2.4. Tổ chức thực hành dạy và học các chủ đề STEM
2.4.3. Chủ đề 1: Rau hữu cơ
Phần 1: Qui trình thiết kế chủ đề STEM như sau Bước 1: Vấn đề thực tiễn
- Bối cảnh thực tế, vấn đề cần giải quyết ?
Phân bón hóa học là nguồn quan trọng cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng khoáng cho cây. Liều lượng phân bón hóa học cao quá mức cần thiết không chỉ độc hại đối với cây trồng mà còn gây ô nhiễm nông phẩm và môi trường.
Ví dụ 1: Mo trong mô thực vật đạt 20mg/1kg chất khô hay cao hơn, động vật ăn rau tươi bị ngộ độc Mo, người ăn rau tươi bị bệnh gút
Ví dụ 2: Dư lượng Nitrat trong mô TV là 1 trong những tiêu chí quan trọng để đánh giá độ sạch hóa học của nông phẩm. Lượng Nitrat tích lũy vượt quá giới hạn cho phép ở nông phẩm sẽ độc hại cho sức khỏe con người. Bắp cải được coi là sạch nếu Nitrat không vượt quá 500mg/kg. Nitrat chuyển hóa thành Nitrit, đó là một chất có khả năng gây bệnh ung thư cho người.
Rau không thể sinh trưởng, phát triển đạt NSSH cao nếu thiếu phân bón. Để trồng rau thủy canh đạt tiêu chuẩn 5 không ( Không dùng phân bón hóa học) . Em hãy đề xuất phương án trồng rau để dạt tiêu chuẩn “ Rau hữu cơ”?
- Tiêu chí sản phẩm: Rau phải đáp ứng tiêu chí 5 không:
+ Không phân bón hóa học + Không chất diệt cỏ
+ Không thuốc trừ sâu độc hại + Không chất biến đổi gen
+ Không chất kích thích sinh trưởng
Bước 2: Hình thành ý tưởng của chủ đề rau hữu cơ Yêu cầu sản phẩm Phương án giải quyết sáng tạo
1. Rau hữu cơ nói không với phân bón hóa học
- Chúng ta sử dụng phân hữu cơ vi sinh học và đảm bảo cung cấp đủ các nguyên tố khoáng thiết yếu cho cây.
2. Rau hữu cơ nói không với thuốc diệt cỏ
- Không sử dụng đất lấy ở vườn ( vì trong đất vườn chứa mầm mống giun, sâu bệnh và cỏ) vậy sẽ tự chế tạo giá thể thay thế đất: xơ dừa, vỏ trấu, bã cà phê, tro bếp, mụn cưa...trộn với phân hữu cơ vi sinh (Bón lót)
- Vai trò VSV trong phân bón vi sinh học giúp chuyển hóa các Nitơ hữu cơ thành Nitơ khoáng vì cây chỉ hấp thụ dạng Nitơ hữu cơ sau khi được VSV khoáng hóa.
Rau hữu cơ muốn sinh trưởng tốt, cần tạo điều kiện phát triển hệ VSV có lợi trong giá thể trồng
3 Rau hữu cơ nói không với thuốc trừ sâu hóa học
- Chọn phương án trồng rau hữu cơ thủy canh , trồng trong nhà dưới ánh sáng đèn led ( vì dịch bệnh dễ truyền nhiễm ở môi trường bên ngoài)
4. Rau hữu cơ nói không với biến đổi gen và Không chất kích thích tăng trưởng
- Chọn mua hạt giống chất lượng, không biến đổi gen.
- Đảm bảo đủ yếu tố ngoại cảnh , tăng năng suất cây trồng thông qua tăng cường độ quang hợp => Rau tăng trưởng không cần chất kích thích
Bước 3: Xác định kiến thức STEM cần giải quyết S
1.Môn sinh học - Sinh học 11
+ Bài 4: Vai trò nguyên tố khoáng + Bài 5: Mục I. Vai trò sinh lí của Nitơ + Bài 6: Dinh dưỡng Nitơ ở thực vật
+ Bài 11: Quang hợp và năng suất cây trồng - Sinh học 10
+Bài 17: Quang hợp - Công nghệ 10:
+ Bài 12: Đặc điểm, tính chất và, kĩ thuật sử dụng một số loại phân bón thông thường
+ Bài 14: Thực hành trồng cây trong dung dịch 2. Môn hóa học và công nghệ 10 (Phân bón) 3. Môn vật lý ( Hiện tượng mao dẫn, quang phổ)
4. Môn Ngữ văn (Trình bày ,báo cáo , thuyết minh sản phẩm) T - Dao, kéo, chai lon nhựa, thước, giỏ treo, dây thép, búa...
E - Bản vẽ kĩ thuật
M - Cân , đo, đếm nguyên vật liệu, pha chế tỉ lệ phân bón hợp lí - Tính giá mua dụng cụ, vật liệu
- Môn Toán (Tính nguyên vật liệu dụng cụ, pha chế tỉ lệ phân bón với nước trên thể tích, diện tích trồng cây hợp lí)
Bước 4: Xác định mục tiêu chủ đề STEM a. Mục tiêu kiến thức:
- Liệt kê được vai trò của các nguyên tố khoáng thiết yếu trong cây. Mô tả vai trò sinh lí của nguyên tố Nitơ. Phân tích , so sánh các nguồn cung cấp Nitơ cho cây
- Vận dụng kiến thức quang hợp và năng suất cây trồng, vận dụng quá trình trình chuyển hóa Nitơ trong đất để rau trồng đạt tiêu chuẩn “RAU HỮU CƠ”
=> Phát hiện : Dung dịch thủy canh hữu cơ ( phân hữu cơ vi sinh) sẽ giúp cho việc trồng được rau hữu cơ tự nhiên và không độc hại không chất hóa học.
Dung dịch thủy canh vô cơ ( tương tự như phân bón hóa học NPK truyền thống)
giúp cây tăng trưởng nhanh nhưng tiềm ẩn khả năng chứa lượng hóa học tồn dư trong rau.
b. Mục tiêu phẩm chất: Yêu nước, tôn trọng qui luật của thiên nhiên, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững
c. Mục tiêu năng lực: Phát triển năng lực đặc thù bộ môn và NL đặc thù hoạt động STEM
Bước 5: Xây dựng bộ câu hỏi định hướng chủ đề
1. Nêu vai trò các nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu cho cây trồng?
2. Mô tả quá trình chuyển hóa Nitơ trong đất và vai trò VSV cố định Nitơ?
3. Giải thích hiện tượng sau: Thiếu Fe, Mg , Nitơ thì cây vàng lá.Thiếu canxi thì rễ bị thối, đỉnh không sinh trưởng. Bón phân hóa học nồng độ cao thì gây hại cho cây trồng
4. Rau thủy canh vô cơ khác rau thủy canh hữu cơ như thế nào? Sử dụng dung dịch dinh dưỡng thủy canh vô cơ và hữu cơ thì loại nào sẽ giúp rau tăng trưởng nhanh hơn? Loại nào an toàn cho sức khỏe người dùng hơn?
Phần 2. Tài liệu kèm theo
Tài liệu 1: Bản thiết kế
Tài liệu kèm theo 2: Báo cáo thiết kế thí nghiệm phát hiện ưu điểm rau thủy canh Rau cải A đối chứng: Trồng đất Rau cải B thực nghiệm: Thủy canh
- Xuất hiện sâu bệnh ( có thể trứng sâu có sẵn trong đất)
-Xuất hiện giun bên trong bình trồng.
.
-Không có sâu bệnh -Không có giun bên trong
=> Năng suất cao hơn
Tài liệu kèm theo 3: Báo cáo kết quả thiết kế thí nghiệm phát hiện vai trò VSV trong phân bón hữu cơ vi sinh
Thí nghiệm Rau thực nghiệm Sử dụng phân hữu cơ vi sinh
Rau đối chứng Không dùng Cây trưởng thành Lá to, kích thước cây to
Lá xanh
Kích thước cây nhỏ hơn Lá vàng (Thiếu Niơ...)
Nguyên nhân - Gía thể không sử dụng đất nên không có sẵn VSV.
Cây trồng không thể hấp thụ trực tiếp các thành phần dinh dưỡng trong giá thể đó, mà phải nhờ VSV khoáng hóa, phân giải hợp chất phức tạp thành đơn giản hơn , dễ hấp thu hơn.Nên mầu thực nghiệm sẽ có NSKT cao - Mẫu đối chứng và thực nghiệm cùng bao hạt giống và đều sử dụng giá thể không cần đất : Xơ dừa, tro bếp, mụn cưa, vỏ trấu, mụn cưa, than đá, xác thực vật từ rác thải hữ cơ ( vỏ chuối, vỏ cà rốt,...)
Tài liệu kèm theo 4: Qui trình sản xuất rau hữu cơ không có đất Hành tỏi hữu cơ Rau hữu cơ giả
thổ canh
Rau hữu cơ thủy canh
Hành tỏi trồng củ trên khay thủy canh
Rau gieo hạt trên giá thể thay đất
Gieo hạt trêm chai nhựa, thùng thủy canh
- Sử dụng dung dịch dinh dưỡng thủy canh hữu cơ ( VSV) 10ml pha với 1 lít nước sạch. Trồng trong lớp sử dụng đèn led 3 quang phổ đỏ và xanh tím hoặc ngoài hành lang có ánh mặt trời.
- Sản phẩm được HS thu hoạch và bán cho các GV trong trường.