bảng 3.6 Phân bố tần suất tích lũy điểm số kiểm tra 63 Bảng 3.7 Điểm cặp lớp lần 65 Bảng 3.8 Các tham số đặc trƣng kiểm tra lần 66 Bảng 3.9 Tần suất (%) học sinh đạt điểm Xi kiểm tra tiết 67 Bảng 3.10 Phân bố tần suất tích lũy điểm số kiểm tra (lần 2) 67 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Mơ hình tháp STEAM 19 Hình 1.2 Mục tiêu giáo dục STEAM 22 Hình 1.3 Phân bố tỷ lệ GV đƣợc tập huấn STEM/STEAM tham gia giảng dạy 32 Hình 1.4 Vai trị môn thành phần STEAM 33 Hình 1.5 Mối quan hệ mơn STEAM 33 Hình 1.6 Các khái niệm STEAM phƣơng pháp giảng dạy 34 Hình 1.7 Sử dụng tình thực tiễn giảng dạy 34 Hình 1.8 Thầy/ có tự tin tham gia giảng dạy STEAM 35 Hình 1.9 Hình thức tổ chức STEAM 35 Hình 1.10 Thống kê số lƣợng HS học mơn Sinh theo định hƣớng STEAM 36 Hình 1.11 Thống kê hứng thú HS sau đƣợc học chủ đề theo định hƣớng giáo dục STEAM 37 Hình 3.1 Phân bố tần số điểm HS lần 61 Hình 3.2 Phân bố tần số tích lũy kết kiểm tra (lần 1) 64 Hình 3.3 Tần số phân bố điểm lớp lần 65 Hình 3.4 Phân bố tần số tích lũy kết kiểm tra lần 68 MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài 1.1 Xuất phát từ nhiệm vụ đổi giáo dục, đổi phương pháp dạy học trường THPT Trong nội dung chƣơng trình hành động Bộ Giáo dục Đào tạo thực Chiến lƣợc phát triển giáo dục Việt Nam 2011 - 2020, Kết luận số 51- KL/TW ngày 29/10/2012 Hội nghị lần thứ Ban Chấp hành Trung ƣơng Đảng khóa XI Chỉ thị số 02/CT – TTg ngày 22/01/2013 Thủ tƣớng đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo có ghi rõ nhiệm vụ ngành giáo dục giai đoạn 2011 - 2015 là: “Đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo, nâng cao chất lƣợng nguồn nhân lực, đáp ứng u cầu cơng nghiệp hóa, đại hóa điều kiện kinh tế thị trƣờng định hƣớng xã hội chủ nghĩa hội nhập quốc tế” Trong đó, đặc biệt trọng đổi nội dung, phƣơng pháp dạy học, thi, kiểm tra đánh giá chất lƣợng giáo dục Và “Dạy học phải gắn liền với thực tế, giải đƣợc vấn đề, yêu cầu thực tế.” [1] 1.2 Xuất phát từ đặc điểm thực trạng dạy học Sinh học Trong thời gian gần đây, phƣơng pháp dạy học STEM, giáo dục STEM đƣợc nhắc tới nhiều, không thầy giáo cô giáo, chun gia giáo dục, mà cịn có trị gia, lãnh đạo tập đồn cơng nghệ tồn cầu Điều cho thấy vai trị ý nghĩa quan trọng giáo dục STEM Việc khuyến khích, thúc đẩy giáo dục STEM quốc gia hƣớng tới mục đích sau phát triển nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày cao ngành nghề liên quan đến khoa học, công nghệ, kỹ thuật toán học Nhờ mà nâng cao đƣợc sức cạnh tranh kinh tế quốc gia bối cảnh tồn cầu hóa phát triển vƣợt bậc khoa học công nghệ, mà hữu cách mạng 4.0 Ra đời từ năm 70 kỷ XX, STEM (viết tắt Khoa học – Science, Công nghệ – Technology, Kỹ thuật – Engineering, Toán học – Mathematics) phƣơng pháp giáo dục hàng đầu thời điểm 21 Tsupros, N., R Kohler, & Hallinen, J (2009) STEM education: A project to identify the missing components Intermediate Unit 1: Center for STEM Education and Leonard Gelfand Center for Sevice Learning and Outreach, Carnegie Mellon University, Pennsylvania Tài liệu điện tử 22 https://robotsteam.vn/12-buoc-xay-dung-bai-hoc-stem-tuyet-voi 23 https://robotsteam.vn/thuc-trang-giao-duc-stem-tren-the-gioi-va-giao-ducstem-tai-viet-nam 74 PHỤ LỤC Phiếu quan sát hoạt động học tập HS Nội dung Hành vi mà học sinh thể Lập thời gian biểu chi tiết Lập kế hoạch Phân chia cơng việc nhóm Ấn định nội dung học tập cần đạt Đặt câu hỏi để tìm hiểu cặn kẽ nội dung, nguồn gốc tri thức Sáng tạo Đƣa ý tƣởng trình học Tạo sản phẩm độc đáo Quan sát hoạt động học từ ngƣời khác để rút kinh nghiệm cho thân Tự điều chỉnh Tự kiểm tra để xác định mức độ ghi nhớ thân Chủ động giới thiệu sản phẩm học tập với ngƣời khác Kĩ giao Biết ứng xử tích cực với ngƣời xung tiếp xã hội quanh để thuận lợi cho trình học tập Giải vấn đề Đối chiếu nguồn thơng tin để suy đốn, kết luận vấn đề Lớp Lớp TN ĐC Vận dụng kiến thức sinh học để giải vấn đề có thực sống Sử dụng thành thạo cơng cụ ICT (máy tính, số phần mềm) Kĩ thực Thực nghiệm thí nghiệm xác, chủ động hành Thiết lập bảng biểu, sơ đồ … để làm sáng tỏ vấn đề Xác định đƣợc mục tiêu học tập Đặt câu hỏi phản biện để làm sáng tỏ kiến thức thân Đánh giá Chấm điểm làm, sản phẩm học tập bạn vào đáp án cho trƣớc cách cơng Phiếu hỏi Xin vui lịng tích dấu (x) vào chữ số tƣơng ứng với ý kiến em việc áp dụng, thực hoạt động/biện pháp dƣới học tập theo mức độ sau: Khơng Có nghĩ đến chưa làm Rất Thỉnh thoảng Thường xuyên STT NỘI DUNG Khi học môn Sinh, em có hội tìm hiểu trả lời cho câu hỏi tò mò thân Khi học mơn Sinh, em thích đọc tài liệu tham khảo để trả lời câu hỏi thầy cô bạn bè Khi học mơn Sinh, em thích đặt câu hỏi để tìm hiểu tri thức liên quan nảy sinh học Khi học mới, em thƣờng kết nối kiến thức với kiến thức học trƣớc Em thƣờng nghĩ cách sáng tạo để học nhƣ lập đồ tƣ duy, thiết kế mơ hình, đánh dấu khái niệm quan trọng… Khi ôn bài, em thƣờng xác định đƣợc nội dung cịn chƣa hiểu tìm cách để giải đáp thắc mắc Trong học nhóm có ý kiến trái chiều bạn, em thƣờng bảo vệ đến ý kiến Em tự tin trình bày suy nghĩ giới thiệu sản phẩm với ngƣời khác Khi em không hiểu nội dung học tập, em thƣờng đối chiếu nguồn thông tin, so sánh dấu hiệu đặc biệt có học để làm sáng tỏ băn khoăn 10 Trong thực hành mơn Sinh em thực hoạt động thí nghiệm cách hứng thú, đƣợc lặp lặp lại nhiều lần để đạt đƣợc mức độ xác 11 Trong trình học tập em biết phân cơng (hoặc nhận) hoạt động học tập cho bạn (cho mình) theo sở trƣờng mạnh bạn (hoặc thân) để giải nhiệm vụ học tập HỒ SƠ HỌC TẬP Phiếu số PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾ HOẠCH THỰC HIỆN DỰ ÁN Lớp…………………….……Nhóm Họ tên thành viên nhóm: Tiêu chí Điểm tối đa Phân công nhiệm vụ rõ ràng, hợp lý: 40 Đánh giá HS - Từng thành viên phải đƣợc phân công nhiệm vụ rõ ràng cụ thể, phù hợp với khả điều kiện - Khối lƣợng công việc thành viên phải tƣơng đƣơng Dự kiến dụng cụ thực khả thi 20 Xác định nội dung học tập cần đạt 20 Thời gian thực hợp lý: đảm bảo yêu cầu 20 GV Tổng 100 Học sinh (Ký, ghi rõ họ tên) Phiếu số BIÊN BẢN LÀM VIỆC NHÓM Thời gian, địa điểm, thành phần Địa điểm: ………………………………………………………… Thời gian……………………… Nhóm số: ……………………… số thành viên : …………………… Tên nhóm: ……………………………… Số thành viên có mặt:…… Lớp:……… Thành viên vắng mặt:………………………………… Nội dung công việc STT Họ tên Công việc Thời hạn Ý thức Kết làm việc Ghi Rút kinh nghiệm Thƣ kí Nhóm trƣởng Giáo viên (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Phiếu số PHIẾU TỰ ĐÁNH GIÁ THAM GIA LÀM VIỆC NHĨM Tên người đánh giá………………………………Ngày đánh giá………………… Tên nhóm…………………………………………………… Tiêu chí Em đặt mục tiêu rõ ràng Em xác định đƣợc nhiệm vụ đƣợc giao Em đề xuất phƣơng pháp thực Em gợi ý ý tƣởng phƣơng hƣớng triển khai thực tế Em tình nguyện giải nhiệm vụ khó Em đặt câu hỏi cho nhóm Em tìm kiếm đƣợc thơng tin có ích cho chủ đề học tập Em có ý kiến phản biện buổi sinh hoạt nhóm Em tìm chia sẻ nguồn tài nguyên Em phản hồi ý kiến khác cách nhiệt tình Ln ln Thỉnh thoảng Khơng Nhận xét Em biết tập hợp động viên thành viên nhóm thực dự án Em tóm tắt lại điểm thảo luận Em xem xét vấn đề dƣới nhiều quan điểm khác Em giữ thảo luận tiến độ nội dung Em giúp nhóm tạo thời gian biểu đặt thứ tự ƣu tiên Em giúp nhóm điều khiển phân chia nhiệm vụ Em tơn trọn quan điểm khác thành viên nhóm Em giúp nhóm đạt đƣợc định cơng hợp lí Học sinh Phiếu số PHIẾU ĐÁNH GIÁ BÀI TRÌNH CHIẾU POWERPOINT Nhóm thực : ……………………………… Ngày ……………… Nhóm đánh giá: ……………………………… Nội Điểm Tiêu chí dung tối đa - Tiêu đề rõ ràng, hấp dẫn ngƣời xem 0,5 - Cấu trúc mạch lạc, lôgic 1,0 Bố cục - Nhất quán cách trình bày tiêu đề nội dung - Sử dụng thông tin xác - Thế đƣợc kiến thức bản, có chọn Nội dung Hình lọc xác định đƣợc trọng tâm 0,5 1,0 1,0 - Có liên hệ mở rộng kiến thức 1,0 - Thiết kế sáng tạo 1,0 - Phông chữ, màu sắc, cỡ chữ hợp lý Số lƣợng slide quy định 0,5 Nhận xét thức - Hiệu ứng trình chiếu sinh động, hấp dẫn 0,5 - Trình bày rõ ràng, mạch lạc, có điểm nhấn, thu hút ngƣời nghe - Trả lời đƣợc hết câu hỏi thêm từ giáo viên bạn học - Duy trì đƣợc giao tiếp mắt, xử lý tình linh hoạt 1,0 0,5 0,5 - Khơng bị lệ thuộc vào phƣơng tiện, có Trình phối hợp nhịp nhàng trình bày 0,5 bày trình chiếu - Phân bố thời gian hợp lý, khơng thời gian qui định Tổng điểm 0,5 10 TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM NHĨM Tên nhóm đánh giá:…………………………………………………………… Tên nhóm đƣợc đánh giá:……………………………………………………… Tiêu chí Tốt (8-10 điểm) Khá (6-8 điểm) Trung bình (4-6 điểm) Cần điều chỉnh (0-4 điểm) Thời gian thực Sắp xếp thời gian cho cơng việc hợp lí, hồn thành sản phẩm thời hạn Sắp xếp thời gian cho công việc hợp lí, hồn thành sản phẩm thời hạn Sắp xếp thời gian nhƣng chƣa có tính khoa học, sản phẩm hồn thành cịn chậm trễ Chƣa xếp đƣợc thời gian khơng hồn thành đƣợc sản phẩm Tính khoa học ý tƣởng Cơ sở khoa học chặt chẽ, vận dụng chế sinh học cách có hiệu Đúng sở khoa học, vận dụng đƣợc chế sinh học Đôi chƣa vận dụng đƣợc sở khoa học Không vận dụng đƣợc lí thuyết vào thực tiễn Ý tƣởng hay sáng tạo Ý tƣởng khá, tạo đƣợc Ý tƣởng số điểm nhấn đơn điệu Khơng có ý tƣởng Tính thực tiễn Sản phẩm có ý nghĩa thực tiễn cao Sản phẩm có ý nghĩa thực tiễn Sản phẩm có điểm chƣa phù hợp Sản phẩm khơng có tính thực tiễn Tính thẩm mỹ Sản phẩm đẹp, hài hịa, cân đối phần Sản phẩm khá, chƣa có hài hịa, cân đối phần Sản phẩm hồn thành nhƣng chƣa hài hịa, cân đối Sản phẩm khơng có kết hợp hài hịa Tổng điểm Điểm MỘT SỐ HÌNH ẢNH HOẠT ĐỘNG SẢN PHẨM CỦA HỌC SINH Hình Hình ảnh máy bơm nƣớc cải tạo Hình Bản thiết kế máy bơm nƣớc Hình 3 Mơ hình trồng lớp ... lượng thực vật - Sinh học 1 1- THPT? ?? Mục đích nghiên cứu Vận dụng mơ hình giáo dục STEAM vào dạy học phần chuyển hóa vật chất lƣợng thực vật – Sinh học 11 nhằm giúp học sinh có khả sử dụng kiến...Đ? ?I HỌC QUỐC GIA HÀ N? ?I TRƢỜNG Đ? ?I HỌC GIÁO DỤC PHẠM THỊ HUYỀN VẬN DỤNG MƠ HÌNH GIÁO DỤC STEAM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG I CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG Ở THỰC VẬT SINH HỌC 11 – TRUNG HỌC PHỔ... STEAM - Thực nghiệm sƣ phạm nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học đề t? ?i 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Mơ hình giáo dục STEAM dạy học phần chuyển hóa vật chất lƣợng thực vật - Sinh học 1 1- THPT - Nghiên