Skkn dạy học chủ đề dinh dưỡng chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật sinh học 10 theo định hướng stem nhằm phát triển năng lực học sinh

Khám phá phương pháp dạy học chủ đề dinh dưỡng và chuyển hóa năng lượng ở vi sinh vật theo định hướng STEM, phát triển năng lực học sinh sinh học 10.

• Trường học: Trường THPT Đô Lương 3
• Chuyên ngành: Sinh học
• Đề tài: Dinh Dưỡng và Chuyển Hóa Năng Lượng ở Vi Sinh Vật: Phương Pháp Dạy Học STEM cho Sinh Học 10
• Loại tài liệu: sáng kiến kinh nghiệm
• Năm xuất bản: 2021-2022
• Địa điểm: Đô Lương

Mục lục chi tiết

• 1. PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Thực trạng
• 1.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3. Nhiệm vụ của sáng kiến kinh nghiệm
• 1.4. Lịch sử nghiên cứu của sáng kiến kinh nghiệm
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2. PHẦN 2: NỘI DUNG ĐỀ TÀI
• 2.1. I. CƠ SỞ CỦA ĐỀ TÀI
• 2.1.1. Dạy học định hướng phát triển năng lực
• 2.1.2. Các thành phần năng lực
• 2.1.3. Đặc điểm dạy học định hướng phát triển năng lực
• 2.1.4. Những loại năng lực cần chú trọng rèn luyện cho HS trong quá trình dạy học
• 2.1.5. Một số vấn đề chung về giáo dục STEM
• 2.1.5.1. Khái niệm
• 2.1.5.2. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM
• 2.1.5.3. Một số hình thức tổ chức thực hiện giáo dục STEM
• 2.1.5.3.1. Dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM
• 2.1.5.3.2. Hoạt động trải nghiệm STEM
• 2.1.5.3.3. Các trường phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ
• 2.1.5.3.4. Hoạt động nghiên cứu khoa học
• 2.1.5.4. Thiết kế bài học STEM
• 2.1.5.4.1. Tiêu chí xây dựng bài học STEM
• 2.1.5.4.2. Quy trình xây dựng bài học STEM
• 2.1.5.4.3. Tiến trình tổ chức dạy học bài học STEM
• 2.1.6. Cơ sở thực tiễn
• 2.2. Giáo dục STEM trên thế giới
• 2.2.1. Nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới
• 2.2.2. Kinh nghiệm triển khai giáo dục STEM trên thế giới

Tóm tắt

I. Dinh dưỡng vi sinh vật

Phần này tập trung vào dinh dưỡng vi sinh vật, một khía cạnh cơ bản trong sinh học 10. Nội dung sẽ bao gồm các hình thức dinh dưỡng khác nhau của vi sinh vật, bao gồm cả quang hợp vi sinh vật, lên men vi sinh vật, và hô hấp vi sinh vật. Đặc điểm của từng hình thức sẽ được phân tích, nhấn mạnh vào các quá trình sinh hóa then chốt và vai trò của enzyme vi sinh vật. Quan trọng là ứng dụng phương pháp dạy học STEM để minh họa các quá trình này. Ví dụ, học sinh có thể thiết kế thí nghiệm để quan sát quá trình lên men hoặc sử dụng mô hình 3D để trực quan hóa chuỗi vận chuyển điện tử trong hô hấp vi sinh vật. Giáo dục STEM nhấn mạnh vào việc kết nối kiến thức lý thuyết với ứng dụng thực tiễn, giúp học sinh hiểu rõ hơn về vai trò của vi sinh vật trong môi trường và công nghệ sinh học. Vi sinh vật có lợi và vi sinh vật gây bệnh sẽ được đề cập, giúp học sinh có cái nhìn toàn diện về sự đa dạng và tầm quan trọng của vi sinh vật. Nghiên cứu vi sinh vật và thí nghiệm vi sinh vật sẽ là những hoạt động trọng tâm. Sách giáo khoa sinh học 10 và bài tập sinh học 10 sẽ được sử dụng làm tài liệu tham khảo.

1.1 Nguồn dinh dưỡng và quá trình hấp thu

Phần này đi sâu vào chi tiết về các nguồn dinh dưỡng khác nhau mà vi sinh vật sử dụng, bao gồm các chất hữu cơ và vô cơ. Quá trình hấp thu chất dinh dưỡng vào tế bào vi sinh vật sẽ được phân tích, kể cả các cơ chế vận chuyển tích cực và thụ động. Mô hình 3D hoặc các hình ảnh động có thể được sử dụng trong giáo dục STEM để minh họa quá trình hấp thu chất dinh dưỡng. Học sinh sẽ được hướng dẫn thực hiện các thực hành STEM như phân tích thành phần dinh dưỡng của một loại môi trường nuôi cấy vi sinh vật hoặc thiết kế môi trường nuôi cấy tối ưu cho một loài vi sinh vật cụ thể. Cơ sở lý luận của việc lựa chọn các phương pháp dạy học phù hợp với đối tượng học sinh sinh học 10 sẽ được trình bày. Đề kiểm tra sinh học 10 có thể bao gồm các câu hỏi về phần này để đánh giá sự hiểu biết của học sinh.

1.2 Vai trò của enzyme trong chuyển hóa dinh dưỡng

Enzyme vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa các chất dinh dưỡng. Phần này sẽ tập trung vào cơ chế hoạt động của enzyme, sự đặc hiệu của enzyme đối với cơ chất, và ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến hoạt động của enzyme. Giáo án sinh học 10 sẽ được thiết kế để nhấn mạnh vào các khía cạnh này. Học sinh sẽ được thực hiện các thí nghiệm để quan sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, và nồng độ cơ chất đến hoạt động của enzyme. Công nghệ sinh học và các ứng dụng của enzyme trong công nghiệp sẽ được đề cập, giúp học sinh hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của enzyme trong đời sống. Dự án STEM có thể tập trung vào việc nghiên cứu và ứng dụng enzyme trong một lĩnh vực cụ thể, ví dụ như sản xuất thực phẩm hoặc xử lý chất thải.

II. Chuyển hóa năng lượng ở vi sinh vật

Phần này tập trung vào các quá trình chuyển hóa năng lượng trong vi sinh vật, bao gồm quá trình trao đổi chất vi sinh vật. Hô hấp vi sinh vật, lên men vi sinh vật, và quang hợp vi sinh vật sẽ được giải thích chi tiết, bao gồm các phản ứng hóa học chính và vai trò của các phân tử trung gian quan trọng như ATP và NADH. Mô hình chuyển hóa năng lượng sẽ được sử dụng trong phương pháp dạy học STEM, ví dụ như sử dụng phần mềm mô phỏng hoặc xây dựng mô hình 3D của chu trình Krebs và chuỗi vận chuyển điện tử. Sinh học tế bào và sinh học phân tử sẽ được kết hợp để giải thích các quá trình này ở cấp độ tế bào và phân tử. Sinh học tự bảo được đề cập đến trong việc giải thích các cơ chế điều hòa chuyển hóa năng lượng. ADN vi sinh vật và ARN vi sinh vật sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển quá trình chuyển hóa.

2.1 Hô hấp và lên men

Sự khác biệt giữa hô hấp vi sinh vật và lên men vi sinh vật sẽ được làm rõ. Các con đường chuyển hóa chính trong hô hấp hiếu khí và kị khí sẽ được trình bày, bao gồm chu trình Krebs, chuỗi vận chuyển điện tử, và phân giải đường. Thực hành STEM có thể bao gồm việc thiết kế thí nghiệm để so sánh tốc độ sản xuất năng lượng trong hô hấp và lên men. Bài tập sinh học 10 sẽ được xây dựng để củng cố kiến thức về các con đường chuyển hóa. Việc ứng dụng kiến thức này trong công nghệ sinh học, chẳng hạn như sản xuất bia, rượu, sẽ được đề cập. Giáo dục STEM giúp học sinh hiểu rõ hơn về ứng dụng của các quá trình chuyển hóa trong đời sống.

2.2 Quang hợp ở vi sinh vật

Phần này sẽ tập trung vào quá trình quang hợp vi sinh vật, một nguồn năng lượng quan trọng trong tự nhiên. Các bước chính của quá trình quang hợp, bao gồm phản ứng ánh sáng và phản ứng tối, sẽ được trình bày. Mô hình dạy học STEM có thể bao gồm việc sử dụng phần mềm mô phỏng hoặc xây dựng mô hình 3D của quá trình quang hợp. Sinh học thực vật và sinh học tế bào sẽ được kết hợp để giải thích quá trình quang hợp. Ứng dụng vi sinh vật trong nông nghiệp và công nghệ sinh học sẽ được đề cập. Đề kiểm tra sinh học 10 có thể bao gồm câu hỏi về các khía cạnh khác nhau của quang hợp vi sinh vật.

III. Phương pháp dạy học STEM cho Sinh học 10

Phần này sẽ đề cập đến phương pháp dạy học STEM cho chủ đề dinh dưỡng và chuyển hóa năng lượng ở vi sinh vật trong chương trình sinh học 10. Các hoạt động học tập dựa trên dự án STEM sẽ được thiết kế để khuyến khích sự tham gia tích cực của học sinh. Việc áp dụng các công nghệ hiện đại như phần mềm mô phỏng, in 3D, và các thiết bị thực nghiệm sẽ giúp học sinh hiểu rõ hơn về các quá trình sinh học phức tạp. Mục tiêu dạy học sẽ tập trung vào việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tư duy phản biện, và làm việc nhóm. Giáo dục STEM hướng đến việc kết nối kiến thức lý thuyết với thực tiễn, giúp học sinh có cái nhìn toàn diện hơn về vai trò của vi sinh vật trong môi trường và đời sống. Đánh giá học sinh sẽ dựa trên sự tham gia tích cực, sản phẩm học tập, và khả năng vận dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. Việc thiết kế các bài học STEM cần tuân thủ các tiêu chí để đảm bảo tính hiệu quả. Phát triển năng lực STEM của học sinh là mục tiêu quan trọng.

3.1 Thiết kế bài học và hoạt động STEM

Phần này sẽ đề xuất các mô hình dạy học cụ thể để áp dụng phương pháp dạy học STEM vào chủ đề dinh dưỡng và chuyển hóa năng lượng ở vi sinh vật. Các bước thiết kế bài học sẽ được trình bày một cách chi tiết, bao gồm việc lựa chọn chủ đề, xác định mục tiêu học tập, thiết kế các hoạt động học tập, và lựa chọn phương pháp đánh giá. Thí nghiệm vi sinh vật sẽ được sử dụng để minh họa các quá trình chuyển hóa. Dự án STEM có thể bao gồm việc nghiên cứu một loài vi sinh vật cụ thể, thiết kế một hệ thống lên men, hoặc nghiên cứu ứng dụng của vi sinh vật trong xử lý chất thải. Việc kết hợp công nghệ sinh học và môi trường sẽ làm tăng tính thực tiễn của các hoạt động học tập. Giáo viên cần có sự chuẩn bị kỹ lưỡng về kiến thức và kỹ năng để hướng dẫn học sinh thực hiện các hoạt động STEM hiệu quả. Đào tạo giáo viên về phương pháp dạy học STEM là cần thiết.

3.2 Đánh giá và kiểm tra

Phần này trình bày các phương pháp đánh giá và kiểm tra phù hợp với phương pháp dạy học STEM. Việc đánh giá không chỉ tập trung vào kiến thức lý thuyết mà còn chú trọng vào năng lực thực hành, khả năng giải quyết vấn đề, và làm việc nhóm của học sinh. Đề kiểm tra sinh học 10 sẽ được thiết kế theo định hướng năng lực, tập trung vào việc đánh giá khả năng vận dụng kiến thức vào giải quyết các tình huống thực tiễn. Sử dụng công nghệ thông tin trong đánh giá cũng sẽ được đề cập, ví dụ như sử dụng các phần mềm đánh giá trực tuyến. Giáo dục STEM nhấn mạnh vào việc tự đánh giá và phản hồi của học sinh, góp phần giúp học sinh tự học tập và phát triển năng lực cá nhân. Cổng thông tin giáo dục có thể cung cấp các tài liệu tham khảo để hỗ trợ việc đánh giá học sinh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Thực trạng Theo Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8 Ban Chấp hành Trung ương Đảng (Khoá XI) về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học.

Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học.” Thực hiện định hướng nêu trên việc đổi mới nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng năng lực người học trong giáo dục phổ thông đã và đang từng bước được thực hiện đồng bộ. Nhằm nâng cao chất lượng giáo dục, đáp ứng nguồn nhân lực phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, đáp ứng yêu cầu hội nhập quốc tế. Giúp người học "Học để biết, học để làm, học để cùng chung sống và học để tự khẳng định mình" Đồng thời, trước xu hướng phát triển của cuộc cách mạng 4.0, ngày 4/7/2017 thủ tướng chính phủ đã ban hành chỉ thị số 16/CT-TTg về tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4. Thủ tướng đã đặt ra giải pháp cho ngành giáo dục như sau: thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp cận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông… nhằm tạo ra nguồn lao động đáp ứng yêu cầu của cuộc cách mạng Công nghiệp lần thứ 4 đưa Việt Nam trở thành quốc gia Công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập quốc tế sâu rộng.

Những năm học qua, có rất nhiều trường phổ thông đã đưa giáo dục STEM vào thí điểm với nhiều hình thức tổ chức khác nhau và bước đầu thu được kết quả khả quan tuy nhiên vẫn còn nhiều băn khoăn, vướng mắc. Chính vì vậy, tôi đã quan tâm và dạy học một số chủ đề Sinh học theo định hướng phát triển năng lực học sinh tiếp cận với giáo dục STEM nhằm phát triển các năng lực như: năng lực tự học, năng lực giao tiếp, năng lực hợp tác, năng lực nghiên cứu khoa học, năng lực sử dụng CNTT, năng lực định hướng nghề nghiệp. đồng thời vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống. Là giáo viên giảng dạy bộ môn Sinh học bậc THPT nhiều năm cùng với tinh thần học hỏi, mạnh dạn đổi mới phương pháp dạy học, mong muốn giúp học sinh hình thành và phát triển năng lực, biết vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn đồng thời giúp học sinh hứng thú trong vấn đề nghiên cứu khoa học.

Tôi đã chọn đề tài "Dạy học chủ đề dinh dưỡng chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật-Sinh học 10 theo định hướng STEM nhằm phát triển năng lực học sinh ", các em đã chuyển hóa kiến thức, kỹ năng, thái độ thành năng lực và hơn hết là truyền cảm hứng học tập, nâng cao năng lực sử dụng CNTT trong học tập và nghiên cứu khoa học. Biết vận dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn trong cuộc sống. Đối tượng nghiên cứu skkn 1 - Nghiên cứu hoạt động dạy học theo định hướng phát triển năng lực. - Nghiên cứu một số vấn đề chung về giáo dục STEM.

- Nghiên cứu tâm lý học lứa tuổi. - Nghiên cứu dạy học một số chủ đề môn Sinh học 10 theo định hướng phát triển năng lực học sinh tiếp cận với giáo dục STEM. - Nghiên cứu dạy học một số chủ đề môn Sinh học 10 theo định hướng phát triển năng lực học sinh tiếp cận với giáo dục STEM trên địa bàn huyện Đô Lương, huyện Anh Sơn (Lớp 10A1 trường THPT Đô Lương 3; Lớp 10T1 Trường THPT Đô Lương 1, Lớp 10C1 trường THPT Đô Lương 2; Lớp 10A1 trường THPT Đô Lương 4; Lớp 10A1 trường THPT Anh Sơn 2) năm học 2021-2022. Nhiệm vụ của sáng kiến kinh nghiệm Dạy học một số chủ đề môn Sinh học 10 theo định hướng phát hướng triển năng lực học sinh tiếp cận với giáo dục STEM và ứng dụng hệ thống học tập trực tuyến tại trường THPT Đô Lương 3 trên tinh thần đổi mới căn bản toàn diện Giáo dục và Đào tạo và theo chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 4/7/2017 của thủ tướng chính phủ nhằm giúp học sinh phát triển hài hòa về thể chất và tinh thần, có phẩm chất cao đẹp, có các năng lực chung và phát huy các tiềm năng của bản thân, làm cơ sở cho việc lựa chọn nghề nghiệp và học tập suốt đời.

Lịch sử nghiên cứu của sáng kiến kinh nghiệm Dạy học chủ đề theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh xuất hiện trong nhiều các văn bản chỉ đạo của Bộ Giáo dục và đào tạo, Sở giáo dục và đào tạo và tại các trường THPT. Hiện nay, tại các trường THPT đã xây dựng dạy học chủ đề vào kế hoạch giảng dạy (PPCT) của bộ môn phù hợp với điều kiện từng trường, từng địa phương. Dạy học chủ đề theo định hướng phát triển năng lực học sinh được trao đổi, xây dựng tại tổ chuyên môn trong các trường, qua các đợt tập huấn của Sở giáo dục và đào tạo hay trên “trường học kết nối”. Trong năm học vừa qua và năm học 2021-2022, ở Việt Nam dạy học theo định hướng giáo dục STEM đã và đang được áp dụng tại nhiều trường THPT và đã đạt được nhiều kết quả.

Trong dạy học môn Sinh học 10 hiện nay thì dạy học chủ đề theo định hướng phát triển năng lực học sinh tiếp cận với giáo dục STEM cũng đã được nhiều giáo viên quan tâm, chú trọng. Đề tài này hướng đến mục đích là dạy học một số chủ đề môn Sinh học 10 theo định hướng phát triển năng lực tiếp cận với giáo dục STEM và đề xuất một hướng đi mới bước đầu áp dụng hiệu quả, phù hợp với các văn bản chỉ đạo hiện nay. Từ đó, nâng cao các năng lực cần thiết cho học sinh và vận dụng được kiến thức đã học vào giải quyết các tình huống trong thực tiễn. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu xu hướng dạy học theo định hướng phát triển năng lực và các văn bản quy định hiện hành.

skkn 2 - Nghiên cứu cơ sở lý luận của giáo dục STEM. - Thông qua nghiên cứu và áp dụng trong quá trình giảng dạy môn Sinh học 10, tại trường THPT Đô Lương 3; trường THPT Đô Lương 1, trường THPT Đô Lương 2, trường THPT Đô Lương 4, trường THPT Anh Sơn 2. - Tổ chức khảo sát: hứng thú học tập của học sinh đối với việc dạy học một số chủ đề môn Sinh học 10 theo định hướng phát triển năng lực học sinh tiếp cận với giáo dục STEM tại trường THPT Đô Lương 3; trường THPT Đô Lương 1, trường THPT Đô Lương 2, trường THPT Đô Lương 4, trường THPT Anh Sơn 2. - Tham khảo một số tài liệu liên quan.

- Trao đổi tiếp thu ý kiến của các đồng nghiệp để tham khảo ý kiến làm cơ sở cho việc nghiên cứu đề tài. - Tham khảo các tài liệu về sáng kiến kinh nghiệm. - Các tài liệu tập huấn và BDTX có liên quan. skkn 3 PHẦN 2: NỘI DUNG ĐỀ TÀI I.

CƠ SỞ CỦA ĐỀ TÀI 1. Dạy học định hướng phát triển năng lực 1. - Năng lực là thuộc tính cá nhân cho phép thực hiện thành công hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể. - Dạy học định hướng phát triển năng lực không chỉ chú ý tích cực hóa học sinh về hoạt động trí tuệ mà còn chú ý rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề gắn với những tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp, đồng thời gắn hoạt động trí tuệ với hoạt động thực hành thực tiễn.

Tăng cường việc học tập theo nhóm đổi mới quan hệ giáo viên-học sinh theo hướng cộng tác có ý nghĩa quan trọng nhằm phát triển năng lực xã hội. Bên cạnh việc học tập những tri thức và kỹ năng riêng lẻ của các môn học chuyên môn cần bổ sung các chủ đề học tập phức hợp nhằm phát triển năng lực giải quyết các vấn đề phức hợp. - Các thành phần năng lực Các trụ cột giáo dục của UNESO Năng lực chuyên môn Học để biết Năng lực phương pháp Học để làm Năng lực xã hội Học để cùng chung sống Năng lực cá thể Học để tự khẳng định Mô hình thành phần năng lực giáo dục theo UNESCO "Học để biết, học để làm, học để cùng chung sống và học để tự khẳng định mình" đây là bốn trụ cột của giáo dục thế kỉ XXI, mà giáo dục phổ thông đã và đang hướng đến. Đặc điểm dạy học định hướng phát triển năng lực.

- Lấy người học làm trung tâm. - Mục tiêu dạy học tập trung vào vận dụng kiến thức, kỹ năng có thể quan sát và đánh giá được. - Nội dung học tập thiết thực, bổ ích gắn với các tình huống trong thực tiễn. - Phương pháp dạy học định hướng hoạt động, thực hành, sản phẩm, hình thức học tập skkn 4 đa dạng, chú ý hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học.

- Tăng cường dạy học giải quyết vấn đề thực tiễn. - Đánh giá và tự đánh giá được tiến hành ngay trong dạy học. Những loại năng lực cần chú trọng rèn luyện cho HS trong quá trình dạy học * Nhóm năng lực chung, gồm: Nhóm năng lực làm chủ và phát triển bản thân: Năng lực tự học; Năng lực giải quyết vấn đề; Năng lực tư duy; Năng lực tự quản lý Nhóm năng lực quan hệ xã hội: Năng lực giao tiếp; Năng lực hợp tác Nhóm năng lực sử dụng công cụ hiệu quả: NL sử dụng CNTT và Truyền thông; Năng lực sử dụng ngôn ngữ; Năng lực tính toán * Nhóm năng lực, kĩ năng chuyên biệt trong môn Sinh học. - Các năng lực chuyên biệt trong môn Sinh học.

Năng lực kiến thức Sinh học. Năng lực nghiên cứu khoa học. Năng lực thực hiện trong phòng thí nghiệm.