DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT” (SINH HỌC 10 - THPT)

lý luận của đề tài...................................................................................6 1.2.1. Cơ sở lý luận của năng lực nghiên cứu khoa học 6 1.2.2. Cơ sở lý luận dạy học STEM.................................................................8

1.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài............................................................................. 12 1.3.1. Thực trạng về việc đổi mới PPDH theo định hướng giáo dục STEM nhằmphát triển NL NCKH của HS trong dạyhọc Sinh học. 12 1.3.2.KhảosátbướcđầuvềNLNCKHcủaHStronghọctậpmônSinhhọc..... 13

t chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10-THPT) 16

2.2.1. Quy trình thiết kế chủ đề/ bài học STEM trong dạy học Sinh học..... 16 2.2.2. Vận dụng thiết kế chủ đề dạy học STEM phát triển năng lực nghiên cứu khoa học trong dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10-THPT) 19

2.3. Tổ chức dạy học chủ đề STEM để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trong dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10-THPT)................................................... 26

2.3.1. Quy trình tổ chức dạy học bài học/ chủ đề STEM 26

2.3.2. Vận dụng quy trình tổ chức dạy học STEM chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10-THPT) để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh...................... 28

2.4. Đánh giá năng lực nghiên cứu khoa học 35

2.4.1. Rubric đánh giá kỹ năng trong NL NCKH......................................... 35 2.4.2. Bảng kiểm đánh giá kỹ năng của NL NCKH ..................................... 36 2.4.3. Câu hỏi, bài tập đánh giá NL NCKH 38 Kết luận chương 2............................................................................................... 41

OFFICIAL

Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM............................................................ 42

3.1. Mục đích thực nghiệm ................................................................................. 42 3.2. Nội dung thực nghiệm.................................................................................. 42 3.3. Phương pháp thực nghiệm ........................................................................... 42 3.4. Kết quả và xử lí kết quả thực nghiệm

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Cấu trúc NL NCKH của HS ở trường THPT........................................7

Hình 1.2. Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM............................................9

Hình 1.3. Tiến trình bài học STEM.......................................................................9

Hình 1.4. Mối quan hệ giữa dạy học STEM và NL NCKH............................... 11

Hình 2.1. Quy trình thiết kế chủ đề/ bài học STEM trong dạy học Sinh học.... 17

Hình 2.2. Quy trình tổ chức dạy học chủ đề/ bài học STEM phát triển NL NCKH cho HS 26

Hình 2.3. Ô nhiễm nước thải chăn nuôi ............................................................. 28

Hình 2.4. Bên dòng sông “chết”, người dân bất lực sống chung với ô nhiễm... 28

Hình 3.1. Biểu đồ đường tích lũy lớp TN và lớp ĐC ở lần kiểm tra đầu TN 43

Hình 3.2. Biểu đồ đường tích lũy lớp TN và lớp ĐC ở lần kiểm tra giữa TN... 44

Hình 3.3. Biểu đồ đường tích lũy lớp TN và lớp ĐC ở lần kiểm tra sau TN.... 44

Hình 3.4. Kết quả khảo sát thái độ hứng thú học tập của HS sau khi được học theo định hướng giáo dục STEM 47

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Sự phù hợp của tiến trình tổ chức các hoạt động học của HS trong bài học STEM với phương pháp dạy học tích cực……11

Bảng 1.2. Kết quả điều tra đối với GV về dạy học theo định hướng giáo dục STEMnhằmpháttriểnNLNCKHcho HStrongdạyhọcSinhhọc 12

Bảng 1.3. Khảo sát về NL NCKH của HS trong học tập môn Sinh học............ 13

Bảng 2.1. Tiến trình tổ chức dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” (Sinh học 10-THPT) theo định hướng giáo dục STEM22

Bảng 2.2. Tiêu chí đánh giá báo cáo kiến thức nền (I) 23

Bảng 2.3. Tiêu chí đánh giá báo cáo đề cương nghiên cứu (II).......................... 24

Bảng 2.4. Tiêu chí đánh giá báo cáo sản phẩm (III)........................................... 24

OFFICIAL

Bảng 2.5. Tiêu chí đánh giá kĩ năng làm việc nhóm 25

Bảng 2.6. Hệ thống tiêu chí đáng giá NL NCKH............................................... 35

Bảng 2.7. Kiểm quan sát đánh giá NL NCKH cho GV...................................... 37

Bảng 2.8. Bảng kiểm đánh giá kỹ năng đề xuất vấn đề liên quan 37

Bảng 2.9. Kiểm đánh giá kỹ năng lập thu nhận và xử lí thông tin..................... 37

Bảng 2.10. Kiểm đánh giá kỹ năng thiết kế và thực hiện NCKH......................... 38

Bảng 2.11. Kiểm đánh giá kỹ năng viết, trình bày báo cáo và thảo luận............. 38

Bảng 3.1. Kết quả thống kê điểm số của 3 bài kiểm tra trong quá trình TN...... 43

Bảng 3.2. Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng bằng phần mềm SPSS............ 43

Bảng 3.3. Kết quả đánh giá định lượng các tiêu chí NL NCKH của HS............ 43

1. Lí do chọn đề tài 1.1. Xuất phát từ xu thế đổi mới giáo dục

Hiện nay trên thế giới cùng với quá trình toàn cầu hóa, sự phát triển nhanh chóng và mạnh mẽ của khoa học và công nghệ, việc hội nhập quốc tế cũng như sự đi lên của nền kinh tế tri thức đã đặt ra nhiều yêu cầu mới cho sự nghiệp giáo dục Việt Nam. Ở trong nước, tiến trình đổi mới giáo dục đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể, góp phần đắc lực thực hiện mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, tuy nhiên vẫn còn nhiều hạn chế bất cập. Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 4/11/2013 Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục đào tạo đã nêu một trong những hạn chế đó là “Hệ thống giáo dục và đào tạo còn nặng lý thuyết, nhẹ thực hành. Đào tạo thiếu gắn kết với nghiên cứu khoa học, sản xuất, kinh doanh và nhu cầu của thị trường lao động” và một trong những giải pháp quan trọng để đổi mới giáo dục đó là “Nâng cao chất lượng, hiệu quả nghiên cứu và ứng dụng khoa học, công nghệ” [1] Ở trường phổ thông, HS tiếp cận hoạt động NCKH chủ yếu thông qua cuộc thi khoa học kĩ thuật nên phát triển NL NCKH còn hạn chế. Vì vậy cần đẩy mạnh các hoạt động dạy học nâng cao NL NCKH cho HS.

1.2. Xuất phát từ hiệu quả dạy học theo định hướng giáo dục STEM phát triển NL NCKH

Dạy học theo định hướng giáo dục STEM được xem là một trong những phương thức có hiệu quả trong việc phát triển các phẩm chất, NL trong đó có NL NCKH. Tại hội nghị Khoa học - Công nghệ - Kỹ thuật - Toán học (STEMCON)

Việt Nam 2017, thứ trưởng bộ khoa học và công nghệ Trần Văn Tùng nhấn mạnh: “Giáo dục STEM là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học công nghệ chất lượng cao và rất cần sự quan tâm của chính phủ để thúc đẩy hoạt động này”. Mỗi chủ đề dạy học STEM đề cập và giao cho HS giải quyết một vấn đề tương đối trọn ven, đòi hỏi HS phải huy động kiến thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức mới để sử dụng. Quá trình đó đòi hỏi HS phải thực hiện theo “quy trình khoa học” để chiếm lĩnh kiến thức mới và “quy trình kĩ thuật” để sử dụng kiến thức đó vào việc thiết kế và thực hiện giải pháp “công nghệ” mới để giải quyết vấn đề [3]. Các kiến thức và kỹ năng được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩmtrong cuộc sống hằng ngày. 1.3. Xuất phát từ đặc điểm môn Sinh học và nội dung kiến thức phần sinh học vi sinh vật Môn Sinh học là một trong những môn học khoa học tự nhiên mang tính thực nghiệm cao. Các nội dung trong chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở

vi sinh vật” (Sinh học 10 - THPT) gồm kiến thức: khái niệm, đặc điểm chung, các loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật; các kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật; quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật; ứng dụng quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật. Trong đó có ứng dụng vi sinh vật làm sạch môi trường [4]. Tham gia các hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10 - THPT) HS vừa được tìm hiểu kiến thức về VSV, vừa nghiên cứu và chế tạo chế phẩm vi sinh làm sạch môi trường từ nguyên liệu thiên nhiên và nguyên liệu nhà bếp, không chứa hóa chất độc hại, thân thiện với môi trường, chi phí thấp. Từ đó góp phần phát triển ở HS NL NCKH, tăng cường vận dụng kiến thức khoa học vào thực tiễn, giúp HS thấy được Sinh học gần gũi, thiết thực với cuộc sống của con người, và là lĩnh vực hứa hẹn nhiều thành tựu về lý thuyết và công nghệ hiện đại trong bối cảnh của cuộc cách mạng công nghệ 4.0. Vì những lí do trên mà chúng tôi lựa chọn đề tài “Phát tiển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trong dạy học chủ đề: Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật (Sinh học 10-THPT) với vấn đề ứng dụng vi sinh vật để xử lí nước thải chăn nuôi theo định hướng giáo dục STEM”.

OFFICIAL

2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu

- Mục đích: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”, Sinh học 10 -THPT theo định hướng giáo dục STEM phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh và nâng cao hiệu quả dạy học.

- Phạm vi nội dung: Thiết kế kế hoạch dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”, Sinh học 10 -THPT theo định hướng giáo dục STEM.

- Phạm vi thực nghiệm: Chúng tôi tiến hành thực nghiệm tại trường THPT Nam Đàn 2, THPT Nam Đàn 1, THPT Lê Hồng Phong, THPT Thái Lão.

3. Phương pháp nghiên cứu

3.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến nội dung kiến thức phần sinh học vi sinh vật, lí thuyết về NL NCKH, các tài liệu dạy học tích cực, lí thuyết về dạy học theo định hướng giáo dục STEM.

- Nghiên cứu các tài liệu về lý luận và phương pháp giảng dạy Sinh học, các giáo trình, luận văn, luận án, tạp chí, bài viết và các website làm cơ sở khoa học cho đề tài nghiên cứu. 3.2. Phương pháp điều tra cơ bản

Điều tra về thực trạng đổi mới PPDH theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL NCKH của HS trong dạy học Sinh học. - Điều tra thực trạng phát triển NL NCKH của HS trong học tập môn Sinh học. - Điều tra thái độ hứng thú học tập của HS khi được học theo định hướng giáo dục STEM qua chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV”, Sinh học 10 - THPT.

3.3. Phương pháp chuyên gia

- Gặp gỡ trao đổi xin ý kiến của các giảng viên trường ĐH, các GV có kinh nghiệm ở trường THPT trong việc xác định các nội dung có thể áp dụng vào việc thiết kế và tổ chức các hoạt động dạy học STEM.

- Lấy ý kiến đánh giá của các GV THPT có kinh nghiệm về khả năng tổ chức cũng như hiệu quả của việc tổ chức dạy học STEM trong dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV”, Sinh học 10 - THPT.

3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Sau khi thiết kế và xây dựng được quy trình tổ chức dạy học theo định hướng STEM, chúng tôi tiến hành thực nghiệm ở trường THPT để kiểm tra tính đúng đắn, tính thực tiễn của đề tài. Chúng tôi tiến hành xem xét sự tiến bộ của HS giữa lớp TN và lớp ÐC qua chủ đề dạy học, và xem xét sự tiến bộ của lớp TN qua chủ đề. Kết quả thực nghiệm được đánh giá qua phiếu quan sát và bài kiểm tra. + Đối tượng thực nghiệm: học sinh lớp 10 THPT.

OFFICIAL

+ Nội dung thực nghiệm: các bài học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV”, Sinh học 10 - THPT.

+ Tiến hành thực nghiệm tuần tự theo các bước cụ thể

3.5. Phương pháp thống kê toán học

- Thu thập và thống kê số liệu từ kết quả của tất cả các lần tiến hành thực nghiệm sau đó xử lý số liệu bằng phần mềm SPSS.

- Sử dụng phần mềm excel để tính toán các tham số phù hợp .

4. Những đóng góp mới của đề tài

- Góp phần hệ thống hóa cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn của việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM phát triển NL NCKH cho HS trong dạy học Sinh học THPT.

- Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”, Sinh học 10-THPT theo định hướng giáo dục STEM phát triển NL NCKH cho HS. - Xây dựng bộ tiêu chí đánh giá NL NCKH cho HS, lựa chọn và đề xuất các công cụ đánh giá NL NCKH cho HS thông qua dạy học theo đinh hướng giáo dục

Phần II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Tổng quan những vấn đề nghiên cứu 1.1.1. Tổng quan các nghiên cứu về năng lực nghiên cứu khoa học

Trên thế giới, các PPDH tích cực nhằm lấy người học làm trung tâm với mục đích phát triển năng lực của người học đã ra đời từ rất lâu và phát triển mạnh mẽ từ những năm 70 của thế kỷ XX. Thông qua các hoạt động học tập được tổ chức bằng các phương pháp và kĩ thuật dạy học đa dạng và linh hoạt, HS sẽ phát triển toàn diện về phẩm chất và NL để từ đó áp dụng, sáng tạo nhằm giải quyết các vấn đề trong cuộc sống. NL NCKH là một trong những năng lực quan trọng cần được rèn luyện cho HS vì nó giúp HS lĩnh hội được tri thức một cách khoa học, để từ đó tạo tiền đề nghiên cứu tạo ra những tri thức mới, sản phẩm mới có tính ứng dụng cao cho nhân loại. Galile (1564- 1642) được xem là "Cha của Khoa học hiện đại”. Ông cho rằng: “Muốn hiểu biết thiên nhiên phải trực tiếp quan sát thiên nhiên, phải làm thí nghiệm, phải hỏi thiên nhiên chứ không phải Aristotle và kinh thánh…” [20].

Năm 1980 ông Pie Giolio - Quiri - Viện trưởng viện hàn lâm Pháp đã khởi xướng phương pháp Lamap - “bàn tay nặn bột”, với mong muốn mang đến một cơ hội để người học tiếp cận khoa học bằng các bài học thực tiễn chứ không phải bài học thuần túy lí thuyết [17].

Năm 2007, Ronald A. và Beghetto đã khảo sát đánh giá các yếu tố liên quan đến NL nhận thức khoa học của HS để từ đó có những biện pháp giúp phát triển NL NCKH cho HS [22].

Năm 2013, Kerstin Kremer đã chỉ ra mối quan hệ bản chất tự nhiên và tìm hiểu khoa học là những mục tiêu của giáo dục môn Sinh học [21].

Năm 2021, Stiller và cộng sự đã mô tả quá trình giảng dạy của GV kết hợp với các nhà nghiên cứu nhằm có các phương pháp cải thiện khả năng NCKH ở cấp THPT [24].

Ở Việt Nam, có rất nhiều công trình NCKH, luân án, luận văn nghiên cứu về phương pháp dạy học theo định hướng hình thành và phát triển NL của người học và phương pháp phát triển NL NCKH trong dạy học.

Năm 1999, Vũ Cao Đàm trong giáo trình: “Phương pháp luận nghiên cứu khoa học” đã trình bày những kiến thức về phương pháp luận, cấu trúc một công trình NCKH, vấn đề khoa học được trình bày theo một mối liên hệ logic với ý tưởng khoa học và những hướng dẫn cụ thể cho những người mới bước vào nghiên cứu [19].

Nguyễn Xuân Qui (2015), nghiên cứu một số biện pháp phát triển NL NCKH cho HS trong dạy học hóa học [15].

Đặng Thị Dạ Thủy (2015) đã nghiên cứu trình bày vai trò của TN trong việc trong việc phát triển NL NCKH; Quy trình thiết kế bài tập TN phát triển NL NCKH; Các dạng bài tập phát triển phát triển NL NCKH trong dạy học Sinh học ở THPT [7].

Lê Đình Trung (2015) trong chuyên khảo: “Dạy học theo định hướng hình thành và phát triển năng lực người học ở trường phổ thông” đã đúc kết lại những kết quả nghiên cứu nhiều năm về trước về vấn đề: Dạy học theo định hướng hình thành và phát triển NL NCKH cho người học [8].

Vũ Thị Thanh Thủy và Nguyễn Văn Hồng (2019) đã nhấn mạnh trong nghiên cứu của mình: phát triển NL NCKH cho HS trong dạy học các môn học là vấn đề mới và cấp thiết đối với giáo dục Việt Nam hiện nay [14].

OFFICIAL

Các môn học thuộc khối khoa học tự nhiên ngày càng được GV chú trọng tổ chức dạy học phát triển NL NCKH: Cao Thị Sông Hương (2018), “Tổ chức dạy học môn Vật lý dựa trên tiến trình NCKH ở THCS” [6]; Nguyễn Văn HồngVũ Thị Thanh Thuỷ (2018), “Định hướng phát triển NL NCKH cho HS trong dạy học phần Sinh thái học (Sinh học 12)” [13]; Nguyễn Tiến Long (2017), “Phát triển NL NCKH của HS trường THCS&THPT Nguyễn Tất Thành thông qua hoạt động của câu lạc bộ khoa học” [10]. Nhìn chung, việc xây dựng phương pháp dạy học để hình thành và phát triển NL nói chung và NL NCKH cho HS đã có rất nhiều tác giả quan tâm và nghiên cứu. Nhưng việc nghiên cứu về phát triển NL NCKH cho HS trong dạy học phần Sinh học VSV, Sinh học 10 chưa được nghiên cứu nhiều. Vì vậy, việc tìm hiểu và nghiên cứu sâu về PPDH phát triển NL NCKH cho HS là rất cần thiết và góp phần đáp ứng được yêu cầu đổi mới phương pháp trong dạy học hiện nay.

1.1.2. Tổng quan các nghiên cứu về dạy học theo định hướng giáo dục STEM Giáo dục STEM được xuất hiện lần đầu tiên tại Mỹ vào những năm 1990 từ quỹ khoa học quốc gia (NSF), sau đó phát triển rộng ra nhiều quốc gia trên thế giới. Điều làm cho giáo dục STEM trở nên phổ biến trên thế giới là khả năng xóa bỏ khoảng cách giữa kiến thức trên sách vở và ứng dụng thực tiễn. Ở Việt Nam, năm 2011 công ty Cổ phần công nghệ DTT là đơn vị tiên phong trong quá trình đưa giáo dục STEM vào Việt Nam thông qua phối hợp với Trường Icarnegie - Hoa Kỳ mở rộng triển khai thí điểm tại các trường phổ thông thuộc 3 thành phố Hà Nội, Đà Nẵng và Hồ Chí Minh. Năm 2014, Bộ Giáo dục và Đào tạo phối hợp Hội Đồng Anh triển khai chương trình thí điểm giáo dục STEM cho một số trường trung học thuộc các tỉnh, thành phố. Đây là những bước đi quan trọng nhằm phát triển một chương trình giáo dục theo định hướng STEM mang tầm quốc gia [1]. Ngày 4/5/2017, Thủ tướng chính phủ đã có chỉ thị số 16/CT-TTg về tăng cường NL tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4; trong đó, giao nhiệm vụ cho Bộ GD&ĐT sớm thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kĩ thuật

và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông [16]

Từ năm học 2020-2021 Bộ GD&ĐT đã có công văn triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học, trong đó hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường trung học là dạy học các môn khoa học theo bài học STEM theo hướng tiếp cận tích hợp nội môn hoặc tích hợp liên môn [11].

OFFICIAL

Việc nghiên cứu về giáo dục STEM ở Việt Nam, cho đến nay có một số công trình nghiên cứu về giáo dục STEM cho đối tượng HS phổ thông: Tác giả Lê Xuân Quang (2017), đã nghiên cứu về “Dạy học môn công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM” [9]; tác giả Nguyễn Thanh Nga và các cộng sự (2017) đã nghiên cứu về “Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông” [12]; tác giả Trần Thị Gái và các cộng sự (2018) đã nghiên cứu về “Thiết kế chủ đề GD STEM trong dạy học sinh học trung học phổ thông” [18]. Năm 2019, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã xuất bản tài liệu tập huấn “Giáo dục STEM” [2]. Năm 2020, Bộ Giáo dục và Đào tạo đa ra công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/8/2020 về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học [5]. Và tháng 02 năm 2021 tác giả Nguyễn Thanh Nga và các cộng sự đã nghiên cứu cho ra tài liệu “Giáo dục STEM -Hướng dẫn thực hiện kế hoạch bài dạy đáp ứng yêu cầu phát triển phẩm chất, năng lực học sinh trung học” [18].

Qua việc nghiên cứu về các công trình về giáo dục STEM nói chung và dạy học các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học… nói riêng thì thấy rằng dạy học môn Sinh học theo định hướng giáo dục STEM là rất cần thiết và phù hợp với hứng thú và đặc thù của môn học cũng như đáp ứng được yêu cầu đổi mới căn bản giáo dục Việt Nam theo hướng phát triển NL ở người học trong giai đoạn hiện nay.

1.2. Cơ sở lý luận của đề tài

1.2.1. Cơ sở lý luận của năng lực nghiên cứu khoa học 1.2.1.1. Khái niệm năng lực nghiên cứu khoa học

Theo A. Sebarová (2008), NL NCKH là một hệ thống mở và không ngừng phát triển, bao gồm các kiến thức chuyên môn và kiến thức quy trình trong lĩnh vực nghiên cứu, thái độ và sự sẵn sàng của cá nhân cho phép các giảng viên thực hiện một nghiên cứu giáo dục trong khuôn khổ hoạt động nghề nghiệp của họ [23].

Đặng Thị Dạ Thủy (2016), trong nghiên cứu: “Sử dụng bài tập thí nghiệm phát triển NL NCKH HS trong dạy học Sinh học ở THPT” đã cho rằng: “NL NCKH của HS là sử hiểu biết và sử dụng nguyên lí của phương pháp NCKH, áp dụng các vấn đề thực nghiệm để giải quyết các vấn đề khoa học”[11, tr52]. Theo Vũ Cao Đàm (1999): “ NCKH là một hoạt động xã hội, hướng vào việc tìm kiếm những điều mà khoa học chưa biết: hoặc là phát hiện bản chất sự vật, phát triển nhận thức khoa học về thế giới; hoặc là sáng tạo phương pháp mới và phương tiện kĩ thuật mới để cải tạo thế giới” [9, tr20].

Như vậy, NL NCKH của HS có thể được hiểu là khả năng học tập theo kiểu

Năng lực quan sát và xác định vấn đề nghiên cứu

Quan sát để nhận thấy vấn đề cần nghiên cứu

NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Năng lực hình thành giả thuyết khoa học

Năng lực thu thập và xử lí thông tin về vấn đề nghiên cứu

OFFICIAL

Năng lực thiết kế thí nghiệm

Hình thành được ý tưởng về vấn đề nghiên cứu.

Đặt tên vấn đề nghiên cứu

Thiết lập giả thuyết về vấn đề nghiên cứu

Đặt câu hỏi về vấn đề cần nghiên cứu

Năng lực viết và trình bày báo cáo

Có phương pháp thu thập thông tin khoa học và hiệu quả

Phân tích và xử lí hiệu quả thông tin thu thập được. Đưa ra được cơ sở lí thuyết về vấn đề nghiên cứu

Xác định được mục tiêu của thí nghiệm

Chuẩn bị nguyên vật liệu và thực hiện được các bước của thí nghiệm

Quan sát, ghi chép và thu thập dữ liệu để giải thích kết quả thu được.

Trình bày được kết quả nghiên cúu

nghiên cứu, khả năng thực hiện các hoạt động học tập theo hướng được đặt vào tình huống có vấn đề mang tính chất khoa học, được coi như là nhà khoa học đang tìm hiểu thế giới xung quanh. Qua quá trình nghiên cứu này, HS không chỉ thu được kết quả về kiến thức mà còn rèn luyện về kỹ năng, phẩm chất và có thái độ hiểu đúng hơn về khoa học, yêu thích khoa hoc, kích thích tính ham học hỏi ở HS. 1.2.1.2. Cấu trúc của NL NCKH Dựa vào các nghiên cứu về NL NCKH và qua thực tiễn dạy học, chúng tôi xây dựng cấu trúc NL NCKH của HS ở trường THPT gồm 5 NL thành phần với 15 chỉ số xác định NL được thể hiện ở hình 1.1: Hình 1.1.

Nêu được ý nghĩa và lập dàn ý bài báo cáo

Viết được báo cáo khoa học

Sử dụng được ngôn ngữ, hình ảnh, video, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt quá trình và kết quả nghiên cứu

duy sáng tạo, từng bước trau dồi phương pháp NCKH, biết sử dụng hệ thống lí thuyết, phương pháp nghiên cứu thích hợp để xem xét và giải quyết vấn đề có căn cứ khoa học. - Hình thành và phát triển các kỹ năng: kỹ năng xây dựng đề tài nghiên cứu, kỹ năng thiết kế nghiên cứu, thu thập dữ liệu, phân tích dữ liệu, sử dụng công cụ phân tích. Bên cạnh đó còn hình thành và phát triển kỹ năng phê phán, kỹ năng lập luận, kỹ năng viết báo cáo và trình bày báo cáo khoa học.

- Góp phần hình thành và bồi dưỡng những phẩm chất cần thiết của người lao động mới đó là tính kiên trì, nhẫn nại, khắc phục khó khăn, tìm tòi sáng tạo, khách quan, chính xác.

- Giúp hình thành kĩ năng và thói quen tự học, tự nghiên cứu để không ngừng nâng cao năng lực bản thân, đáp ứng yêu cầu phát triển ngày càng cao của xã hội.

- Tạo ra những bước đi ban đầu để HS phổ thông tiếp cận với những vấn đề của thực tế cuộc sống cần phải được lý giải, giúp rút ngắn khoảng cách giữa giáo dục phổ thông với giáo dục đại học.

Để HS tự chủ động tham gia NCKH, việc tăng cường bồi dưỡng NL NCKH đối với các em ở trường phổ thông là yêu cầu có tính chất khách quan trong quá trình dạy học. Đây cũng là cơ sở cần thiết để tiến hành đổi mới nội dung, phương pháp dạy học, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo.

1.2.2. Cơ sở lý luận dạy học STEM 1.2.2.1. Khái niệm STEM, giáo dục STEM

OFFICIAL

STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học) [2, tr6].

Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể [2].

Giáo dục STEM đặt HS trước những vấn đề thực tiễn ("công nghệ" hiện tại) cần giải quyết, đòi hỏi HS phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học và vận dụng kiến thức để thiết kế và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề ("công nghệ" mới).

Như vậy, giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho HS những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, qua đó phát triển cho HS năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cùng với những năng lực khác tương ứng, đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển kinh tế - xã hội. 1.2.2.2. Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM Tiến trình khoa học là cách mà các nhà khoa học thực hiện các NCKH để tìm hiểu thế giới tự nhiên và đưa ra các giải thích dựa trên những bằng chứng thu được từ công việc của mình. Tương tự như vậy, trong giáo dục STEM, thông qua tiến trình khoa học, HS có thể sử dụng các NCKH để tự khám phá thế giới tự nhiên. Đây là một cách để đặt câu hỏi và trả lời các câu hỏi khoa học bằng cách quan sát và thực hiện các thí nghiệm. Tiến trình khoa học cung cấp cho HS cơ hội được thực hiện các hoạt động sau [2, tr11]:

trong chương trình giáo dục phổ thông đề cập đến một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi HS phải học và sử dụng kiến thức để sử dụng vào giải quyết vấn đề đó. Tiến trình mỗi bài học STEM được thực hiện phỏng theo quy trình kĩ thuật (Hình 1.3), trong đó việc "Nghiên cứu kiến thức nền" là việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức tương ứng với vấn đề cần giải quyết trong bài học, HS là người chủ động nghiên cứu SGK, tài liệu bổ trợ, tiến hành các thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của GV; vận dụng kiến thức đã học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế. Thông qua quá trình đó, HS được rèn luyện nhiều kĩ năng để phát triển phẩm chất, NL [2, tr 9].

Hình 1.3. Tiến trình bài học STEM

Mỗi bài học STEM được tổ chức theo 5 hoạt động như sau: Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó HS phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi HS phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với HS; đồng thời, tiêu chí đó buộc HS phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm.

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

OFFICIAL

Trong hoạt động này, HS thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của GV. Trong bài học STEM sẽ không còn các "tiết học" thông thường mà ở đó GV "giảng dạy" kiến thức mới cho HS. Thay vào đó, HS tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. Kết quả là, khi HS hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời HS cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học tương ứng. Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề. Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn và GV, HS tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm.

Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

Trong hoạt động này, HS tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện sau bước 3; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, HS cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi. Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

Trong hoạt động này, HS đượ

Vận dụng hoặc/và mở rộng

Đềxuấtcácgiảipháp/ Bản thiết kế

Explain/Giải thích Luyện tập dụng giải pháp/Bản thiết kế mẫu cần chế tạo Engineer (Extend/Elaborate) Thiết kế

Lựachọn1giảipháp/ Bản thiết kế

Chế tạo mẫu

Enrich/Khắc sâu

HĐ3: Trình bày/giải thích/bảo vệ giải pháp/Bản thiết kế mẫu

HĐ4: Lựa chọn dụng cụ, Chế tạo mẫu và thử nghiệm Thử nghiệm - Đánh giá

OFFICIAL

Chia sẻ và thảo luận HĐ5: Trình bày sản phẩm, Đánh giá, Điều chỉnh thiết kế Evaluate/Đánh giá Điều chỉnh thiết kế

Bảng 1.1. Sự phù hợp của tiến trình tổ chức các hoạt động học của HS trong các bài học STEM với phương pháp dạy học tích cực 1.2.2.3. Mối quan hệ giữa dạy học STEM và việc phát triển NL NCKH cho HS Dạy học theo định hướng giáo dục STEM là môi trường để hình thành NL NCKH. Bản chất của dạy học STEM là quy trình NCKH. Tham gia các các hoạt động học tập theo chủ đề/ bài học STEM vừa giúp HS hình thành kiến thức mới, vừa giúp HS rèn luyện các kĩ năng của NL NCKH. Chúng ta có thể thấy rõ hơn sự phát triển NL NCKH của HS qua dạy học STEM ở hình 1.5 sau:

Hình 1.4. Mối quan hệ giữa dạy học STEM và NL NCKH

1.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài Để có cơ sở thực tiễn cho vấn đề nghiên cứu, chúng tôi sử dụng phiếu điều tra (xem Phụ lục 1.1) và tiến hành điều tra 42 GV sinh học trực tiếp đứng lớp và 225 HS của các trường THPT trên địa bàn tỉnh Nghệ An, tập trung chủ yếu ở trường THPT Nam Đàn 2, THPT Nam Đàn 1, THPT Lê Hồng Phong, THPT Thái Lão. Sau đây là kết quả thu được: 1.3.1. Thực trạng về việc đổi mới PPDH theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL NCKH của HS trong dạy học Sinh học. Bảng 1.2. Kết quả điều tra đối với GV về dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL NCKH cho HS trong dạy học Sinh học TT Vấn đề Các phương án trả lời Kết quả SL TL%

1

Quí Thầy (Cô) đã tham gia tập huấn về định hướng phát triển NL NCKH chưa?

A. Đã từng tham gia 9 21.43

B. Chưa từng tham gia 33 78.57

2

Trong dạy học, việc phát triển NL NCKH cho học sinh có thường được nhắc đến hay không?

A. Thường xuyên 30 71.43

B. Thỉnh thoảng 12 28.57

C. Chưa bao giờ 0 0

4

3

Theo Thầy (Cô) có cần thiết chú trọng phát triển NL NCKH cho học sinh trong dạy học Sinh học không?

Thầy (Cô) có thường tổ chức các hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM phát triển NL NCKH cho HS hay không?

A. Rất cần thiết 36 85.71

B. Cần thiết 6 14.29

C. Không cần thiết 0 0

A. Thường xuyên 0 0

B. Thỉnh thoảng 7 16.67

C. Chưa bao giờ 35 83.33

5

Theo thầy (Cô), việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM phát triển NL NCKH cho HS có những thuận lợi và khó khăn gì?

+ Thuận lợi: Theo quan điểm chỉ đạo của Đảng, nhà nước và nghành giáo dục. Phù hợp với xu hướng giáo dục của thế giới. Rèn luyện tính năng động, sáng tạo, chủ động của HS trong quá trình học.

OFFICIAL

+ Khó khăn: Giáo viên chưa được bồi dưỡng, tập huấn; Cơ sở vật chất phòng TH còn thiếu về dụng cụ, thiết bị TN; Nội dung SGK hiện hành còn nặng về lí thuyết; Thời gian tiết học còn hạn chế, GV chưa chú trọng dạy học phát triển NL NCKH; HS chưa có hứng thú, yêu thích, đam mê NCKH; Kỹ năng thực hành của HS còn yếu.

Qua thống kê bảng 1.2 cho thấy, đa số GV cho rằng việc phát triển NL NCKH là rất quan trọng (85.71%). Tuy nhiên, việc tổ chức các hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM phát triển NL NCKH cho HS rất ít được áp dụng, có đến (83.33%) GV chưa thực hiện phương pháp này. Theo ý kiến trao đổi với GV thì đây là một phương pháp mới, để dạy tiết theo phương pháp này thì GV và HS cần đầu tư nhiều thời gian để tìm kiếm tài liệu và thực nghiệm để có được kết quả học tập tốt.

2

Theo em, trong dạy học Sinh học việc phát triển NL NCKH có cần thiết không?

học

A. Rất cần thiết 165 73,3

B. Cần thiết 54 24

C. Không cần thiết 6 2,67

3

Khả năng nhận biết và giải quyết các vấn đề mang tính khoa học trong thực tiễn liên quan đến môn Sinh học của các như thế nào?

A. Rất tốt 0 0 B. Tốt 0 0

C. Khá 9 4

D. Trung bình 42 18,7

E. Không giải quyết được 174 77,3

A. Quan sát, đặt câu hỏi, các vấn đề cần tìm hiểu 128 56,89

4

Kĩ năng nào được các em vận dụng nhiều trong quá trình học tập môn Sinh học?

B. Đưa ra những nhận đinh, phỏng đoán về vấn đề cần tìm hiểu và tìm kiếm thông tin cho vấn đề trên 51 22,67

C. Giải thích các vấn đề bằng việc đưa ra thí nghiệm chứng minh 22 9,8

D. Viết báo cáo, thuyết trình về vấn đề đã nghiên cứu 17 7,6

Qua bảng 1.3 cho thấy, đa số các em cho rằng phát triển NL NCKH là rất cần thiết (73,3%), nhưng chỉ có 7,6% HS có rèn luyện NL NCKH thông qua học tập. Nên khả năng nhận biết và giải quyết các vấn đề mang tính khoa học trong thực tiễn còn rất thấp (77,3%). Chính vì vậy mà các kĩ năng thực hành theo hướng NCKH, viết, trình bày báo cáo mang tính chất khoa học ít được rèn luyện. Vì vậy trên thực tế việc phát triển NL NCKH cho HS vẫn chưa được chú trọng.

Kết luận chương 1

1. Qua phân tích, tổng hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài, chúng tôi nhận thấy việc phát triển NL NCKH của HS là yêu cầu có tính cấp thiết trong thực tế đổi mới giáo dục hiện nay. Tuy nhiên, việc xây dựng phương pháp dạy học để hình thành và phát triển NL nói chung và NL NCKH cho HS trong dạy học phần Sinh học vi sinh vật, Sinh học 10 chưa được nghiên cứu nhiều. 2. Dạy học theo định hướng giáo dục STEM là một trong những xu hướng giáo dục được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới và được đặc biệt quan tâm trong đổi mới giáo dục phổ thông của Việt Nam trong giai đoạn hiện nay. Bản chất của dạy học STEM là quy trình nghiên cứu khoa học. Tham gia các các hoạt động học tập theo chủ đề/ bài học STEM, HS có cơ hội để hình thành và phát triển NL NCKH.

OFFICIAL

3. Trên cơ sở phân tích thực trạng về việc đổi mới PPDH theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL NCKH và khảo sát bước đầu về NL NCKH của HS trong học tập môn Sinh học cho thấy việc tổ chức các hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL NCKH cho HS rất ít được áp dụng.

Như vậy, nghiên cứu về dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL NCKH, cách thức để thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề giáo dục STEM để hình thành và phát triển NL NCKH cho HS trong dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” (Sinh học 10 - THPT) là một hướng nghiên cứu cập nhật, cần thiết.

2 Bài 23: Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV

- Khái niệm VSV

- Môi trường và các kiểu dinh dưỡng

m nội dung kiến thức thuộc các bài 22, 23, 24 của chương I, phần ba, Sinh học 10: TT Tên bài học Nội dung 1 Bài 22: Dinh dưỡng và chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV

- Hô hấp và lên men

- Quá trình tổng hợp các chất ở VSV - Quá trình phân giải các chất ở VSV

- Mối quan hệ giữa tổng hơp và phân giải

3 Bài 24 TH: Lên men etilic và lactic - Thí nghiệm lên men lactic

Nội dung trong chủ đề đề cập đến: khái niệm, đặc điểm chung, các loại môi trường nuôi cấy VSV; các kiểu dinh dưỡng của VSV; quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV; ứng dụng quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV, trong đó có ứng dụng vi sinh vật làm sạch môi trường Vì vậy chủ đề này có nhiều cơ hội để HS học tập theo định hướng giáo dục STEM gắn với việc nghiên cứu sản xuất các chế phẩm làm sạch môi trường từ VSV. Từ đó góp phần phát triển ở HS NL NCKH, tăng cường vận dụng kiến thức khoa học vào thực tiễn. 2.2. Thiết kế chủ đề dạy học STEM để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trong chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10-THPT) 2.2.1. Quy trình thiết kế chủ đề/ bài học STEM trong dạy học Sinh học Theo tác giả Trần Thị Gái và các cộng sự, quy trình thiết kế chủ đề/ bài học STEM trong dạy học môn Sinh học như sau [21]:

Bước 1: Lựa chọn chủ đề giáo dục STEM

Bước 2: Xác định mục tiêu của chủ đề STEM

Bước 3: Xác định các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề trong chủ đề giáo dục STEM

Bước 4: Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM

Bước 5: Thiết kế kế hoạch hoạt động học tập

Bước 6: Thiết kế các tiêu chí và bộ công cụ kiểm tra, đánh giá HS trong chủ đề

1. Xác định các phương pháp, kĩ thuật tổ chức hoạt động

2. Xác định phương tiện hoạt động

OFFICIAL

3. Xác định các bước thực hiện

Hình 2.1. Quy trình thiết kế chủ đề/ bài học STEM trong dạy học Sinh học * Giải thích quy trình thiết kế chủ đề/ bài học STEM trong dạy học Sinh học:

♦ Mục tiêu: Để xác định được chủ đề STEM tướng ứng với nội dung kiến thức môn học

♦ Cách thức thực hiện

Cách 1

- Xác định mục tiêu của phần/ chương trong môn Sinh học.

Cách 2

- Xác định vấn đề thực tiễn gắn liền với môn Sinh học.

Bước 1: Lựa chọn chủ đề giáo dục STEM

- Xác định các mạch nội dung cơ bản.

- Lựa chọn các nội dung có thể gắn với các sản phẩm ứng dụng thực tiễn.

- Phân tích các sản phẩm ứng dụng và xác định kiến thức các môn thuộc lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề.

- Đặt tên cho chủ đề giáo dục STEM.

- Xác định nội dung môn Sinh học liên quan vấn đề thực tiễn.

- Xác định kiến thức các môn thuộc lĩnh vực giáo dục STEM để giải quyết vấn đề.

- Đặt tên cho chủ đề giáo dục STEM (Ưu thế thuộc cách này vì giáo dục STEM thường gắn liền với kiến thức thực tiễn)

Bước 2: Xác định mục tiêu của chủ đề giáo dục STEM

♦ Mục tiêu: Xác định được các mục tiêu kiến thức, kĩ năng, thái độ và NL mà HS cần hướng tới sau khi thực hiện chủ đềgiáo dục STEM

♦ Cách thức thực hiện:

- Về kiến thức:

+ Trình bày về nội dung kiến thức HShọc đượcthông qua chủ đề.

+ Sử dụng các động từ hành động để viết mục tiêu sao cho các mục tiêu có thể lượng hóa và đánh giá được.

- Về kĩ năng:

+ Trình bày những KN của HS được hình thành thông qua thực hiện các hoạt động học tập trong chủ đề GD STEM.

+ Mục tiêu KN xác định gồm nhóm KN tư duy, nhóm KN học tập và nhóm KN khoa học.

- Về thái độ: + Trình bày về những tác động của việc thực hiện các hoạt động học đối với nhận thức, giá trị sống và định hướng hành vi của HS. + Cần xác định rõ ý thức người học với con người, thiên nhiên, môi trường, ý thức trong học tập và tư duy khoa học.

OFFICIAL

Bước 3: Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM

Bước 4: Xác định các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề trong chủ đề

STEM

♦ Mục tiêu: Xây dựng được bộ câu hỏi định hướng phục vụ cho tổ chức hoạt động STEM ♦ Cách thức thực hiện: - Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM.

- Xây dựng các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề. - Tương ứng với mỗi vấn đề trên đặt ra các câu hỏi định hướng có liên quan.

♦ Mục tiêu: Xác định tiến trình hoạt động dạy học của chủ đề giáo dụcSTEM

♦ Cách thức thực hiện:

- Tìm hiểu xem trong môn Sinh học, Toán học, Lí học, Hóa học, Công nghệ,.. có những nội dung nào liên quan đến chủ đề.

Bước 5: Thiết kế các hoạt động học tập

♦ Mục tiêu: Xác định tiến trình hoạt động trong dạy học của chủ đề giáo dục STEM

♦ Cách thức thực hiện:

- Xác định điều kiện tổ chức hoạt động: không gian (lớp học, ở nhà, phòng thí nghiệm, cơ sở sản xuất …); thời gian tổ chức hoạt động.

- Xác định các phương pháp và kĩ thuật dạy học chủ đạo để tổ chức hoạt động: dạy học GQVĐ, dạy học khám phá, dạy học dự án, dạy học hợp tác…; XYZ, mảnh ghép, khăn trải bàn, phòng tranh, ổ bi, bản đồ tư duy, xeminar…

- Xác định phương tiện tổ chức hoạt động.

- Xác định các bước thực hiện hoạt động.

♦ Mục tiêu: Đánh giá sản phẩmvà sự hợp tác trong hoạt động học tập của HS

Bước 6: Thiết kế các tiêu chí và bộ công cụ kiểm tra, đánh giá HS

♦ Cách thức thực hiện:

OFFICIAL

- Thiết kế phiếu đánh giá sản phẩm: Xây dựng các chỉ tiêu đánh giá => Phân phối điểm hợp lí cho từng chỉ tiêu => Thiết lập phiếu đánh giá.

- Thiết kế phiếu đánh giá hoạt động nhóm: Xây dựng các chỉ tiêu đánh giá => Phân phối điểm hợp lí cho từng chỉ tiêu => Hoàn thành phiếu đánh giá.

2.2.2. Vận dụng thiết kế chủ đề dạy học STEM phát triển năng lực nghiên cứu khoa học trong dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10-THPT)

Bước 1: Lựa chọn chủ đề giáo dục STEM Vấn đề thực tiễn: Hiện nay, nước thải chăn nuôi ở các vùng nông thôn đa phần thải trực tiếp ra môi trường hoặc là tự thấm mà chưa được thu gom, xử lý. Đã xuất hiện những “dòng sông chết” do lượng nước thải lớn gây ô nhiễm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến cảnh quan, sức khỏe, sinh hoạt và hoạt động sản xuất của người dân. Ứng dụng VSV để xử lí nước thải chăn nuôi được xem là biện pháp an toàn để hạn chế tối đa mức độ gây ô nhiễm và bảo vệ bền vững môi trường sinh thái. Vì vậy, việc điều chế chế phẩm sinh học IMO (VSV bản địa) từ nguyên liệu thiên nhiên và nguyên liệu nhà bếp, không chứa hóa chất độc hại, phù hợp với mọi mô hình chăn nuôi, thân thiện với môi trường, đặc biệt là chi phí thấp có ý nghĩa thực tiễn cao nhằm giải quyết vấn đề đặt ra. Từ những phân tích nội dung trong chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” (Sinh học 10-THPT), chúng tôi xác định chủ đề STEM là “Sản xuất chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi” Bước 2: Xác định mục tiêu của chủ đề giáo dục STEM Mục tiêu dạy học của chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” (Sinh học 10-THPT) như sau:

► Mục tiêu về kiến thức

- Khái niệm, đặc điểm của VSV.

- Các loại môi trường và các kiểu dinh dưỡng của VSV.

- Hô hấp và lên men ở VSV.

- Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV.

- Mối quan hệ giữa quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV

- Một số thành tựu của công nghệ VSV và ứng dụng của VSV.

- Lên men lactic.

► Mục tiêu về năng lực

Năng lực, phẩm chất MỤC

Năng lực nhận thức sinh học

Năng lực tìm hiểu thế giới sống

Năng lực nghiên cứu khoa học

Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

TIÊU STT

NĂNG LỰC ĐẶC THÙ

OFFICIAL

- Trình bày được khái niệm, đặc điểm của VSV.

- Liệt kê được các loại môi trường và các kiểu dinh dưỡng của VSV.

- Phân biệt được quá trình hô hấp, lên men ở VSV.

- Phân biệt, nêu một số ví dụ về quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV và mối quan hệ giữa chúng.

- Trình bày được một số thành tựu của công nghệ VSV và ứng dụng của VSV.

Tự làm được quá trình lên men lactic (làm sữa chua, muối chua rau quả).

- Quan sát sự vật hiện tượng và xác định được vấn đề cần nghiên cứu: sản xuất chế phẩm từ VSV (men vi sinh IMO) xử lí nước thải chăn nuôi và nước thải sinh hoạt làm sạch môi trường, an toàn cho sức khỏe.

- Thiết lập được giả thuyết về vấn đề nghiên cứu.

- Thu nhận và xử lí thông tin về vấn đề nghiên cứu.

- Thiết kế và điều chế được sản phẩm IMO xử lí nước thải chăn nuôi làm sạch môi trường.

- Viết và trình bày được báo cáo về vấn đề nghiên cứu.

- Giải thích được vai trò của việc sử dụng các nguyên liệu tự nhiên tạo chế phẩm IMO để làm sạch môi trường, an toàn cho sức khỏe.

LỰC CHUNG

(1) (2) (3) (4) (5)

(6)

(7) (8) (9) (10) (11)

(12) (13)

Năng lực, phẩm chất

Năng lực tự chủ và tự học

Năng lực giao tiếp và hợp tác

MỤC TIÊU

- Có khả năng tự học, tự nghiên cứu thông tin liên quan đến chủ đề học tập và sản phẩm nghiên cứu.

- Có khả năng tự chủ, tích cực trong tổng hợp, xử lí thông tin làm bản báo cáo kiến thức nền và thực hiện các nhiệm vụ học tập.

(14) (15)

- Có khả năng trao đổi thảo luận với bạn để tìm kiếm, trao đổi thông tin, trình bày, chia sẻ ý tưởng, thống nhất với nhau để hoàn thành nhiệm vụ chung.

(16) ► Mục tiêu về phẩm chất

Nhân ái - Nhận thức được vai trò của cá nhân trong việc đóng góp các sản phẩmphục vụ cuộcsống.

Trung thực - Nghiêm túc nhìn nhận khuyết điểm của bản thân, của nhóm trong thiết kế và chế tạo sản phẩm, đánh giá cá nhân, đánh giá nhóm.

Trách nhiệm - Có tinh thần trách nhiệm đối với các nhiệm vụ cá nhân, nhiệmvụchungcủanhóm.

- Sử dụng nguyên vật liệu an toàn, tiết kiệm trong chi tiêu, mua sắm dụng cụ để chế tạo sản phẩm.

(17)

(18)

(19) (20)

Bước 3: Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM - Hiện nay có các phương pháp nào để xử lí nước thải chăn nuôi? Ưu nhược điểm của mỗi phương pháp? - Vì sao cần phải sản xuất chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi?

- Nguyên liệu và quy trình tạo ra chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi như thế nào?

- Cách sử dụng chế

hợp và phân giải các chất ở VSV; ứng dụng quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV.

Công nghệ (T) Mô hình dùng men vi sinh IMO để xử lý mùi hôi từ nước thải chăn nuôi. Kĩ thuật (E) - Xây dựng được quy trình sản xuất chế phẩm IMO;

- Thực hiện được các thao tác thiết kế. Toán học (M)

- Xác định tỉ lệ các loại nguyên liệu. - Tính toán mua nguyên liệu, cân, đo các nguyên liệu. - Xác định diện tích, khối lượng của các loại nước thải cần xử lí. Bước 5: Thiết kế các hoạt

OFFICIAL

Kỹ thuật động não - Kĩ thuật giao nhiệm vụ

- Máy tính, máy chiếu/ tivi - Video, tranh ảnh GV cung cấp.

- Bảng danh sách nhóm và mô tả nhiệm vụ của mỗi thành viên. - Bảng kiểm Nghiên

Luyện tập Hoạt động 2: Nghiên cứu

- Kĩ thuật lược đồ tư duy - Kĩ thuật giao nhiệm vụ

Lớp học - Kĩ thuật lược đồ tư duy, Kĩ thuật hỏi chuyên gia, kĩ thuật các mảnh ghép

Tiết 25 phút Lớp học +Ở nhà (cá

- Sơ đồ tư duy của các nhóm.

- Bút màu, giấy Ao vẽ sơ đồ tư duy Tiết 240 phút

- Phiếu đánh giá báo cáo kiến thức nền (I).

- Giao bài tập - Thực hành - Phiếu học tập

Vận dụng

kiến thức nền và đề xuất giải pháp (tiếp theo)

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp (bảo vệ bản thiết kế)

nhân HS làmbài tập)

Ở nhà (HS tự thực hiện theo nhóm)

Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá sản phẩm

2 tuần

Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh sản phẩm

Tiết 345 phút

thí nghiệm

- Báo cáo đề cương nghiên cứu.

- Phiếu đánh giá đề cương nghiên cứu (II)

- Bảng kiểm

- Thực hành thí nghiệm

- Bảng danh sách nhóm và mô tả nhiệmvụ của mỗi thành viên.

OFFICIAL

- Phiếu đánh giá sản phẩm(III)

- Phiếu đánh giá hoạt động nhóm (IV).

Lớp học - Seminar - Máy tính, máy chiếu/ Tivi - Powerpoit/ video về quá trình làm sản phẩm - Các phiếu đánh giá (III, IV) - Rubric và bảng kiểmđánh giá NL NCKH Bướ

5

6

Bài trình chiếu/sơ đồ tư duy độc đáo, sáng tạo, đặc biệt hấp dẫn, lôi cuốn người xem 1

Kĩ năng thuyết trình

Trình bày thuyết phục. 2

7

Trả lời được câu hỏi phản biện. 1

8

Tham gia đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi phản biện cho nhóm báo cáo. 1

Tổng điểm 10

Bảng 2.3. Tiêu chí đánh giá báo cáo đề cương nghiên cứu (II)

Bản đề cương nghiên cứu

Điểm tối đa Điểm đạt được

1 Lí do chọn đề tài nêu được tính cấp thiết 1

2 Câu hỏi đặt ra cho vấn đề nghiên cứu gọn, trọng tâm. 1

3 Giả thuyết nghiên cứu có khả năng giải thích được sự vật, hiện tượng và đủ khả năng được kiểm chứng bằng thực nghiệm. 1

4 Nêu được cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu

5 Nêu được đầy đủ thành phần và tỉ lệ của nguyên liệu, dụng cụ 1

6 Nêu quy trình tạo sản phẩm theo các bước khoa học 1

7 Nêu được vai trò và ứng dụng của sản phẩm 1

8 Nêu được tài liệu tham khảo có tính pháp lí và độ tin cậy cao 1 Kĩ năng thuyết trình

9 Trả lời được câu hỏi phản biện. 1

10 Tham gia đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi phản biện có chất lượng cho nhóm báo cáo. 1 Tổng điểm 10 Bảng 2.4. Tiêu chí đánh giá báo cáo sản phẩm (III) Chế phẩm IMO xử lí nước thải chăn nuôi Điểm tối

bày thuyết phục.

lời được câu hỏi phản biện.

gia đóng góp ý kiến, đặt

1. Tích cực đóng góp ý kiến cho công việc của nhóm 2. Luôn lắng nghe và tôn trọng ý kiến của các bạn khác trình bày 3. Khuyến khích các bạn trong nhóm đưa ra ý kiến của mình 4. Có trách nhiệm với nhiệm vụ được giao, hoàn thành đúng thời hạn 5. Có đóng góp lớn trong thành công đạt được của nhóm. Tổng điểm

2.3. Tổ chức dạy học chủ đề STEM để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trong dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10)

2.3.1. Quy trình tổ chức dạy học bài học/ chủ đề STEM phát triển NL NCKH cho HS Chủ đề STEM được tổ chức dạy học theo phương thức dạy học dự án. Xuất phát từ mối liên hệ giữa dạy học STEM và vấn đề phát triển NL NCKH, tôi đưa ra quy trình tổ chức dạy học chủ đề/ bài học STEM phát triển NL NCKH chung trong dạy học Sinh học ở trường phổ thông gồm 3 giai đoạn như sau:

Giai đoạn 1. Chuẩn bị

OFFICIAL

Hình 2.2. Quy trình tổ chức dạy học chủ đề/ bài học STEM phát triển NL NCKH cho HS

* Giải thích quy trình Giai đoạn Hoạt động Hoạt động của GV Hoạt động của HS Giai đoạn 1: Chuẩn bị

- Xây dựng ý tưởng nghiên cứu - Lập kế hoạch các nhiệm vụ học tập

Hoạt động 1: Xác định vấn đề

- Nêu các tình huống có vấn đề/ HS tự nêu vấn đề.

- Hướng dẫn HS phát sinh ý tưởng nghiên cứu của dự án.

- Xây dựng bộ câu hỏi định hướng nghiên cứu.

- Thiết kế các nhiệm vụ học tập cho HS, làm thế nào để HS thực hiện xong nghiên cứu thì bộ câu hỏi được giải quyết và các mục tiêu dạy học đồng thời cũng đạt được.

- Chuẩn bị các tài liệu hỗ trợ HS cũng như các điều kiện thực hiện dự án trong thực tế.

- Quan sát, xác định vấn đề nghiên cứu.

- Thảo luận xác định ý tưởng nghiên cứu cho dự án.

- Xây dựng kế hoạch dự án: xác định những công việc cần làm, thời gian dự kiến và phân công công việc trong nhóm.

- Chuẩn bị các nguồn thông tin đáng tin cậy để chuẩn bị thực hiện dự án nghiên cứu.

- Cùng GV thống nhất các tiêu chí đánh giá dự án

Giai đoạn 2. Thực hiện dự án

Giai đoạn 3. Kết thúc dự án

Giai đoạn 2: Thực hiện dự án

- Thu thập thông tin - Thực hiện nghiên cứu kiến thức nền - Đề xuất giải pháp thực hiện dự án

- Thực hiện chế tạo sản phẩm, thử nghiệm, đánh giá hiệu quả

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

- Hướng dẫn HS hình thành kiến thức nền bằng bộ câu hỏi định dướng

- Tổ chức cho HS báo cáo kiến thức nền, đánh giá qua các tiêu chí.

- Hướng dẫn HS đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề, giải pháp phải phác họa thành đề cương nghiên cứu

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp (tiếp theo)

- Hướng dẫn HS luyện tập ghi nhớ kiến thức bằng bài tập phát triển NL

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp (bảo vệ bản thiết kế)

Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

- GV đôn đốc, giải đáp thắc mắc cho HS. - Đánh giá qua đáp án phiếu học tập

- GV điều hành, hỗ trợ HS lựa chọn phương án tối ưu cho bản thiết kế (đề cương nghiên cứu) theo các tiêu chí đã nêu.

- Theo dõi, hướng dẫn, đánh giá HS trong quá trình thực hiện dự án.

- Bước đầu thông qua sản phẩm cuối của các nhóm HS.

- Hoạt động nhóm, phân công nhiệm vụ, người thực hiện, thời gian hoàn thành.

- Thu thập thông tin, xử lí thông tin, xây dựng bản báo cáo kiến thức nền.

- Báo cáo kiến thức nền.

- Xây dựng đề cương nghiên cứu.

OFFICIAL

- Luyện tập hoàn thành bài tập

- Làm việc nhóm, chia sẻ, thảo luận, lựa chọn ra các ý tưởng phù hợp để hoàn thiện bản đề cương nghiên cứu, báo cáo đề cương nghiên cứu.

- Phân công nhiệm vụ các thành viên trong nhóm thực hiện dự án theo đúng kế hoạch.

- Xây dựng sản phẩm hoặc bản báo cáo.

- Liên hệ, tìm nguồn giúp đỡ khi cần.

- Thường xuyên phản hồi, thông tin cho GV và các nhóm khác.

Giai đoạn 3: Kết thúc Hoạt động 5: Chia sẻ, - Chuẩn bị cơ sở vật chất - Chuẩn bị tiến hành giới thiệu sản phẩm.

dự án

- Tổng hợp các kết quả, xây dựng sản phẩm

- Trình bày kết quả - Phản ánh lại quá trình học tập

thảo luận, điều chỉnh cho buổi báo cáo dự án. - Tổ chức cho HS báo cáo sản phẩm dự án.

- Theo dõi, đánh giá sản phẩm dự án của các nhóm.

- Tổng hợp, khái quát hóa tri thức.

- Tiến hành giới thiệu sản phẩm.

- Tự đánh giá sản phẩm dự án của nhóm.

- Đánh giá sản phẩm dự án của các nhóm khác theo tiêu chí đã đưa ra.

- Xác nhận những kiến thức và kinh nghiệm thu nhậnđược.

t chất và năng lượ

(Sinh học 10) theo định hướng giáo dục STEM để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh Chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10) với thời gian 3 tiết trên lớp và 2 tuần ở nhà được tổ chức theo 3 giai đoạn sau: * Giai đoạn 1: Chuẩn bị Hoạt động 1: Xác định vấn đề (Ti

OFFICIAL

n hóa v

Hiện nay, nước thải chăn nuôi ở các vùng nông thôn đa phần thải trực tiếp ra môi trường hoặc là tự thấm mà chưa được thu gom, xử lý. Đã xuất hiện những “dòng sông chết” do lượng nước thải lớn gây ô nhiễm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến cảnh quan, sức khỏe, sinh hoạt, và hoạt động sản xuất của người dân. Một trong những biện pháp để hạn chế ô nhiễm môi trường từ nước thải chăn nuôi

đó là ứng dụng VSV để xử lí nước thải. Đây là biện pháp an toàn bền vững để hạn chế tối đa mức độ gây ô nhiễm và bảo vệ bền vững môi trường sinh thái. Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo các chế phẩm vi sinh từ VSV là vấn đề cấp thiết.

- GV nêu các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM:

+ Hiện nay có các phương pháp nào để xử lí nước thải chăn nuôi? Ưu nhược điểm của mỗi phương pháp?

+ Vì sao cần phải sản xuất chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi?

+ Nguyên liệu và quy trình tạo ra chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi như thế nào?

+ Cách sử dụng chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi như thế nào?

+ Ứng dụng của sản phẩm trong đời sống như thế nào?

- GV chia nhóm HS (mỗi lớp 4 nhóm), phát cho phiếu học tập KWL để tìm hiểu vấn đề. K W L

OFFICIAL

Yêu cầu HS động não nhanh và ghi vào phiếu trả lời:

+ Hãy ghi những gì các em đã biết về ô nhiễm môi trường vào cột K + Hãy ghi những gì muốn tìm hiểu vào cột W + Hãy ghi những câu trả lời cho cột W vào cột L

- HS tiến hành chia nhóm, di chuyển vào các nhóm đã được chọn, và bầu nhóm trưởng, thư kí.

- HS quan sát, thảo luận và phân tích vấn đề GV đặt ra, trả lời các câu hỏi

- GV giao các nhiệm vụ học tập:

+ Tìm hiểu kiến thức Sinh học liên quan đến vấn đề.

+ Nghiên cứu và chế tạo sản phẩm: “Chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi”.

- HS thảo luận nhóm, lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ: xác định những công việc cần làm, thời gian dự kiến và phân công công việc trong nhóm. - GV và HS thống nhất các tiêu chí đánh giá hoạt động học tập:

+ Phiếu đánh giá số 1: Tiêu chí đánh giá báo cáo kiến thức nền (I).

+ Phiếu đánh giá số 2: Tiêu chí đánh giá báo cáo đề cương nghiên cứu (II).

+ Phiếu đánh giá số 3: Tiêu chí đánh giá báo cáo sản phẩm (III).

+ Phiếu đánh giá số 4: Tiêu chí đánh giá kĩ năng làm việc nhóm (IV).

thai-chan-nuoi-83054u.html?

- GV hướng dẫn HS lập kế hoạch thực hiện (nhiệm vụ, người thực hiện, thời gian hoàn thành).

- HS lập kế hoạch thực hiện, phân công công việc cho từng thành viên.

* Giai đoạn 2: Thực hiện dự án Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp (Tiết 2 - 40 phút, tại lớp học)

- GV hướng dẫn HS tìm hiểu kiến thức nền bằng các câu hỏi định hướng:

+ VSV là gì? Đặc điểm của VSV như thế nào?

+ Liệt kê các loại môi trường và các kiểu dinh dưỡng của VSV. Lấy ví dụ?

+ Phân biệt quá trình hô hấp, lên men ở VSV?

+ Phân biệt và nêu một số ví dụ về quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV?

OFFICIAL

+ Mối quan hệ giữa quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV?

+ Trình bày được một số thành tựu của công nghệ VSV và ứng dụng của VSV.

- GV tổ chức cho các nhóm HS báo cáo kiến thức nền bằng kĩ thuật lược đồ tư duy, kĩ thuật hỏi chuyên gia và kĩ thuật mảnh ghép đồng thời đánh giá qua các tiêu chí:

+ Yêu cầu HS di chuyển về 4 nhóm, hướng dẫn các nhóm di chuyển theo sự phân công vị trí của GV, mỗi nhóm có sơ đồ tư duy của nhóm để báo cáo kiến thức nền và phiếu đánh giá (I).

Vòng 1: Nhóm chuyên gia Hoạt động theo 4 nhóm (10 - 11 HS), đánh số thứ tự các thành viên trong nhóm. Mỗi nhóm thực hiện nhiệm vụ được giao, mỗi cá nhân làm việc độc lập trong vài phút, ghi lại ý kiến của mình và thảo luận toàn nhóm đưa ra ý kiến chung. Khi thảo luận nhóm phải đảm bảo mỗi thành viên trong nhóm đều trình bày và trả lời được tất cả các câu hỏi trong nhiệm vụ được giao, để trở thành “chuyên gia” của lĩnh vực đã tìm hiểu và có khả năng trình bày lại ở vòng 2.

Nhóm 1: Trình bày khái niệm, đặc điểm của VSV; liệt kê được các loại môi trường và các kiểu dinh dưỡng của VSV.

Nhóm 2: Phân biệt được quá trình hô hấp, lên men ở VSV; Nhóm 3: Phân biệt và nêu một số ví dụ về quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV. Mối quan hệ giữa quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV.

Nhóm 4: Trình bày một số thành tựu của công nghệ VSV và ứng dụng của VSV.

Vòng 2: Nhóm các mảnh ghép

Tái cấu trúc thành nhóm mảnh ghép theo gợi ý hình minh họa kỹ thuật mảnh ghép. Hình thành nhóm 6 đến 7 người mới (1 - 2 người từ nhóm 1, 1 - 2 người từ nhóm 2, 1 - 2 người từ nhóm 3…). Các nhóm HS trình bày báo cáo nội dung tìm hiểu bằng sơ đồ tư duy.

Các câu trả lời và thông tin của vòng 1 được các thành viên trong nhóm mới chia sẻ đầy đủ với nhau Khi mọi thành viên trong nhóm mới đều hiểu được tất cả nội dung ở vòng 1 thì nhiệm vụ mới sẽ được giao cho các nhóm để giải quyết. Khi di chuyển sang các nhóm mảnh ghép nghe báo cáo, đồng thời các thành viên mới đánh giá sản phẩm của các nhóm theo nguyên tắc: Nêu ra 3 lời khen, 2 câu hỏi và 1 góp ý và đánh giá nhanh qua phiếu đánh giá báo cáo kiến thức nền (I).

- GV hướng dẫn HS đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề (giải pháp phải phác họa thành đề cương nghiên cứu).

- HS xây dựng ý tưởng nghiên cứu theo các nội dung:

I. Lí do chọn đề tài

II. Nội dung nghiên cứu

1. Câu hỏi đặt ra cho vấn đề nghiên cứu.

2. Giả thuyết nghiên cứu

3. Cơ sở khoa học

4. Quy trình làm sản phẩm

5. Thu thập dữ liệu và phân tích

III. Kết luận vấn đề nghiên cứu

IV. Ứng dụng của sản phẩm

Tài liệu tham khảo

OFFICIAL

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp (tiếp theo) (Tiết 2-5 phút trên lớp GV hướng dẫn HS luyện tập làm bài tập ở nhà)

- GV phát phiếu học tập, giao nhiệm vụ cho HS về nhà tự luyện tập hoàn thành các bài tập trong phiếu học tập (Mục: Công cụ đánh giá - Câu hỏi, bài tập).

- HS hoạt động cá nhân hoàn thành câu hỏi bài tập trong phiếu học tập.

- GV đôn đốc, giải đáp thắc mắc cho HS, đánh giá qua đáp án phiếu học tập tập (Phụ lục 3.1).

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp (2 tuần ở nhà)

- GV giao nhiệm vụ cho HS hoàn thành đề cương nghiên cứu theo các tiêu chí đánh giá đề cương nghiên cứu (II).

- HS tiếp nhận nhiệm vụ hoàn thành đề cương nghiên cứu, theo các yêu cầu và tiêu chí của đề cương nghiên cứu.

- HS làm việc nhóm, chia sẻ, thảo luận, lựa chọn ra các ý tưởng phù hợp để hoàn thiện bản đề cương nghiên cứu, gửi báo cáo đề cương nghiên cứu cho GV. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá (2 tuần ở nhà)

- HS chế tạo sản phẩm chế phẩm IMO, thử nghiệm sản phẩm, hoàn thiện báo cáo. - GV theo dõi, hướng dẫn, đánh giá HS trong quá trình thực hiện dự án.

Các bước để chế tạo sản phẩm IMO xử lí nước thải chăn nuôi như sau:

* Bước 1. Ðo diện tích cần xử lí thải:

+ Lựa chọn địa điểm sẽ làm sản phẩm (nhà bạn nào);

+ Ðo diện tích cần xử lí thải: theo tỉ lệ 5m2 cho 3 lít chế phẩm IMO.

+ Tính toán các nguyên liệu hợp lí với diện tích xử lí thải;

+ Ghi thông tin về các loại vật liệu cần tìm: nguyên liệu loại nào? Tỉ lệ nguyên liệu? Cần bao nhiêu kg hay g nguyên liệu mỗi loại? Các dụng cụ cần dùng để chế tạo sản phẩm?

Nguyên liệu: 3 hộp sữa chua; 200g men rượu; 5 quả chuối chín; 300g đường nâu; 3 gói men tiêu hóa; 1,5 kg cám gạo; 1 lít nước sạch.

Dụng cụ: 1 cái thùng có dung tích khoảng 20 lít, chày để giã men rượu, dụng cụ có độ cứng để trộn đều hỗn hợp, kéo, dao, que khuấy.

* Bước 2. Tìm kiếm, chuẩn bị các vật liệu dự kiến:

Phân công HS tìm kiếm các nguyên liệu, dụng cụ.

OFFICIAL

* Bước 3. Tiến hành chế tạo sản phẩm IMO:

+ Cho nước sạch vào thùng chứa đã chuẩn bị sẵn;

+ Bỏ đường và men tiêu hóa vào thùng rồi dùng que khuấy đều;

+ Ủ hỗn hợp khoảng 30’ (cho VSV sinh sôi nảy nở);

+ Chuối tiến hành cắt lát nhỏ, men rượu giã nhuyễn. Trộn đều các hỗn hợp (chuối, men rượu, cám gạo, sữa chua) lại với nhau. Ủ khoảng 2 tiếng. Trong thời gian ủ đảo đều hỗn hợp 1-2 lần, để giúp đạt hiệu quả cao hơn.

+ Đặt thùng ở nơi khô ráo. Ủ trong 7 ngày, mỗi ngày tiến hành khuấy đều hỗn hợp 2-3 lần, mỗi lần từ 3-5 phút

=> Kết quả sản phẩm thu được: Chế phẩm IMO thơm mùi men rượu, sủi bọt khí nhiều và có một màng men. Pha trộn IMO gốc để xử lí thải theo tỉ lệ: 5 lít nước sạch : 1 lít IMO gốc.

* Bước 5. Thu thập dữ liệu và phân tích kết quả:

● Thử nghiệm trên mô hình chuồng bò, chuống gà, chuồng lợn khu vực có mùi và nước thải.

- Hiện tượng xẩy ra: Khi tưới chế phẩm IMO lên các loại mô hình thì thấy có bọt khí xuất hiện và ngấm dần trên nền chuồng, sau 15-25 phút thì mất mùi hôi thối, nước thải trong hơn, lắng xuống.

- Giải thích kết quả: Trong chế phẩm IMO có các VSV bản địa (vi khuẩn latic, trực khuẩn Biosubtly II, bi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, xạ khuẩn, nấm men,…). những loại VSV có lợi sẽ thúc đẩy nhanh chóng quá trình phân hủy những chất hữu cơ trong nước thải, phân thải và hấp thụ nhanh những khí độc ví dụ như NO2, COD, NH3, BOD5, H2S,...nhằm biến đổi chúng thành một dạng năng lượng tích cực khác, hay trừ khử mùi hôi và những nguy cơ lây nhiễm bệnh tật. Sản phẩm của quá trình này là CO2, H2O, đường, rượu, … còn có cả VSV. Các quá trình sinh học xẩy ra như sau: Nếu không bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi các chất độc hại trong nước thải, các kênh rạch ao hồ có khả năng tự làm sạch nhờ hoạt động sống của VSV qua các quá trình cơ bản xẩy ra theo phản ứng sau:

OFFICIAL

+ Quá trình phân giải các chất hữu cơ trong điệu kiện hiếu khí:

+ Quá trình phân giải các chất hữu cơ trong điệu kiện kị khí: Giai đoạn thủy phân: các chất hữu cơ bị thủy phân dưới tác dụng của các enzim VSV, sản phẩm cuối cùng sẽ là các chất khí chủ yếu CO2 và CH4.

Giai đoạn lên men axit: Những hydrat cacbon (đường, tinh bột, chất xơ) dễ bị phân hủy tạo thành các axit hữu cơ (axit axetic, axit butyric propionic) pH giảm

xuống <5 có kèm mùi hôi thối.

Giai đoạn chấm dứt lên men axit: các chất hữu cơ tiếp tục được phân giải tạo thành các chất khí khác nhau như CO2, N2, CH4, H2, …pH của môi trường dần tăng lên. Mùi thải rất khó chịu do thành phần của H2S, indol, scatol và mecaptan.

OFFICIAL

Giai đoạn lên men kiềm hay lên men metan: các sản phẩm trung gian, chủ yếu là xenluloza, axit béo, các hợp chất chứa nito tiếp tục bị phân hủy và tạo nhiều khí CO2, CH4, pH môi trường tăng lên và chuyển sang dạng kiềm. - Kết luận giả thuyết đưa ra: Giả thuyết đưa ra là đúng, qua thí nghiệm thực nghiệm trên môi trường cho thấy IMO khử mùi chuồng trại, nước thải chăn nuôi. ● Kết luận vấn đề nghiên cứu: Chế phẩm IMO có thể xử lí nước thải chăn nuôi, khử mùi hôi từ nước thải và phân chuồng trại. Chế phẩm IMO an toàn cho con người, cho động vật, thực vật và cho môi trường. Đây là sản phẩm của nền nông nghiệp bền vững. Hi vọng rằng nhiều người dân có thể biết đến chế phẩm IMO. ● Các ứng dụng của IMO: Mô hình dùng men vi sinh IMO để xử lý mùi hôi chất thải, sản xuất phân bón và thuốc trừ sâu cần triển khai nhân rộng ra các khu dân cư, trường học, bệnh viện, trang trại chăn nuôi, vùng sản xuất nông nghiệp. Các ứng dụng của IMO có thể được ứng dụng như: làm thức ăn chăn nuôi, ủ phân, ủ rác, khử mùi chuồng trại chăn nuôi,rác thải sinh hoạt, giảm ô nhiễm môi trường, thậm chí 1 số loại như loại enzyme còn dùng để tẩy rửa như enzyme bồ hòn, làm thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu,làm phân bón cho đất, cây trồng . Ngoài ra chế phẩm còn dùng để cải tạo lại đất, bổ sung nguồn vi sinh vật có lợi cho đất, xây dựng hệ sinh thái vi mô đã mất do lạm dụng thuốc trừ sâu và phân bón hóa học gây ra, giúp cải tạo nguồn nước trong nông nghiệp và nuôi thủy hải sản, làm men cho việc lên men các loại trái cây, hạt, rễ, củ, thực vật.Tạo ra các sản phẩm có lợi cho hệ tiêu hoá của con người và động vật. Mô hình men vi sinh IMO giảm tối đa chi phí phân, thuốc bảo vệ thực vật; chủ động nguồn đầu tư hàng năm; tạo ra sản phẩm nông nghiệp hữu cơ hoàn toàn. Về phương diện môi trường, các phế phẩm và phụ phẩm nông nghiệp được tận dụng hoàn toàn, giảm thải; môi trường đất, nước ít bị tác động; giảm ô nhiễm môi trường không khí ở vùng trồng trọt, chăn nuôi, khu dân cư.

* Bước 6. Hoàn thiện bản nghiên cứu khoa học; chuẩn bị bài giới thiệu sản phẩm.

+ HS ghi chép các nội dung nghiên cứu được, chụp ảnh, video và các minh chứng để thể hiện tiến trình làm sản phẩm.

Sắp xếp logic, khoa học các nội dung cần trình bày.

Hoàn thiện bản nghiên cứu khoa học.

Giai đoạn 3: Kết thúc dự án Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

(Tiết 3 - 45 phút tại lớp học)

- GV giao nhiệm vụ cho các nhóm HS lần lượt trình bày báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học theo hình thức semina bằng video/ poweroit kèm thuyết trình.

- HS các nhóm lần lượt trình bày bài báo cáo.

- GV tổng hợp, khái quát hóa tri thức; hướng dẫn HS đánh giá quá trình học tập qua các phiếu đánh giá và các bảng kiểm NL NCKH

- HS tự đánh giá sản phẩm dự án của nhóm; đánh giá sản phẩm dự án của các nhóm khác theo tiêu chí đã đưa ra; hoàn thành các bảng kiểm NL NCKH.

2.4. Đánh giá năng lực nghiên cứu khoa học

Chúng tôi tiến hành đánh giá NL NCKH thông qua quá trình theo dõi hoạt động HS trong dạy học chủ đề STEM qua bộ tiêu chí và công cụ đánh giá NL NCKH gồm: Rubric đánh giá, các bảng kiểm đánh giá kỹ năng trong NL NCKH và câu hỏi bài tập.

OFFICIAL

2.4.1. Rubric đánh giá kỹ năng trong NL NCKH Căn cứ cấu trúc NL NCKH đã đề xuất, tôi xây dựng hệ thống tiêu chí đáng giá NL NCKH thể hiện qua bảng sau: Bảng 2.6. Hệ thống tiêu chí đáng giá NL NCKH

Kỹ năng Mức độ Mức 1 Mức 2 Mức 3

A. Quan sát sự vật hiện tượng và xác định vấn đề nghiên cứu.

Đặt ra câu hỏi nhưng không liên quan đến vấn đề, vì vậy chưa đề xuất vấn đề.

B. Đưa ra phán đoán và xâydựnggiảthuyết

Phân tích được một phần vấn đề nhưng chưa xây dựng được giả thuyết nghiên cứu

Đặt ra được các câu hỏi liên quan đến vấn đề nhưng chưa biểu đạt được vấn đề.

Đề xuất được vấn đề, đặt được câu hỏi và dùng ngôn ngữ của mình biểu đạt đầy đủ được vấn đề đã đề xuất

Phân tích được vấn đề để nêu phán đoán, xây dựng giả thuyết nghiên cứu nhưng biểu đạt giả thuyết còn lúng túng

Phân tích được vấn đề để nêu phán đoán, xây dựng giả thuyết nghiên cứu và phát biểu được giả thuyết.

C. Thu nhận và xử lí thông tin

Thu thập được một phần nguồn tài liệu; nhưng chưa phân tích, tổng

Thu thập được nguồn tài liệu; Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa

Thu thập được nguồn tài liệu; Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa

D. Thiết kế và thực hiện NCKH

hợp, hệ thống hóa tài liệu; chỉ đưa ra được một phần của cơ sở lí thuyết vấn đề nghiên cứu.

Lựa chọn phương pháp chưa thích hợp, lập kế hoạch thực hiện nhưng không khả thi. Chỉ thực hiện được một phần của kế hoạch vì vậy không có kết quả.

tài liệu; Đưa ra được cơ sở lí thuyết của vấn đề nghiên cứu nhưng cần sự hỗ trợ của GV

Lựa chọn được phương pháp và lập kế hoạch thực hiện nhưng cần sự hỗ trợ của GV. Thực hiện được kế hoạch có kết quả nhưng chưa giải thích được kết quả và kết luận vấn đề

E.Viết, trình bày báo cáo và thảo luận

Viết báo cáo chưa đầy đủ, trình bày còn lúng túng, chưa đầy đủ.

Viết được báo cáo nhưng trình bày báo cáo chưa rõ ràng, mạch lạc. Bảo vệ được một phần kết quả nghiên cứu.

tài liệu; Đưa ra cơ sở lí thuyết của vấn đề nghiên cứu tốt.

OFFICIAL

Lựa chọn được phương pháp và lập kế hoạch thực hiện tốt. Thực hiện kế hoạch hoàn thiện: kết quả tốt, đánh giá và so sánh được kết quả với giả thuyết, giải thích và rút ra kết luận.

Viết được báo cáo, Trình bày báo cáo rõ ràng, đầy đủ và bảo vệ được kết quả nghiên cứu một cách thuyết phục.

Bảng 2.7. Kiểm quan sát đánh giá NL NCKH cho GV BẢNG KIỂM QUAN SÁT DÀNH CHO GV

Ngày……tháng……năm…… Đối tượng quan sát:………………………….......….... Lớp………… Nhóm……... Tên bài học/ chủ đề học tập:………………………………………..............…………

Kỹ năng Mức độ đạt được Mức 1 Mức 2 Mức 3

A. Quan sát sự vật hiện tượng và xác định vấn đề nghiên cứu.

B. Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết

C. Thu nhận và xử lí thông tin

D. Thiết kế và thực hiện NCKH

E.Viết, trình bày báo cáo và thảo luận

Bảng 2.8. Bảng kiểm đánh giá kỹ năng đề xuất vấn đề liên quan

TT Vấn đề

1

Tôi tập trung quan sát và đặt ra được các câu hỏi liên quan đến vấn đề nghiên cứu

2 Tôi phân tích được bối cảnh đề xuất vấn đề

3

Tôi dùng ngôn ngữ của mình biểu đạt được vấn đề đã đề xuất

Có Phân vân Không

Tôi phân tích được vấn đề để nêu được phán đoán 5 Tôi xây dựng và phát biểu được giả thuyết nghiên cứu Bảng 2.9. Kiểm đánh giá kỹ năng lập thu nhận và xử lí thông tin

4

Vấn đề

Tôi thu thập được nguồn tài liệu nghiêncứu

Tôi phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa được tài liệu

Tôi đưa ra được cơ sở lí thuyết của vấn đề nghiên cứu

Phân vân Không

Bảng 2.10. Kiểm đánh giá kỹ năng thiết kế và thực hiện NCKH

TT Vấn đề Có Phân vân Không

1

Lập được kế hoạch thực hiện khả thi

2 Có trách nhiệm với nhiệm vụ được giao, hoàn thành đúng thời hạn

3

Tìm kiếm sự giúp đỡ từ các thành viên khác khi gặp khó khăn

4 Thu thập, lưu giữ được dữ liệu từ kết quả thực nghiệm, điều tra

5

Đánh giá được kết quả dựa trên phân tích, xử lý các dữ liệu

6 So sánh được kết quả với giả thuyết, giải thích, rút ra kết luận và điều chỉnh (nếu cần)

7

Đề xuất được ý kiến khuyến nghị vận dụng kết quả nghiên cứu, hoặc vấn đề nghiên cứu tiếp.

Bảng 2.11. Kiểm đánh giá kỹ năng viết, trình bày báo cáo và thảo luận

TT Vấn đề

Có Phân vân Không

Sử dụng được ngôn ngữ, hình ảnh, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt quá trình và kết quả nghiên cứu 2 Viết được báo cáo nghiên cứu khoa học 3 Luôn lắng tích cực và tôn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá 4

1

Giải trình, phản biện và bảo vệ kết quả nghiên cứu một cách thuyết phục 2.4.3. Câu hỏi, bài tập đánh giá NL NCKH

PHIẾU HỌC TẬP

Chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” (Sinh học 10) Bài tập 1: VSV phân bố ở khắp mọi nơi trên Trái Đất và rất đa dạng về chủng loài. Tuy nhỏ bé nhất trong sinh giới nhưng khả năng hấp thu và chuyển hóa của VSV vượt xa các sinh vật bậc cao và chúng có tốc độ tăng trưởng và sinh sản cực kì lớn. Trong quá trình tiến hóa lâu dài, VSV đã tạo cho mình những

cơ chế điều hòa trao đổi chất để thích ứng được với những điều iện bất lợi. Do vậy mà VSV có vai trò rất quan trọng trong tự nhiên cũng như trong hoạt động sống của con người. Trong nông nghiệp, VSV sống trong đất và trong nước tham gia tích cực vào quá trình phân giải các xác hữu cơ thành CO2 và các hợp chất vô cơ cung cấp cho cây trồng và các sinh vật khác. Các VSV cố định nito thực hiện việc biến khí nito trong không khí thành hợp chất nito cung cấp cho cây cối. VSV tham gia tích cực trong quá trình hình thành chất mùn. VSV là nguồn thức ăn tự nhiên quan trọng trong các thủy vực, là thành phần chủ yếu của các chế phẩm sinh học. Trong công nghệ thực phẩm, VSV là lực lượng sản xuất trực tiếp của công nghiệp lên men. VSV sinh ra rất nhiều sản phẩm trao đổi chất khác nhau, trong số đó có nhiều sản phẩm đã được sản xuất lớn ở quy mô công nghiệp như men bánh mì, rượu etylic, vitamin B2, penicilin, …Trong các nguồn năng lượng mà con người có thể khai thác mạnh mẽ trong tương lai có năng lượng thu từ khối lượng chất sống của VSV. VSV có vai trò quan trọng trong việc phân giải các phế thải nông nghiệp, công nghiệp. Chúng có vai trò hết sức quan trọng trong việc bảo vệ môi trường.

OFFICIAL

(Nguồn: Đinh Quang Báo, 2018, Dạy học phát triển năng lực môn Sinh học THPT, NXB Đại học sư phạm, trang 51)

Đọc các thông tin trên và hoàn thành các câu hỏi sau:

Câu 1: Đặc điểm nào dưới đây có ở hầu hết các loài vi sinh vật ?

1. Kích thước hiển vi

Hấp thụ và chuyển hóa chất dinh dưỡng nhanh

1,

kiểu

dưỡng

1,

2 - Sản xuất nước tương: b - Quá trình lên men etylic của nấm men, nấm mốc.

3 - Sản xuất sữa chua: c - Quá trình lên men lactic của vi khuẩn lactic đồng hình.

4 - Sản xuất rượu: d - Quá trình phân giải prôtêin động vật của vi sinh vật có sẵn trong ruột cá.

Câu 4: Trình bàyvai trò của VSV trong đời sống,sứckhỏe và môi trường?

Bài tập 2: Bạn Hoa làm sữa chua ở nhà như sau: chuẩn bị nguyên liệu gồm 1 hộp sữa đặc có đường, nước ấm 400C (1,5 ống nước sôi và 1,5 ống nước nguội), 1 hũ sữa chua làm men cái, ca lớn, nồi ủ và hũ đựng. Thực hiện theo các thao tác: Đổ sữa đặc ra ca lớn, dùng lon đựng sữa đặc vừa rồi đong thêm 1,5 lon nước sôi và 1,5 lon nước đun sôi để nguội vào ca sữa đặc. Quấy đều cho sữa đặc tan hoàn toàn, rồi cho sữa chua men cái vào quấy đều. Cho hỗn hợp sữa vào hũ đựng và đậy nắp lại rồi đem đi ủ. Sử dụng nồi chứa nước ấm để ủ trong 6 tiếng, sau đó lấy ra bỏ ngăn mát tủ lạnh và sử dụng dần.

Câu 1: Theo em bạn Hoa thực hiện quy trình làm như vậy đúng hay sai? Em hãy thực hiện tiến hành làm sữa chua tại nhà để kiểm chứng kết quả?

Câu 2: Nêu hiện tượng em quan sát được khi thực hiện làm sữa chua (màu sắc, trạng thái, hương thơm, vị ngọt)?

Câu 3: Em hãy giải thích các hiện tượng trên và kết luận về quy trình làm sữa chua?

Bài tập 3: Bạn Nam quan sát mẹ muối dưa: mẹ Nam cắt nhỏ rau cải từ 3-4 cm, phơi cải ở chỗ nắng nhẹ hoặc râm cho cải se mặt, sau đó rửa sạch và để ráo. Mẹ chuẩn bị nước muối như sau: nước đun sôi để ấm 300C, pha 1 lít nước ấm và 3 thìa café muối (nước muối NaCl - 5-6%) cho vào vại, cho thêm 1 thìa café đường, khuấy cho tan. Tiếp đó cho cải vào, để cải chín đều, mẹ xếp cọng vào trước, sau đó phủ lá lên trên. Dùng một vỉ tre dìm dưa xống, nén thật chặt bằng một hòn đá sạch để dưa ngập trong nước, đậy kín. Sau 2-3 ngày, dưa vàng ươm, có vị chua nhẹ, thơm. Quan sát thấy cách mẹ muối dưa, Nam cho rằng muối dưa rất dễ, tại sao một số người lại cho rằng có “tay” muối dưa. Dựa vào các thông tin trên, em hãy trả lời các câu hỏi sau:

Câu 1: Vấn đề cốt lõi trong đoạn thông tin trên là gì? Xác định mâu thuẫn trong tình huống đó?

Câu 2: Giải thích cơ sở khoa học của các thao tác muối dưa sau:

- Khi muối dưa người ta phải phơi cải cho héo (se mặt);

- Khi muối dưa phải đổ ngập nước và nén chặt lại;

- Khi muối dưa, người ta thường cho thêm 1 ít nước dưa cũ hoặc 1-2 thìa đường;

Câu 3: Rau quả làm dưa chua phải có điều kiện gì? Nếu không đạt được điều kiện đó phải làm như thế nào?

Câu 4: Tại sao có người thực hiện đúng các công đoạn trên mà dưa vẫn bị khú? Tại sao có khi trên mặt dung dịch trong vại muối dưa xuất hiện váng trắng? Em hãy chọn một loại rau quả và muối chua để kiểm chứng các lí giải của mình? Kết luận chương 2

Trong chương 2, chúng tôi đã tiến hành phân tích cấu trúc và nội dung của chủ đề Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật, Sinh học 10, cho thấy có thể áp dụng dạy học chủ đề STEM vào nội dung này và rèn luyện các NL chung và NL NCKH.

OFFICIAL

Chúng tôi đã đưa ra được quy trình thiết kế và quy trình tổ chức dạy học chủ đề STEM và xây dựng kế hoạch, tiến trình dạy học cho chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10).

Trên cơ sở mục tiêu dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10), hướng dẫn việc đánh giá kết quả học tập và đánh giá năng lực đã trình bày trong chương trình giáo dục phổ thông 2018, chúng tôi thiết kế rubric và bộ công cụ đánh giá NL NCKH.

Ðể kiểm nghiệm giá trị khoa học của các kết quả nghiên cứu, chương tiếp theo nghiên cứu sẽ trình bày phương pháp kiểm nghiệm, đánh giá những kết quả thực tiễn khi sử dụng dạy học STEM phát triển NL NCKH môn Sinh học ở trường phổ thông.

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.1. Mục đích thực nghiệm

- Đánh giá kết quả của việc sử dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM để phát triển NL NCKH cho HS trong dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” (Sinh học 10-THPT).

- Xác định tính khả thi của việc sử dụng hình thức dạy học theo định hướng giáo dục STEM để phát triển NL NCKH cho HS trong dạy học bộ môn Sinh học cấp THPT.

3.2. Nội dung thực nghiệm

- Đề tài được triển khai thực hiện từ năm học 2020 - 2021, 2021-2022.

- Các giáo án được thiết kế theo quy trình mà đề tài đã đề ra, có sử dụng các các bài kiểm tra để đánh giá về mặt kiến thức và các phiếu hỏi để điều tra, tìm hiểu tính hứng thú của HS khi học tập thông qua các hoạt động học tập theo chủ đề giáo dục STEM.

3.3. Phương pháp thực nghiệm

- Chúng tôi đã tiến hành dạy ở các lớp: 10C6(TN) và 10C4(ĐC) tại trường THPT Nam Đàn 2 và các lớp của các trường THPT Nam Đàn 1, THPT Lê Hồng Phong, THPT Thái Lão. Đây là 04 ngôi trường đều học chương trình cơ bản, HS hiếu học.

- Đối với lớp thực nghiệm chúng tôi đã tiến hành tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM để phát triển NL NCKH cho HS theo quy trình đề ra. Nội dung được chọn là chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV”, Sinh học 10.

- Đối với lớp đối chứng, chúng tôi tiến hành giảng dạy theo trình tự các bài của SGK bằng các PPDH tích cực có tham khảo kết hợp giáo án của nhiều đồng nghiệp để soạn giảng.

- Sau khi thực nghiệm, chúng tôi tiến hành đánh giá sự tiếp thu bài học của HS và NL NCKH dựa trên cơ sở các tiêu chí của NL NCKH đã được chúng tôi nghiên cứu và lựa chọn.

k

qu

th

c nghiệm 3.4.1. Phân tích định lượng a) Kết quả đánh giá nhận thức kiến thức Với mục đích đánh giá khả năng lĩnh hội kiến thức khi dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho HS chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” (Sinh học 10) chúng tôi đã tiến hành kiểm tra kết quả học tập của học sinh bằng điểm số trong các bài kiểm tra ở các lớp TN và ĐC . Kết quả qua thống kê bằng phần mềm SPSS ở bảng 3.1:

Bảng 3.1. Kết quả thống kê điểm số của 3 bài kiểm tra trong quá trình TN

Điểm Xi

Kiểm tra đầu TN Kiểm tra giữa TN Kiểm tra sau TN

Lớp ĐC Lớp TN Lớp ĐC Lớp TN Lớp ĐC Lớp TN SL % SL % SL % SL % SL % SL % 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 4 10.0 4 10.0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 5 12.5 4 10.0 2 5.0 0 0 0 0 0 0 5 14 35.0 14 35.0 5 12.5 3 7.5 3 7.5 1 2.5 6 10 25.0 10 25.0 18 45.0 17 42.5 12 30.0 2 5.0 7 4 10.0 5 12.5 9 22.5 12 30.0 16 40.0 11 27.5 8 3 7.5 3 7.5 3 7.5 5 12.5 6 15.0 21 52.5 9 0 0 0 0 3 7.5 2 5.0 2 5.0 3 7.5 10 0 0 0 0 0 0 1 2.5 1 2.5 2 5.0

số liệu thống kê tại bảng 3.1, chúng tôi cũng đã tiến hành

Hình 3.2. Biểu đồ đường tích lũy lớp TN và lớp ĐC ở lần kiểm tra giữa TN

Hình 3.3. Biểu đồ đường tích lũy lớp TN và lớp ĐC ở lần kiểm tra sau TN

Từ bảng 3.1 và các biểu đồ 3.1; 3.2; 3.3 trên chúng ta thấy rằng, đường tích lũy của lớp TN và ĐC ở trước TN tương đương nhau, giữa TN thì đường tích lũy của 2 lớp có phần thay đổi nhưng chưa rõ rệt. Giữa TN lớp TN bắt đầu tiến bộ hơn sau khi tham gia các hoạt động học tập trong chủ đề STEM. Sau TN thì đường tích lũy của lớp TN luôn ở phía bên phải và thấp hơn đường tích lũy tích của lớp ĐC, đồng thời khoảng cách giữa 2 đường tích lũy của lớp TN và ĐC ngày càng lớn, chứng tỏ tỷ lệ HS có điểm Xi thuộc nhóm trung bình và yếu ở các lớp TN ít hơn các lớp ĐC và tỷ lệ HS khá, giỏi của lớp TN cao hơn lớp ĐC. Để kiểm định độ tin cậy của điểm số thu được trong quá trình thực nghiệm, chúng tôi đã sử dụng phần mềm SPSS để kiểm định và cho ra kết quả như sau:

Thông số

Bảng 3.2. Bảng tổng hợp các tham số thống kê đặc trưng bằng phần mềm SPSS

Kiểm tra đầu TN Kiểm tra giữa TN Kiểm tra sau TN

Lớp ĐC Lớp TN Lớp ĐC Lớp TN Lớp ĐC Lớp TN

Số lượng HS 40 40 40 40 40 40

Điểmtrungbình(Mean)

5.4 5.4 6.4 6.7 6.9 7.7

Trung vị (Median) 5.0 5.0 6.0 6.5 7.0 8.0

Mode 5.0 5.0 6.0 6.0 7.0 8.0

Độlệchchuẩn(Std.Deviation) 1.33 1.34 1.19 1.10 1.090 0.96

Phương sai (Variance) 1.77 1.78 1.42 1.23 1.19 0.92

OFFICIAL

Corrected Item-Total Correlation 0.955 0.977 0.968 0.953 0.950 0.960

Độ tin cậy

Cronbach's Alpha 0,988

Thông qua kết quả thống kê mô tả bằng phần mềm SPSS chúng ta thấy được tỷ lệ HS đạt mức điểm trung bình và dưới trung bình giảm dần, tỷ lệ HS đạt mức điểm khá và giỏi tăng dần qua quá trình thực nghiệm giữa lớp TN cũng như trong lớp ĐC. Tuy nhiên, khi nhìn vào độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của lớp TN thấp hơn ở lớp ĐC, nhất là ở giai đoạn giữa và cuối thực nghiệm. Trong phân tích này chúng ta sẽ thấy được điểm của lớp TN ít bị phân tán và đồng đều hơn lớp ĐC. Trên cơ sở sử dụng cùng một chỉ số độ tin cậy Cronbach's Alpha (0,988) để kiểm chứng thì ở cả lớp TN và lớp ĐC đều nằm trong điều kiện kiểm định Corrected

là đáng tin cậy.

Kết quả đánh giá định lượng các tiêu chí của NL NCKH

đánh giá mức độ rèn luyện các kĩ năng của từng tiêu chí NL NCKH, trong quá trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM, chúng tôi đã đánh giá mức độ đạt được theo từng tiêu chí theo kết quả bảng 3.3 sau đây: Bảng 3.3. Kết quả đánh giá định lượng các tiêu chí NL NCKH của HS Tiêu chí Mức độ Kết quả đạt được Đầu TN Giữa TN Sau TN SL % SL % SL % A. Quan sát sự vật hiện tượng và xác định vấn đề nghiên cứu.

1 26 61.9 0 0.0 0 0.0 2 9 21.4 16 40.0 5 12.5 3 5 11.9 24 60.0 35 87.5

B. Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết

1 27 64.3 4 9.5 0 0.0 2 11 26.2 22 52.4 12 28.6 3 2 4.8 14 33.3 28 66.7

C. Thu nhận và xử lí thông tin 1 31 73.8 11 26.2 4 9.5 2 8 19.0 23 54.8 20 47.6 3 1 2.4 6 14.3 16 38.1

D. Thiết kế và thực hiện NCKH

1 29 69.0 11 26.2 3 7.1 2 11 26.2 24 57.1 23 54.8 3 0 0.0 5 11.9 14 33.3

1 37 88.1 23 54.8 10 23.8 2 3 7.1 14 33.3 19 45.2 3 0 0.0 3 7.1 11 26.2 Từ bảng 3.3, chúng ta có thể thấy các tiêu chí của NL NCKH có sự tăng lên rõ rệt theo chiều hướng tích cực. Ở giai đoạn đầu TN, các tiêu chí HS chủ yếu đạt ở mức 1 và mức 2, đến sau TN tỉ lệ HS đạt mức 3 tăng lên đáng kể. Ví dụ ở tiêu chí A: Quan sát sự vật hiện tượng và xác định vấn đề nghiên cứu ở giai đoạn đầu TN tỉ lệ HS đạt mức 3 là 11.9%, mức 2 là 21.4% và mức 1 là 61.9%; giữa TN tỉ lệ HS đạt mức 3 tăng lên 60%, mức 2 là 40%, đạt mức 1 là 0%; sau TN tỉ lệ HS đạt mức 3 là 87.5%, đạt mức 2 là 12.5% và không có HS nào đạt mức 1 nữa.

E. Viết, trình bày báo cáo và thảo luận

Ngoài ra, ở bảng còn thể hiện rõ sự tăng không đều giữa các tiêu chí. Các tiêu chí tăng mạnh như: quan sát sự vật hiện tượng và xác định vấn đề nghiên cứu, đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết và thu nhận và xử lí thông tin; còn tiêu chí thiết kế và thực hiện NCKH tăng vừa và tiêu chí ciết, trình bày báo cáo và thảo luận tăng nhưng ở mức độ thấp. Có thể giải thích đây là các tiêu chí khó, HS cần phải được rèn luyện qua nhiều lần và thời gian dài hơn nữa mới đạt được mức thành thạo. Với kết quả đánh giá các kỹ năng của NL NCKH, chúng tôi tiến hành kiểm tra độ tin cậy bằng phần mềm SPSS cho thấy rằng “Độ tin cậy Cronbach's Alpha” là 0.832, các kết quả kiểm định độ tin cậy “Corrected ItemTotal Correlation” đều lớn hơn 0.5 cho thấy rằng kết quả trên rất đáng tin cậy. Như vậy, với các hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM chúng tôi đã đề xuất và thực hiện trong đề tài đã rèn luyện được NL NCKH cho HS và có thể đánh giá được NL này thông qua chủ đề STEM.

3.4.2. Phân tích định tính

- Bằng phương pháp quan sát thấy: đa số HS hứng thú và sôi nổi khi tham gia dạy học theo định hướng giáo dục STEM.

+ Trong quá trình hoạt động: các thành viên trong nhóm có sự phân công rõ nhiệm vụ, hợp tác, thảo luận với nhau rất hiệu quả.

+ Báo cáo sản phẩm: khả năng diễn đạt vấn đề lưu loát, ngắn gọn, súc tích và dễ hiểu, tác phong tốt.

- Phân tích bài kiểm tra nhận thấy: Ở lớp thực nghiệm, cách trình bày bài kiểm tra khoa học hơn, cách giải thích vấn đề logic hơn; các câu hỏi liên quan đến kiến thức thực tế được trình bày một cách sáng tạo chi tiết; thể hiện sự hiểu bài, nắm chắc kiến thức và khả năng vận dụng kiến thức tốt.

+ Kiến thức HS có được thông qua quá trình học tâp theo chủ đề STEM được lưu giữ lâu hơn, có hiệu quả hơn sự lĩnh hội thụ động - Phân tích sản phẩm: các sản phẩm của HS được hoàn thành như sơ đồ tư duy và powerpoit trình bày kiến thức, đề cương nghiên cứu, sản phẩm IMO làm sạch môi trường, phiếu học tập là những sản phẩm thể hiện được các kiến thức lĩnh hội được trong quá trình học và hiểu biết thực tế thế giới sống.

- CáckỹnăngcủaNLNCKHcủanhómlớpTNcũngtốthơnhẳnsovớilớp ĐC. 3.4.3. Thực trạng HS sau khi tham gia học tập chủ đề STEM Sau quá trình thực nghiệm, để thấy được hiệu quả của việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM, chúng tôi đã thiết kế 01 phiếu điều tra (Xem Phụ lục 1.2) và tiến hành điều tra 40 HS lớp TN. Phiếu hỏi gồm 9 câu hỏi nhằm xác định thái độ hứng thú học tập của HS khi được học theo định hướng giáo dục STEM qua chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” (Sinh học 10). Kết quả khảo sát được thể hiện trong Hình 3.4 sau đây:

2. Em được thực hành nhiều hơn so với các tiết học thông thường và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống.

3. Em hiểu bài và biết vận dụng kiến thức vào trong thực tiễn

4. Các nhiệm vụ học tập là vừa sức với em.

5. Em được trao đổi, giao tiếp và hợp tác với bạn bè tốt hơn.

6. Thông qua các hoạt động học tập, giúp em phát triển khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề tốt hơn.

7. Thông qua các hoạt động học tập STEM giúp em phát triển tư duy sáng tạo.

8. Thông qua các hoạt động học tập STEM, em cảm thấy yêu thích môn Sinh học hơn.

9. Em cảm thấy hứng thú và muốn tiếp tục được học môn Sinh học theo định hướng giáo dục STEM

80

65

60

65

65

1. Em được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, được chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học tập. Rất đồng ý Đồng ý Không đồng ý Rất không đồng ý

72.5

67.5

35

40

Kết quả khảo sát thái độ hứng thú học tập của HS sau khi được học theo định hướng giáo dục STEM 77.5

20

0

0

0

0

35

35

25.5

65 22.5

0

0

0

32.5

0

35 0

%

Hình 3.4. Kết quả khảo sát thái độ hứng thú học tập của HS sau khi được học theo định hướng giáo dục STEM

Từ hình 3.4 cho thấy trên 68% HS rất đồng ý hoặc đồng ý rằng dạy học theo định hướng giáo dục STEM giúp HS làm quen với các hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, nâng cao kĩ năng giao tiếp và hợp tác với đồng đội, các em được thực hành nhiều hơn, hiểu bài và biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn, các em được phát triển tư duy giải quyết vấn đề và sáng tạo. Và thông qua các hoạt

động học tập STEM, các em thấy yêu thích học môn Sinh học hơn và muốn tiếp tục được học môn Sinh học theo định hướng giáo dục STEM.

Kết luận chương 3

Thông qua kết quả thực nghiệm sư phạm cho chúng ta thấy việc tổ chức dạy học chủ đề STEM môn Sinh học nói chung và trong dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” (Sinh học 10) nói riêng có vai trò rất quan trọng trong việc phát triển NL cho HS. Việc vận dụng dạy học STEM vào dạy học Sinh học không những góp phần phát huy tính tích cực, độc lập nhận thức, nâng cao ý thức chủ động sáng tạo trong học tập mà còn tác động tích cực đến khả năng hình thành các NL cho HS , đặc biệt là NL NCKH, giúp học sinh biết sử dụng hệ thống lí thuyết, phương pháp nghiên cứu thích hợp để xem xét và giải quyết vấn đề có căn cứ khoa học. Từ kết quả thực nghiệm sư phạm có thể khẳng định giả thuyết khoa học mà đề tài đề ra là đúng đắn, hiệu quả và có tính khả khả thi cao, đồng thời đã phát triển được NL của HS phù hợp với môi trường học tập.

OFFICIAL

Phần III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

OFFICIAL

1. Kết luận Từ kết quả nghiên cứu, chúng tôi rút ra một số kết luận như sau: 1. Dạy học theo định hướng tiếp cận NL là phù hợp với xu hướng phát triển của xã hội hiện tại. Trong đó NL NCKH là một trong những năng lực cần thiết mà mỗi con người cần hình thành và phát triển. Vì thế, việc hình thành và phát triển NL NCKH cho HS thông qua quá trình dạy học sẽ góp phần giáo dục toàn diện HS. SKKN góp phần tổng quan được các vấn đề nghiên cứu, hệ thống hóa cơ sở lý luận về NL NCKH, cấu trúc NL NCKH, vai trò của NL NCKH đối với HS và dạy học theo định hướng giáo dục STEM phát triển NL NCKH. 2. Dạy học theo định hướng giáo dục STEM là một trong những phương thức có hiệu quả trong việc phát triển NL NCKH. SKKN đã thiết kế và tổ chức các hoạt động học tập theo định hướng giáo dục STEM phát triển NL NCKH cho chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” (Sinh học 10). Thông qua học tập chủ đề đã tạo điều kiện cho HS có những trải nghiệm khám phá mới mẻ, qua đó góp phần hình thành kiến thức và phát triển các NL cần thiết cho người người học, trong đó có NL NCKH. Đồng thời HS cũng rất hào hứng, tích cực tham gia, kết quả các em nắm kiến thức của bài nhanh chóng và ghi nhớ, khắc sâu được lâu hơn. 3. Để đánh giá NL NCKH của HS thông qua dạy học STEM trong chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” (Sinh học 10), chúng tôi đã lựa chọn và đề xuất hệ thống tiêu chí và bộ công cụ đánh giá NL NCKH của HS. Bộ tiêu chí và công cụ này được sử dụng trong quá trình tổ chức dạy học nhằm đánh giá chính xác, khách quan NL NCKH của HS trong quá trình rèn luyện.

4. Thực nghiệm sư phạm đã được tiến hành trên 40 HS (lớp 10C6) ở trường THPT Nam Đàn 2, Nam Đàn, tỉnh Nghệ An. Kết quả kiểm nghiệm hiệu quả đều tăng theo chiều hướng tích cực trong việc rèn luyện NL NCKH và lĩnh hội tri thức của HS ở 3 giai đoạn đầu TN, giữa TN và sau TN. Điều đó góp phần khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đề ra. Vì vậy, quy trình thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề/ bài học STEM để hình thành và phát triển NL NCKH cho HS có thể triển khai và ứng dụng trên diện rộng.

2. Kiến nghị Qua quá trình nghiên cứu và thực nghiệm đề tài, chúng tôi đề xuất một số kiến nghị như sau:

1. Để khẳng định hơn nữa về kết quả của đề tài nên tiến hành thực nghiệm thêm tại các trường THPT khác.

2. Tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện quy trình thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề/ bài học STEM để hình thành và phát triển NL NCKH cho HS, từ đó có thể vận dụng cho các phần khác, chương khác trong chương trình Sinh học nói riêng và trong các môn học khác nói chung.

3. Các trường THPT cần khuyến khích, tạo điều kiện, bồi dưỡng cho GV các cấp lí luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM phát triển NL NCKH để nâng cao chất lượng giáo dục.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾNG VIỆT

[1] Ban Chấp hành Trung ương (2013), Nghị quyết Hội nghị trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, 29-NQ/TW, 4/11/2013, Hà Nội.

[2] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2018), Chương trình giáo dục phổ thông - Chương trình tổng thể (Ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26/12/2018 của Bộ trưởng Bộ GD-ĐT).

[3] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2019), Giáo dục STEM, Tài liệu tập huấn.

[4] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2019), Sách giáo khoa Sinh học 10, NXB Giáo dục Việt Nam.

[5] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2020), Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học.

OFFICIAL

[6] Cao Thị Sông Hương (2018), “Tổ chức dạy học môn Vật lý dựa trên tiến trình NCKH ở THCS”, Tạp chí giáo dục, số đặc biệt (Kì 2-5/2018), tr 183187.

[7] Đặng Thị Dạ Thủy (2015), Bài tập thí nghiệm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh trong dạy học Sinh học ở phổ thông, Tạp chí Giáo dục, số 363 (kì 2-7/2016), tr52-54.

[8] Lê Đình Trung (Chủ biên), Phan Thị Thanh Hội (2015), Dạy học theo định hướng hình thành và phát triển năng lực người học ở trường phổ thông, Nhà xuất bản Đại học Sư phạm, Hà Nội.

[9] Lê Xuân Quang (2017), “Dạy học môn công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM”, Luận án tiến sĩ khoa học giáo dục, Trường đại học Sư phạm Hà Nội.

[10] Nguyễn Tiến Long (2017), “Phát triển năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh trường THCS&THPT Nguyễn Tất Thành thông qua hoạt động của câu lạc bộ khoa học, Tạp chí giáo dục, số đặc biệt, (Kì 1-6/2016), tr 165-167.

[11] Nguyễn Thanh Nga và các cộng sự (02/2021), Giáo dục STEM - Hướng dẫn thực hiện kế hoạch bài dạy đáp ứng yêu cầu phát triển phẩm chất, năng lực học sinh trung học, NXB Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh.

[12]

Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội (2017), “Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông”, NXB Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh.

[13]

Nguyễn Văn Hồng -Vũ Thị Thanh Thuỷ (2018), Định hướng phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trong dạy học phần “Sinh thái học ” (Sinh học 12), Tạp chí giáo dục, số 452 (Kì 1 - 3/2018), tr 54-56.

[14] Nguyễn Văn Hồng, Vũ Thị Thanh Thủy (2019), Quy trình xây dựng dự án học tập theo định hướng phát triển NL NCKH cho HS THPT, Tạp chí giáo dục, số 464 (Kì 2-10/2019), tr 60-64.

[15] Nguyễn Xuân Qui (2015), Một số biện pháp phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trong dạy học hóa học,Tạp chí khoa học Đại học Sư phạm TP HCM, số 6, tr 146-152.

[16] Thủ tướng Chính phủ (2017), Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, Hà Nội.

[17] Trần Huyền Thanh (2015), Sử dụng thí nghiệm trong dạy học sinh học 11Trung học phổ thông nhằm phát triển năng lực nghiên cứu cho học sinh, Luận văn Thạc sĩ Khoa học Giáo dục, Đại học Quốc Gia, Hà Nội.

[18] Trần Thị Gái và các cộng sự (2018), Thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học sinh học trung học phổ thông, Tạp chí Giáo dục số 443 kì 112/2018.

OFFICIAL

[19] Vũ Cao Đàm (1999). Phương pháp luận nghiên cứu khoa học. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

TIẾNG ANH

[20] Biography(2017), https://www.biography.com/people/galileo-9305220, 16/8/201 4

[21] Kerstin Kremer, 2013, The relationship in biology between the nature of science and scientific inquiry. Ournal of Biological Education 48(1):1-8

[22] Ronald A. Beghetto, 2007, Factors associated with middle and secondary students' perceived science competence. Journal of Research in Science Teaching,Volume 44, Issue 6 p. 800-814

[23] Seberová Alena (2008), La compétence de recherche et son développement auprès des étudiants - futurs enseignants en République tchèque, Recherche & Formation, (59), pp.59-74.

[24] Stiller, 2021, On the Stairway to Competence in Scientific Inquiry, School Science Review, v102 n380 p67-74 Mar 2021

PHỤ LỤC 1.1. PHIẾU ĐIỀU TRA THỰC TRẠNG DẠY HỌC Phiếu số 1 : PHIẾU KHẢO SÁT GIÁO VIÊN

Kính gửi: Quý Thầy/ Cô giáo dạy môn Sinh học Với mong muốn thu thập những dữ liệu quan trọng về thực trạng dạy học môn Sinh học hiện nay tại các trường phổ thông với đề tài “Phát tiển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh trong dạy học chủ đề: Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật (Sinh học 10-THPT) theo định hướng giáo dục STEM”. Chúng tôi rất mong nhận được ý kiến của Quý Thầy/Cô về một số vấn đề dưới đây bằng cách đánh dấu chéo (X) vào ô lựa chọn ý kiến. Họ và tên:………………………………………………………… Đơn vị công tác:………………………. Số năm công tác:……… Câu hỏi: Theo ý kiến quý Thầy ( Cô) việc đổi mới PPDH theo định hướng giáo dục STEM phát triển NL NCKH của HS trong dạy học Sinh học diễn ra như thế nào? TT Vấn đề Các phương án trả lời Kết quả

1 Quí Thầy (Cô) đã tham gia tập huấn về định hướng phát triển NL NCKH chưa ?

2

Trong dạy học, việc phát triển NL NCKH cho học sinh có thường được nhắcđến haykhông?

3

4

Theo Thầy (Cô) chú trọng phát triển NL NCKH cho học sinh trong dạy học sinh học là

Thầy (Cô) có thường tổ chức các hoạt động dạy học theo định hướng phát triển NL NCKH cho HS hay không ?

5

Theo thầy ( Cô) việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM phát triển NL NCKH cho HS có những thuật lợi và khó khăn gì?

A. Đã từng tham gia B. Chưa từng tham gia

A. Thường xuyên B. Thỉnh thoảng C. Chưa bao giờ

A. Rất cần thiết B. Cần thiết C. Không cần thiết

A. Thường xuyên

B. Thỉnh thoảng C. Chưa bao giờ

+ Thuận lợi:

+ Khó khăn : Xin chân thành cảm ơn sự cộng tác của quý Thầy cô!

Phiếu số 2 : PHIẾU KHẢO SÁT HỌC SINH

Các em HS thân mến, để làm cơ sở cho đề tài nghiên cứu về phương pháp dạy học Sinh học ở phổ thông hiện nay. Chúng tôi đã xây dựng phiếu điều tra để tìm hiểu tình hình học tập của các em đối với bộ môn Sinh học hiện nay, các em hãy đánh dấu (X) vào ô thấy phù hợp với tình hình học tập của các em nhé, rất mong nhận được sự hợp tác từ phía các em. Họ và tên HS: ………………………………… Lớp: ………..........……… Trường: ……………………………………………………………………. TT Vấn đề Các phương án trả lời Kết quả

1

Trong các giờ dạy môn Sinh học, giáo viên thường rèn luyện cho các em năng lực nào sau ?

A. Năng lực tự học B. Năng lực hợp tác C. Năng lực giải quyết vấn đề D. Năng lực thực hành thí nghiệm E. Năng lực nghiên cứu khoa học

OFFICIAL

2

Theo em, trong dạy học Sinh học việc phát triển năng lực NCKH là viêc làm:

A. Rất cần thiết B. Cần thiết C. Không cần thiết

3

Khã năng nhận biết và giải quyết các vấn đề mang tính khoa học trong thực tiễn liên quan đến môn Sinh học của các em

A. Rất tốt B. Tốt C. Khá D. Trung bình E. Không giải quyết được

4

Kĩ năng nào được các em vận dụng nhiều trong quá trình học tập môn Sinh học

A. Quan sát, đặt câu hỏi, các vấn đề cần tìm hiểu B. Đưa ra những nhận đinh, phỏng đoán về vấn đề cần tìm hiểu và tìm kiếm thông tin cho vấn đề trên C. Giải thích các vấn đề bằng việc đưa ra thí nghiệm chứng minh D. Viết báo cáo, thuyết trình về vấn đề đã NC

Chân thành cám ơn sự đóng góp ý kiến của các em!

PHỤ LỤC 1.2. PHIẾU THĂM DÒ THÁI ĐỘ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH KHI ĐƯỢC HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM QUA CHỦ ĐỀ “CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT” (SINH HỌC 10 – THPT)

Các em thân mến! Các em đã được học tập theo định hướng giáo dục STEM qua chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10

1. Em được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học tập.

2. Em được thực hành nhiều hơn so với các tiết học thông thường và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống.

3. Em hiểu bài và biết vận dụng kiến thức vào trong thực tiễn.

4. Các nhiệm vụ học tập là vừa sức với em.

5. Em được trao đổi, giao tiếp và hợp tác với bạn bè tốt hơn.

6. Thông qua các hoạt động học tập, giúp em phát triển khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề tốt hơn.

7. Thông qua các hoạt động học tập STEM giúp em phát triển tư duy sáng tạo.

8. Thông qua các hoạt động học tập STEM, em cảm thấy yêu thích môn Sinh học hơn.

9. Em cảm thấy hứng thú và muốn tiếp tục được học môn Sinh học theo định hướng giáo dục STEM

PHỤ LỤC 2

PHỤ LỤC 2.1. KẾ HOẠCH BÀI DẠY

Chủ đề : “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”

Môn học: Sinh học; Lớp: 10

Thời gian thực hiện: 3 tiết và 2 tuần ngoài giờ lên lớp. Kiến thức liên quan

Dinh dưỡng và chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV (Bài 22) – Sinh học 10; Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV (Bài 23) – Sinh học 10; Thực hành: Lên men etilic và lactic (Bài 24) – Sinh học 10.

Tên chủ đề STEM

“SẢN XUẤT CHẾ PHẨM IMO ĐỂ XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI”

Mô tả chủ đề Vấn đề thực tiễn: Hiện nay, nước thải chăn nuôi ở các vùng nông thôn đa phần thải trực tiếp ra môi trường hoặc là tự thấm mà chưa được thu gom, xử lý. Đã xuất hiện những “dòng sông chết” do lượng nước thải lớn gây ô nhiễm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến cảnh quan, sức khỏe, sinh hoạt và hoạt động sản xuất của người dân. Ứng dụng VSV để xử lí nước thải chăn nuôi được xem là biện pháp an toàn để hạn chế tối đa mức độ gây ô nhiễm và bảo vệ bền vững môi trường sinh thái. Vì vậy, việc điều chế chế phẩm sinh học IMO (VSV bản địa) từ nguyên liệu thiên nhiên và nguyên liệu nhà bếp, không chứa hóa chất độc hại, phù hợp với mọi mô hình chăn nuôi, thân thiện với môi trường, đặc biệt là chi phí thấp có ý nghĩa thực tiễn cao nhằm giải quyết vấn đề đặt ra. Dự án “Sản xuất chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi” là một ý tưởng dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho đối tượng HS lớp 10. Bằng việc nghiên cứu chế tạo ra chế phẩm sinh học IMO để xử lí nước thải chăn nuôi làm sạch môi trường, HS sẽ tìm hiểu kiến thức về: khái niệm, đặc điểm chung, các loại môi trường nuôi cấy VSV; các kiểu dinh dưỡng của VSV; quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV; ứng dụng quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV, trong đó có ứng dụng vi sinh vật làm sạch môi trường. Từ đó có thể huy động kiến thức này để nghiên cứu sản xuất các chế phẩm làm sạch môi trường từ VSV, góp phần phát triển ở HS NL NCKH, tăng cường vận dụng kiến thức khoa học vào thực tiễn. Để thực hiện dự án cần xác định các nội dung cụ thể cần sử dụng để giải quyết vấn đề trong chủ đề STEM

Lĩnh vực

Kiến thức

Khoa học (S) Chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV” (Sinh học 10): khái niệm, đặc điểm chung của VSV; các loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật; các kiểu dinh dưỡng của VSV; quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV; ứng dụng quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV.

Công nghệ (T) Mô hình dùng men vi sinh IMO để xử lý nước thải chăn nuôi.

Kĩ thuật (E)

Toán học (M)

- Xây dựng được quy trình sản xuất chế phẩm IMO; - Thực hiện được các thao tác thiết kế.

- Xác định tỉ lệ các loại nguyên liệu. - Tính toán mua nguyên liệu, cân, đo các nguyên liệu. - Xác định diện tích, khối lượng của các loại nước thải cần xử lí. Mục tiêu dạy học của chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở VSV”

(Sinh học 10) như sau:

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

- Khái niệm, đặc điểm của VSV.

OFFICIAL

- Các loại môi trường và các kiểu dinh dưỡng của VSV.

- Hô hấp và lên men ở VSV.

- Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV.

- Mối quan hệ giữa quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV.

- Trình bày một số thành tựu của công nghệ VSV và ứng dụng của VSV.

- Lên men lactic.

2. Năng lực

Năng lực, phẩm chất

Năng lực nhận thức sinh học

Năng lực tìm hiểu thế giới sống

MỤC TIÊU STT

NĂNG LỰC ĐẶC THÙ

- Trình bày được khái niệm, đặc điểm của VSV.

- Liệt kê được các loại môi trường và các kiểu dinh dưỡng của VSV.

- Phân biệt được quá trình hô hấp, lên men ở VSV.

- Phân biệt và nêu một số ví dụ về quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV và mối quan hệ giữa chúng.

- Trình bày một số thành tựu của công nghệ VSV và ứng dụng của VSV.

Tự làm được quá trình lên men lactic (làm sữa chua, muối chua rau quả).

(1) (2) (3) (4) (5)

(6)

Năng lực, phẩm chất

Năng lực nghiên cứu khoa học

Năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn

Năng lực tự chủ và tự học

Năng lực giao tiếp và hợp tác

MỤC TIÊU

- Quan sát sự vật hiện tượng và xác định được vấn đề cần nghiên cứu: sản xuất chế phẩm từ VSV (men vi sinh IMO) xử lí nước thải chăn nuôi và nước thải sinh hoạt làm sạch môi trường, an toàn cho sức khỏe.

- Thiết lập được giả thuyết về vấn đề nghiên cứu.

- Thu nhận và xử lí thông tin về vấn đề nghiên cứu.

- Thiết kế và điều chế được sản phẩm IMO xử lí nước thải chăn nuôi làm sạch môi trường.

- Viết và trình bày được báo cáo về vấn đề nghiên cứu.

- Giải thích được vai trò của việc sử dụng các nguyên liệu tự nhiên tạo chế phẩm IMO để làm sạch môi trường, an toàn cho sức khỏe.

OFFICIAL

- Đề ra được những ứng dụng của sản phẩm IMO.

(7) (8) (9) (10) (11)

(12) (13) NĂNG LỰC

CHUNG

- Có khả năng tự học, tự nghiên cứu thông tin liên quan đến chủ đề học tập và sản phẩm nghiên cứu.

- Có khả năng tự chủ, tích cực trong tổng hợp, xử lí thông tin làm bản báo cáo kiến thức nền và thực hiện các nhiệm vụ học tập.

- Có khả năng trao đổi thảo luận với bạn để tìm kiếm, trao đổi thông tin, trình bày, chia sẻ ý tưởng, thống nhất với nhau để hoàn thành nhiệm vụ chung.

3. Phẩm chất

Nhân ái - Nhận thức được vai trò của cá nhân trong việc đóng góp các sản phẩmphục vụ cuộcsống.

Trung thực - Nghiêm túc nhìn nhận khuyết điểm của bản thân, của nhóm trong thiết kế và chế tạo sản phẩm, đánh giá cá nhân, đánh giá nhóm.

Trách nhiệm - Có tinh thần trách nhiệm đối với các nhiệm vụ cá nhân, nhiệmvụchungcủanhóm.

- Sử dụng nguyên vật liệu an toàn, tiết kiệm trong chi tiêu, mua sắm dụng cụ để chế tạo sản phẩm.

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19) (20)

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Giáo viên

- SGK, máy tính, máy chiếu. - Tranh ảnh:

Bên dòng sông “chết”, người dân bất lực sống chung với ô nhiễm

- Video : Trại nuôi lợn xả thải gây ô nhiễm, người dân “khốn khổ”. https://www.youtube.com/watch?v=1AxPRCSlMgs&t=3s

- Phiếu học tập (Câu hỏi bài tập đánh giá năng lực – Mục các công cụ đánh giá )

- Bút; Giấy A0, …

- Các phiếu đánh giá:

+ Bảng 1: Phiếu hướng dẫn học sinh thực hiện nhiệm vụ học tập của chủ đề.

+ Bảng 2: Danh sách nhóm và mô tả nhiệm vụ của mỗi thành viên.

+ Phiếu đánh giá số 1: Tiêu chí đánh giá báo cáo kiến thức nền (I).

+ Phiếu đánh giá số 2: Tiêu chí đánh giá báo cáo đề cương nghiên cứu (II).

+ Phiếu đánh giá số 3: Tiêu chí đánh giá báo cáo sản phẩm (III).

+ Phiếu đánh giá số 4: Tiêu chí đánh giá kĩ năng làm việc nhóm (IV).

+ Rubric và các bảng kiểm đánh giá NL NCKH.

- Bảng danh sách nhóm và mô tả nhiệmvụ của mỗi thành viên.

2. Học

Mở đầu

Hoạt động 1: Xác định vấn đề

Tiết 1 (45 phút)-Lớp học

- Kỹ thuật KWL - Kỹ thuật động não - Kĩ thuật giao nhiệm vụ

Nghiên cứu kiến thức mới

Luyện tập

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

1 tuần -Ở nhà (HS tự thực hiện theo nhóm)

Tiết 2 (40 phút)-Lớp học

Vận dụng

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp (tiếp theo)

Tiết 2 (5 phút)-Lớp học + cá nhân HS tự luyện tập bài tập ở nhà

- Sơ đồ lược đồ tư duy - Kĩ thuật giao nhiệm vụ

- Kĩ thuật lược đồ tư duy, - Kĩ thuật hỏi chuyên gia, - Kĩ thuật các mảnh ghép

- Giáo bài tập - Thực hành thí nghiệm lên men lactic

(7), (9), (14), (15), (16), (17), (19)

- Máy tính, máy chiếu/ tivi - Video, tranh ảnh GV cung cấp. - Bảng danh sách nhóm và mô tả nhiệm vụ của mỗi thành viên. - Bảng kiểm

OFFICIAL

(1), (2), (3), (4), (5), (9), (14), (16), (17), (18), (19)

- Bảng tiêu chí đánh giá nhóm - Bảng tiêu chí đánh giá báo cáo kiến thức nền (I)

Khắc sâu mục tiêu (1), (2), (3), (4), (5) ; (6)

Phiếu học tập

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp (bảo vệ bản thiết kế)

2 tuần-Ở nhà (HS tự thực hiện theo nhóm)

- Báo cáo đề cương nghiên cứu

(8), (9) - Bảng tiêu chí đánh giá đề cương nghiên cứu - Bảng kiểm Hoạt động 4: Chế tạo mẫu,

-Thực hành thí (9), (10), (11), (12), - Bảngtiêu chí

thử nghiệm và đánh giá sản phẩm

Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh sản phẩm

Tiết 3 (45 phút)-Lớp học

nghiệm

- Viết và trình bày báo cáo khoa học

Seminar báo cáo sản phẩm (11), (12), (13), (16), (17), (18), (19), (20)

Hoạt động 1: Xác định vấn đề (Tiết 1 - 45 phút)

a) Mục tiêu: (7), (9), (14), (15), (16), (17), (19).

b) Nội dung:

(13), (14), (16), (17), (18), (19), (20)

đánh giá nhóm

- Bảngtiêu chí đánh giá sản phẩm

-Rubric và bảng kiểm đánh giá NL NCKH

+ GV nêu vấn đề và tổ chức cho HS phát triển ý tưởng nghiên cứu.

OFFICIAL

+ HS tiến hành chia nhóm, di chuyển vào các nhóm đã được chọn, và bầu nhóm trưởng, thư kí.

+ HS quan sát, thảo luận và phân tích vấn đề GV đặt ra, trả lời các câu hỏi.

+ Phát biểu các nhiệm vụ cần thực hiện.

+ Ghi nhận vào tài liệu học tập nhiệm vụ cần thực hiện của mỗi thành viên.

+ Thảo luận tiến trình thực hiện dự án và thống nhất thời gian thực hiện, tiêu chí sản phẩm.

c) Sản phẩm:

+ Phiếu học tập KWL ghi chép thông tin về vấn đề cần nghiên cứu: “Sản xuất chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi”.

+ Kế hoạch thực hiện dự án.

+ Danh sách nhóm và mô tả nhiệm vụ của mỗi thành viên.

+ Thống nhất các tiêu chí đánh giá: Tiêu chí đánh giá hoạt động báo cáo kiến thức nền (I); Tiêu chí đánh giá hoạt động báo cáo đề cương nghiên cứu (II); Tiêu chí đánh giá hoạt động báo cáo sản phẩm (III); Tiêu chí đánh giá kĩ năng làm việc nhóm (IV).

d) Tổ chức hoạt động

Hoạt động GV Hoạt động HS Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ - GV chiếu các hình ảnh, video và nêu vấn đề: Hiện nay, nước thải sinh hoạt và nước thải chăn nuôi ở các vùng nông thôn đa phần thải trực tiếp ra môi trường hoặc là tự thấm mà chưa được thu gom, xử lý. Đã xuất hiện những “dòng sông chết” do lượng nước thải lớn gây ô nhiễm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến cảnh quan, sức khỏe, sinh hoạt, và hoạt động sản xuất của

- Quan sát, lắng nghe tình huống của chủ đề.

- Xác định vấn đề cần tìm hiểu.

- Đặt ra các câu hỏi về vấn đề cần tìm hiểu.

người dân.

- GV nêu các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM:

+ Hiện nay có các phương pháp nào để xử lí nước thải chăn nuôi? Ưu nhược điểm của mỗi phương pháp?

+ Vì sao cần phải sản xuất chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi?

+ Nguyên liệu và quy trình tạo ra chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi như thế nào?

+ Cách sử dụng chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi như thế nào?

+ Ứng dụng của sản phẩm trong đời sống như thế nào?

OFFICIAL

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- GV chia nhóm HS (mỗi lớp 4 nhóm), phát cho phiếu học tập KWL để tìm hiểu vấn đề.

K W L

Yêu cầu HS động não nhanh và ghi vào phiếu trả lời:

+ Hãy ghi những gì các em đã biết vào cột K

+ Hãy ghi những gì muốn tìm hiểu cột W

+ Hãy ghi những câu trả lời cho cột W vào cột L

Bước 3: Báo cáo, thảo luận

- GV tổ chức cho HS báo cáo, thảo luận nêu ý tưởng, yêu cầu các còn lại nhận xét, thảo luận về vấn đề cần giải quyết.

Bước 4: Nhận xét, đánh giá

- HS tiến hành chia nhóm, di chuyển vào các nhóm đã được chọn, và bầu nhóm trưởng, thư kí.

- HS quan sát, thảo luận và phân tích vấn đề GV đặt ra, trả lời các câu hỏi.

- Báo cáo, nêu nhận xét, thảo luận với các nhóm về những gì mình tìm hiểu được.

- Đánh giá các nhóm

- GV giao các nhiệm vụ học tập:

+ Tìm hiểu kiến thức Sinh học liên quan đến vấn đề.

+ Nghiên cứu và chế tạo sản phẩm: “Chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi”.

- Ghi nhận kết quả đạt được.

- Xác định các vấn đề cần giải quyết.

- Xác định các tiêu chí

- GV và HS thống nhất các tiêu chí đánh giá:

+ Phiếu 1: Tiêu chí báo cáo kiến thức nền (I).

+ Phiếu 2: Tiêu chí báo cáo đề cương nghiên cứu (II).

+ Phiếu 3: Tiêu chí báo cáo sản phẩm (III).

+ Phiếu 4: Tiêu chí kĩ năng làm việc nhóm (IV).

+ Rubric và các bảng kiểm đánh giá NL NCKH.

- GV hướng dẫn HS thu thập các nguồn thông tin:

1. Sách giáo khoa sinh học 10, NXB Giáo Dục

2. Lê Xuân Phương (2008), Giáo trình vi sinh vật học môi trường, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội.

3. http://dnrtv.org.vn/tin-tuc-n54694/hieu-quatu-mo-hinh-dung-men-vi-sinh-imo.html

4. http://visinhorganica.vn/xu-ly-mui-hoichuong-trai-nuoi-heo?

5. https://hoaphatdongnai.com/tu-lam-chepham-sinh-hoc-imo-xu-ly-nuoc-thai-chan-nuoi83054u.html?

- GV hướng dẫn HS lập kế hoạch thực hiện dự án nghiên cứu

của sản phẩm và các hoạt động học.

OFFICIAL

- Lập kế hoạch các hoạt động tiếp theo (nhiệm vụ; người thực hiện; thời lượng; phương pháp, phương tiện; sản phẩm).

kiến thức mới

kiến thức nền và đề xuất giải pháp

thực hiện theo nhóm)

- Hệ thống được kiến thức của chủ đề

Luyện tập

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp (tiếp theo)

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

Vận dụng

Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá sản phẩm

Tiết 225 phút Lớp học - Báo cáo kiến thức nền - Kiến thức của chủ đề

1 tuần

Ở nhà (cá nhân HS làm bài tập)

HS làm bài tập trong phiếu học tập GV giao

Tiết 220 phút

2 tuần

Lớp học Thiết kế và chế tạo sản phẩm

Ở nhà (HS tự thực hiện theo nhóm)

kiến thức nền.

- Hoàn thành bài tập trong phiếu học tập

OFFICIAL

- Bản đề cương nghiên cứu khoa học.

- Kế hoạch tạo sản phẩm

- Thực hiện tạo sản phẩm

Lớp học Trình bày báo cáo; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh sản phẩm; đánh giá cá nhân, đánh giá nhóm (Tiết 2 - 40 phút, tại lớp học) a) Mục tiêu: (1), (2), (3), (4), (5), (9), (14), (15), (16), (17), (18), (19). b) Nội dung: + HS nhận nhiệm vụ thảo luận nhóm tìm hiểu kiến thức nền bằng các câu hỏi định hướng của GV, hoàn thành sơ đồ tư duy và trình bày kiến thức nền (ở nhà).

Tiết 345 phút

- Hoàn thành các phiếu đánh giá I, II, III, IV. - Hoàn thành các bảng kiểm đánh giá NL NCKH Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

+ HS nhận nhiệm vụ đề xuất giải pháp (ý tưởng đề cương nghiên cứu) để thực hiện dự án: “Sản xuất chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi”: Ðọc và tìm hiểu nội dung cần tìm hiểu, nhóm trưởng phân chia công việc cho các thành viên trong nhóm, thư kí ghi lại cách thức liên lạc, thông báo tình hình cho GV qua nhóm Zalo và Facebook nhóm STEM của lớp (ở nhà).

+ GV hướng dẫn HS thu thập nguồn tài liệu uy tín, có tính pháp lí liên quan đến vấn đề nghiên cứu.

+ GV tổ chức cho HS báo cáo kiến thức nền và đề xuất giải pháp bằng kĩ thuật lược đồ tư duy, kĩ thuật hỏi chuyên gia và kĩ thuật mảnh ghép.

OFFICIAL

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

- GV hướng dẫn HS tìm hiểu kiến thức nền bằng các câu hỏi định hướng (ở nhà):

+ Ðánh giá bài trình bày bản báo cáo kiến thức nền qua phiếu đánh giá. c) Sản phẩm: + Kiến thức của chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10 -THPT) (Phụ lục 2.2). + Ý tưởng về đề cương nghiên cứu. d). Tổ chức thực hiện: Nội dung Hoạt động GV Hoạt động HS Nghiên cứu kiến thức nền

+ VSV là gì? Đặc điểm của VSV như thế nào?

+ Liệt kê các loại môi trường và các kiểu dinh dưỡng của VSV. Lấy ví dụ?

+ Phân biệt quá trình hô hấp, lên men ở VSV?

+ Phân biệt và nêu một số ví dụ về quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV?

+ Mối quan hệ giữa quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV?

+ Trình bày ứng dụng của VSV trong thực tiễn?

► Tổ chức cho các nhóm HS báo cáo kiến thức nền bằng kĩ thuật hỏi chuyên gia và kĩ thuật mảnh ghép:

- Yêu cầu HS di chuyển về 4 nhóm, hướng dẫn các nhóm di chuyển theo sự phân công vị trí của GV.

- HS tìm hiểu kiến thức nền bằng các câu hỏi định hướng (ở nhà): phân công các nhiệm vụ, người thực hiện.

► HS các nhóm tiếp nhận nhiệm vụ báo cáo kiến thức nền.

- HS di chuyển về 4 nhóm, treo sơ đồ tư duy của nhóm mình.

- HS di chuyển theo các nhóm

- VÒNG 1: Nhóm chuyên gia

Hoạt động theo 4 nhóm (9 - 11 HS)/ 1 lớp. Mỗi nhóm được giao nhiệm vụ báo cáo kiến thức nền bằng sơ đồ tư duy. Khi thảo luận nhóm phải đảm bảo mỗi thành viên trong từng nhóm đều trả lời được tất cả các câu hỏi trong nhiệm vụ được giao và trở thành “chuyên gia” của lĩnh vực đã tìm hiểu và có khả năng trình bày lại câu trả lời của nhóm ở vòng 2.

Nhóm 1: Trình bày khái niệm, đặc điểm của VSV; liệt kê được các loại môi trường và các kiểu dinh dưỡng của VSV.

Nhóm 2: Phân biệt được quá trình hô hấp, lên men ở VSV; Nhóm 3: Phân biệt và nêu một số ví dụ về quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV. Mối quan hệ giữa quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở VSV.

OFFICIAL

Nhóm 4: Trình bày một số thành tựu của công nghệ VSV và ứng dụng của VSV.

- VÒNG 2: Nhóm các mảnh ghép

+ Hình thành nhóm 4 đến 8 người mới (1 - 2 người từ nhóm 1, 1 - 2 người từ nhóm 2, 1 - 2 người từ nhóm 3…)

+ Các câu trả lời và thông tin của vòng 1 được các thành viên trong nhóm mới chia sẻ đầy đủ với nhau Khi mọi thành viên trong nhóm mới đều hiểu được tất cả nội dung ở vòng 1 thì nhiệm vụ mới sẽ được giao cho các nhóm để giải quyết.

+ Khi di chuyển sang các nhóm mảnh ghép nghe báo cáo, đồng thời các thành viên mới đánh giá sản phẩm của các nhóm theo nguyên tắc: Nêu ra 3 lời khen, 2 câu hỏi và 1 góp ý và đánh giá nhanh qua phiếu đánh giá báo cáo kiến thức nền (I).

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- Hướng dẫn các nhóm học sinh báo cáo kiến thức nền bằng kĩ thuật lược đồ tư duy, kĩ thuật hỏi chuyên gia và kĩ thuật mảnh ghép.

chuyên gia và nhóm mảnh ghép, thực hiện nhiệm vụ học tập.

- Các nhóm thực hiện nhiệm vụ, trình bày và chia

sẻ kết quả.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận

- GV tổ chức cho HS báo cáo, thảo luận nhanh, yêu cầu các còn lại nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Nhận xét, đánh giá

- GV nhận xét, đánh giá báo cáo của HS.

- Tóm tắt lại những kiến thức cần nhớ.

- Báo cáo, nêu nhận xét, thảo luận với các nhóm về những gì mình tìm hiểu được.

- Ghi nhận kết quả.

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ

- GV yêu cầu HS xây dựng ý tưởng nghiên cứu:

- Ghi nhớ những kiến thức. Đề xuất giải pháp (ý tưởng nghiên cứu)

I. Lí do chọn đề tài II. Nội dung nghiên cứu 1. Câu hỏi đặt ra cho vấn đề nghiên cứu. 2. Giả thuyết nghiên cứu 3. Cơ sở khoa học 4. Quy trình làm sản phẩm 5. Thu thập dữ liệu và phân tích III. Kết luận vấn đề nghiên cứu IV. Ứng dụng của sản phẩm

Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- GV yêu cầu HS giữ nguyên nhóm cũ.

- GV hướng dẫn HS hình thành ý tưởng nghiên cứu (ý tưởng cần phải phác họa thành đề cương nghiên cứu).

Bước 3: Báo cáo, thảo luận

- HS các nhóm tiếp nhận nhiệm vụ. Hoạt động nhóm, phân chia công việc, ghi lại cách thức liên lạc, thông báo tình hình qua nhóm Zalo và Facebook nhóm STEM của lớp.

HS nghiên cứu, thảo luận nhóm, hình thành ý tưởng nghiên cứu.

- GV tổ chức cho HS báo cáo và thảo luận nhanh ý tưởng nghiên cứu, yêu cầu các còn lại nhận xét, - Báo cáo, nêu nhận xét, thảo

thảo luận về vấn đề cần giải quyết.

Bước 4: Nhận xét, đánh giá

- GV nhận xét, đánh giá báo cáo của HS

- Giúp HS xác định lại vấn đề cần giải quyết.

- Định hướng các hoạt động tiếp theo của HS: Lựa chọn giải pháp (bảo vệ bản thiết kế) - Hoàn thành đề cương nghiên cứu,

luận với các nhóm về những gì mình tìm hiểu được.

- Ghi nhận kết quả.

- Xác định lại vấn đề cần giải quyết.

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp (tiếp theo)

OFFICIAL

(Tiết 2-5 phút trên lớp GV hướng dẫn HS luyện tập làm bài tập ở nhà) a) Mục tiêu: Khắc sâu mục tiêu (1), (2), (3), (4), (5) ; (6). b) Nội dung: + GV giao nhiệm vụ cho HS tự luyện tập ở nhà hoàn thành phiếu học tập( Câu hỏi, bài tập phát triển NL). + HS nhận nhiệm vụ hoàn thành vào vở các nội dung trong phiếu học tập. + GV đôn đốc, giải đáp thắc mắc cho HS.

c) Sản phẩm: Đáp án, lời giải các câu hỏi, bài tập luyện tập (Phụ lục 3.1).

d) Tổ chức thực hiện

- Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh về nhà thực hiện các bài tập trong tài liệu học tập; hỗ trợ tài liệu, đôn đốc học sinh và giải đáp thắc mắc cho học sinh. - Giáo viên chấm vở bài tập, kiểm tra nhanh (vấn đáp, viết). Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp (bảo vệ bản thiết kế) (2 tuần ở nhà )

ngoài

c, chia s

, th

o

n, lựa chọn ra các ý tưởng phù hợp để hoàn thiện bản đề cương nghiên cứu. Ðồng thời, chuẩn bị phần trình bày đề cương nghiên cứu, giải thích các mục trong đề cương nghiên cứu (ở nhà), gửi bản nháp qua mail cho GV chỉnh sửa và qua Zalo nhóm lớp.

● HS ghi nhận và trả lời câu hỏi phản biện về bản đề cương nghiên cứu; dự kiến thuận lợi, khó khăn của quá trình nghiên cứu. + Đánh giá bản đề cương nghiên cứu qua phiếu đánh giá. c) Sản phẩm: Bản đề cương nghiên cứu. d) Tổ chức thực hiện:

- GV giao nhiệm vụ cho HS hoàn thành đề cương nghiên cứu theo các tiêu chí đánh giá đề cương nghiên cứu (II).

- HS tiếp nhận nhiệm vụ hoàn thành đề cương nghiên cứu, theo các yêu cầu và tiêu chí của đề cương nghiên cứu.

- HS làm việc nhóm, chia sẻ, thảo luận, lựa chọn ra các ý tưởng phù hợp để hoàn thiện bản đề cương nghiên cứu, gửi báo cáo đề cương nghiên cứu cho GV. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá sản phẩm (2 tuần ở nhà)

a) Mục tiêu: (9), (10), (11), (12), (13), (14), (16), (17), (18), (19), (20). b) Nội dung: HS chế tạo sản phẩm: chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi và nước thải sinh hoạt theo phương án đã thiết kế:

Bước 1. Ðo diện tích cần xử lí thải;

Bước 2. Tìm kiếm, chuẩn bị các vật liệu dự kiến;

Bước 3. Tiến hành chế tạo sản phẩm IMO;

OFFICIAL

Bước 4. Hoàn thiện bảng ghi danh mục các vật liệu và tính giá thành chế tạo;

Bước 5. Thu thập dữ liệu và phân tích kết quả;

Bước 6. Hoàn thiện bản nghiên cứu khoa học; chuẩn bị bài giới thiệu sản phẩm.

c) Sản phẩm:

- Chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi.

- Bản báo cáo nghiên cứu khoa học.

- Poweroit/video trình bày quá trình làm sản phẩm.

d) Tổ chức thực hiện:

HS chế tạo sản phẩm chế phẩm IMO để xử lí nước thải chăn nuôi theo phương án đã thiết kế gồm các bước:

- Bước 1. Ðo diện tích cần xử lí thải:

+ Lựa chọn địa điểm sẽ làm sản phẩm (nhà bạn nào); + Ðo diện tích cần xử lí thải; + Tính toán các nguyên liệu hợp lí với diện tích xử lí thải; + Ghi thông tin về các loại vật liệu cần tìm: nguyên liệu loại nào? Tỉ lệ nguyên liệu? Cần bao nhiêu kg hay g nguyên liệu mỗi loại? Các dụng cụ cần dùng để chế tạo sản phẩm?

Tổng chi phí cho sản phẩm nghiên cứu

- Bước 5. Thu thập dữ liệu và phân tích kết quả:

Thử nghiệm nguyên mẫu so sánh với các tiêu chí đánh giá sản phẩm. Ðiều chỉnh lại thiết kế, vật liệu chế tạo và ghi lại nội dung điều chỉnh và giải thích lí do (nếu cần phải điều chỉnh).

● Lần thử nghiệm …: + Hiện tượng xẩy ra + Giải thích kết quả + Kết luận giả thuyết đưa ra ● Kết luận vấn đề nghiên cứu ● Các ứng dụng của chế phẩm IMO - Bước 6. Hoàn thiện bản nghiên cứu khoa học; chuẩn bị bài giới thiệu sản phẩm.

☼ Lưu ý: HS chụp ảnh, quay video minh chứng các quá trình làm sản phẩm. Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh sản phẩm (Tiết 3 - 45 phút tại lớp học)

a) Mục tiêu: (11), (12), (13), (16), (17), (18), (19), (20).

b) Nội dung:

- Nhóm HS báo cáo sản phẩm nghiên cứu, ghi nhận và trả lời câu hỏi phản biện về các nội dung: tiến trình thi công sản phẩm; kết quả các lần thử nghiệm; phương án thiết kế cuối cùng; thử nghiệm sản phẩm; ứng dụng sản phẩm. - Ðánh giá qua phiếu đánh giá.

c) Sản phẩm: - Bản báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học. - Tổng hợp các phiếu đánh giá nhóm, đánh giá cá nhân.

d) Tổ chức thực hiện:

Hoạt động GV Hoạt động HS

Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ - GV giao nhiệm vụ cho các nhóm HS lần lượt trình bày báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học theo hình thức semina.

- HS các nhóm tiếp nhận nhiệm vụ, chuẩn bị cho phần trình bày báo cáo video/ poweroit kèm thuyết trình Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ

- Điều khiển buổi báo cáo, giúp HS phát hiện các vấn đề cơ bản cần thảo luận sâu

- Các nhóm HS lần lượt trình bày bài báo cáo.

hay những điểm chưa chính xác cần điều chỉnh, sửa chữa.

Bước 3: Báo cáo, thảo luận

- Phân tích, nhận xét các báo cáo (khả năng thuyết trình, nội dung báo cáo, tinh thần và thái độ tranh luận), nhận xét các ý kiến tranh luận của HS và đưa ra những ý kiến bổ sung để chốt lại vấn đề chính.

- Tranh luận, thảo luận, phân tích, phê phán các ý kiến khác nhau, lập luận để bảo vệ kết quả nghiên cứu.

Bước 4: Nhận xét, đánh giá

- Tổng kết, đánh giá quá trình semina (cách giải quyết vấn đề, kỹ năng thuyết trình, kỹ năng nghiên cứu khoa học, thu thập và chia sẻ thông tin,…) và cho điểm.

- Hướng dẫn HS đánh giá quá trình học tập qua các phiếu đánh giá và các bảng kiểm NL NCKH.

- Tổng hợp, khái quát hóa tri thức.

- Xác nhận những kiến thức và kinh nghiệmthunhậnđược.

OFFICIAL

- Tự đánh giá sản phẩm dự án của nhóm; đánh giá sản phẩm dự án của các nhóm khác theo tiêu chí; hoàn thành các bảng kiểm NL NCKH.

- Điều chỉnh lại nhận thức của mình cho phù hợp và rút ra những bài học cần thiết. PHỤ LỤC 2.2. KIẾN THỨC CỦA CHỦ ĐỀ

ba: SINH HỌC VI SINH VẬT

ĐỀ: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT (Bài 22, 23, 24 – Sinh học 10)

I. Khái niệm và đặc điểm

của VSV

- Vi sinh vật là các sinh vật có kích thước nhỏ, thường không nhìn thấy bằng mắt thường mà chỉ quan sát được bằng kính hiển vi. Vi sinh vật gồm có các nhóm: Vi khuẩn (giới khởi sinh), tảo đơn bào và động vật nguyên sinh (giới nguyên sinh), vi nấm (giới nấm).

VSV phân bố trong tất cả các môi trường: môi trường đất, môi trường nước, môi trường cạn, môi trường sinh vật. - Đặc điểm chung của VSV: + Kích thước nhỏ bé

Số lượng nhiều và phân bố rộng + Hấp thu và chuyển hoá vật chất nhanh, sinh trưởng và sinh sản nhanh. Khả năng sinh trưởng và sinh sản nhanh của VSv là một thế mạnh mà công nghệ sinh học đang tập trung khai thác.

II. Môi trường và các kiểu dinh dưỡng

1. Các loại môi trường cơ bản:

- MT tự nhiên: môi trường đất, môi trường nước, môi trường cạn, môi trường sinh vật.

- MT phòng thí nghiệm:

+ MT dùng chất tự nhiên: chưa biết thành phần và số lượng chất.

VD: nước trái cây, cơm, thực phẩm…

+ MT tổng hợp: đã biết thành phần và số lượng chất.

VD: 10g đường, 5g NaCl,2gMgCl và 900ml nước + MT bán tổng hợp: gồm chất tự nhiên và chất hóa học.

VD: 500ml nước quả nho +10g đường + 3g NaCl 2. Các kiểu dinh dưỡng

4. Vị trí

- Ở sinh vật nhân thực: màng trong ti thể

- Ở sinh vật nhân sơ: màng sinh chất.

Màng sinh chất. Tế bào chất.

5. Sản phẩm tạo thành

- CO2, H2O, năng lượng.

- Hiệu quả năng lượng 40% so với năng lượng trong phân tử hữu cơ

- Năng lượng, các chất vô cơ, hữu cơ khác.

- Hiệu quả năng lượng 20% - 30% so với năng lượng trong phân tử hữu cơ

6. Ví dụ

Nấm men rượu hô hấp hiếu khí khi có mặt O2

OFFICIAL

- Năng lượng và các sản phẩm lên men hữu cơ (lên men rượu, lên men lactic,..

- Hiệu quả năng lượng 2% so với năng lượng trong phân tử hữu cơ

Vi khuẩn phản nitrat hóa Vi khuẩn lactic

III. Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật

1. Quá trình tổng hợp các chất ở vi sinh vật - VSV có khả năng tự tổng hợp các thành phần tế bào của chính mình từ các hợp chất đơn giản hấp thụ từ môi trường.

a. Tổng hợp prôtêin: (Axit amin) n -> chuỗi polipeptit -> prôtêin b. Tổng hợp pôlysaccarit: (Glucôzơ)n + (ADP-glucôzơ)  (glucôzơ)n+1 + ADP c. Tổng hợp lipit: glixerol + các axit béo -> lipit

bào nhờ VSV tiết prôtêaza ra môi trường. Các axit amin này được VSV hấp thu và

phân giả để tạo thành năng lượng cho hoạt động sống của tế bào.

-> Ứng dụng: phân giải protein của cá và đậu tương để làm nước mắm, nước chấm,…

b. Phân giải pôlysaccarit và ứng dụng

OFFICIAL

- Lên men êtilic: Tinh bột Nấm (đường hoá) Glucôzơ Nấm men rượu Êtanol + CO2

-> Ứng dụng: sản xuất rượu, bia, làm nở bột mì

- Lên men lactic:

Tinh bột Vi khuẩn lactic đồng hình Axit lactic Tinh bột Vi khuẩn lactic dị hình Axit lactic + CO2 + Êtanol + Axit axêtic …

-> Ứng dụng: làm sữa chua, muối chua, ủ chua các loại rau quả, thức ăn gia súc c. Phân giải xenlulôzơ Vi sinh vât có khả năng tiết ra hệ enzim phân giải xenlulôzơ để phân giải xác thực vật làm cho đất giàu dinh dưỡng và tránh ô nhiễm môi trường. 3. Mối quan hệ giữa quá trình tổng hợp và quá trình phân giải: - Tổng hợp (đồng hóa) và phân giải (dị hóa) là hai quá trình ngược chiều nhau nhưng thống nhất trong mọi hoạt động sống của tế bào:

+ Đồng hóa tổng hợp các chất cung cấp nguyên liệu cho dị hóa.

+ Dị hóa phân giải các chất cung cấp năng lượng nguyên liệu cho đồng hóa.

- Con người đã sử dụng mặt có lợi và hạn chế mặt có hại của quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật → phục vụ cho đời sống và bảo vệ môi trường.

IV. Thực hành lên men Lactic

Quy trình làm sữa chua và muối chua rau quả (HS thực hiện ở nhà).

1. Lên men sữa chua:

* Chuẩn bị:

- Nguyên liệu: 1 lít sữa tươi có đường, sữa chua thành phẩm (1 hộp).

- Dụng cụ: bình chứa có thể tích 2 lít, cốc có nắp có thể tích 100ml (12 cốc), bình dun nước, đũa.

* Tiến hành:

Bước 1: Đổ 1 lít sữa tươi ra bình chứa 2 lít

Bước 2: Bổ sung sữa chua thành phẩm vào hỗn hợp dịch sữa đã chuẩn bị, khuấy đều.

Bước 3: Chia đều hỗn hợp sữa vào các côc sạch và đậy nắp.

Bước 4: Ủ các cốc sữa ở nhiệt độ 35-400C trong thời gian khoảng 8-12 giờ.

Bước 5: Bảo quản các cốc sữa trong tủ lạnh ở nhiệt độ 4-60C và sử dụng.

2. Lên men dưa chua

* Chuẩn bị:

OFFICIAL

- Nguyên liệu: rau cải bắp hoặc cải bẹ, muối, đường, hành lá, nước đun sôi để nguội.

- Dụng cụ: dao/ kéo, bình lên men, phên tre/ nứa.

* Tiến hành:

Bước 1: Rửa rau cải và hành bằng nước lạnh, phơi héo rau cải.

Bước 2: Cắt cải bẹ và hành thành khúc khoảng 3-4 cm

Bước 3: Trộn đều rau cải và hành rồi cho vào bình lên men, dùng phên nén chặt.

Bước 4: Bổ sung dung dịch nước muối 3% có chứa 0,5 – 1% đường cho ngập rau (5 cm).

Bước 5: Ủ ở nhiệt độ 35-400C trong 2 ngày thu được sản phẩm dưa chua.

V. Một số thành tựu của công nghệ VSV và ứng dụng của VSV

1. Công nghệ vi sinh

Công nghệ vi sinh vật là các quá trình sản xuất ở quy mô công nghiệp có sự tham gia của vi sinh vật dựa trên các thành tựu tổng hợp của nhiều bộ môn khoa học, phục vụ cho việc tăng của cải vật chất của xã hội và bảo vệ lợi ích của con người.

2. Một số thành tựu của công nghệ VSV

- Sản xuất thực phẩm;

- Sản xuất enzyme và protein;

- Nhiên liệu sinh học;

- Vật liệu sinh học;

- Axit và dung môi hữu cơ;

- Dược phẩm sinh học.

3. Ứng dụng của VSV

- VSV khử mùi chuồng trại, nước thải chăn nuôi;

- VVS xử lý nước thải sinh hoạt, công nghiệp, hầm cầu;

- VSV trị mụn, trứng cá, vết thâm đen,...

- VSV xử lý dầu mỡ;

- VSV xử lý phèn;

- Vi sinh trong công nghệ thực phẩm;

- Vi sinh vật cải tạo đất trồng trọt.

PHỤ LỤC 2.3. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI PHIẾU HỌC TẬP

Chủ đề: “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” - Sinh học 10 Bài tập 1:

Câu 1: Đáp án: A. 1, 2, 3, 4

Câu 2: Đáp án: C. Nguồn cacbon và nguồn năng lượng Câu 3: Đáp án: Cột A Cột B

1 - Sản xuất nước mắm: d - Quá trình phân giải prôtêin động vật của vi sinh vật có sẵn trong ruột cá.

2 - Sản xuất nước tương: a- Quá trình phân giải prôtêin và tinh bột thực vật của nấm sợi và vi khuẩn.

3 - Sản xuất sữa chua: c - Quá trình lên men lactic của vi khuẩn lactic đồng hình.

4 - Sản xuất rượu: b - Quá trình lên men etylic của nấm men, nấm mốc.

Câu 4: Vai trò của VSV trong đời sống, sức khỏe và môi trường: - VSV khử mùi chuồng trại, nước thải chăn nuôi: những loại VSV có lợi sẽ thúc đẩy nhanh chóng quá trình phân hủy những chất hữu cơ trong nước thải, phân thải và hấp thụ nhanh những khí độc ví dụ như NO2, COD, NH3, BOD5, H2S,...nhằm biến đổi chúng thành một dạng năng lượng tích cực khác, hay trừ khử mùi hôi và những nguy cơ lây nhiễm bệnh tật. - VVS xử lý nước thải sinh hoạt, công nghiệp, hầm cầu: việc dùng VVS trong xử lý nước thải sinh hoạt, công nghiệp, bồn cầu và hầm cầu sẽ trừ khử nhanh chóng hàm lượng những chất hữu cơ độc hại, giúp cho nước trong và ít mùi hôi thối hơn. Phụ thuộc vào từng tình trạng thực tế, bạn có thể bổ sung VVS lọc nước hiếu khí hay kỵ khí.

- VSV trị mụn, trứng cá, vết thâm đen,...: tận dụng một vài loại vi sinh vật ví dụ như Lactobacillus, Streptococcus thermophilus, Saccharomyces cerevisiae,...để tạo ra những sản phẩm men vi sinh, xịt lợi khuẩn nhằm tăng sức đề kháng cho

da, giúp cho da trở nên đều màu và mịn màng hơn.

OFFICIAL

- VSV xử lý dầu mỡ: dầu mỡ không thể hòa tan được trong nước, nếu như không giải quyết triệt để sẽ gây ra ô nhiễm cho nơi tiếp nhận, ví dụ như ô nhiễm nguồn nước. Ngoài ra, dầu mỡ tích tụ trong thời gian dài cũng chính là lý do gây ra tắc đường ống thoát nước, lavabo, bồn rửa bát,...Với những trường hợp này, việc ứng dụng những VSV ăn dầu là một biện pháp tuyệt vời. - VSV xử lý phèn: nước bị nhiễm phèn có chứa kim loại nặng độc hại và hàm lượng Fe vô cùng cao, tác động xấu đến sức khỏe của con người, gây ra ố vàng quần áo, làm hỏng các dụng cụ chứa nước và gây nguy hại đến những hệ sinh vật sống trong môi trường có chứa nồng độ phèn cao. Con người đã ứng dụng vai trò của VSV xử lý phèn để cải thiện chất lượng của nước, bảo vệ sức khỏe của mọi người, ví dụ như sự ra đời của sản phẩm Bio - clean. - Vi sinh trong công nghệ thực phẩm: VSV trong thực phẩm cũng được áp dụng khá phổ biến để sản xuất ra acid thực phẩm, men vi sinh đường ruột cho tôm, cốm vi sinh giúp các bé ăn ngon, chế biến thức ăn gia súc gia cầm, sử dụng công nghệ lên men để sản xuất rượu bia, dấm, các chế phẩm enzyme,...nhằm phục vụ cho cuộc sống con người. - VSV xử lý nước ao hồ, bể thủy sinh: phụ thuộc vào mục đích sử dụng để lựa chọn loại VSV tốt nhất cho bể cá cảnh, VSV xử lý nước ao nuôi tôm, vi sinh cho cá rồng, vi sinh thủy sản thủy sinh hay VSV cho hồ bể thủy sinh. Công dụng của VSV chính là lọc nước ao tôm, bể thủy sinh, nước hồ cá và các ao hồ nuôi trồng thủy sản, tạo nên một chu trình xử lý và tự phân hủy những chất độc hại một cách tự nhiên nhất để biến đổi chúng thành những chất an toàn cho sức khỏe thủy sản, phòng dịch bệnh nhằm giúp cho tôm cá sinh trưởng một cách nhanh chóng. - Vi sinh vật cải tạo đất trồng trọt: sử dụng các VSV có lợi nhằm cải tạo đất trồng trọt, giúp cho đất luôn được tơi xốp, giàu chất dinh dưỡng và mùn hơn, nâng cao năng suất của cây trồng để vụ mùa được bội thu.

Bài tập 2:

Câu 1: Theo em bạn Hoa thực hiện quy trình làm như vậy là đúng.

Câu 2: Hiện tượng em quan sát được khi thực hiện làm sữa chua tại nhà:

- Màu sắc sữa chuyển từ màu trắng sang trắng ngà.

- Trạng thái từ lỏng sang đông tụ (đặc sệt lại).

- Hương thơm nhẹ.

- Vị ngọt giảm, tăng vị chua.

Câu 3:

- Giải thích các hiện tượng: Vi khuẩn lactic đã biến đường trong sữa thành axit lactic, đồng thời trong quá trình lên men đã có sự tỏa nhiệt và biến đổi của prôtêin làm sữa đông tụ lại, vị ngọt của sữa giảm, vị chua tăng lên đồng thời lên men phụ tạo ra điaxêtyl, các este và cácaxit hữu cơ làmcho sữa có vị chua thơmngon. - Kết luận: Vi khuẩn lactic đã biến đường thành axit lactic: Lactôzơ ⇒ Galactôzơ + Glucôzơ (xúc tác là vi khuẩn lactic) Glucôzơ ⇒ axit lactic (xúc tác là vi khuẩn lactic)

Bài tập 3: Câu 1: Vấn đề cốt lõi trong đoạn tình huống trên là: muối chua rau quả là hình thức lên men lactic tự nhiên. Lên men là quá trình phân giải kị khí cacbohiđrat xúc tác bởi enzim, trong đó chất cho và nhận electron là các phân tử hữu cơ. Vi khuẩn lactic đã phân giải một số đường (glucozo) có trong rau, quả thành axit lactic. Mâu thuẫn trong tình huống trên: kĩ thuật muối dưa đơn giản, nhưng đa số mọi người muối dưa vẫn bị khú, muối cà bị thâm đen. Tại sao?

Câu 2: Cơ sở khoa học của thao tác muối dưa như sau:

+ Khi muối dưa, người ta phải phơi cải cho héo (se mặt) để giảm hàm lượng nước trong rau và không làm giảm nồng độ muối trong nước muối dưa; + Khi muối dưa phải đổ ngập nước và nén chặt lại để tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển, đồng thời hạn chế sự phát triển của vi khuẩn lên men thối; + Khi muối dưa, người ta thường cho thêm 1 ít nước dưa cũ để cung cấp các vi khuẩn lactic, làm giảm độ pH của môi trường, tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic phát triển. Cho thêm 1-2 thìa đường (khoảng 0,5-1%) để cung cấp thức ăn ban đầu cho vi khuẩn lactic; Câu 3: Rau quả làm dưa chua phải có điều kiện: rau quả làm dưa phải có hàm lượng đường trên 5-6%. Nếu thấp hơn thì phải bổ sung thêm đường; Câu 4: Dưa để lâu sẽ bị khú, vì: quá trình muối dưa đã tạo điều kiện cho vi khuẩn lactic hoạt động, hàm lượng axit lactic tăng dần đến một mức độ nào đó sẽ ức chế sự phát triển của vi khuẩn lactic. Khi đó, một loại nấm men (chính là lớp váng trắng trên mặt dung dịch muối) có thể phát triển được trong môi trường có độ pH thấp, làm giảm hàm lượng axit lactic. Khi hàm lượng axit lacctic giảm đến một mức độ nhất định, vi khuẩn lên men thối sẽ phát triển được và làm khú dưa.

OFFICIAL

PHỤ LỤC 3. ĐỀ KIỂM TRA ĐỊNH LƯỢNG

PHỤ LỤC 3.1. BÀI KIỂM TRA LẦN 1 (Thời gian làm bài 15 phút)

I. Trắc nghiệm (7 điểm)

Câu 1: Loài nào sau đây không phải vi sinh vật?

A. Vi khuẩn lam B. Tảo đơn bào

C. Nấm rơm D. Trùng biến hình

Câu 2: Khi nói về vi sinh vật, phát biểu nào sau đây sai?

A. Vi sinh vật là những cơ thể nhỏ bé, nhìn rõ dưới kính hiển vi

B. Vi sinh vật rất đa dạng nhưng lại có khu phân bố hẹp

C. Phần lớn vi sinh vật là cơ thể đơn bào nhân sơ hoặc nhân thực

D. Vi sinh vật có khả năng hấp thụ và chuyển hóa chất dinh dưỡng nhanh

Câu 3: Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Trong tế bào chất của các vi sinh vật có đầy đủ các bào quan như ở tế bào của sinh vật bậc cao

B. Quá trình hình thành giấm, lên men rượu và lên men lactic đều gồm các phản ứng oxi hóa khử

C. Nitragin là một kháng sinh được tạo ra từ xạ khuẩn

D. Tất cả các vi sinh vật đều có khả năng cố định nito tự do

Câu 4: Vi sinh vật có khả năng sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ từ các hợp chất vô cơ thuộc nhóm vi sinh vật nào sau đây?

A. Vi sinh vật hóa dưỡng vô cơ B. Vi sinh vật tổng hợp

C. Vi sinh vật quang tự dưỡng vô cơ D. Vi sinh vật quang tự dưỡng hữu cơ Câu 5: Kết luận nào sau đây là sai khi nói về hô hấp ở vi sinh vật?

A. Hô hấp hiếu khí là quá trình oxi hóa các phân tử hữu cơ mà chất nhận electron cuối cùng là oxi phân tử

B. Hô hấp hiếu khí là quá trình oxi hóa các phân tử vô cơ mà chất nhận electron cuối cùng là oxi phân tử

C. Hô hấp kị khí là quá trình phân giải cacbohidrat mà chất nhận electron cuối cùng là một phân tử vô cơ không phải là oxi

D. Hô hấp là một hình thức hóa dị dưỡng cacbohidrat

Câu 6: Khi nói về nguồn vật chất của vi sinh vật, phát biểu nào sau đây là sai?

A. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ làm nguồn cacbon là vi sinh vật dị dưỡng

B. Vi sinh vật hóa dưỡng chỉ sử dụng chất hữu cơ làm nguồn năng lượng

C. Vi sinh vật tự dưỡng chỉ sử dụng CO2 làm nguồn cacbon

D. Vi sinh vật sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng là vi sinh vật quang dưỡng

Câu 7: Ba môi trường nuôi cấy vi sinh vật trong phòng thí nghiệm được phân biệt dựa vào

A. Thành phần vi sinh vật

B. Hàm lượng và thành phần các chất.

C. Thành phần hóa học và thành phần vi sinh vật

D. Tính chất vật lí của môi trường (rắn, lỏng)

Câu 8: Khi nói về quá trình phân giải, nhận định nào dưới đây là đúng ?

OFFICIAL

A. Làm cho tế bào giảm sinh khối và kích thước

B. Luôn kèm theo quá trình tích lũy năng lượng

C. Xảy ra bên trong các vi sinh vật đơn bào

D. Xảy ra hiện tượng liên kết các phân tử tạo ra các hợp chất phức tạp

Câu 9: Vi sinh vật tổng hợp nên dầu, mỡ từ nguồn nguyên liệu nào dưới đây ?

A. Axit amin và glucôzơ B. Glucôzơ và axit béo C. Glixêrol, axit béo và axit phôtphoric D. Glixêrol và axit béo

Câu 10: Loại thực phẩm nào dưới đây không được tạo ra nhờ quá trình lên men pôlisaccarit ?

A. Nước tương B. Kim chi C. Rượu êtilic D. Nem chua

II. Tự luận (3 điểm): Câu hỏi: Hãy quan sát hình 1, 2 kết quả thí nghiệm sau và trả lời câu hỏi:

Thí nghiệm: Lấy mẫu bánh mì rưới nước để trong môi trường với nhiệt độ thường 35-380 C, sau bảy ngày bánh mì bị nổi mốc. Tiến hành phân lập mẫu nấm mốc và quan sát dưới kính hiển vi điện tử thì thấy có rất nhiều sinh vật nhỏ bé. Vậy những sinh vật có kích thước nhỏ bé đó được gọi là gì? Hãy nêu đặc điểm của chúng?

Hướng dẫn chấm và biểu điểm:

I. Trắc nhiệm (7 điểm) (Mỗi câu trả lời đúng là 0,7 điểm) Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Đáp án C B B C B B B A D A

II. Tự luận (3 điểm)

Nội dung Điểm

- Những sinh vật có kích thước nhỏ bé đó được gọi là VSV.

- Khái niệm VSV: là những sinh vật có kích thước nhỏ bé, không nhìn thấy bằng mắt thường mà phải quan sát bằng kính hiển vi.

- Đặc điểm VSV:

+ Phần lớn vi sinh vật là cơ thể đơn bào nhân sơ hoặc nhân thực, một số là tập hợp đơn bào

+ Có kích thước hiển vi

+ Hấp thu và chuyển hóa dinh dưỡng nhanh

+ Sinh trưởng và sinh sản nhanh

+ Vi sinh vật phân bố rộng (môi trường đất, nước, trên cạn, sinh vật)

ĐỀ KIỂM TRA LẦN 2 (Thời gian làm bài 15 phút)

I. Trắc nghiệm (7 điểm) Câu 1: Khi nói về vi sinh vật, đặc điểm nào sau đây là không đúng:

1,0 1,0 1,0

D. Đa số vi sinh vật có cơ thể là một tế bào

Câu 3: Căn cứ vào nguồn dinh dưỡng là cacbon, người ta chia các vi sinh vật quang dưỡng thành 2 loại là

A. Quang tự dưỡng và quang dị dưỡng

B. Vi sinh vật quang tự dưỡng và vi sinh vật quang dị dưỡng

C. Quang dưỡng và hóa dưỡng

D. Vi sinh vật quang dưỡng và vi sinh vật hóa dương

Câu 4: Một loại vi sinh vật chỉ sinh trưởng được trong môi trường có ánh sáng và chất hữu cơ. Vậy kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật này là:

A. Hóa tự dưỡng

C. Quang dị dưỡng

B. Hóa dị dưỡng

D. Quang tự dưỡng

OFFICIAL

Câu 5: Nhóm vi sinh vật nào sau đây có khả năng sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ từ các hợp chất vô cơ?

A. Vi sinh vật hóa tự dưỡng

B. Vi sinh vật hóa dị dưỡng

C. Vi sinh vật quang tự dưỡng D. Vi sinh vật hóa dưỡng

Câu 6: Trong quá trình chế biến giấm rượu nếu để một thời gian dài thì độ chua củagiấmbị giảmdần. Cách nào sau đâykhông giúp khắcphục hiện tượng trên?

A. Bổ sung thêm vi khuẩn axetic để tăng cường hiệu suất tạo giấm

B. Thu bớt vi khuẩn axetic trong dịch muối

C. Bổ sung thêm rượu vào dịch muối

D. Bổ sung thêm đường vào dịch muối

Câu 7: Vi khuẩn nitrat hóa có kiểu dinh dưỡng như thế nào ?

A. Hóa tự dưỡng

B. Hóa dị dưỡng C. Quang tự dưỡng D. Quang dị dưỡng

Câu 8: Vi sinh vật nào dưới đây sử dụng nguồn năng lượng chủ yếu là chất vô cơ ?

A. Nấm men bia

C. Trùng roi xanh

B. Vi khuẩn lưu huỳnh màu lục

D. Vi khuẩn ôxi hóa hiđrô

Câu 9: Chất nào dưới đây không phải là nguyên liệu trong tổng hợp nuclêôtit - đơn phân của ADN ?

A. Bazơ nitơ

C. Đường 5 cacbon

B. Glixêrol

D. Axit phôtphoric

Câu 10: Loại thực phẩm nào dưới đây được tạo ra nhờ ứng dụng quá trình

phân giải pôlisaccarit ?

A. Giò lụa B. Nước mắm

C. Nem chua D. Đậu phụ

II. Tự luận (3 điểm)

Câu hỏi: Bạn Hoa quan sát và nếm thử một số loại hoa quả ngọt như dứa, vải, nhãn, chuối chín lâu ( Hình 3) để trong không khí.

Hình 3: Mẫu nấm mốc ở quả chuối

Kết quả bạn nhận thấy được là những loại hoa quả ngọt như vải, nhãn để lâu sẽ bị chua. Vậy, tác nhân nào làm cho quả chín để lâu sẽ bị chua? Quá trình nào đã xẩy ra trong trong trường hợp này? Đặc điểm của quá trình đó ra sao? Hướng dẫn chấm và biểu điểm:

I. Trắc nhiệm (7 điểm)

(Mỗi câu trả lời đúng là 0,7 điểm)

Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Đáp án C B B C B B B A B C

II. Tự luận (3 điểm)

Nội dung Điểm

- Tác nhân làm cho quả chín để lâu sẽ bị chua là nấm men.

- Quả chín để lâu sẽ bị chua vì vì dịch quả chín chứa rất nhiều đường. Ở vỏ quả nấm men xâm nhập vào trong quả và xảy ra quá trình lên men, chúng chuyển hóa đường thành rượu và từ rượu thành axit (có mùi chua).

1 2

ĐỀ KIỂM TRA LẦN 3 (Thời gian làm bài 15 phút)

I. Trắc nghiệm (7 điểm)

Câu 1: Vi sinh vật là?

A. Sinh vật đơn bào, chỉ nhìn rõ dưới kính hiển vi.

B. Sinh vật nhân sơ, chỉ nhìn rõ dưới kính hiển vi.

C. Sinh vật ký sinh trên cơ thể sinh vật khác

D. Sinh vật có kích thước nhỏ bé, chỉ nhìn rõ dưới kính hiển vi.

Câu 2: Căn cứ để phân biệt các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh vật gồm

A. Nguồn năng lượng và khí CO2 B. Nguồn cacbon và nguồn năng lượng

C. Ánh sáng và nhiệt độ D. Ánh sáng và nguồn cacbon

Câu 3: Nguồn năng lượng cung cấp cho các hoạt động sống của vi khuẩn là

A. Ánh sáng B. Ánh sáng và chất hữu cơ

C. Chất hữu cơ D. Khí CO2

Câu 4: Động vật nguyên sinh có kiểu dinh dưỡng nào sau đây?

A. Hóa tự dưỡng B. Quang tự dưỡng

C. Hóa dị dưỡng D. Quang dị dưỡng

Câu 5: Vi sinh vật nào dưới đây có kiểu dinh dưỡng giống với vi nấm ?

A. Vi khuẩn lam B. Vi khuẩn không chứa lưu huỳnh màu lục

C. Tảo nâu D. Trùng giày

Câu 6: Sinh vật tự dưỡng sử dụng nguồn cacbon chủ yếu là gì ?

A. Nhóm cacbonat B. Chất hữu cơ

C. Khí cacbônic D. Khí cacbonmônôxit

Câu 7: Dựa vào kiểu dinh dưỡng đặc trưng, em hãy cho biết vi sinh vật nào dưới đây không cùng nhóm với những vi sinh vật còn lại ?

A. Vi khuẩn không chứa lưu huỳnh màu lục B. Vi khuẩn lam

C. Tảo cát D. Vi khuẩn lưu huỳnh màu tía

Câu 8: Nhóm nào dưới đây gồm hai đại diện có cùng kiểu dinh dưỡng ?

A. Trùng biến hình và vi khuẩn nitrat hóa

B. Vi khuẩn lưu huỳnh màu lục và tảo vàng ánh

C. Vi khuẩn ôxi hóa lưu huỳnh và vi khuẩn lưu huỳnh màu tía

D. Nấm men rượu và vi khuẩn lam

Câu 9: Cặp chất nào dưới đây vừa là sản phẩm của lên men êtilic, vừa là sản phẩm của lên men lactic dị hình ?

A. Axit axêtic và CO2

B. Axit lactic và CO2

C. Axit lactic và êtanol D. Êtanol và CO2

Câu 10: Để phân giải nhanh xác thực vật, người ta thường chủ động cấy vào chúng vi sinh vật có khả năng tiết hệ enzim

A. xenlulaza. B. prôtêaza. C. saccaraza. D. prôtêaza. II. Tự luận (3 điểm)

OFFICIAL

Câu hỏi: Ở quê của bạn Nam người ta trồng xen canh cây đậu với sắn hoặc đậu với ngô (Hình 4). Nam hỏi bác Phong ở cạnh nhà nội, được bác giải thích theo kinh nghiệm của người nông dân, thì việc làm như vậy để bổ sung đạm cho cây, hạn chế bón phân đạm vô cơ, tiết kiệm chi phí trồng trọt. Hình 4: Mô hình xen canh sắn và đậu xanh

Em hãy nêu giả thuyết và giải thích cơ sở khoa học của hiện tượng trên? Hướng dẫn chấm và biểu điểm: I. Trắc nhiệm (7 điểm) (Mỗi câu trả lời đúng là 0,7 điểm) Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Đáp án D B A C D C A B D A II. Tự luận (3 điểm)

Nội dung Điểm

thuyết đặt ra: Nếu lợi dụng VSV chuyển hóa nitơ trong đất suốt quá trình trồng trọt thì người dân khỏi mua phân hóa học nhưng vẫn bổ sung đầy đủ đạm cho cây. - Cơ sở khoa học: Nếu trồng cây họ đậu xen canh thì sẽ bổ sung nitơ cho đất. Lượng nitơ này là nhờ nhóm VSV sống cộng sinh với cây họ đậu và VSV phân giải nước tiểu thành nitrat mà cây trồng hấp thu được. Có nhiều cách bổ sung đạm của VSV như chuyển hóa nitơ tự do, lợi dụng vi khuẩn cố định đạm, sử dụng nước tiểu đã phân giải.