2.4. Tổ chức thực hành dạy và học các chủ đề STEM
2.4.1. Chủ đề 2: Điều hòa từ thực vật
PHẦN 1: MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU 1. Mục đích:
a. Kiến thức
- Mô tả các con đường thoát hơi nước qua lá và vai trò phân bón.
- Giải thích cơ sở khoa học của biện pháp tưới nước hợp lí cho cây trồng?
- Phân tích các tác nhân ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi nước
- Phân biệt cây ưa sáng, cây ưa bóng, cây trung tính. Phân biệt thực vật C3- C4-CAM. Từ đó bố trí sắp xếp các cây vị trí có nhiều ánh, ít ánh sáng trong lớp học giúp cây phát triển tốt.
-Vận dụng kiến thức sáng tạo để giải quyết các tình huống, từ đó vẽ bản thiết kế mô hình và chế tạo sản phẩm trồng cây lọc khí khí độc và bụi, cây phong thủy đặt xung quanh lớp học, điều hòa không khí và làm mát lớp học.
-Tìm giải pháp thay thế lọ hoa giả đặt trên bàn giáo viên bằng cây cảnh mini phong thủy sống không cần đất. Thay thế rây đô che nắng ở cựa sổ lớp học bằng cây xanh treo cựa sổ, trồng cây thủy canh treo tường... lắp đặt hệ thống tưới nước nhỏ giọt và bình trồng cây trữ nước
b. Kĩ năng:
- Tính toán, vẽ được bản thiết kế trồng cây không cần đất đáp ứng tiêu chí.
- Lập kế hoạch để vẽ bản thiết kế chế tạo và thử nghiệm sản phẩm.
- Trình bày, bảo vệ được bản thiết kế và sản phẩm của mình, phản biện được các ý kiến thảo luận.
- Tự nhận xét, đánh giá được quá trình làm việc cá nhân và nhóm.
c. Phẩm chất:
- Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học
- Yêu thích sự khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức sinh học được vào giải quyết nhiệm vụ được giao, đam mê học tập, bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.
- Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp - Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi thực nghiệm.
d. Năng lực:
- Tìm hiểu khoa học, cụ thể về các ứng dụng Quang hợp ở cây trồng. Giải quyết được nhiệm vụ thiết kế và chế tạo điều hòa không khí từ thực vật
- Hợp tác với các thành viên trong nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện
- Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và đánh giá.
- Báo cáo thuyết trình – phản biện sản phẩm trước đám đông. Đánh giá và tự đánh giá => Học sinh trải nghiệm nghề KSTT qua đó đánh giá năng lực bản thân có phù hợp với nghề hay không. HS thấy được ý nghĩa và sự gắn kết các kiến thức của nhiều môn học trong nhà trường khi giải quyết vấn đề thực tiễn.
2. Yêu cầu:
- Đảm bảo tính trải nghiệm của người học trong các giai đoạn:
+ Tìm hiểu kiến thức nền để thiết kế trồng cây không sử dụng đất
+ Thiết kế bản kế hoạch nguyên vật liệu , dụng cụ, loại phân bón, loại cây trồng.
+ Thực hiện bản kế hoạch để tạo ra sản phẩm trồng cây không sử dụng đất + Đảm bảo tính tự học, hợp tác trong quá trình giải quyết vấn đề của người học.
3. Giới thiệu chủ đề:
3.1. Tổng quan
Đối tượng PPCT 4 tiết, Kiến thức nền: bài 3,7,9,10 môn sinh học 11 Vấn đề cần tập
trung
- Cây xanh có giá trị về nhiều mặt như tác dụng che chắn bụi, khả năng giảm tiếng ồn, hấp thụ CO2 làm giảm ô nhiễm không khí, cây xanh có khả năng hấp thụ 50% bụi phóng xạ, hấp thụ hơi, bụi khí độc formanđêhit, benzen và thoát hơi nước làm mát [9]
- Trồng loại cây phong thủy, lọc khí độc sống thủy canh hoặc giả thổ canh. Khi bật quạt, hơi nước thoát ra từ bình thủy canh kết hợi tốc độ thoát hơi nước qua lá => Sẽ tạo hệ thống điều hòa sinh học ngay trong lớp bằng cách trồng cây xanh xung quanh lớp.
-Trồng cây không sử dụng đất mà vẫn đảm bảo cây xanh tốt liên quan đến nhiều kiến thức: Đảm bảo đủ các yếu tố ngoại cảnh để cây quang hợp tăng năng suất. Sử dụng loại phân bón phù hợp thân thiện với môi trường .
Bối cảnh thực tế
Vấn đề cần giải quyết ?
- Phía trước cổng trường học là đường quốc lộ 46, phía bên phải trường là lò gạch, phía sau trường học là trang trại chăn nuôi...tất cả tạo khí thải, độc hại, ảnh hưởng đến chất lượng không khí trong trường lớp. Bên cạnh đó, mùa hè thời tiết nắng nóng lớp học chỉ sử dụng quạt điện thì chưa đủ xua tan cái nóng và khí ô nhiễm. Cần có giải pháp nào hạn chế những nhược điểm trên?
- Nhu cầu sử dụng tiểu cảnh trang trí nội thất hiện tại và tương lai sẽ phát triển hơn. Giá thành sản phẩm này không rẻ, hiện nay phần lớn đây là những cây sống trong đất. Hãy tìm cách trồng các loại tiểu cảnh này không cần sử dụng đất
? Vì trong đất chứa mầm mống trứng giun sán và bẩn nếu đặt trên bàn ăn, bàn làm việc
Liên kết với các môn học
- Môn Toán tính tỉ lệ pha chế phân bón và nước hợp lí (cân – đong – đo –đếm)
- Môn vật lý 10, bài 39 – Độ ẩm không khí - Môn Hóa 11, bài 12 - Phân bón hóa học
- Môn Công nghệ 11: Thực hành bản vẽ xây dựng, bản vẽ sản phẩm
- Môn Ngữ văn trình bày báo cáo thuyết trình sản phẩm Các nội dung
kiến thức nền trọng tâm
- Môn sinh học 11 + Bài 3: Thoát hơi nước.
+ Bài 7: TH thí nghiệm thoát hơi nước và vai trò phân bón.
+ Bài 9: Quang hợp ở Thực vật C3-C4-CAM
+ Bài 10: Ảnh hưởng nhân tố ngoại cảnh đến quang hợp Tích hợp nội môn: Bài 8. Quang hợp và các bài có liên quan Giải quyết vấn
đề
HS tiếp cận và giải quyết vấn đề như thế nào ?
Học sinh hoạt động theo nhóm ( trạm) vận dụng kiến thức lí thuyết trong và ngoài SGK để giải quyết vấn đề đặt ra:
1. Tìm hiểu thực tiễn, xác định vấn đề 2. Nghiên cứu kiến thức nền
3. Động não – tìm giải pháp 4. Lựa chọn giải pháp khả thi 5. Thiết kế chế tạo mẫu thử nghiệm 6. Thử nghiệm mẫu thiết kế
7. Báo cáo thảo luận kết quả 8. Đánh giá và điều chỉnh.
Không gian, cơ sở vật chất, thiết bị cần thiết
- Phòng học và thực hành bộ môn Sinh – CN với không gian riêng của bộ môn: trang bị hệ thống đèn led quang phổ xanh- đỏ - tím, lắp đặt dụng cụ tưới nước tự động.. trưng bày các mẫu sản phẩm trồng cây treo tường, treo cựa sổ, treo hành lang... để HS vừa ngồi học vừa quan sát sự phát triển của cây hàng ngày từ đó chăm sóc và điều chỉnh sản phẩm kịp thời.
3.2. Kế hoạch hoạt động
Hoạt động chính Nơi làm việc
Hoạt động 1: Xác định nhu cầu thực tiễn (Tại phòng học riêng của bộ môn) Trên lớp (tiết số 1) Trên lớp (tiết số 2) Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền.
Đề xuất giải pháp khả dĩ, vẽ bản thiết kế Hoạt động 3: Báo cáo bản thiết kế.
Chọn giải pháp tốt nhất
Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản phẩm. Trên lớp (tiết số 3) Hoạt động 5 : Giới thiệu sản phẩm SP
Chia sẻ, thảo luận, đánh giá
Trên lớp (tiết số 4) Hoạt động 6: Điều chỉnh
PHẦN 2: TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1. Xác định yêu cầu thiết kế và chế tạo sản phẩm
1. Mục đích: Xác định nhu cầu, yêu cầu về tiêu chí sản phẩm. Từ đó xây dựng giải pháp và thiết kế mẫu dựa vào kiến thức nền và các tiêu chí.
- GV phải chuyển giao được nhiệm vụ cho HS, giúp HS phát hiện được vấn đề
- Xác định nhu cầu thực tiễn sử dụng sản phẩm: Cựa sổ, bức tường lớp học có không gian rỗng thích hợp để trồng cây xanh vừa lọc khí vừa làm mát phòng học, thiết kế trồng cây không cần đất trang trí xung quanh lớp.
- Học sinh hiểu rõ yêu cầu vận dụng kiến thức nhằm thiết kế và chế tạo sản phẩm. Nắm vững các tiêu chí về sản phẩm
- HS hứng thú tìm cách giải quyết vấn đề và sẵn sàng nhận nhiệm vụ.
2. Nội dung hoạt động
- Tìm hiểu những cây cây phong thủy, lọc khí độc hại có thể sống thủy canh hoặc giả thổ canh. Tìm hiểu phân loại cây ưa bóng cây trung tính hay ưa sáng sống không cần đất.
- Giải thích vì sao cây không có đất hoặc không có ánh sáng mặt trời chiếu vào vẫn xanh tốt. Xác định nhu cầu tiêu thụ sản phẩm đó trên thị trường.
- GV thống nhất với HS về kế hoạch triển khai chủ đề và tiêu chí đánh giá.
- Học sinh nhận nhiệm vụ chế tạo sản phẩm như sau:
Nhiệm vụ Thiết kế chế tạo sản phẩm Hỗ trợ các nhóm Nhóm 1
( Nước và dung dịch thủy canh)
- Hệ thống tưới nước nhỏ giọt và bình trồng cây trữ nước
Cung cấp dung dịch pha chế và bình tưới nước cho nhóm 2 - Kĩ thuật pha chế dung dịch thủy canh thay
thế phân NPK truyền thống Nhóm 2
( Ánh sáng và cây phong thủy lọc khí
- Thiết kế các phương pháp trồng cây không sử dụng đất
- Cung cấp qui trình, phương pháp trồng cây cho các nhóm 1 - Cung cấp đèn led cho nhóm 1, - Trang trí lớp học xanh dựa vào nhu cầu
ánh sáng của các loại cây. Phân loại cây ưa bóng, ưa sáng, trung tính để chọn vị trí trồng hợp lí trong không gia xung quanh lớp - Lựa chọn loại cây trồng lọc khí, phong thủy - Thiết kế ,tư vấn lựa chọn và lắp đặt đèn led (đã tách quang phổ) cho cây
3. Sản phẩm học tập của học sinh
- Bản ghi chép tóm tắt các bài học vận dụng để thiết kế mô hình và sản phẩm.
- Bảng mô tả nhiệm vụ của chủ đề và nhiệm vụ các thành viên; thời gian thực hiện chủ đề và các tiêu chí đánh giá bản thiết kế và sản phẩm của nhóm.
4. Cách thức tổ chức
Bước 1. Đặt vấn đề, chuyển giao nhiệm vụ.
- GV nêu tình huống , HS giải quyết tình huống.
Tình huống 1: Nếu lớp học em chưa có điều hòa nhiệt độ. Mùa hè, thời tiết nắng nóng cùng với chất lượng không khí ô nhiễm, độc hại xung quang trường lớp học sẽ ảnh hưởng đến chất lượng dạy và học của GV –HS. Hãy đề xuất giải pháp giảm nhiệt độ nóng và giảm sự ô nhiễm không khí xung quanh lớp học em?
Tình huống 2: Nhu cầu sử dụng tiểu cảnh trang trí nội thất hiện tại và tương lai đang cao, giá thành sản phẩm này không rẻ. Phần lớn đây là những cây sống trong đất. Hãy tìm cách trồng các loại tiểu cảnh này không cần sử dụng đất?
Tình huống 3: Quan sát một số loại bèo, cây rau muống sống trong ao hồ ...
cây lan bám vào khúc gỗ...(xem hình ảnh, video). Giải thích tại sao cây có thể sống trong điều kiện không có đất?
Tình huống 4: GV cho HS tìm hiểu một số hình ảnh/ video phòng thí nghiệm trồng cây trong nhà của các nhà khoa học ( phòng kín nghiên cứu nhân giống cây trồng có chiếu đèn điện ). Giải thích tại sao cây có thể xanh tốt trong điều kiện không có ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp?
- HS thảo luận phát biểu, tìm phương án trồng cây tiểu cảnh lọc khí độc làm mát lớp, chọn cánh trồng thủy canh hoặc giả thổ canh đáp ứng các tiêu chí.
Bước 2. Giao nhiệm vụ cho HS và xác lập tiêu chí đánh giá bản thiết kế và sản phẩm. Kế hoạch hoạt động chủ đề.
- Giáo viên giao nhiệm vụ cho các nhóm HS tìm hiểu trong và ngoài SGK để thiết kế và chế tạo sản phẩm đáp ứng các tiêu chí đã cho.
- Thống nhất kế hoạch triển khai: Sau khi hoàn thành, học sinh sẽ được thử nghiệm trang trí lớp học, đặt các loại cây ưa bóng / ưa sáng tại các vị trí phù hợp trong lớp ( bàn giáo viên, bục giảng, treo tường, treo cựa sổ, góc lớp, ngoài hành lang lớp mình....).
Hoạt động 2. Nghiên cứu kiến thức trọng tâm nền và xây dựng bản thiết kế 1. Mục đích của hoạt động
- Học sinh hình thành kiến thức mới trong bài 3,7,9,10; đề xuất được giải pháp và xây dựng bản thiết kế của nhóm mình.
- Xác định được sự liên kết các kiến thức đã học trong việc giải quyết vấn đề 2. Nội dung hoạt động
- Hoạt động theo nhóm để hoàn thành nội dung phiếu học tập
- Giáo viên xác nhận kiến thức nền cần sử dụng và giao nhiệm vụ cho học sinh tìm hiểu trong và ngoài SGK để hoàn thành phiếu học tập ,khám phá kiến thức nền từ đó tìm giải pháp vẽ bản thiết kế và sáng tạo SP của nhóm.
Bảng 2.7. Tóm tắt kiến thức trọng tâm nền để xây dựng bản thiết kế
Kiến thức nền( *) Sản phẩm dự kiến
- Kiến thức nền (PHT 1) Bài 3: Thoát hơi nước Bài 7:
1.Phát hiện thoát hơi nước ở lá.
2.Phát hiện vai trò phân bón dung dịch thủy canh.
Tình huống 1 cần giải quyết:
- Thay thế PP pha chế phân bón hóa học NPK truyền thống bằng dung dịch thủy canh?
- Chế tạo hệ thống tưới nước tự động nhỏ giọt giúp bù lượng nước do thoát hơi nước qua lá tạo sự cân bằng nước cho cây trồng trong lớp học?
- Thiết kế bình trồng cây tích trữ nước đảm bảo cây luôn đủ nước và rễ không bị ngập úng?
- Pha chế dung dịch dinh dưỡng thủy canh thay phương pháp pha chế phân hóa học NPK truyền thống để trồng cây trong dung dịch.
- Dinh dưỡng thủy canh là vi chất dinh dưỡng và khoáng chất cho cây phát triển.
Pha chế đúng nồng độ sẽ cho cây phát triển đồng đều, năng suất cao và an toàn.
Pha chế theo tỉ lệ (10ml dung dịch thủy canh+ 1 lít nước)
- Hệ thống tưới nước tự động nhỏ giọt:
chai nhựa loại 5 lít, 2 lít..., dây chuyền y tế.
- Bình trồng cây trữ nước
- Kiến thức nền (PHT 2) Bài 10:
I. Ánh sáng II. Nồng độ CO2 III. Nước
IV. Nhiệt độ
V. Nguyên tố khoáng
VI.Trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo -Tình huống 2 cần giải quyết:
+ Đề xuất các PP trồng cây không sử dụng đất , đảm bảo đủ các nhân tố ngoại cảnh giúp cây quang hợp hiệu quả?
+Trang trí phòng học xanh
+ Lựa chọn loại cây dễ trồng, lọc khí độc, phong thủy
- Tìm giải pháp khắc phục nhược điểm trồng cây trong nhà (Nhà chung cư chật hẹp, lớp học, phòng kín...). Lắp đặt và lựa chọn loại đèn led chuyên trồng cây
- Vận dụng kiến thức quang phổ ánh sáng: Vai trò tia đỏ và xanh tím khích thích tăng cường độ quang hợp để chọn ánh sáng nhân tạo phù hợp
- Một số PP trồng cây không có đất:
+ Cây thủy sinh trồng trong nước và trồng trong dung dịch thủy canh.
+ Thay đất bằng xơ dừa, tảo biển vỏ trấu, tro bếp, phân vi sinh
- Trồng trong nhà: chọn cây ưa bóng, trung tính. - Trồng hành lang, sân vườn:
chọn cây ưa sáng.
+ Ví dụ: Trồng tiểu cảnh cây lọc khí, phong thủy có tiềm năng kinh doanh: lưỡi hổ, trầu bà, vảy rồng, vạn lộc, phú quí, phát tài, phát lộc...
+ Trang trí cây xanh xung quang trong lớp học (phòng bật điều hòa) tạo lớp học xanh, dựa vào nhu cầu ánh sáng của từng cây
- Cây treo cây lơ lửng, treo cựa sổ, treo tường để tiết kiệm không gian...
- Chọn loại đèn phù hợp với nhu cầu ánh sáng của từng loại cây:
4. Cách tổ chức hoạt động
Các nhóm HS hoạt động tìm hiểu kiến thức qua phiếu học tập Bước 1: Tìm hiều kiến thức nền -> Hoàn thành PHT (phụ lục 2)
Bước 2: Vận dụng kiến thức nền -> Giải quyết tình huống -> Xây dựng bản thiết kế sản xuất sản phẩm
- Nội dung PHT thiết kế câu hỏi ứng dụng thang đo nhận thức BLOM. Vận dụng kiến thức nền sáng tạo, linh hoạt, tìm giải pháp thiết kế và chế tạo sản phẩm đáp ứng tiêu chí và phù hợp với từng tình huống khác nhau.
Hoạt động 3. Trình bày bản thiết kế, lựa chọn giải pháp
1. Mục tiêu: Lựa chọn giải pháp, bản thiết kế hợp lí nhất của các nhóm 2. Nội dung:
- Các nhóm trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề ra.
- Thảo luận, đánh giá, đặt câu hỏi và phản biện các ý kiến về bản thiết kế;
ghi lại các nhận xét, góp ý; tiếp thu và điều chỉnh bản thiết kế nếu cần.
- Phân công nhiệm vụ, lên kế hoạch chế tạo và thử nghiệm sản phẩm - Xác định rõ các tiêu chí đánh giá sản phẩm
3. Dự kiến sản phẩm: Hai nhóm hoạt động độc lập nhưng SP nhóm này lại là nguyên liệu của nhóm khác
Nhiệm vụ Bản thiết kế có nội dung Nhóm 1
( Nước và dung dịch thủy canh
- Thiết kế bình trồng cây trữ nước - Hệ thống tưới nước nhỏ giọt
- Kĩ thuật pha chế dung dịch thủy canh Nhóm 2
( Ánh sáng và cây tiểu cảnh phong thủy, lọc khí
- Thiết kế các phương pháp trồng cây không sử dụng đất - Trang trí trong và ngoài lớp, đặt cây ở vị trí phù hợp nhu cầu ánh sáng
- Tư vấn lựa chọn và lắp đặt đèn led cho cây 4. Tổ chức hoạt động
Bước 1: Lần lượt từng nhóm trình bày phương án thiết kế trong vòng 5p, các nhóm còn lại chú ý lắng nghe
Bước 2: GV tổ chức cho các nhóm còn lại nêu câu hỏi, nhận xét về phương án thiết kế của nhóm bạn, sửa chữa phù hợp.
Bước 3: GV nhận xét, tổng kết chuẩn hóa kiến thức liên quan, chốt lại các vấn đề cần chú ý, chỉnh sửa của các nhóm.
Bước 4: Đánh giá cho điểm các nhóm. Tổng kết điểm bản vẽ thiết kế. HS tự đánh giá lẫn nhau và GV đánh giá HS.