SKKN: Phát triển năng lực vận dụng Sinh 10 qua STEM ứng dụng vi sinh vật

SKKN cấp tỉnh: Ứng dụng kiến thức Sinh 10 vào thực tiễn bằng STEM. Sản phẩm từ phân giải vi sinh vật, phát triển năng lực học sinh.

• Tác giả: Phạm Thị Kim Nhâm
• Trường học: Trường THPT Anh Sơn 2
• Chuyên ngành: Sinh học
• Đề tài: Phát Triển Năng Lực Vận Dụng Kiến Thức Sinh Học 10 Vào Thực Tiễn, Thông Qua Làm Một Số Sản Phẩm Từ Ứng Dụng Quá Trình Phân Giải Của Vi Sinh Vật Theo Định Hướng Giáo Dục Stem
• Loại tài liệu: Sáng kiến kinh nghiệm
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Nghệ An

Mục lục chi tiết

• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG ĐỀ TÀI
• MỤC LỤC
• 1. PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Thực trạng và nguyên nhân
• 1.2. Lý do chọn đề tài
• 1.3. Mục đích nghiên cứu
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu và nội dung nghiên cứu. Đóng góp của đề tài
• 2. PHẦN II: NỘI DUNG
• 2.1. Năng lực, phẩm chất và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Giáo dục STEM
• 2.2. Bài tập thực nghiệm (BTTN)
• 2.3. Năng lực định hướng nghề nghiệp
• 2.4. Cơ sở thực tiễn. Lịch sử nghiên cứu. Thực trạng tổ chức dạy học phát triển năng lực vận dụng theo hướng tiếp cận STEM tại một số trường THPT trên địa bàn các huyện miền núi - Nghệ An. Cơ sở của việc vận dụng PPDH theo hướng tiếp cận STEM trong dạy học chủ đề ứng dụng vi sinh vật để phát triển năng lực vận dụng.
• 2.5. Giải pháp xây dựng và tổ chức dạy học theo hướng tiếp cận STEM trong bài 22 và 23 sinh học 10 – KNTT nhằm phát triển năng lực vận dụng cho HS. Lựa chọn nội dung. Mục tiêu bài 22 và 23 sinh học 10 theo phát triển phẩm chất, năng lực. Nội dung bài 22 và 23 sinh học 10 – KNTT theo dạy học STEM
• 2.6. Quy trình thiết kế các bài học STEM:
• 2.7. Các ý tưởng sản phẩm chủ đề STEM trong dạy học chủ đề ứng dụng VSV
• 2.8. Sắp xếp lại nội dung kiến thức nền trong các chủ đề ứng dụng VSV theo định hướng giáo dục STEM. Thiết kế nhiệm vụ học tập đa dạng. Tổ chức thực hiện. Mô tả chủ đề
• 2.9. Kế hoạch thực hiện (tại https://padlet.com/nhamptkas2/padlet)
• 2.10. Xây dựng KHDH ở bài 22 và bài 23 sinh học 10- KNTT theo hướng tiếp cận STEM, góp phần phát triển năng lực vận dụng kiến thức sinh học vào thực tiễn cho HS.
• 2.11. Xây dựng kế hoạch bài dạy (giáo án cho từng tiết học)
• 2.12. Thực nghiệm sư phạm và đánh giá kết quả. Thực nghiệm sư phạm theo PPDH STEM và trải nghiệm định hướng nghề nghiệp bằng các BTTN.
• 2.13. Đánh giá kết quả của đề tài
• 2.14. Khảo sát sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp đề xuất. Mục đích khảo sát. Nội dung và phương pháp khảo sát
• 2.15. Kết quả khảo sát về sự cấp thiết và tính khả thi. Quá trình nghiên cứu:
• 2.16. Hiệu quả, ý nghĩa của đề tài. Hướng phát triển của đề tài:
• 2.17. Kiến nghị, đề xuất.
• 4. PHẦN IV: TÀI LIỆU THAM KHẢO
• 5. PHẦN V: PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. STEM Sinh 10 Khám phá ứng dụng vi sinh vật vào thực tiễn

Giáo dục STEM là một phương thức tiếp cận liên ngành, giúp thu hẹp khoảng cách giữa lý thuyết và thực tiễn. Đặc biệt trong môn Sinh học 10, chủ đề về vi sinh vật học mang lại tiềm năng ứng dụng to lớn, giúp học sinh không chỉ hiểu nguyên lý mà còn tạo ra các sản phẩm hữu ích. Sáng kiến kinh nghiệm tại trường THPT Anh Sơn 2 (Nghệ An) đã chứng minh rằng, việc lồng ghép các hoạt động STEM vào bài giảng về vi sinh vật giúp học sinh phát triển năng lực vận dụng kiến thức, khơi dậy đam mê khoa học và định hướng nghề nghiệp. Chủ đề này tập trung vào việc khai thác vai trò của vi sinh vật (VSV) trong các lĩnh vực như sản xuất thực phẩm, nông nghiệp và xử lý môi trường. Thay vì tiếp thu kiến thức một cách thụ động, học sinh được trực tiếp tham gia vào các dự án khoa học kỹ thuật nhỏ, từ đó hiểu sâu sắc hơn về cơ chế hoạt động của vi khuẩn có lợi, nấm men, và xạ khuẩn. Cách tiếp cận này biến những khái niệm trừu tượng thành các hoạt động trải nghiệm cụ thể, chẳng hạn như làm sữa chua, muối dưa, hay ủ phân bón vi sinh. Qua đó, học sinh nhận thức được rằng công nghệ sinh học không phải là điều gì xa vời mà hiện diện ngay trong cuộc sống hàng ngày, từ căn bếp đến khu vườn.

1.1. Giáo dục STEM và vai trò trong môn Sinh học hiện đại

Giáo dục STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) không phải là phép cộng đơn thuần của bốn lĩnh vực mà là sự tích hợp kiến thức liên môn, hướng tới giải quyết các vấn đề thực tiễn. Trong môn Sinh học, STEM giúp học sinh thoát khỏi lối mòn "học thuộc lòng", thay vào đó là tư duy phản biện và kỹ năng giải quyết vấn đề. Theo Bộ GD-ĐT (2020), giáo dục STEM tạo ra những con người có năng lực làm việc trong môi trường đòi hỏi sự sáng tạo cao. Các thí nghiệm sinh học 10 được thiết kế theo mô hình này không chỉ minh họa cho lý thuyết mà còn là một quy trình nghiên cứu khoa học thu nhỏ, giúp học sinh phát triển toàn diện các kỹ năng của thế kỷ XXI.

1.2. Tổng quan về vi sinh vật học và tiềm năng ứng dụng

Vi sinh vật học là ngành khoa học nghiên cứu các sinh vật có kích thước hiển vi. Mặc dù thường bị lầm tưởng là tác nhân gây bệnh, phần lớn vi sinh vật đóng vai trò thiết yếu cho sự sống. Chúng tham gia vào quá trình phân giải chất hữu cơ, cố định đạm, và sản xuất nhiều hợp chất quý giá. Tiềm năng ứng dụng của VSV là vô hạn, từ việc tạo ra chế phẩm sinh học trong nông nghiệp, sản xuất kháng sinh và sản xuất vaccine trong y học, đến việc đảm bảo an toàn thực phẩm qua các quy trình lên men tự nhiên. Hiểu rõ về thế giới vi sinh vật chính là chìa khóa để mở ra nhiều giải pháp bền vững cho tương lai.

II. Vượt qua thách thức Dạy STEM Sinh 10 về ứng dụng vi sinh vật

Thực trạng dạy học môn Sinh học tại nhiều trường phổ thông, đặc biệt là ở các huyện miền núi, đang đối mặt với nhiều thách thức. Sáng kiến kinh nghiệm tại Nghệ An chỉ ra rằng, học sinh thường ít hứng thú với môn học do phương pháp giảng dạy còn nặng về lý thuyết, thiếu tính tương tác và ứng dụng. Kiến thức về vi sinh vật học thường bị coi là khô khan và khó hình dung. Học sinh biết về quá trình lên men lactic hay vai trò của nấm men qua sách vở, nhưng lại lúng túng khi được yêu cầu giải thích hiện tượng làm sữa chua bị nhớt hay làm dưa muối bị khú. Khoảng cách này làm giảm khả năng vận dụng kiến thức vào đời sống và hạn chế năng lực định hướng nghề nghiệp. Hơn nữa, việc triển khai các hoạt động STEM đòi hỏi sự đầu tư về thời gian, cơ sở vật chất và sự thay đổi trong tư duy của cả giáo viên và học sinh. Nhiều giáo viên còn e ngại việc tích hợp kiến thức liên môn hoặc tổ chức các dự án khoa học kỹ thuật vì lo ngại phức tạp và tốn kém. Để vượt qua những rào cản này, cần có một giải pháp tiếp cận bài bản, khả thi và phù hợp với điều kiện thực tế của từng địa phương.

2.1. Phân tích thực trạng dạy học Sinh học tại trường THPT

Một khảo sát được thực hiện tại các trường THPT ở Nghệ An cho thấy đa số giáo viên vẫn sử dụng phương pháp thuyết trình, vấn đáp truyền thống. Việc giao các bài tập thực nghiệm (BTTN) để tăng cường vận dụng lý thuyết vào thực tiễn chỉ được thực hiện "thỉnh thoảng" hoặc "hiếm khi". Rất ít giáo viên lồng ghép giáo dục hướng nghiệp hoặc vận dụng kiến thức liên môn. Nguyên nhân chính là do giáo viên ngại tìm tòi kiến thức ngoài chuyên môn và chưa được đào tạo bài bản về phương pháp dạy học STEM. Kết quả là học sinh học tập một cách thụ động, thiếu kỹ năng thực hành và sự kết nối giữa bài học với cuộc sống.

2.2. Tại sao kiến thức vi sinh vật học lại khó vận dụng

Bản chất của vi sinh vật là không thể quan sát bằng mắt thường, điều này khiến chúng trở nên trừu tượng đối với học sinh. Các quá trình sinh hóa như phân giải chất hữu cơ hay cố định đạm diễn ra ở cấp độ phân tử, khó có thể minh họa trực quan nếu không có thí nghiệm. Việc chỉ học lý thuyết suông khiến học sinh không cảm nhận được sự tồn tại và hoạt động mạnh mẽ của hàng tỷ vi khuẩn có lợi trong một hũ sữa chua hay trong một nắm đất màu mỡ. Đây chính là rào cản lớn nhất ngăn cản việc vận dụng kiến thức, làm cho môn Sinh học trở nên xa rời thực tế trong mắt các em.

III. Hướng dẫn tổ chức dự án STEM ứng dụng vi sinh vật hiệu quả

Để giải quyết các thách thức đã nêu, mô hình dạy học theo dự án STEM được đề xuất như một giải pháp toàn diện. Sáng kiến kinh nghiệm của trường THPT Anh Sơn 2 đã xây dựng một quy trình 5 tiết học chi tiết, tập trung vào chủ đề "Ứng dụng của VSV". Quy trình này bắt đầu bằng việc trang bị kiến thức nền vững chắc, sau đó chuyển sang các hoạt động thực hành, báo cáo sản phẩm và cuối cùng là định hướng nghề nghiệp. Cốt lõi của phương pháp này là sử dụng các Bài tập thực nghiệm (BTTN) – những nhiệm vụ học tập yêu cầu học sinh phải tạo ra một sản phẩm cụ thể. Các dự án như làm chế phẩm sinh học, sản xuất thực phẩm lên men, hay mô hình xử lý nước thải quy mô nhỏ được giao cho các nhóm. Học sinh không chỉ làm theo hướng dẫn mà phải tự nghiên cứu, tìm tòi, giải quyết các vấn đề phát sinh trong quá trình thực hiện. Giáo viên đóng vai trò là người hướng dẫn, cố vấn thay vì người truyền thụ kiến thức một chiều. Phương pháp này đã được chứng minh là giúp học sinh khắc sâu kiến thức, phát triển kỹ năng làm việc nhóm, tư duy sáng tạo và đặc biệt là thấy được ý nghĩa thực tiễn của môn học.

3.1. Xây dựng kế hoạch dạy học 5 tiết theo định hướng STEM

Kế hoạch được triển khai tuần tự: Tiết 1, nghiên cứu kiến thức nền về vai trò và ứng dụng của VSV. Tiết 2, các nhóm báo cáo sản phẩm ứng dụng trong chế biến thực phẩm. Tiết 3, báo cáo sản phẩm ứng dụng trong xử lý rác thải hữu cơ. Tiết 4, điều tra ứng dụng VSV tại địa phương và tìm hiểu các ngành nghề liên quan đến công nghệ sinh học. Tiết 5, thực hành chung tại lớp và kiểm tra đánh giá. Cách sắp xếp này đảm bảo logic từ lý thuyết đến thực hành, từ quy mô nhỏ (gia đình) đến quy mô lớn hơn (địa phương, công nghiệp).

3.2. Phương pháp bài tập thực nghiệm BTTN và học theo dự án

Bài tập thực nghiệm (BTTN) là dạng nhiệm vụ yêu cầu học sinh tạo ra sản phẩm thật. Ví dụ, thay vì chỉ học về vi khuẩn lactic, học sinh nhận BTTN "Sản xuất 10 hũ sữa chua đạt tiêu chuẩn về độ chua và độ đông tụ". Dạy học theo dự án cho phép học sinh làm việc nhóm trong một thời gian dài để giải quyết một vấn đề phức tạp, ví dụ như dự án "Thiết kế mô hình ủ phân bón vi sinh từ rác thải nhà bếp". Cả hai phương pháp này đều đặt học sinh vào vị trí của nhà nghiên cứu, khuyến khích sự chủ động, sáng tạo và phát triển năng lực vận dụng một cách hiệu quả.

IV. Top 3 ý tưởng dự án STEM về ứng dụng vi sinh vật tại nhà

Các dự án STEM không nhất thiết phải phức tạp hay tốn kém. Nhiều ứng dụng của vi sinh vật có thể được thực hiện ngay tại nhà với những nguyên liệu đơn giản, mang lại hiệu quả giáo dục cao. Các dự án này giúp học sinh trực tiếp quan sát và kiểm soát hoạt động của vi khuẩn có lợi và nấm men, biến kiến thức sách vở thành trải nghiệm sống động. Việc thực hiện thành công một sản phẩm không chỉ củng cố kiến thức về công nghệ sinh học mà còn rèn luyện tính kiên nhẫn, sự tỉ mỉ và kỹ năng ghi chép, phân tích kết quả. Đây là những kỹ năng quan trọng cho bất kỳ dự án khoa học kỹ thuật nào trong tương lai. Hơn nữa, các sản phẩm tạo ra như sữa chua, dưa muối, hay phân bón hữu cơ đều có giá trị sử dụng thực tế, giúp học sinh thấy được lợi ích kinh tế và môi trường từ việc ứng dụng khoa học. Những hoạt động này đặc biệt phù hợp để phát triển năng lực vận dụng và khơi dậy niềm yêu thích khoa học một cách tự nhiên và bền vững.

4.1. Quy trình sản xuất thực phẩm qua quá trình lên men lactic

Đây là dự án kinh điển và dễ thực hiện nhất. Học sinh sẽ tìm hiểu về vi khuẩn lên men lactic. Nhiệm vụ là làm sữa chua và muối dưa củ quả. Trong quá trình này, các em phải kiểm soát các yếu tố như nhiệt độ ủ, nồng độ muối, và điều kiện yếm khí. Các em sẽ học được tại sao phải phơi héo rau trước khi muối, tại sao cần thêm một chút đường, và giải thích được sự thay đổi về mùi, vị, và trạng thái của sản phẩm. Dự án này trực tiếp liên quan đến sản xuất thực phẩm và an toàn thực phẩm.

4.2. Biến rác thải thành tài nguyên Phân bón vi sinh tại gia

Dự án này tập trung vào vai trò phân giải chất hữu cơ của vi sinh vật. Học sinh được giao nhiệm vụ thiết kế một thùng ủ compost mini từ rác thải nhà bếp (vỏ rau củ, bã cà phê). Các em sẽ tìm hiểu về tầm quan trọng của độ ẩm, độ thoáng khí và tỷ lệ C/N trong việc thúc đẩy quá trình phân hủy. Sản phẩm cuối cùng là phân bón vi sinh giàu dinh dưỡng, có thể dùng để bón cho cây trồng trong nhà. Dự án này kết nối kiến thức sinh học với các vấn đề môi trường và nông nghiệp hữu cơ.

4.3. Thử nghiệm tạo khí biogas từ chất thải hữu cơ quy mô nhỏ

Một dự án nâng cao hơn, mô phỏng quá trình xử lý rác thải để tạo năng lượng. Học sinh có thể sử dụng các chai nhựa lớn, ống dẫn và các chất thải hữu cơ dễ phân hủy để thiết kế một mô hình bình biogas mini. Mục tiêu là quan sát quá trình sinh khí methane trong điều kiện yếm khí. Mặc dù lượng khí tạo ra không nhiều, dự án này giúp các em hiểu rõ nguyên lý hoạt động của hầm biogas và tiềm năng của vi sinh vật trong việc tạo ra năng lượng tái tạo, một ứng dụng quan trọng trong việc xử lý nước thải và chất thải chăn nuôi.

V. Phân tích kết quả Hiệu quả mô hình STEM vi sinh vật Sinh 10

Việc áp dụng mô hình dạy học STEM về ứng dụng vi sinh vật vào thực tiễn đã mang lại những kết quả tích cực và có thể đo lường được. Dựa trên báo cáo thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Anh Sơn 2, hiệu quả của đề tài được thể hiện rõ rệt qua sự thay đổi trong nhận thức, thái độ và kết quả học tập của học sinh. Các phương pháp đánh giá đa dạng được sử dụng, từ kiểm tra kiến thức trên nền tảng Azota đến đánh giá sản phẩm dự án và khảo sát mức độ hứng thú của học sinh. Kết quả cho thấy, phương pháp dạy học gắn liền với các bài tập thực tiễn giúp học sinh không chỉ ghi nhớ kiến thức lâu hơn mà còn hiểu sâu hơn bản chất vấn đề. Các khái niệm như chế phẩm sinh học hay công nghệ sinh học không còn là những thuật ngữ xa lạ. Thay vào đó, học sinh có thể tự tin giải thích các quy trình và nguyên tắc khoa học đằng sau các sản phẩm do chính mình tạo ra. Sự thành công này khẳng định tính đúng đắn và khả thi của việc triển khai giáo dục STEM trong môn Sinh học, ngay cả trong điều kiện còn nhiều khó khăn.

5.1. Đánh giá năng lực vận dụng kiến thức của học sinh

Sau khi kết thúc chủ đề, một bài kiểm tra trên nền tảng Azota được thực hiện với lớp thực nghiệm. Kết quả cho thấy 64% học sinh đạt điểm khá và giỏi, điểm trung bình chung là 6.8. Đáng chú ý, đây là lớp có chất lượng đầu vào không cao. Điều này chứng tỏ phương pháp học qua dự án và thực hành đã cải thiện đáng kể khả năng vận dụng kiến thức. Học sinh không chỉ trả lời được các câu hỏi lý thuyết mà còn giải quyết được các bài tập tình huống thực tế, ví dụ như giải thích tại sao mẻ dưa muối bị hỏng hoặc đề xuất cách cải tiến quy trình làm sữa chua.

5.2. Phản hồi và sự thay đổi thái độ học tập sau dự án

Khảo sát sau khóa học cho thấy sự thay đổi vượt bậc trong thái độ của học sinh. Mức độ yêu thích môn Sinh học tăng lên 68.3%. Hơn 80% học sinh cho biết các em hiểu rõ hơn về vai trò của môn học với cuộc sống. Hơn 90% học sinh bày tỏ sự yêu thích đặc biệt đối với các tiết học có thực hành tạo ra sản phẩm. Các thí nghiệm sinh học 10 theo định hướng STEM đã biến giờ học Sinh học từ một môn học bắt buộc thành một giờ khám phá khoa học đầy hứng thú, góp phần quan trọng vào việc phát triển phẩm chất và năng lực cho người học.

VI. Tương lai công nghệ vi sinh định hướng nghề nghiệp cho HS

Chủ đề STEM về ứng dụng vi sinh vật không chỉ dừng lại ở việc củng cố kiến thức Sinh học 10 mà còn mở ra một cánh cửa quan trọng về định hướng nghề nghiệp. Công nghệ vi sinh vật là một lĩnh vực cốt lõi của công nghệ sinh học, đang phát triển mạnh mẽ và có nhu cầu nhân lực rất lớn trong tương lai. Các hoạt động trong dự án giúp học sinh làm quen và trải nghiệm sơ bộ các công việc liên quan đến ngành này. Từ việc tạo ra các sản phẩm lên men lactic quy mô nhỏ, học sinh có thể hình dung về công việc của một kỹ sư thực phẩm. Từ việc ủ phân bón vi sinh, các em có thể tìm hiểu về ngành nông nghiệp công nghệ cao. Việc giới thiệu các ngành nghề liên quan một cách trực quan và sinh động giúp học sinh nhận thức rõ hơn về sở thích và thế mạnh của bản thân. Đây là bước đệm quan trọng để các em có những lựa chọn nghề nghiệp phù hợp trong tương lai, đáp ứng nhu cầu của xã hội trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, nơi các ngành khoa học sự sống đóng vai trò then chốt.

6.1. Triển vọng của công nghệ sinh học và chế phẩm sinh học

Trong tương lai, công nghệ vi sinh vật sẽ kết hợp với công nghệ nano, công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo để tạo ra những đột phá mới. Các nghiên cứu về hệ vi sinh vật trên Trái Đất và trong cơ thể người sẽ mở ra những ứng dụng không tưởng, từ vi khuẩn tạo ra điện năng đến việc dùng vi sinh vật để tự vá các vết nứt bê tông. Lĩnh vực sản xuất chế phẩm sinh học, sản xuất kháng sinh và vaccine thế hệ mới sẽ tiếp tục là những ngành kinh tế mũi nhọn, đòi hỏi nguồn nhân lực chất lượng cao.

6.2. Top ngành nghề liên quan đến vi sinh vật học cho tương lai

Học sinh có thể định hướng theo đuổi các ngành nghề hấp dẫn như: Kỹ sư chế biến thực phẩm (nghiên cứu, sản xuất rượu, bia, sữa chua); Dược sĩ (nghiên cứu và sản xuất thuốc); Kỹ sư môi trường (thiết kế hệ thống xử lý nước thải, tái tạo năng lượng); Kỹ thuật viên xét nghiệm y học (chẩn đoán bệnh); Chuyên gia dịch tễ học; Kỹ sư nông nghiệp hữu cơ (phát triển phân bón vi sinh, thuốc trừ sâu sinh học). Đây đều là những ngành nghề có tiềm năng phát triển và đóng góp lớn cho xã hội.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Thực trạng và nguyên nhân Mục tiêu và chương trình giáo dục cấp THPT 2018 được xây dựng trên quan điểm cần giúp HS tiếp tục phát triển những phẩm chất, năng lực cần thiết đối với người lao động; hình thành năng lực định hướng nghề nghiệp cho HS, từ đó giúp HS lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với năng lực, tính cách, quan niệm sống, phù hợp với điều kiện, hoàn cảnh của gia đình và phù hợp với nhu cầu của xã hội, thích ứng với những đổi thay trong bối cảnh toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp mới. Đổi mới PPDH theo định hướng phát triển năng lực trong đó có năng lực vận dụng kiến thức để giải quyết những vấn đề nảy sinh trong đời sống cá nhân và xã hội là một vấn đề nghiên cứu cấp thiết trong lí luận dạy học các môn học, trong đó có môn sinh học, cũng như giáo dục hướng nghiệp có ý nghĩa quan trọng góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục toàn diện và phân luồng HS sau THPT. Một trong những PPDH mới mà hiện nay được các nước phát triển trên thế giới đã áp dụng đó là giáo dục theo định hướng STEM.

Đó là một phương thức giáo dục có bản chất là trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học; các kiến thức và kĩ năng đó được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu về nguyên lí mà còn có thể thực hành, tạo ra được những sản phẩm sử dụng trong cuộc sống hàng ngày (Bộ GD-ĐT, 2020). Giáo dục STEM còn cung cấp cho HS những kĩ năng cần thiết trong thế kỉ XXI như: kĩ năng giải quyết vấn đề, tư duy phản biện, kĩ năng giao tiếp và hợp tác, qua đó góp phần phát triển năng lực HS, trong đó có năng lực dụng kiến thức sinh học vào thực tiễn, giúp HS có khả năng đáp ứng được sự phát triển xã hội ngày nay và bắt kịp xu hướng giáo dục của thế giới. Giáo dục STEM nhằm thu hẹp khoảng cách giữa lí thuyết và thực tiễn, tạo ra những con người có năng lực làm việc trong môi trường đòi hỏi tính sáng tạo cao. Khi nhắc đến vi khuẩn, vi nấm chúng ta thường nghĩ đến những vi sinh vật (VSV) gây hại, là do khả năng gây bệnh và lan truyền bệnh của chúng.

Tuy nhiên, nhiều VSV đóng một vai trò quan trọng trong sự sống còn của con người. Phần sinh học VSV lớp 10 bao gồm các nội dung kiến thức mang tính thực tiễn, có tính ứng dụng cao trong đời sống hàng ngày. Trong giảng dạy phần này, nếu GV chỉ chú trọng truyền thụ kiến thức và HS thụ động tiếp nhận kiến thức hàn lâm sẽ hình thành nên những con người mang tính thụ động, hạn chế khả năng vận dụng sáng tạo, làm giảm sự khám phá và niềm yêu thích thiên nhiên. Vì vậy, tổ chức dạy học chủ đề này theo định hướng giáo dục STEM bằng các bài tập thực nghiệm sẽ giúp GV tiếp cận chương trình và PPDH tích cực; đồng thời giúp HS khắc sâu được kiến thức, chủ động, sáng tạo trong quá trình học tập, vận dụng hiệu quả kiến thức, kĩ năng đã học vào thực tiễn, đồng nghĩa với việc phát triển năng lực bản thân để bước vào đời sống.

Qua đó sẽ phát triển năng lực vận dụng và định hướng nghề nghiệp cho các em HS. Tuy nhiên, ở các trường phổ thông hiện nay đa số HS ít mặn mà, thiết tha với môn Sinh học. Lý do chọn đề tài Dạy học các chủ đề môn sinh học, theo định hướng giáo dục STEM có rất nhiều PPDH tích cực. Trong đó, dạy học bằng các bài tập thực nghiệm và dạy học theo dự án là những phương pháp mà các hoạt động dạy học có thể tiến hành linh hoạt ngoài giờ lên lớp và vẫn đảm bảo các mục tiêu học tập, nên được lựa chọn để triển khai cho HS.

Với mong muốn đóng góp một phần nhỏ vào việc đổi mới PPDH nâng cao chất lượng giáo dục và hiệu quả đào tạo, giúp HS hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực chung, rèn luyện kỹ năng sống, biết vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn cuộc sống hiện tại và tương lai. Đồng thời giúp HS hứng thú trong vấn đề nghiên cứu khoa hoc và định hướng nghề nghiệp. Chúng tôi đã chọn đề tài là: “Phát triển năng lực vận dụng kiến thức sinh học 10 vào thực tiễn, thông qua làm một số sản phẩm từ ứng dụng quá trình phân giải của VSV theo định hướng giáo dục STEM” 3. Mục đích nghiên cứu Xây dựng và áp dụng dạy học dự án bằng các bài tập thực nghiệm ở bài 22 và bài 23 sinh học 10- KNTT theo hướng tiếp cận STEM, góp phần phát triển năng lực vận dụng kiến thức sinh học vào thực tiễn cho HS.

Phần Sinh học VSV trong Sinh học 10 bao gồm những kiến thức mang tính thực tiễn, ứng dụng cao. tổ chức dạy học chủ đề này theo định hướng giáo dục STEM sẽ giúp GV tiếp cận chương trình và phương pháp tổ chức dạy học tích cực; đồng thời giúp HS khắc sâu được kiến thức, chủ động, sáng tạo trong quá trình học tập, vận dụng hiệu quả kiến thức, kĩ năng đã học vào thực tiễn, đồng nghĩa với việc phát triển năng lực bản thân để bước vào đời sống. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4. Đối tượng nghiên cứu: - Nghiên cứu và áp dụng PPDH theo hướng tiếp cận STEM trong chủ đề “ứng dụng VSV”.

Phạm vi nghiên cứu - Phân tích mục tiêu, nội dung dạy học bài 22 và 23 sinh học 10 - KNTT. - Xây dựng kế hoạch dạy học bài 22 và 23 sinh học 10 - KNTT theo hướng tiếp cận STEM, nhằm phát triển năng lực HS. - Thời gian nghiên cứu: Nghiên cứu, thực nghiệm sư phạm áp dụng cho HS khối 10 tại đơn vị công tác trong 2 năm học 2022 - 2023 và 2023 – 2024. Phương pháp nghiên cứu và nội dung nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu lý luận. - Nghiên cứu tài liệu về chủ trương chính sách của Đảng và nhà nước về đổi mới giáo dục và đổi mới PPDH của Bộ GD – ĐT. 2 - Nghiên cứu cơ sở lý luận của giáo dục STEM và BTTN; áp dụng trong quá trình giảng dạy môn Sinh học tại các trường THPT của huyện miền núi Nghệ An. - Nghiên cứu và phân tích cấu trúc nội dung chủ đề ứng dụng VSV và các tài liệu về sinh học liên quan làm cơ sở cho việc xây dựng kế hoạch dạy học hiệu quả.

Phương pháp điều tra, khảo sát. - Điều tra về thực trạng dạy học STEM trong dạy học môn Sinh học. Bằng sử dụng phiếu điều tra, dự giờ, tham khảo giáo án, sổ điểm của GV. - Nghiên cứu điều kiện thực tiễn của nhà trường và địa phương; Điều tra về chất lượng HS ở các lớp để lựa chọn lớp thực nghiệm.

- Tìm hiểu hứng thú học tập của HS và việc đổi mới PPDH của GV, đối với việc dạy học một số nội dung môn Sinh học theo hướng tiếp cận giáo dục STEM, để phát triển năng lực vận dụng của HS tại trường THPT huyện miền núi Nghệ An. Phương pháp tham vấn chuyên gia: Tham khảo ý kiến các GV có nhiều kinh nghiệm về PPDH theo định hướng giáo dục STEM 5. Phương pháp thực nghiệm: Tổ chức giảng dạy thực nghiệm, so sánh, đối chiếu kết quả trước và sau quá trình thực nghiệm giữa các lớp nhằm kiểm tra tính đúng đắn và hiệu quả của đề tài. Phương pháp xử lý số liệu: Ứng dung CNTT để phân tích định lượng và định tính kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm bằng các phần mềm tin học và đối chiếu với mục tiêu nghiên cứu, rút ra kết luận.

Đóng góp của đề tài Phân tích được những tiềm năng của HS và GV trong dạy học STEM để phát triển năng lực vận dụng kiến thức sinh học. Nêu lên một số kinh nghiệm của bản thân trong phương pháp tổ chức dạy học bài học STEM nhằm nâng cao kiến thức bộ môn, góp phần vào việc đổi mới PPDH tại nhà trường, nâng cao được chất lượng dạy học. Trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học; các kiến thức và kĩ năng đó được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu về nguyên lí mà còn có thể thực hành, tạo ra được những sản phẩm sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. HS tự biết làm các sản phẩm từ sự phân giải của VSV như: Làm mắm tôm, sữa chua, muối chua rau củ quả, làm bánh mỳ, làm mẻ, làm giấm táo…; biết vận dụng vai trò của VSV để ủ rác thải hữu cơ thiên nhiên thành phân bón và chăm sóc cho cây trồng; Biết quy trình tạo khí gas từ rác thải hữu cơ nhà bếp… Dạy học thông qua các BTTN tạo sản phẩm cụ thể, cùng với lồng ghép giáo dục định hướng nghề nghiệp đã giúp bộ môn Sinh học trở nên hấp dẫn hơn, gần gũi và thiết thực hơn.

Từ đó dễ dàng tiếp thu và ghi nhớ lâu kiến thức tốt hơn. Đồng thời phát huy tính tích cực, sáng tạo và tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin trong quá trình học tập của HS. 3 PHẦN II: NỘI DUNG 1. Năng lực, phẩm chất và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn 1.

Năng lực là khả năng thực hiện thành công hoạt động trong một bối cảnh nhất định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như động cơ, thái độ, hứng thú, niềm tin, ý chí,.Năng lực của cá nhân được hình thành qua hoạt động và được đánh giá qua phương thức và kết quả hoạt động của cá nhân đó khi giải quyết các vấn đề của cuộc sống. Phẩm chất là những tính tốt thể hiện ở thái độ, hành vi ứng xử trong đạo đức, lối sống, ý thức pháp luật, niềm tin, tình cảm,. của con người. Năng lực cùng với phẩm chất tạo nên nhân cách con người.

Chương trình giáo dục định hướng phát triển phẩm chất năng lực còn gọi là dạy học định hướng kết quả đầu ra, ngày nay đã trở thành xu hướng giáo dục quốc tế.