SKKN 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) với vấn đề ứng dụng vi sinh vật để xử lí nước thải chăn nuôi theo định hướng giáo dục Stem

Nội dung text: SKKN 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) với vấn đề ứng dụng vi sinh vật để xử lí nước thải chăn nuôi theo định hướng giáo dục Stem

1. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 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) VỚI VẤN ĐỀ ỨNG DỤNG VI SINH VẬT ĐỂ XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM LĨNH VỰC: SINH HỌC
2. MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1. Lí do chọn đề tài 1 2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu 2 3. Phương pháp nghiên cứu 2 4. Những đóng góp mới của đề tài 3 5. Cấu trúc của đề tài 3 Phần II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4 Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 4 1.1. Tổng quan những vấn đề nghiên cứu 4 1.1.1. Tổng quan các nghiên cứu về năng lực nghiên cứu khoa học 4 1.1.2. Tổng quan các nghiên cứu về dạy học theo định hướng giáo dục STEM 5 1.2. Cơ sở 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 nhằm phát triển NL NCKH của HS trong dạy học Sinh học 12 1.3.2.Khảo sát bước đầu về NL NCKH của HS trong học tập môn Sinh học 13 Kết luận chương 1 15 Chương 2. 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 16 2.1. Phân tích cấu trúc và nội dung của chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật” (Sinh học 10-THPT) 16 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) 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
3. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ 1 ĐC Đối chứng 2 GV Giáo viên 3 HS Học sinh 4 KT ĐG Kiểm tra đánh giá 5 KN Kĩ năng 6 NCKH Nghiên cứu khoa học 7 NL Năng lực 8 NL NCKH Năng lực nghiên cứu khoa học 9 PPDH Phương pháp dạy học 10 SGK Sách giáo khoa 11 STEM Science, Technology, Engineering, Mathematics 12 THPT Trung học phổ thông 13 TN Thực nghiệm 14 VSV Vi sinh vật
4. DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Sự phù hợp của tiến trình tổ chức các hoạt độnghọc 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 STEM nhằm phát triển NL NCKH cho HS trong dạy học Sinh học 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 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
5. 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”. 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. 2