Sáng kiến kinh nghiệm Thiết kế và tổ chức tổ chức dạy học - Bài học STEM “mô hình trồng rau thủy canh” trong bài 4 Vai trò của các nguyên tố khoáng - Sinh học 11

 MỤC LỤC
 NỘI DUNG TRANG
Phần I: Đặt vấn đề 2
1. Lí do chọn đề tài 2
2. Mục đích nghiên cứu 3
3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 3
4. Phương pháp nghiên cứu 4
Phần II: Nội dung nghiên cứu 4
Chương 1: Cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn dạy học giáo dục STEM 4
1. Khái niệm giáo dục STEM 4
2. Vai trò và ý nghĩa của giáo dục STEM 6
3. Hình thức tổ chức giáo dục STEM 6
4. Thực trạng dạy học giáo dục STEM ở trường THPT 7
4.1.Thực trạng chung 7
4.2 Thực tiễn dạy học giáo dục STEM tại đơn vị công tác 8
Chương 2: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “ thiết kế mô 10
hình trồng rau thủy canh”
1. Tiêu chí xây dựng bài học STEM 10
2. Quy trình xây dựng bài học STEM 11
3. Giáo án thực nghiệm 18
Chương 3: Kết quả thực nghiệm 31
1. Đối với nhà trường 31
2. Đối với giáo viên 31
3. Đối với học sinh 31
Phần III: Kết luận và kiến nghị 34
1. Kết luận 34
2. Kiến nghị 35
 1 Xuất phát từ những lí do trên, tôi chọn đề tài: Thiết kế và tổ chức tổ 
chức dạy học - bài học STEM “mô hình trồng rau thủy canh” trong bài 4: 
Vai trò của các nguyên tố khoáng sinh học 11. 
 2. Mục đích nghiên cứu
 Thiết kế và tổ chức dạy học bài 4 vai trò của các nguyên tố khoáng ở 
thực vật theo định hướng giáo dục STEM “mô hình trồng rau thủy canh”
 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
 - Đề tài được thực hiên trong nội dung bài 4: Vai trò của các nguyên tố 
khoáng, phần I - Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật - Sinh học 11 
SHPT và tích hợp các môn học khác.
 - Đối tượng: Học sinh lớp 11A3 Trường THPT Bắc Yên Thành
 4. Phương pháp nghiên cứu
 - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu về đổi mới 
phương pháp dạy học, cơ sở lý luận của giáo dục STEM
 - Thực nghiệm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm để xem xét tính khả thi 
của đề tài.
 - Phương pháp thu thập và xử lí số liệu.
 3 và muối khoáng ở rễ, vai trò của các nguyên tố khoáng, ảnh hưởng của các tác 
nhân môi trường đối với quá trình hấp thụ nước và ion khoáng ở rễ cây như: áp 
suất thẩm thấu của môt trường dung dịch, độ pH, quang hợp, hô hấp; Về hóa 
học (Kiểm soát hàm lượng, nồng độ các chất dinh dưỡng, độ pH của dung dịch); 
Về vật lí (Hoạt động của máy bơm, Timer). Quy trình tạo ra mô hình đó đi từ 
nguyên vật liệu ban đầu để thành một sản phẩm hoàn chỉnh được xem là kĩ 
thuật. Trong suốt quá trình triển khai để tạo thành sản phẩm phải cần đến các 
công cụ, thiết bị  đó chính là công nghệ. Trong quá trình chế tạo mô hình các 
thiết bị, dụng cụ, các bản vẽ thiết kế luôn cần đến các con số cụ thể thông qua 
toán học. 
 Mô hình chu trình STEM:
 Science
 (Khoa học)
 Technology Math Knowledge
 (Công nghệ) (Toán học) (Kiến thức)
 Engineering
 (Kỹ thuật)
 Định nghĩa về giáo dục STEM 
 Một trong những tổ chức uy tín nhất hiện nay trong lĩnh vực giáo dục 
khoa học trên thế giới là hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ 
(National Science Teachers Association – NSTA) được thành lập 1944, đã đề 
xuất ra khái niệm giáo dục STEM như sau: “ Giáo dục STEM là một cách tiếp 
cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính 
nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, ở đó các học 
sinh áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào 
trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc 
và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển năng lực trong lĩnh vực STEM và có 
thể góp phần vào cạnh tranh trong nền kinh tế mới” (Tsupros, Kohler và 
Hallinen, 2009).
 Theo tác giả Trần Thị Gái “Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là 
trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến lĩnh 
vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Các kiến thức kỹ năng này phải 
được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh không chỉ hiểu biết 
về nguyên lí mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong 
cuộc sống hàng ngày”.
 5 - Hoạt động nghiên cứu khoa học
 Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu 
khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với nhiều chủ đề 
khác nhau thuộc các lĩnh vực robot, năng lượng tái tạo, môi trường, biến đổi khí 
hậu, nông nghiệp công nghệ cao Hoạt động này không mang tính đại trà mà 
dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với cac shoatj động 
tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết vấn đề thực tiễn. Tổ chức tốt 
hoạt động sáng tạo Khoa học kỹ thuật là tiền đề triển khai các dự án nghiên cứu 
trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho HS THPT được tổ chức 
thường niên.
 4. Thực trạng dạy học giáo dục STEM 
 4.1.Thực trạng chung
 Mô hình giáo dục tích hợp STEM còn khá mới mẻ đối với giáo dục Việt 
Nam khi chỉ mới thử nghiệm khoảng vài năm gần đây. Giáo dục STEM du nhập 
vào Việt Nam bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho HS THPT do các công 
ty tại Việt Nam triển khai cùng với các tổ chức nước ngoài. Từ đó đến nay giáo 
dục STEM đã bắt đầu có sự lan tỏa với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách 
thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau. Hệ thống các công ty 
tư nhân Việt Nam đã rất nhanh nhạnh đưa giáo dục STEM mà chủ yếu là các 
hoạt động Robot vào giảng dạy tại các trường phổ thông tại một số thành phố 
lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng bằng hình thức xã hội hóa. Tuy nhiên 
khu vực nông thôn hiện nay chưa thể tiếp cận với các hoạt động liên quan đến 
Robot vì chi phí khá đắt đỏ, vậy nên tại các vùng nông thôn đã có một giải pháp 
khác đưa ra do liên minh các công ty Giáo dục STEM tại Hà Nội như Học viện 
sáng tạo S3, Kidscode STEM. Từ năm 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm 
đã tổ chức cuộc thi “ vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống 
thực tiễn dành cho HS trung học” và cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp 
dành cho GV trung học”. Đặc biệt cuộc thi “ Khoa học Kỹ thuật dành cho HS 
trung học” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức dành cho HS THPT đã trở thành 
điểm sáng tích cực trong giáo dục định hướng năng lực Về cơ bản đây là một 
hình thức của giáo dục STEM. Các cuộc thi này là ví dụ cho mục tiêu giáo dục 
nhằm phát triển năng lực cho HS hình thành những kĩ năng học tập và lao động 
trong thế kỷ 21 của Bộ Giáo dục và Đào tạo và đó cũng là mục tiêu mà giáo dục 
STEM hướng tới.
 Tại đơn vị công tác, vào tháng 9/2019 giáo viên đã được triển khai về 
phương pháp giáo dục STEM, tháng 11/2019 nhà trường đã phối hợp với tổ 
KHTN tổ chức tham quan trải nghiệm theo định hướng STEM “Tham quan nhà 
máy sữa, nhà máy nước tinh khiết, trại bò của tập đoàn TH true milk”, Tổ 
KHTN cũng có kế hoạch tổ chức ngoại khóa “ Học sinh tạo sản phẩm STEM” 
vào tháng 3/2020, nhưng khi tôi phát phiếu khảo sát với khảo sát với 5 câu hỏi: 
 7 hợp tác, năng lực nghiên cứu khoa học gặp nhiều khó khăn, các em còn bỡ ngỡ, 
lúng túng khi GV giao nhiệm vụ. Các gia đình ở nông thôn mức sống còn thấp 
cũng như sự hiểu biết của phụ huynh và cả HS về xu thế nghề nghiệp trong thời 
buổi công nghệ 4.0 chưa cao, chưa nhận thức được lợi ích của việc học STEM 
mà còn tồn tại quan điểm “học để thi, để lên lớp” đây cũng là một trở ngại lớn 
để có được sự tham gia của gia đình, cộng đồng vào mô hình giáo dục STEM 
cùng với nhà trường.
 b. Thuận lợi
 Bên cạnh những khó khăn nêu trên, tôi cũng nhận thấy những thuận lợi 
đặc thù riêng tại khu vực nông thôn, miền núi. Đó là kiến thức gắn liền với thực 
tế cuộc sống vô cùng phong phú, có môi trường thiên nhiên gần gũi và không 
gian tự nhiên ở xung quanh Với bối cảnh đặc trưng là nền nông nghiệp, tạo cơ 
hội thuận lợi để truyền đạt kiến thức STEM về cây trồng, vật nuôi, ứng dụng vi 
sinh vật để sản xuất phân bón, tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có như rơm rạ để 
trồng nấm, thiết kế các mô hình trồng rau sạch, mô hình tưới tiêu Đồng thời 
những nội dung dạy học đó tốn rất ít và gần như không tốn chi phí nào. VD: Tổ 
chức cho HS đi tham quan mô hình trồng rau thủy canh nhà lưới tại xã lân cận 
(cách trường khoảng 6km); Tận dụng những vật liệu gần gũi như ống nhựa 
PVC, vật liệu phế thải như chai nhựa, thùng xốp...để thiết kế hệ thống thủy canh.
 Khi được phổ biến về kế hoạch và giao nhiệm vụ học tập chủ đề STEM 
các em thật sự húng thú, mong muốn được trải nghiệm, được thực hành để khám 
phá kiến thức và vận dụng kiến thức vào thực tiễn.
 9 - Phát triển tư duy phản biện cho HS thông qua quá trình thảo luận và 
tranh luận.
 - Tham quan trải nghiệm vườn rau thủy canh nhà lưới để HS khám phá 
các ứng dụng, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống, HS được thấy hệ thống mô hình 
thủy canh từ đó tự trả lời được các câu hỏi do chính mình đặt ra, làm tăng thêm 
hứng thú, học tập và sáng tạo ở HS, đồng thời giúp HS nâng cao mức độ hoàn 
thành sản phẩm. 
 Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt 
động nhóm kiến tạo
 GV giao nhiệm vụ cho các nhóm học tập để giúp các em làm việc cùng 
nhau như một nhóm kiến tạo. Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của 
bài học STEM là cơ sở để phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác.
 Trong bài học STEM thiết kế mô hình trồng rau thủy canh GV chỉ cung 
cấp cho HS bộ câu hỏi gợi ý, định hướng mà không cung cấp cụ thể chi tiết các 
bước tiến hành như thế nào. HS sẽ phải chủ động suy nghĩ, làm việc nhóm và 
thảo luận với nhau nhiều để quyết định chọn cách thực hiện nào. 
 Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa 
học và toán học mà học sinh đã và đang học
 Trong bài học STEM thiết kế mô hình trồng rau thủy canh, GV cần kết 
nối và tích hợp nội dung ở lĩnh vực khoa học (sinh học, vật lý, hóa học), công 
nghệ và toán học. Từ đó, HS thấy rằng khoa học, công nghệ và toán không phải 
là các môn học độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vấn đề.
 Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và 
coi sự thất bại như là 1 phần cần thiết trong học tập
 Trong bài học STEM thiết kế mô hình trồng rau thủy canh, phương án 
giải quyết vấn đề là do HS suy nghĩ, làm việc nhóm và thảo luận với nhau lựa 
chọn cách thực hiện. Với việc chia 1 lớp thành 4 nhóm như vậy sẽ có nhiều 
phương án khả thi, nhưng có thể sẽ khác nhau ở mức độ tối ưu khi giải quyết 
vấn đề. Qua đó HS được nếm trải qua các cảm xúc của thất bại cũng như thành 
công trong quá trình học tập.
2. Quy trình xây dựng bài học STEM 
 Theo tài liệu hội thảo “Định hướng giáo dục STEM trong trường trung 
 học” của bộ giáo dục và đào tạo, quy trình xây dựng bài học STEM gồm 4 
 bước sau:
 Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học
 Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết
 Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề
 11