I. Lý do chọn đề tài
8. Cấu trúc đề tài
1.3.4. Thực trạng học tập của HS lớp 11 trong dạy học môn Sinh học theo
định hướng giáo dục STEAM.
Để tìm hiểu thực trạng dạy học môn Sinh học lớp 11 theo định hƣớng Giáo dục STEAM chúng tôi đã xin ý kiến đối với 150 HS trƣờng THPT B Nghĩa Hƣng, trƣờng THPT C Nghĩa Hƣng, THPT Trần Nhân Tông.
Khi thống kê HS đã đƣợc học môn Sinh học theo định hƣớng giáo dục STEM thu đƣợc kết quả: có 50% HS mới đƣợc học 1 tiết học STEAM, 20% HS chƣa bao giờ đƣợc học STEAM. Học theo phƣơng pháp STEAM là rất mới lạ với đa số HS.
Hình 1.10. Thống kê số lƣợng HS đã học môn Sinh theo định hƣớng STEAM
Thống kê về sự hứng thú của HS sau khi đã đƣợc học chủ đề theo định hƣớng giáo dục STEAM: HS rất hứng thú khi đƣợc tham gia trải nghiệm
(75%). Bên cạnh đó còn có HS không có hứng thú với phƣơng pháp học tập STEAM (5%), điều này khẳng định rằng phƣơng pháp học tập này chỉ phù hợp với những học sinh dám chấp nhận thất bại, thích khám phá,….
Hình 1.11. Thống kê về sự hứng thú của HS sau khi đã đƣợc học chủ đề theo định hƣớng giáo dục STEAM
HS rất hào hứng khi học theo phƣơng pháp STEAM 75% và đa số HS đồng ý học theo phƣơng pháp mới . Tuy nhiên vẫn có HS không hứng thú với phƣơng pháp này vì STEAM chỉ thích hợp với những học sinh dám chấp nhận rủi ro, dám tham gia thử thách, chấp nhận thử thách. Khó khăn theo các em khi tiếp cận với phƣơng pháp mới này là: Không có nhiều nguồn tƣ liệu tham khảo, Vận dụng kiến thức đề giải quyết vấn đề quá khó, tình độ nhận thức của bản thân hạn chế, ảnh hƣởng đến kết quả học tập, thi cử.
Tiếu kết chƣơng I
Mục tiêu chung của giáo dục là tạo ra những ngƣời biết chữ có chức năng, những ngƣời biết cách học và thích nghi với môi trƣờng thay đổi nhanh chóng của họ. Từ mầm non, tiểu học, trung học cơ sở và cuối cùng là giáo dục trung học phổ thông, phƣơng pháp giáo dục STEM và STEAM sẽ giúp học sinh trở thành một nhà phát minh đầy sáng tạo với kỹ năng tƣ duy và giải quyết vấn đề một cách khéo léo, khoa học và logic. Đó là các kỹ năng mà các thế hệ tƣơng lai của chúng rất cần trong thế giới công nghệ ngày càng phát triển.
Khung của STEAM đã xuất hiện, cho đến nay, một cấu trúc nhƣ vậy đã phát triển đủ để cho thấy rằng có những mối liên kết nhất định giữa các lĩnh vực giáo dục khác nhau và cách đơn giản nhất đƣợc đƣa ra theo định nghĩa sau.
STEAM Giáo dục: 'Khoa học và Công nghệ, đƣợc giải thích thông qua Kỹ thuật và Nghệ thuật, tất cả đều dựa trên ngôn ngữ Toán học.
Một trong những vấn đề khó khăn lớn nhất là thiếu nguồn nhân lực về giáo dục STEM. Giáo dục STEM cần nguồn tài trợ cho công nghệ mới nhất, đào tạo về cách sử dụng công nghệ mới, đào tạo kiến thức về cách sử dụng công nghệ một cách hiệu quả nhƣ một công cụ học tập cho các giáo viên trên thế giới.
Một vấn đề lớn khác mà nhiều giáo viên đang gặp phải là hệ thống giáo dục hiện tại chỉ tập trung vào đánh giá kết quả qua điểm số hơn là xây dựng một chƣơng trình khuyến khích sự đổi mới, sự sáng tạo, kỹ năng tƣ duy phân tích vấn đề và kỹ năng giải quyết vấn đề. Để giải quyết các vấn đề trên cần thời gian dài để cải cách hệ thống và thay đổi tƣ duy dạy và học.
CHƢƠNG 2: VẬN DỤNG MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEAM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG I « CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT
VÀ NĂNG LƢỢNG Ở THỰC VẬT » SINH HỌC 11 - THPT 2.1. Phân tích chƣơng trình và sách giáo khoa
2.1.1. Chương trình Sinh học THPT
Sinh học là môn học đƣợc lựa chọn trong nhóm môn khoa học tự nhiên ở giai đoạn giáo dục định hƣớng nghề nghiệp. Môn Sinh học hình thành và phát triển ở học sinh năng lực chuyên biệt dành cho môn sinh học, đồng thời góp phần cùng các môn học, hoạt động giáo dục khác hình thành, phát triển ở học sinh các phẩm chất chủ yếu và năng lực chung.[3]
Chƣơng trình môn Sinh học THPT vừa hệ thống hoá, củng cố kiến thức, phát triển kĩ năng và giá trị cốt lõi của sinh học đã đƣợc học ở giai đoạn giáo dục cơ bản; vừa giúp học sinh tìm hiểu sâu hơn các tri thức sinh học cốt lõi, các phƣơng pháp nghiên cứu và ứng dụng sinh học, các nguyên lí và quy trình công nghệ sinh học thông qua các chủ đề: sinh học tế bào; sinh học phân tử; sinh học vi sinh vật; sinh lí thực vật; sinh lí động vật; di truyền học; tiến hoá và sinh thái học.
Đối tƣợng nghiên cứu của sinh học là thế giới sinh vật gần gũi với đời sống hằng ngày của học sinh. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, kiến thức Sinh học ngày càng đƣợc bổ sung nhiều hơn và ngày càng rút ngắn khoảng cách giữa lý thuyết và ứng dụng. Chính vì thế các chủ đề STEAM trong môn Sinh học ngày càng phong ohus và đa dạng, từ những chủ đề liên quan đến việc chăm sóc sức khỏe bản thân, gia đình đến các vấn đề mang tính toàn cầu nhƣ biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trƣờng, suy giảm đa dạng sinh học,…
2.1.1.1 Quan điểm xây dựng chương trình
Chƣơng trình môn Sinh học tuân thủ các quy định đƣợc nêu trong Chƣơng trình tổng thể, đồng thời, xuất phát từ đặc điểm môn học, nhấn mạnh các quan điểm sau:
Tiếp cận với xu hƣớng quốc tế: Bên cạnh việc tiếp thu, kế thừa thành
công, ƣu điểm của chƣơng trình môn Sinh học hiện hành của Việt Nam, Chƣơng trình môn Sinh học còn đƣợc xây dựng trên cơ sở nghiên cứu sâu chƣơng trình môn học này của một số quốc gia, vùng lãnh thổ và tổ chức quốc tế (Anh, Australia, Cộng hoà Liên bang Đức, Hàn Quốc, một số bang của Hoa Kỳ, Liên bang Nga, Singapore, Trung Quốc, Đài Loan, Hồng Kông, Tổ chức Olympic Sinh học quốc tế, UNESCO,...).
Thực hiện giáo dục định hƣớng nghề nghiệp: Nội dung môn Sinh học đƣợc xây dựng làm cơ sở cho các quy trình công nghệ gắn với các lĩnh vực ngành nghề nhằm định hƣớng cho học sinh lựa chọn ngành nghề trong bối cảnh phát triển của công nghệ sinh học và cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tƣ.
Thực hiện giáo dục phát triển bền vững: Chƣơng trình môn Sinh học
chú trọng giúp học sinh phát triển khả năng thích ứng trong một thế giới biến đổi không ngừng; khả năng chung sống hài hoà với thiên nhiên và bảo vệ môi trƣờng để phát triển bền vững.
2.1.1.2 Mục tiêu chương trình
- Môn Sinh học hình thành, phát triển ở học sinh năng lực sinh học; - Hình thành, phát triển ở học sinh các phẩm chất chủ yếu và năng lực chung.
- Đặc biệt là tình yêu thiên nhiên, niềm tự hào về thiên nhiên của quê hƣơng, đất nƣớc; thái độ tôn trọng các quy luật của thiên nhiên, trân trọng, giữ gìn và bảo vệ thiên nhiên, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững; rèn luyện cho học sinh thế giới quan khoa học, tính trung thực, tinh thần trách nhiệm, tình yêu lao động, các năng lực tự chủ và tự học, giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo
2.1.1.3 Nội dung chương trình
Nội dung giáo dục cốt lõi của môn Sinh học bao quát các cấp độ tổ chức sống, gồm: phân tử, tế bào, cơ thể, quần thể, quần xã - hệ sinh thái, sinh quyển. Kiến thức về mỗi cấp độ tổ chức sống bao gồm: cấu trúc, chức năng; mối quan hệ giữa cấu trúc, chức năng và môi trƣờng sống. Từ kiến thức về các cấp độ tổ chức sống, chƣơng trình môn học khái quát thành các đặc tính chung của thế giới sống nhƣ: trao đổi chất và chuyển hoá năng lƣợng, sinh trƣởng và phát triển, sinh sản, cảm ứng, di truyền, biến dị và tiến hoá. Thông qua các chủ đề nội dung, chƣơng trình môn học trình bày các thành tựu công nghệ sinh học trong chăn nuôi, trồng trọt, xử lí ô nhiễm môi trƣờng, nông nghiệp và thực phẩm sạch; trong y - dƣợc học.
2.1.2. Sách giáo khoa Sinh học 11
Học xong chƣơng trình Sinh học 11, học sinh phân tích đƣợc các đặc tính của chung của tổ chức sống cấp độ cơ thể, trong đó phần sinh học cơ thể động vật chú trọng cơ thể ngƣời, từ đó học sinh đƣợc thực hành ứng dụng liên quan đến trồng trọt, chăn nuôi, y học, bảo vệ sức khoẻ. Sinh học 11 đƣợc trình bày theo các quá trình sống cấp độ cơ thể tƣơng đồng ở thực vật và động vật, ở mỗi quá trình sống trình bày khái quát những đặc điểm chung cho cấp độ cơ thể, sau đó đi sâu nghiên cứu những điểm đặc trƣng ở cơ thể thực vật và cơ thể động vật.[4]
Sách giáo khoa sinh học 11 gồm 4 chƣơng, mỗi chƣơng gồm 2 phần A- Thực vật, B- Động vật.
Chƣơng 1: Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng (22 bài = 21 bài học + 1 bài ôn tập)
A- Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở thực vật (14 bài). B- Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở Động vật (7 bài). Chƣơng 2: Cảm ứng (11 bài).
B- - Cảm ứng ở động vật (8 bài). Chƣơng 3: Sinh trƣởng và phát triển (7 bài).
A- Sinh trƣởng và phát triển ở thực vật (3 bài). B - Sinh trƣởng và phát triển ở động vật (4 bài).
Chƣơng 4: Sinh sản (8 bài = 7 bài học + 1 bài ôn tập chƣơng II, III, IV). A - Sinh sản ở thực vật (3 bài).
B - Sinh sản ở động vật (4 bài).
Qua phân tích trên ta thấy nội dung kiến thức phần Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng rất đƣợc quan tâm (21/48 = 43,75% chƣơng trình). Và đặc biệt đây là nội dung rất gần gũi với học sinh, có thể làm thí nghiệm quan sát nhanh. Chính vì thế rất thuận lợi cho việc thiết kế dạy học theo phƣơng pháp STEAM.
2.2. Các bƣớc xây dựng chủ đề STEAM
2.2.1 Các bước để xây dựng chủ đề STEAM
Có 2 cách để xây dựng chủ đề STEAM Cách 1: Đƣợc tiến hành theo 5 bƣớc
Cách 2 : Để xây dựng một chủ đề STEAM có thể làm theo 3 bƣớc Bƣớc 1: Xác định các vấn thực tiễn cần giải quyết
Bƣớc 1: Xác định kiến thức cụ thể cho môn học
Bƣớc 2: Kết nối với những sản phẩm, vật phẩm ứng dụng trong thực tiễn
Bƣớc 3: Phân tích ứng dụng
Bƣớc 4: Chỉ ra các kiến thức liên quan trong các môn thuộc lĩnh vực STEAM
Bƣớc 2: Xác định các kiến thức liên quan đến vấn đề Bƣớc 3: Xây dựng chủ đề STEAM
2.2.2 Yêu cầu của chủ đề STEAM
Một chủ đề STEAM phải đảm bảo các yêu cầu: - Phải giải quyết đƣợc vấn đề thực tiễn.
- Phải có kiến thức thuộc lĩnh vực STEAM. - Phải định hƣớng thực hành cho HS.
- Phải phát triển đƣợc kỹ năng làm việc nhóm.
2.3. Thiết kế chủ đề STEAM cho phần chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở thực vật – sinh học 11. lƣợng ở thực vật – sinh học 11.
2.3.1 Xây dựng chủ đề STEAM:
2.3.1.1 Tiêu chí đánh giá chủ đề
STT Các tiêu chí Có Không
1 Chủ đề STEAM đƣợc đặt trong bối cảnh thực tiễn 2 Chủ đề yêu cầu HS thực hiện nghiên cứu khoa học
hoặc thiết kế kĩ thuật
3 Nhiệm vụ học tập trong chủ đề yêu cầu HS cần sử dụng các kiến thức liên môn liên quan đến các phân ngành S – T - E – A - M.
4 Chủ đề hình thành và phát triển năng lực cho ngƣời học.
5 Các mục tiêu phát triển năng lực đƣợc trình bày rõ ràng.
6 Các công cụ đánh giá phù hợp để đánh giá mục tiêu
phát triển năng lực.
7 Xác định đối tƣợng HS phù hợp với chủ đề.
8 Các lƣu ý an toàn đƣợc trình bày rõ ràng.
9 Các phƣơng tiện và các nguyên vật liệu liên quan đến bài dạy đƣợc liệt kê.
10 Sự thống nhất giữa mục tiêu và tiến trình tổ chức hoạt động dạy – học.
2.3.1.2 Xây dựng chủ đề STEAM cho phần chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật
Dựa trên các tiêu chí đánh giá chủ đề tôi đã xây dựng các chủ đề STEAM cho phần chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở thực vật nhƣ sau:
TT Nội dung Vấn đề thực tiễn Chủ đề STEAM Sản phẩm ứng dụng 1 Trao đổi nƣớc ở thực vật Tƣới tiêu nƣớc chƣa hợp lý, lãng phí nƣớc trong vƣờn rau và hoa hỗn hợp Hệ thống tƣới nƣớc cho cây trồng, hoặc phòng học xanh sáng tạo - Thiết kế mô hình tƣới nƣớc. - Mô hình trồng hoa trong lớp 2 Máy bơm nƣớc chỉ bơm lên cao 10m, cây có thể đƣa nƣớc lên cao 100m
Máy bơm nƣớc - Tạo sản phẩm cải tiến
3 Hoa sấy khô Làm hoa bất tử từ
hộp hút chân không, có đƣờng ống dẫn khí cách đoạn - Thiết kế mô hình 4 Dinh dƣỡng khoáng ở thực vật Trồng rau sạch Trồng rau thủy canh - Thiết kế mô hình 5 Dinh dƣỡng khoáng ở thực vật
Rau mầm khí sinh - Thiết kế mô hình
6 Thuốc trừ sâu
bằng cách thay đổi từ trƣờng, não bị tê liệt và tự rơi
- Thiết kế mô hình
7 Quang hợp Nhận biết sản phẩm của quang hợp Thiết kế thí nghiệm - Thiết kế thí nghiệm 8 Tăng năng suất cây trồng -Sử dụng đèn led -tăng năng suất cây trồng (tăng năng suất kinh tế) - Ghép quả của cây khác cùng họ để chín lâu hơn và quả to hơn Thiết kế mô hình -Tính toán làm đất, khoảng cách trồng, phân bón, cách phòng trừ sâu hại
9 Hô hấp Bảo quản
nông sản
Tủ ấm bảo quản nông sản
Thiết kế mô hình
2.3.2 Quy trình thiết kế bài học STEAM
Qui trình thiết kế bài học theo mô hình giáo dục STEAM bao gồm có 6 bƣớc
Bước 1: Phát hiện vấn đề trong thực tiễn liên quan đến kiến thức bài học thức bài học
Bước 2: Lựa chọn kiến thức các lĩnh vực STEAM liên quan đến bài học thức bài học
Bước 3: Thiết kế mô hình STEAM thức bài học
Bước 4: Xây dựng mô hình STEAM thức bài học
Bước 5: Trình bày mô hình STEAM thức bài học
Bước 6: Điều chỉnh mô hình STEAM thức bài học
Bước 1: Phát hiện vấn đề trong thực tiễn liên quan đến kiến thức bài học Trong bƣớc này, chọn một câu hỏi cần thiết để trả lời hoặc vấn đề cần giải quyết trong thực tiễn gắn liền với nội dung bài học. Câu hỏi hay vấn đề phải có tính thực tiễn, kích thích hứng thú của học sinh
Bước 2: Lựa chọn kiến thức các lĩnh vực STEAM liên quan đến bài học
Đây là giai đoạn chi tiết các yếu tố đang góp phần gây ra vấn đề hoặc câu hỏi. Khi bạn quan sát các mối tƣơng quan với các lĩnh vực STEAM hoặc tại sao vấn đề tồn tại, bạn bắt đầu tìm kiếm các thông tin cơ bản, kỹ năng hoặc quy trình mà học sinh cần để giải quyết câu hỏi. bạn cần tạo một bản đồ lƣợc đồ chƣơng trình giảng dạy về chủ đề, ý tƣởng hoặc vấn đề đã chọn
Bước 3: Thiết kế mô hình STEAM
Dựa trên việc chi tiết hóa các kiến thức STEAM, HS tìm hiểu vấn đề tồn tại hoặc câu hỏi lớn cần trả lời, đƣa ra các ý tƣởng để cải tạo vấn đề hoặc nâng cấp vấn đề.
Bước 4: Xây dựng mô hình STEAM
Biến dự án thành sự thật! Sau khi học sinh đi sâu vào một vấn đề hoặc câu hỏi và đã phân tích các giải pháp hiện tại cũng nhƣ những gì vẫn cần giải quyết, họ có thể bắt đầu tạo ra giải pháp hoặc thành phần của riêng mình cho vấn đề. Đây là nơi họ sử dụng các kỹ năng, quy trình và kiến thức đã đƣợc dạy trong giai đoạn khám phá và đƣa họ vào làm việc.
Nói cách khác, bài học có kết thúc mở để cho phép sinh viên khám phá