Vận dụng mô hình giáo dục stem trong dạy học phần sinh học tế bào sinh học 10 trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN THỊ BÍCH NGÂN VẬN DỤNG MƠ HÌNH GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC PHẦN “SINH HỌC TẾ BÀO”- SINH HỌC 10 (TRUNG HỌC PHỔ THÔNG) LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN SINH HỌC MÃ SỐ: 8.14.01.11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Thúy Quỳnh HÀ NỘI – 2019 LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu, ban chủ nhiệm khoa tất thầy cô khoa Sƣ phạm, Trƣờng Đại học Giáo dục tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành khóa học Tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Mai Văn Hƣng - ngƣời góp ý việc lên ý tƣởng cho đề tài đặc biệt TS Nguyễn Thị Thúy Quỳnh trực tiếp hƣớng dẫn nhiệt tình, cẩn thận, đƣa định hƣớng quý báu để tơi hồn thành luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu, thầy cô giáo môn, giáo viên môn Sinh học em học sinh trƣờng THPT Newton - Bắc Từ Liêm - Hà Nội nhiều trƣờng trung học phổ thông địa bàn thành phố Hà Nội tạo điều kiện cho tơi q trình thực nghiệm đề tài Cuối tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên hỗ trợ phƣơng diện suốt trình học tập thực đề tài Dù có nhiều cố gắng, song điều kiện thời gian hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong dẫn, đóng góp ý kiến nhà khoa học, thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn thiện Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2019 Tác giả Trần Thị Bích Ngân i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CLB Câu lạc ĐC Đối chứng GDCD Giáo dục công dân GTTB Giá trị trung bình GV Giáo viên HS Học sinh KTDH Kĩ thuật dạy học PPDH Phƣơng pháp dạy học PTDH Phƣơng tiện dạy học SGK Sách giáo khoa STEM Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật, Tốn học THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Kết điều tra việc quan tâm đến phát triển lực HS 19 Bảng 1.2 Kết điều tra việc sử dụng PPDH KTDH 20 Bảng 1.3 Kết mức độ quan tâm tới đổi dạy học Sinh học 21 Bảng 1.4 Kết mức độ hiểu biết giáo viên tới vấn đề liên quan STEM.22 Bảng 2.1 Mục tiêu nội dung phần “Sinh học tế bào” - Sinh học 10 (THPT) 28 Bảng 2.2 Phân tích số nội dung học phần “Sinh học tế bào” để xây dựng chủ đề .30 Bảng 2.3 Nội dung chủ đề: “Vận chuyển chất qua màng sinh chất” 32 Bảng 2.4 Thiết kế hoạt động STEM phần “Sinh học tế bào” – Sinh học 10 (THPT) 35 Bảng 2.5 Rubric: Tiêu chí đánh giá phiếu học tập 43 Bảng 3.1 Đặc điểm lớp diễn thực nghiệm .67 Bảng 3.2 Kết điều tra phiếu hỏi học sinh lớp đối chứng 68 Bảng 3.3 Kết điều tra phiếu hỏi học sinh lớp thực nghiệm .70 Bảng 3.3: Bảng phân bố tần số kết điểm lớp TN ĐC 72 Bảng 3.4 Bảng phân bố tần suất điểm số kiểm tra .72 Bảng 3.5 Bảng phân bố tần suất tích lũy điểm số kiểm tra 72 Bảng 3.6 Bảng phân loại kết học tập học sinh 73 Bảng 3.7 Bảng tổng hợp tham số đặc trƣng kiểm tra 74 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Đặc điểm mơ hình dạy học 5E 11 Hình 1.2 Quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học 12 Hình 1.3 Quy trình thiết kế kĩ thuật 13 Hình 1.4 Quy trình thiết kế Escape Room .13 Hình 1.5 Quy trình dạy học chủ đề STEM 17 Hình 1.6 Biểu đồ mức độ sử dụng phƣơng tiện dạy học 21 Hình 2.1 Cấu trúc nội dung chƣơng trình Sinh học 10 27 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn phân bố tần số tích lũy kết kiểm tra 72 Hình 3.2 Đồ thị phân loại kết học tập học sinh 73 Hình 3.3 Học sinh hoạt động nhóm chủ đề dự án .76 Hình 3.4 Học sinh thuyết trình sản phẩm 76 Hình 3.5 Một số sản phẩm thu hoạch học sinh 77 iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ii DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC CÁC HÌNH iv MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài .1 Mục đích nghiên cứu .2 Nhiệm vụ nghiên cứu Khách thể, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu .4 Giả thuyết nghiên cứu .4 Phƣơng pháp nghiên cứu .4 6.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lí thuyết .4 6.2 Phƣơng pháp điều tra 6.3 Thực nghiệm sƣ phạm 6.4 Phƣơng pháp xử lí số liệu Những đóng góp đề tài Cấu trúc luận văn CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Lịch sử nghiên cứu .6 1.1.1 Giáo dục STEM giới 1.1.2 Giáo dục STEM Việt Nam 1.2 Tổng quan giáo dục STEM .9 1.2.1 Khái niệm mơ hình dạy học STEM v 1.2.2 Đặc điểm dạy học theo mơ hình giáo dục STEM 1.2.3 Ý nghĩa dạy học theo mơ hình giáo dục STEM .10 1.2.4 Một số quy trình giáo dục STEM 10 1.2.5 Các đƣờng giáo dục STEM 14 1.3 Cơ sở khoa học dạy học Sinh học theo định hƣớng STEM 15 1.3.1 Mơn Sinh học chƣơng trình giáo dục phổ thơng 15 1.3.2 Phƣơng pháp hình thức tổ chức dạy học theo mơ hình giáo dục STEM 16 1.3.3 Quy trình dạy học Sinh học heo mơ hình giáo dục STEM .16 1.4 Cơ sở thực tiễn 19 1.4.1 Khảo sát thực trạng dạy học Sinh học trƣờng Trung học phổ thông 19 1.4.2 Thực trạng dạy học theo mơ hình giáo dục STEM số trƣờng THPT Việt Nam 22 CHƢƠNG VẬN DỤNG MƠ HÌNH GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC PHẦN “ SINH HỌC TẾ BÀO” - SINH HỌC 10 (THPT) 26 2.1 Phân tích chƣơng trình Sinh học 10 (THPT) .26 2.1.1 Mục tiêu chƣơng trình Sinh học 10 (THPT) 26 2.1.2 Cấu trúc chƣơng trình Sinh học 10 (THPT) 27_Toc536362512 2.1.3 Mục tiêu cấu trúc phần “Sinh học tế bào”- Sinh học 10 (THPT) 27 2.2 Vận dụng mơ hình giáo dục STEM dạy học phần “Sinh học tế bào” - Sinh học 10 (THPT) .29 2.2.1 Lựa chọn chủ đề 29 2.2.2 Xây dựng vấn đề chủ đề 31 2.2.3 Xác định nội dung kiến thức cần giải chủ đề .32 2.2.4 Thiết kế hoạt động STEM .34 2.2.4 Tổ chức dạy học đánh giá 42 2.2.4.1 Nguyên tắc xây dựng tiêu chí đánh giá 42 vi 2.2.4.2 Các yêu cầu đánh giá ngƣời học trình học tập .42 2.2.4.3 Xây dựng rubric đánh giá ngƣời học 42 2.3 Xây dựng số chủ đề dạy học theo mơ hình giáo dục STEM 43 2.3.1 Chủ đề : Vận chuyển chất qua màng sinh chất 43 2.3.2 Dự án: Rau mầm với sống 51 2.3.3 Chủ đề: Thành phần hóa học tế bào 55 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .66 3.1 Mục đích, nhiệm vụ phƣơng pháp thực nghiệm 66 3.1.1 Mục đích thực nghiệm .66 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm 66 3.1.3 Phƣơng pháp thực nghiệm 66 3.2 Nội dung thực nghiệm 68 3.3 Kết thực nghiệm 68 3.3.1 Kết định lƣợng 68 3.3.2 Kết định tính .75 3.3.3 Kết luận kết thực nghiệm 75 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 79 Kết luận 79 Khuyến nghị 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC 82 vii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 1.1 Xuất phát từ nhiệm vụ đổi giáo dục, đổi phương pháp dạy học trường THPT Đất nƣớc ta đà phát triển cơng nghiệp hóa, đại hóa, đặc biệt bƣớc vào cách mạng 4.0, vấn đề chất lƣợng nguồn lực ngƣời đƣợc quan tâm Việc phát triển nguồn lực ngƣời có chất lƣợng cao địi hỏi phải đổi giáo dục toàn diện Hiện chƣơng trình học nói chung cịn nặng lý thuyết chủ yếu trang bị cho học sinh kiến thức, kĩ mà chƣa có nhiều hội vận dụng vào thực tiễn, giải tình thực tế Nhƣ ngƣời học chƣa thể đáp ứng đƣợc nhu cầu xã hội thời đại Thực chiến lƣợc phát triển giáo dục Việt Nam 2011-2020, Bộ Giáo dục đào tạo đƣa kết luận số 51-KL/TW ngày 29/10/2012 hội nghị lần thứ Ban Chấp hành Trung ƣơng Đảng khóa XI thị số 02/CT-TTg ngày 22/01/2013 Thủ tƣớng đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo với 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 đặc biệt trọng tới 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.” Thực thị số 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 Thủ tƣớng Chính phủ việc tăng cƣờng lực tiếp cận cách mạng công nghiệp lần thứ 4; thực thị số 2699/CT-BGD&ĐT ngày 08/8/2017 Bộ Giáo dục đào tạo nhiệm vụ chủ yếu năm học 2017 – 2018, ngành Giáo dục đào tạo thời gian qua có nhiều hoạt động chủ động nhằm đổi nội dung phƣơng pháp dạy học, giáo dục học sinh hƣớng mục tiêu phát triển lực, có tri thức, động, hội nhập giới; phƣơng pháp dạy học tích cực đƣợc ý triển khai thực thời gian qua nhƣ phƣơng pháp nghiên cứu khoa học, phƣơng pháp dạy học dự án, phƣơng pháp “bàn tay nặn bột” phƣơng pháp giáo dục STEM mang lại kết tốt 1.2 Xuất phát từ đặc điểm thực trạng dạy học Sinh học Sinh học môn khoa học thực nghiệm nằm tổ hợp môn Khoa học tự nhiên Các kiến thức Sinh học trực quan, sinh động, gắn liền với thực tế đời sống Chính việc truyền thụ kiến thức việc quan sát, mô tả, thực nghiệm, chứng minh đến kết luận Tuy nhiên, thực tế, việc dạy học Sinh học nhiều trƣờng mang nặng lý thuyết, giáo viên với vai trò ngƣời truyền đạt kiến thức làm cho học sinh tiếp thu kiến thức cách thụ động, ngại học, lƣời tƣ thiếu sáng tạo Vì giảng dạy môn Sinh học không đƣợc dạy lý thuyết suông, phải gắn với thực tế sống, xuất phát từ tình huống, vấn đề thực tiễn để giúp học sinh khám phá đƣợc điều mẻ thơng qua học, nhƣ giải thích tƣợng xảy xung quanh biết vận dụng đƣợc kiến thức học vào thực tế Có nhƣ làm cho học sinh biết làm việc, có khả tƣ duy, sáng tạo, nghiên cứu khoa học, giúp việc tiếp thu kiến thức đƣợc vững chắc, nhớ kỹ, nhớ lâu Để nâng cao chất lƣợng dạy học môn Sinh học, giáo viên phải tự đổi phƣơng pháp dạy học tích cực để phát triển lực toàn diện cho học sinh Ngoài việc hƣớng dẫn học sinh tự khám phá, hình thành kiến thức Sinh học cần hỗ trợ học sinh có nhìn kiến thức mối liên hệ tổng thể với kiến thức khác có liên quan nhƣ vật lý, hóa học, cơng nghệ, kĩ thuật… 1.3 Tầm quan trọng mơ hình giáo dục STEM Giáo dục STEM đƣợc hiểu trang bị cho ngƣời học kiến thức, kỹ cần thiết liên quan đến lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học Các kiến thức kỹ đƣợc tích hợp, lồng ghép, bổ trợ cho nhằm giúp ngƣời học không hiểu ngun lý khoa học mà cịn thực hành tạo đƣợc sản phẩm sống ngày Giáo dục STEM giúp phá khoảng cách lý thuyết thực tiễn, tạo ngƣời có lực làm việc mơi trƣờng địi hỏi tính sáng tạo cao, lặp lại kỷ Hiện nay, với phát triển khoa học kỹ thuật, nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày lớn nên đòi hỏi ngành giáo dục phải có thay đổi 13 Thầy/Cơ có quan tâm đến giáo dục STEM? A Khơng quan tâm B Đang tìm hiểu C Đang dạy STEM 14 Theo Thầy/Cô đổi giáo dục theo định hƣớng STEM có quan trọng? A Có B Khơng 15 Theo Thầy/Cơ giáo dục STEM làm thay đổi tích cực q trình khám phá tri thức học sinh? A Có B Không 16 Thầy/Cô thiết kế hoạt động liên quan đến STEM? A Có B Chƣa Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ đóng góp ý kiến Q Thầy/Cơ giáo! 85 Phụ lục 1.2: PHIẾU HỎI DÀNH CHO HỌC SINH Họ tên (có thể ghi khơng): Lớp: Trƣờng: Mức độ đồng ý Câu hỏi Rất đồng ý Em thấy nội dung kiến thức học dễ hiểu, liên quan đến thực tế sống Em có u thích môn học Bài học giúp em rèn luyện kĩ thực hành Các hoạt động giúp em tăng cƣờng lực hợp tác Bài học giúp em phát triển lực tƣ Bài học giúp em vận dụng kiến thức giải vấn đề thực tiễn Các nhiệm vụ học tập đƣợc giao giúp em phát triển khả sáng tạo Bài học giúp em liên hệ kiến thức môn học khác Bài học giúp em nâng cao lực thuyết trình trƣớc tập thể 10 Bài học giúp em rèn luyện khả công nghệ thông tin 86 Đồng ý Không đồng ý Rất không đồng ý PHỤ LỤC 2: PHIẾU HỌC TẬP VÀ ĐỀ KIỂM TRA TỔNG KẾT CHỦ ĐỀ “VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG SINH CHẤT” Phụ lục 2.1 Phiếu học tập số Thí nghiệm Hiện tƣợng TN1 TN2 TN3 TN4 TN5 TN6 87 Giải thích Phụ lục 2.2 Phiếu học tập số STT Câu hỏi Giải thích Vào dịp tết, ngƣời dân thƣờng làm mứt bí, mứt cà rốt cách luộc qua nƣớc sơi sau tẩm đƣờng Tại cần luộc qua nƣớc sôi? Tại rửa rau sống ta cho nhiều muối vào để rửa rau bị héo? Trong việc bón phân cho ngƣời ta phải làm để tránh cho khỏi bị héo? Khi bị thƣơng, máu nhiều, bệnh nhân có cảm giác khát Trong trƣờng hợp có nên cho bệnh nhân uống thật nhiều nƣớc để giảm cảm giác khát hay khơng? Giải thích ngƣời ta dùng nƣớc muối để sát trùng, rửa vết thƣơng? Giải thích rau bị quắt lại cho mắm muối từ đầu vặn nhỏ lửa? Bạn Nam phát biểu rằng: “TB thực vật TB động vật để dung dịch nhƣợc trƣơng bị trƣơng lên vỡ ra” Bạn Nga lại cho rằng: “TB động vật TB thực vật để dung dịch nhƣợc trƣơng khơng thay đổi hình dạng”.Em có nhận xét ý kiến hai bạn 88 Phụ lục 2.3 ĐỀ KIỂM TRA TỔNG KẾT CHỦ ĐỀ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ KIỂM TRA Trƣờng THPT NEWTON Môn Sinh học 10 Họ tên: Thời gian : 10 Phút Lớp: Hãy chọn đáp án cho câu hỏi sau, điền đáp án vào bảng sau 10 Câu Ngâm miếng su hào có kích thƣớc k=2x2cm, trọng lƣợng p=100g dung dịch NaCl đặc khoảng kích thƣớc lƣợng A k>2x2cm, p>100g B k< 2x2cm, p