Mục đích nghiên cứu của đề tài là thiết kế và tổ chức dạy học bài 4 vai trò của các nguyên tố khoáng ở thực vật theo định hướng giáo dục STEM “mô hình trồng rau thủy canh”. Mời các bạn cùng tham khảo!
MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Phần I: Đặt vấn đề 1. Lí do chọn đề tài 2. Mục đích nghiên cứu 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 4. Phương pháp nghiên cứu Phần II: Nội dung nghiên cứu Chương 1: Cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn dạy học giáo dục STEM 1. Khái niệm giáo dục STEM 2. Vai trị và ý nghĩa của giáo dục STEM 3. Hình thức tổ chức giáo dục STEM 4. Thực trạng dạy học giáo dục STEM ở trường THPT 4.1.Thực trạng chung 4.2 Thực tiễn dạy học giáo dục STEM tại đơn vị cơng tác Chương 2: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “ thiết kế 10 mơ hình trồng rau thủy canh” 1. Tiêu chí xây dựng bài học STEM 10 2. Quy trình xây dựng bài học STEM 11 3. Giáo án thực nghiệm 18 Chương 3: Kết quả thực nghiệm 31 1. Đối với nhà trường 31 2. Đối với giáo viên 31 3. Đối với học sinh 31 Phần III: Kết luận và kiến nghị 34 1. Kết luận 34 2. Kiến nghị 35 PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Cuộc cách mạng cơng nghệ 4.0 đang diễn ra mạnh mẽ, tác động tới mọi mặt của đời sống xã hội, trong đó có lĩnh vực giáo dục. Theo số liệu được đưa ra tại Hội nghị kinh tế Thế giới, với cuộc cánh mạng cơng nghệ 4.0 cho thấy khoảng 50% việc làm hiện nay sẽ bị mất trong vịng 20 năm tới, nhiều việc làm chân tay sẽ khơng cịn nữa mà được thay thế bằng robot, phần lớn thơng tin thế giới thực đang dần chuyển hóa thành thế giới số… Trước sự thay đổi lớn của nghề nghiệp, địi hỏi các kỹ năng của người lao động cũng phải thay đổi. Chính vì vậy, việc đổi mới tư duy giáo dục chuyển mạnh từ q trình chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển tồn diện năng lực và phẩm chất người học để đáp ứng sự thay đổi của cuộc sống là một tất yếu Đổi mới phương pháp dạy học chuyển từ dạy học tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực là một xu hướng đem lại hiệu quả cao trong giáo dục nhưng cũng địi hỏi người dạy và người học đều phải thay đổi cách dạy và cách học. Giáo viên hướng đến đào tạo những học sinh khơng chỉ: Biết gì mà làm được gì? Những học sinh khơng chỉ biết kiếm việc mà cịn tạo ra được cơng việc. Những học sinh biết liên hệ thơng tin, kết nối thơng tin giữa các lĩnh vực vào giải quyết các vấn đề thực tế trong cuộc sống; hướng đến người thầy khơng chỉ giỏi về truyền thụ kiến thức mà cịn truyền cảm hứng sáng tạo cho học sinh Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo hướng tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật và Tốn học trở lên. Thơng qua cách tiếp cận giáo dục tích hợp trong STEM, học sinh nhận thức được sự giao thoa giữa các ngành khoa học và tốn học, thấy được sự cần thiết của các kiến thức khoa học để giải quyết một vấn đề thực tiễn hay tạo nên một sản phẩm. Đồng thời, trong q trình đó HS được khuyến khích sáng tạo, khơi gợi niềm say mê học tập và giúp các em khám phá tiềm năng của bản thân. Sinh học môn khoa học nằm thành tố Giáo dục STEM, việc tổ chức dạy học kiến thức Sinh học theo định hướng giáo dục STEM chính là một hướng nghiên cứu hiệu quả giúp nội dung học tập gắn liền với thực tiễn, giúp HS hình thành được những kỹ năng cần thiết để làm việc và phát triển trong thế giới cơng nghệ hiện đại Hiện nay giáo viên vẫn cịn chưa nhận thức rõ bản chất dạy học STEM cũng như cách thức thiết kế và tổ chức hoạt động STEM trong mơn học, nên việc nghiên cứu sâu về hoạt động STEM, cách thức tổ chức học sinh học tập STEM các mơn học nói chung và sinh học nói riêng là cần thiết trong bối cảnh Việt Nam đang đổi mới căn bản và tồn diện Giáo dục. Xuất phát từ những lí do trên, tơi chọn đề tài: Thiết kế và tổ chức tổ chức dạy học bài học STEM “mơ hình trồng rau thủy canh” trong bài 4: Vai trị của các ngun tố khống sinh học 11. 2. Mục đích nghiên cứu Thiết kế và tổ chức dạy học bài 4 vai trị của các ngun tố khống ở thực vật theo định hướng giáo dục STEM “mơ hình trồng rau thủy canh” 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu Đề tài được thực hiên trong nội dung bài 4: Vai trị của các ngun tố khống, phần I Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật Sinh học 11 SHPT và tích hợp các mơn học khác Đối tượng: Học sinh lớp 11A3 Trường THPT Bắc n Thành 4. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu về đổi mới phương pháp dạy học, cơ sở lý luận của giáo dục STEM Thực nghiệm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm để xem xét tính khả thi của đề tài Phương pháp thu thập và xử lí số liệu PHẦN II. NỘI DUNG CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN GIÁO DỤC STEM 1. Khái niệm Giáo dục STEM STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Cơng nghệ), Engineering ( Kĩ thuật), Mathematics (Tốn học). Nền tảng của giáo dục STEM chính là giáo dục khoa học (science education). Do vậy trước khi tìm hiểu về khái niệm giáo dục STEM, chúng ta nhất thiết phải hiểu rõ về khái niệm khoa học. Đối với ngành giáo dục khoa học, khoa học về cơ bản được định nghĩa như sau: Là tập hợp các tri thức và hoạt động thực tiễn của nhân loại dựa trên các nghiên cứu có tính hệ thống (systematic study) thơng qua các quan sát (observations) và các thí nghiệm (experiments) để hiểu về thế giới tự nhiên. Khoa học khơng chỉ là tập hợp những gì quan sát được mà cịn là q trình của nhận thức (cognition) và tư duy (thinking). Dữ liệu quan sát được là một phần rất quan trọng của khoa học, nhưng khoa học cịn có sự diễn giải (interpretation) của con người về các dữ liệu đó, làm cho các dữ liệu khoa học trở nên có ý nghĩa (make sence of science) Trong đời sống xã hội mọi người thường có xu hướng sử dụng lẫn lộn giữa khoa học (science) và kĩ thuật (engineering)/cơng nghệ (technology) hoặc sử dụng các từ này thay thế cho nhau và cũng khơng quan tâm nhiều đến khác biệt giữa chúng. Vì thế để hiểu rõ được khái niệm STEM u cầu phải hiểu rõ được các thuật ngữ trong cụm từ STEM + Khoa học (Science): Là hệ thống tri thức chủ yếu thơng qua q trình quan sát và giải thích các hiện tượng trên thế giới mang tính chất quy luật + Kỹ thuật (engineering): Là q trình tạo ra các đồ vật/sản phẩm mà khơng có trong tự nhiên + Cơng nghệ (technology): Được hiểu theo nghĩa chung là tổng thể các cơng cụ, thiết bị, hay q trình đã được thiết lập/sử dụng trong suốt q trình triển khai tạo sản phẩm +Tốn học (mathematics): Trong mối quan hệ tương tác giữa khoa học, kỹ thuật và cơng nghệ, yếu tố tốn học ln hiện diện. Tốn học được xem là một lĩnh vực đan xen vào tất cả các bước thực hành khoa học và cơng nghệ. Nhờ các cơng thức tốn học và mơ hình tính tốn, khoa học có được những thống kê mang tính định lượng và độ chính xác ngày càng cao. Bên cạnh đó trong q trình chế tạo và sản xuất các thiết bị và dụng cụ, các bản vẽ thiết kế ln cần đến các con số cụ thể được tính tốn từ các phương trình và mơ hình tốn học Ví dụ sản phẩm “ mơ hình trồng rau thủy canh” do học sinh thực hiện là sản phẩm được con người tạo ra, khơng có sẵn trong tư nhiên. Sản phẩm đó được tạo ra thơng qua các kiến thức khoa học về sinh học (Cơ chế hấp thu nước và muối khống ở rễ, vai trị của các ngun tố khống, ảnh hưởng của các tác nhân mơi trường đối với q trình hấp thụ nước và ion khống rễ cây như: áp suất thẩm thấu của mơt trường dung dịch, độ pH, quang hợp, hơ hấp; Về hóa học (Kiểm sốt hàm lượng, nồng độ các chất dinh dưỡng, độ pH của dung dịch); Về vật lí (Hoạt động của máy bơm, Timer). Quy trình tạo ra mơ hình đó đi từ ngun vật liệu ban đầu để thành một sản phẩm hồn chỉnh được xem là kĩ thuật. Trong suốt q trình triển khai để tạo thành sản phẩm phải cần đến các cơng cụ, thiết bị … đó chính là cơng nghệ. Trong q trình chế tạo mơ hình các thiết bị, dụng cụ, các bản vẽ thiết kế ln cần đến các con số cụ thể thơng qua tốn học. Mơ hình chu trình STEM: Science (Khoa học) Technology (Cơng nghệ) Math (Tốn học) Knowledge (Kiến thức) Engineering (Kỹ thuật) Định nghĩa về giáo dục STEM Một trong những tổ chức uy tín nhất hiện nay trong lĩnh vực giáo dục khoa học trên thế giới là hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (National Science Teachers Association – NSTA) được thành lập 1944, đã đề xuất ra khái niệm giáo dục STEM như sau: “ Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong q trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính ngun tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, đó các học sinh áp dụng các kiến thức trong khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn vào trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức tồn cầu, để từ đó phát triển năng lực trong lĩnh vực STEM có thể góp phần vào cạnh tranh kinh tế mới” (Tsupros, Kohler và Hallinen, 2009) Theo tác giả Trần Thị Gái “Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật và tốn học. Các kiến thức kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh khơng chỉ hiểu biết về ngun lí mà cịn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hàng ngày” Như vậy, cách định nghĩa về giáo dục STEM nói đến một cách tiếp cận liên ngành, liên mơn học trong một q trình đào tạo, cụ thể phải có bốn lĩnh vực: Khoa học, kĩ thuật, cơng nghệ và tốn học. Giáo dục STEM giúp học sinh thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề và nhận thức được tầm quan trọng của các kiến thức STEM ảnh hưởng đến thế giới và sự phát triển của xã hội trong tương lai. Mục đích chính của các chương trình giáo dục STEM khơng phải để đào tạo ngay ra những nhà khoa học, nhà tốn học, kĩ sư hay phát minh những điều hồn tồn mới hay để tạo ra các sản phẩm có tính thương mại, cạnh tranh, mà chủ yếu là tạo cho các em hứng thú học tập, tạo ra những con người tương lai, có đầy đủ phẩm chất, năng lực, bản lĩnh để thích nghi với cuộc sống hiện đại, như các năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo 2. Vai trị và ý nghĩa của giáo dục STEM Việc đưa giáo dục STEM vào trường THPT mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thơng cụ thể là: Đảm bảo giáo dục tồn diện Nâng cao hứng thú học tập các mơn học STEM Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS Kết nối trường học với cộng đồng Hướng nghiệp, phân luồng 3. Hình thức tổ chức giáo dục STEM Bộ Giáo dục và Đào tạo đã đưa ra định hướng các hình thức có thể triển khai STEM ở trường phổ thơng như sau: Dạy học các mơn học thuộc lĩnh vực STEM Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong q trình dạy học các mơn học STEM theo tiếp cận liên mơn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các mơn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này khơng làm phát sinh thêm thời gian học tập Hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, HS khám phá thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật và tốn học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các mơn học STEM. Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM Hoạt động nghiên cứu khoa học Giáo dục STEM có thể được triển khai thơng qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với nhiều chủ đề khác nhau thuộc các lĩnh vực robot, năng lượng tái tạo, mơi trường, biến đổi khí hậu, nơng nghiệp cơng nghệ cao… Hoạt động này khơng mang tính đại trà mà dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với cac shoatj động tìm tịi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết vấn đề thực tiễn. Tổ chức tốt hoạt động sáng tạo Khoa học kỹ thuật là tiền đề triển khai các dự án nghiên cứu trong khn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho HS THPT được tổ chức thường niên 4. Thực trạng dạy học giáo dục STEM 4.1.Thực trạng chung Mơ hình giáo dục tích hợp STEM cịn khá mới mẻ đối với giáo dục Việt Nam khi chỉ mới thử nghiệm khoảng vài năm gần đây. Giáo dục STEM du nhập vào Việt Nam bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho HS THPT do các cơng ty tại Việt Nam triển khai cùng với các tổ chức nước ngồi. Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự lan tỏa với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau. Hệ thống các công ty tư nhân Việt Nam đã rất nhanh nhạnh đưa giáo dục STEM mà chủ yếu là các hoạt động Robot vào giảng dạy tại các trường phổ thông tại một số thành phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng bằng hình thức xã hội hóa. Tuy nhiên khu vực nơng thơn hiện nay chưa thể tiếp cận với các hoạt động liên quan đến Robot vì chi phí khá đắt đỏ, vậy nên tại các vùng nơng thơn đã có một giải pháp khác đưa ra do liên minh các cơng ty Giáo dục STEM tại Hà Nội như Học viện sáng tạo S3, Kidscode STEM. Từ năm 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức cuộc thi “ vận dụng kiến thức liên mơn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho HS trung học” và cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho GV trung học”. Đặc biệt cuộc thi “ Khoa học Kỹ thuật dành cho HS trung học” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức dành cho HS THPT đã trở thành điểm sáng tích cực trong giáo dục định hướng năng lực… Về cơ bản đây là một hình thức của giáo dục STEM. Các cuộc thi này là ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực cho HS hình thành những kĩ năng học tập và lao động trong thế kỷ 21 của Bộ Giáo dục và Đào tạo và đó cũng là mục tiêu mà giáo dục STEM hướng tới Tại đơn vị cơng tác, vào tháng 9/2019 giáo viên đã được triển khai về phương pháp giáo dục STEM, tháng 11/2019 nhà trường đã phối hợp với tổ KHTN tổ chức tham quan trải nghiệm theo định hướng STEM “Tham quan nhà máy sữa, nhà máy nước tinh khiết, trại bị của tập đồn TH true milk”, Tổ KHTN có kế hoạch tổ chức ngoại khóa “ Học sinh tạo sản phẩm STEM” vào tháng 3/2020, nhưng khi tôi phát phiếu khảo sát với khảo sát với 5 câu hỏi: “Thầy cơ hiểu thế nào về giáo dục STEM?”; “Các em được học gì thơng qua chương trình đó?”; “Thầy/cơ hãy đề xuất các biện pháp giảng dạy STEM?”; “Thầy cơ đã áp dụng phương pháp giáo dục STEM vào tiết dạy của mình chưa?”; “Thầy/cơ có mong muốn giảng dạy STEM vào mơn học của mình khơng?”. Thì tơi nhận thấy mặc dù mọi người đều biết đến giáo dục STEM, cho rằng STEM là cách dạy học tích cực, hướng đến phát triển năng lực của người học, một số ít GV cũng đã vận dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM vào mơn học của mình nhưng chỉ dừng lại ở mức u cầu HS thực hiện các thí nghiệm nên chưa phát huy hết sự sáng tạo ở người học và hầu hết các GV đều có mong muốn được áp dụng mơ hình giáo dục này vào giảng dạy mơn của mình, nhưng phần lớn GV chưa thật sự quan tâm nghiên cứu một cách bài bản về bản chất của giáo dục STEM cũng như cách để thiết kế và tổ chức hoạt động STEM trong mơn học. Bên cạnh đó, qua điều tra tơi nhận thấy vẫn có một phần nhỏ GV cịn hiểu sai về STEM cho rằng sản phẩm HS tạo ra phải là những phát minh thật mới lạ, sáng tạo mới được xem là sản phẩm STEM và việc hướng HS ở nơng thơn tìm ra cơng nghệ mới, sản phẩm mới là khơng khả thi nên sẽ khó triển khai trong mơn học của mình. Như vậy cần thiết phải có sự quan tâm và nghiên cứu sâu về giáo dục STEM 4.2 Thực tiễn dạy học giáo dục STEM tại đơn vị cơng tác a. Khó khăn Theo tơi để đơn vị mình có thể tổ chức các hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển tối đa mọi tiềm năng trong mỗi học sinh, giúp HS làm chủ được những tình huống, sẵn sàng đương đầu với những thách thức trong cuộc sống, phát triển được tính tự chủ, khả năng sáng tạo trong giải quyết vấn đề, địi hỏi : HS cần phải có khả năng tư duy bậc cao *(Tư duy bậc cao gồm 3 loại: (1) Tư duy mang tính chất chuyển đổi của nhận thức bậc cao của thang nhận thức Bloom: Nhớ , hiểu, áp dụng, phân tích, tổng hợp và đánh giá (2) Kỹ năng giải quyết vấn đề và ra quyết định. (3) Tư duy phản biện) , có sự hợp tác, có năng lực nghiên cứu khoa học Điều kiện cơ sở vật chất phải đầy đủ GV cần được đào tạo STEM chun sâu, cần đầu tư nhiều thời gian, công sức, chất xám cho 1 bài học STEM Phụ huynh và cả HS cần hiểu cụ thể về bản chất của giáo dục STEM, cần nhận thức đầy đủ về giáo dục STEM trong thời buổi cơng nghệ 4.0 Tuy nhiên đơn vị tơi cơng tác là trường khu vực nơng thơn nên cịn hạn chế về điều kiện cơ sở vật chất (Tài liệu, thiết bị, phịng học STEM…), HS ít được tham gia các cuộc thi liên quan đến lĩnh vực Khoa học kỹ thuật như các HS ở thành phố nên bước đầu hình thành các kỹ năng tư duy bậc cao, năng lực hợp tác, năng lực nghiên cứu khoa học gặp nhiều khó khăn, các em cịn bỡ ngỡ, lúng túng khi GV giao nhiệm vụ. Các gia đình nơng thơn mức sống cịn thấp cũng như sự hiểu biết của phụ huynh và cả HS về xu thế nghề nghiệp trong thời buổi cơng nghệ 4.0 chưa cao, chưa nhận thức được lợi ích của việc học STEM mà cịn tồn tại quan điểm “học để thi, để lên lớp” đây cũng là một trở ngại lớn để có được sự tham gia của gia đình, cộng đồng vào mơ hình giáo dục STEM cùng với nhà trường b. Thuận lợi Bên cạnh những khó khăn nêu trên, tơi cũng nhận thấy những thuận lợi đặc thù riêng tại khu vực nơng thơn, miền núi. Đó là kiến thức gắn liền với thực tế cuộc sống vơ cùng phong phú, có mơi trường thiên nhiên gần gũi và khơng gian tự nhiên xung quanh… Với bối cảnh đặc trưng là nền nơng nghiệp, tạo cơ hội thuận lợi để truyền đạt kiến thức STEM về cây trồng, vật ni, ứng dụng vi sinh vật để sản xuất phân bón, tận dụng nguồn ngun liệu sẵn có như rơm rạ để trồng nấm, thiết kế các mơ hình trồng rau sạch, mơ hình tưới tiêu… Đồng thời những nội dung dạy học đó tốn rất ít và gần như khơng tốn chi phí nào. VD: Tổ chức cho HS đi tham quan mơ hình trồng rau thủy canh nhà lưới xã lân cận (cách trường khoảng 6km); Tận dụng những vật liệu gần gũi như ống nhựa PVC, vật liệu phế thải như chai nhựa, thùng xốp để thiết kế hệ thống thủy canh Khi được phổ biến về kế hoạch và giao nhiệm vụ học tập chủ đề STEM các em thật sự húng thú, mong muốn được trải nghiệm, được thực hành để khám phá kiến thức và vận dụng kiến thức vào thực tiễn CHƯƠNG II. THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC BÀI HỌC STEM “MƠ HÌNH TRỒNG RAU THỦY CANH” 1. Tiêu chí xây dựng bài học STEM Để thực hiện được mục tiêu phát triển năng lực cho HS, mỗi bài học STEM cần phải được xây dựng theo 6 tiêu chí sau: Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn Trong bài học STEM “thiết kế mơ hình trồng rau thủy canh” vấn đề thực tiễn là trồng rau sạch Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật Trong chủ đề STEM thiết kế mơ hình trồng rau thủy canh HS cần phải thực hiện theo 1 quy trình: (1) Xác định vấn đề (2) Nghiên cứu kiến thức nền (3) Đề xuất ý tưởng cho giải pháp – (4) Lựa chọn giải pháp tối ưu – (5) Phát triển và chế tạo mơ hình – (6) Thử nghiệm và đánh giá – (7) Hồn thiện thiết kế Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tịi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm Trong bài học STEM thiết kế mơ hình trồng rau thủy canh GV cần: Khơi dậy óc tị mị của HS: Rễ cây trên cạn hấp thụ nước và ion khống trong đất, nên theo phương pháp trồng rau truyền thống thường là dùng đất để trồng. Nếu như chúng ta thay đổi phương pháp trồng rau hồn tồn trong nước mà khơng cần tới đất theo em có khả thi khơng? Em nào có những hiểu biết về phương pháp trồng rau thủy canh hãy chia sẻ với cả lớp? Trồng rau thủy canh có phải là giải pháp tối ưu để giải quyết vấn đề trồng rau sạch khơng? Hướng HS hình thành được tư duy bậc cao bằng cách tự mình đặt ra các câu hỏi để xác định được hướng giải quyết vấn đề thực tiễn bằng cách tạo ra sản phẩm. HS tự đặt được các câu hỏi như: + Mơ hình trồng rau thủy canh thiết kế như thế nào cho khoa học, hợp lý? + Từ những chai nhựa phế thải, ống nhựa PVC làm thế nào để có được mơ hình thủy canh hiệu quả, tiện lợi, kinh tế, cung cấp được rau sạch cho hộ gia đình + Loại rau nào sẽ thích hợp, kĩ thuật pha chế dung dịch, trồng và chăm sóc rau thủy canh như thế nào? 10 PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Giáo dục STEM có ý nghĩa thiết thực trong dạy học các mơn học. Thơng qua dạy học STEM sẽ giúp cho HS phát triển phẩm chất năng lực; khám phá tri thức và vận dụng tri thức vào giải quyết các vấn đề trong thực tiễn. Tuy nhiên tại địa phương, việc triển khai dạy học theo định hướng STEM trong các mơn học gần như chưa được áp dụng, ngun nhân do từ nhiều phía, trong đó phải kể đến việc GV vẫn cịn chưa nhận thức rõ bản chất dạy học STEM cũng như cách thức thiết kế và tổ chức hoạt động STEM trong các mơn học nói chung và sinh học nói riêng Qua q trình nghiên cứu tơi đã đề xuất và làm rõ quy trình thiết kế chủ đề STEM cũng như quy trình tổ chức dạy học theo hướng giáo dục STEM như sau: 1. Lựa chọn chủ đề giáo dục STEM 2. Xác định mục tiêu của chủ đề giáo dục STEM 3. Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM 4. Thiết kế tiêu chí và bộ cơng cụ kiểm tra, đánh giá học sinh 5. Xác định các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề trong chủ đề STEM 6. Thiết kế hoạt động học tập Sơ đồ: Quy trình thiết kế chủ đề STEM 35 1. Nêu vấn đề thực tiễn 2. Xác định hướng giải quyết vấn đề thực tiễn 3. Tìm tịi, huy động kiến thức liên quan, xây dựng kế hoạch giải quyết vấnđề thực tiễn 4. Giải quyết vấn đề thực tiễn bằng cách xây dựng mơ hình sản phẩm STEM 5. Kết luận, báo cáo kết quả Sơ đồ: Tiến trình tổ chức dạy học theo hướng giáo dục STEM dựa trên nhiệm vụ cần thực hiện của HS Qua thực nghiệm, đề tài đã thu được kết quả tốt . Mở ra chân trời sáng tạo cho HS, phát huy được phẩm chất năng lực cho HS một cách tối đa. Như vậy nếu GV biết cách tổ chức dạy học theo định hướng Giáo dục STEM đúng ngun tắc và quy trình sẽ góp phần đạt được mục tiêu trong đổi mới giáo dục Kiến nghị Để thực hiện hiệu quả giáo dục STEM vào trường THPT tại đơn vị cơng tác, tơi đưa ra một số kiến nghị sau: Với nhà trường: Tạo điều kiện về cơ sở vật chất (như phịng trải nghiệm, trang bị thiết bị để HS thực hành…) một cách đầy đủ; Nhà trường cần tổ chức nhiều lớp tập huấn cho GV và cả HS. Kết nối cộng đồng STEM với nhà trường Với GV: Phải khơng ngừng học hỏi, nâng cao trình độ chun mơn ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Cần tăng cường hơn nữa các hoạt động học tập STEM, trải nghiệm STEM cho HS, kết nối kiến thức h ọc đường với thế giới thực qua đó hình thành được nhóm các kỹ năng tư duy bậc cao, năng lực sáng 36 tạo cho HS, hướng nghiệp cho HS. Đồng thời, cần tranh thủ nguồn lực từ phía phụ huynh hoc sinh, các ban ngành đồn thể có liên quan để hỗ trợ cho các hoạt động trải nghiệm của HS Mở rộng mơ hình: Từ những kết quả đạt được của đề tài tơi mong muốn mơ hình được triển khai rộng hơn qua các cuộc thi “Trường học xanh, lớp học xanh”; Tổ chức khóa hè trải nghiệm nơng nghiệp; Xây dựng vườn thơng minh Trên đây là tồn bộ nội dung của đề tài sáng kiến kinh nghiệm: Thiết kế và tổ chức tổ chức dạy học bài học STEM “Thiết kế mơ hình trồng rau thủy canh” trong bài 4: Vai trị của các ngun tố khống sinh học 11 .Chắc chắn đề tài nghiên cứu khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Tơi rất mong được sự góp ý chân thành của q vị và bạn bè đồng nghiệp. 37 PHỤ LỤC 1: Phiếu khảo sát nhận thức về giáo dục STEM đối với GV PHIẾU KHẢO SÁT NHẬN THỨC VỀ GIÁO DỤC STEM 1.Thầy cơ hiểu thế nào về giáo dục STEM? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… 2.Các em học sinh được học gì thơng qua chương trình đó? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 3.Thầy/cơ hãy đề xuất các biện pháp giảng dạy STEM? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 4.Thầy cơ đã áp dụng phương pháp giáo dục STEM vào tiết dạy của mình chưa? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 5.Thầy/cơ có mong muốn giảng dạy STEM vào mơn học của mình khơng? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 38 PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG BÀI HỌC STEM Hình 1: HS tham quan mơ hình vườn rau thủy canh 39 Hình 2: Thảo luận nhóm để thống nhất bản thiết kế Hình 3: Một số bản thiết kế HS phác thảo trong buổi tham quan 40 Máy bơm do HS tự chế tạo 41 Hình 4: Nhóm 1 chế tạo mơ hình thủy canh hồi lưu 42 Hình 5: Nhóm 2 chế tạo sản phẩm mơ hình thủy canh hồi lưu Hình 6: Video chế tạo sản phẩm thủy canh hồi lưu của nhóm 3 43 Hình 7 : Một số sản phẩm hồn thiện của HS 44 Hình 8: Nhóm 4 đang bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của việc thiếu 1 vài ngun tố khống đến sinh trưởng và phát triển của cây Hình 9: Một số kết quả thí nghiệm về ảnh hưởng của việc thiếu một vài ngun tố khống đến sinh trưởng của cây 45 Hình 10: Một số video và hình ảnh tiết học báo cáo sản phẩm 46 Hình 11: Niềm vui, sự phấn khởi khi HS chế tạo được sản phẩm 47 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Thanh Nga (chủ biên, 2017) – Phùng Việt Hải – Nguyễn Quang Linh – Hồng Phước Muội. Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thơng. NXB Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh 2. Nguyễn Thành Hải. Giáo dục STEM/STEAM từ trải nghiệm thực hành đến tư duy sáng tạo. NXB Trẻ 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 4. Trần Thị Gái – Nguyễn Thị Phương – Nguyễn Thị Hoài Thanh. Thiết kế chủ đề giáo dục stem trong dạy học phần chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật, sinh học 11 – THPT. Tạp chí Giáo dục, số 443 (kì 1 12/2018), tr 5964 5. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2018). Định hướng giáo dục STEM trường phổ thông.Tài liệu tập huấn 6. https://m.giaoducthoidai.vn 48 49 ... Trên đây là tồn bộ nội dung? ?của? ?đề tài? ?sáng? ?kiến? ?kinh? ?nghiệm: Thiết? ? kế ? ?và? ?tổ ? ?chức? ?tổ ? ?chức? ?dạy? ?học? ?? ?bài? ?học? ? ? ?STEM? ?? ?Thiết? ?kế mơ? ?hình? ? trồng? ?rau? ?thủy? ?canh”? ?trong? ?bài? ?4:? ?Vai? ?trị? ?của? ?các? ?ngun? ?tố? ?khống? ?sinh học? ?11? ?.Chắc chắn đề tài nghiên cứu khơng thể... trong? ?bối cảnh Việt Nam đang đổi mới căn bản? ?và? ?tồn diện Giáo dục. Xuất phát từ những lí do trên, tơi chọn đề tài:? ?Thiết? ?kế? ?và? ?tổ? ?chức? ?tổ? ? chức? ?dạy? ?học? ?? ?bài? ?học? ?? ?STEM? ? “mơ? ?hình? ?trồng? ?rau? ?thủy? ?canh”? ?trong? ?bài? ? 4:? ?Vai? ?trị? ?của? ?các? ?ngun? ?tố? ?khống? ?sinh? ?học? ?11. ... 4:? ?Vai? ?trị? ?của? ?các? ?ngun? ?tố? ?khống? ?sinh? ?học? ?11. 2. Mục đích nghiên cứu Thiết? ?kế? ?và? ?tổ? ?chức? ?dạy? ?học? ?bài? ?4? ?vai? ?trị? ?của? ?các? ?ngun? ?tố? ?khống ở thực vật theo định hướng giáo dục? ?STEM? ? “mơ? ?hình? ?trồng? ?rau? ?thủy? ?canh” 3. Phạm vi? ?và? ?đối tượng nghiên cứu