Báo Cáo Khoá Luận Tốt Nghiệp Về Thiết Kế Bài Học STEM Trong Dạy Học Sinh Học

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp sư phạm sinh học thiết kế và tổ chức bài học stem trong dạy học chủ đề sinh trưởng và, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Hồng Thị Mỹ Duyên
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Thanh Tâm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Sư Phạm Sinh Học
• Đề tài: Thiết Kế Bài Học STEM Trong Dạy Học Sinh Học Lớp 11
• Loại tài liệu: khoa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN ĐỀ TÀI. TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Giáo dục STEM trên thế giới và tại Việt Nam
• 1.1.1. Khái niệm thuật ngữ STEM. Khái niệm giáo dục STEM. Đặc điểm giáo dục STEM
• 1.1.2. Ý nghĩa của giáo dục STEM
• 1.1.3. Các mức độ thực hiện giáo dục STEM. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM. Quy trình triển khai chủ đề STEM
• 1.1.4. Dạy học phát triển năng lực. Đặc điểm dạy học phát triển năng lực. Dạy học phát triển năng lực sinh học trong môn Sinh học
• 1.1.5. Mục tiêu dạy học môn Sinh học. Các thành phần năng lực đặc thù của môn Sinh học. Tổ chức dạy học
• 1.1.6. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. Các mức độ biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. Công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh
• 1.1.7. Cơ hội phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh
• 1.2. Phương pháp nghiên cứu
• 1.2.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
• 1.2.2. Phương pháp điều tra bằng bảng hỏi
• 1.2.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 1.2.4. Phương pháp xử lí số liệu
• 2. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CẤU TRÚC NỘI DUNG CHỦ ĐỀ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN Ở ĐỘNG VẬT, CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG 2018
• 2.1. Cấu trúc nội dung và yêu cầu cần đạt chủ đề Sinh trưởng và phát triển ở động vật, Sinh học II, Chương trình giáo dục phổ thông 2018
• 2.2. Các yêu cầu cần đạt chủ đề Sinh trưởng và phát triển ở động vật
• 2.3. Xây dựng chủ đề STEM trong chương trình lớp 11 THPT
• 2.3.1. Tiêu chí xây dựng chủ đề STEM. Quy trình xây dựng bài học STEM
• 2.3.2. Thiết kế tiền trình dạy học STEM
• 2.3.3. Thiết kế các chủ đề STEM phần Sinh trưởng và phát triển ở động vật lớp 11
• 2.3.3.1. Dự án “Quy trình nuôi Rudi lính đen — Chế tạo sản phẩm từ Rudi lính đen”
• 2.3.3.2. Dự án “Quy trình nuôi Giun Quế - Chế tạo sản phẩm từ Giun Quế”
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
• 3.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm
• 3.3. Đối tượng và thời gian của thực nghiệm sư phạm
• 3.4. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
• 3.5. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 3.6. Kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.6.1. Kết quả đánh giá năng lực sinh học
• 3.6.2. Kết quả đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
• 3.6.3. Xử lý kết quả thực nghiệm và nhận xét
• 3.6.4. Đánh giá năng lực sinh học
• 3.6.5. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh
• 3.6.6. Kết quả điều tra học sinh sau thực nghiệm
• 4. TIỂU KẾT CHƯƠNG
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• PHỤ LỤC
• PHIẾU KHẢO SÁT GIÁO VIÊN
• PHIẾU KHẢO SÁT HỌC SINH
• CÁC PHIẾU HỌC TẬP
• CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ KĨ NĂNG THIẾT KẾ CHUỒNG NUÔI
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG HỢP TÁC NHÓM GIỮA CÁC THÀNH VIÊN
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒNG ĐĂNG
• BÀI KIỂM TRA NĂNG LỰC SINH HỌC DỰ ÁN “RUDI LÍNH ĐEN”
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ VÀ RUBRIC ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ & SÁNG TẠO NHIỆM VỤ 1 DỰ ÁN
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ VÀ RUBRIC ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ & SÁNG TẠO NHIỆM VỤ 2 DỰ ÁN
• BÀI KIỂM TRA NĂNG LỰC SINH HỌC DỰ ÁN “GIUN QUẾ”
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ VÀ RUBRIC ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ & SÁNG TẠO NHIỆM VỤ 1 DỰ ÁN “GIUN QUẾ”
• PHIẾU ĐÁNH GIÁ VÀ RUBRIC ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ & SÁNG TẠO NHIỆM VỤ 2 DỰ ÁN “GIUN QUẾ”
• CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM STEM CHO DỰ ÁN “GIUN QUẾ”

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Thiết Kế Bài Học STEM Cho Học Sinh Lớp 11

Thiết kế bài học STEM trong dạy học sinh lớp 11 là một xu hướng giáo dục hiện đại, nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh. Giáo dục STEM không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn khuyến khích khả năng tư duy phản biện và ứng dụng thực tiễn. Việc áp dụng phương pháp dạy học này trong môn Sinh học, đặc biệt là chủ đề 'Sinh trưởng và phát triển ở động vật', mang lại nhiều lợi ích cho học sinh.

1.1. Khái Niệm Giáo Dục STEM Trong Dạy Học

Giáo dục STEM là phương pháp dạy học tích hợp các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Mục tiêu chính là phát triển năng lực cho học sinh, giúp họ áp dụng kiến thức vào thực tiễn.

1.2. Lợi Ích Của Việc Áp Dụng STEM Trong Sinh Học

Việc áp dụng giáo dục STEM trong môn Sinh học giúp học sinh phát triển tư duy phản biện, khả năng giải quyết vấn đề và sáng tạo. Điều này rất quan trọng trong bối cảnh hiện đại.

II. Thách Thức Trong Việc Thiết Kế Bài Học STEM

Mặc dù giáo dục STEM mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc thiết kế bài học STEM cho học sinh lớp 11 cũng gặp không ít thách thức. Các giáo viên cần phải đối mặt với việc tích hợp nội dung, phương pháp dạy học và đánh giá hiệu quả học tập của học sinh.

2.1. Khó Khăn Trong Việc Tích Hợp Nội Dung

Tích hợp nội dung giữa các môn học là một thách thức lớn. Giáo viên cần phải đảm bảo rằng các kiến thức được liên kết chặt chẽ và có tính ứng dụng cao.

2.2. Đánh Giá Hiệu Quả Học Tập

Đánh giá hiệu quả học tập trong giáo dục STEM không chỉ dựa vào điểm số mà còn cần xem xét khả năng giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh.

III. Phương Pháp Thiết Kế Bài Học STEM Hiệu Quả

Để thiết kế bài học STEM hiệu quả, giáo viên cần áp dụng các phương pháp dạy học tích cực, khuyến khích học sinh tham gia vào quá trình học tập. Việc sử dụng dự án thực tế và thí nghiệm sẽ giúp học sinh hiểu rõ hơn về nội dung bài học.

3.1. Sử Dụng Dự Án Thực Tế Trong Dạy Học

Dự án thực tế giúp học sinh áp dụng kiến thức vào thực tiễn, từ đó phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề và sáng tạo.

3.2. Thí Nghiệm Trong Giảng Dạy Sinh Học

Thí nghiệm là một phần quan trọng trong giáo dục STEM, giúp học sinh trải nghiệm thực tế và hiểu rõ hơn về các khái niệm sinh học.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Bài Học STEM Trong Sinh Học

Việc áp dụng bài học STEM trong môn Sinh học không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn phát triển các kỹ năng cần thiết cho tương lai. Các dự án như nuôi giun quế hay rudi lính đen là những ví dụ điển hình.

4.1. Dự Án Nuôi Giun Quế

Dự án nuôi giun quế giúp học sinh hiểu rõ về quy trình sinh trưởng và phát triển của động vật, đồng thời phát triển kỹ năng thực hành.

4.2. Dự Án Chế Tạo Sản Phẩm Từ Rudi Lính

Dự án này không chỉ giúp học sinh áp dụng kiến thức mà còn khuyến khích sự sáng tạo trong việc chế tạo sản phẩm từ động vật.

V. Kết Luận Về Thiết Kế Bài Học STEM Trong Dạy Học Sinh Lớp 11

Thiết kế bài học STEM trong dạy học sinh lớp 11 là một xu hướng cần thiết trong giáo dục hiện đại. Việc áp dụng phương pháp này không chỉ giúp học sinh phát triển kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng sống cần thiết cho tương lai.

5.1. Tương Lai Của Giáo Dục STEM

Giáo dục STEM sẽ tiếp tục phát triển và trở thành một phần quan trọng trong chương trình giáo dục, đáp ứng nhu cầu của thị trường lao động.

5.2. Khuyến Khích Sự Sáng Tạo Trong Học Tập

Khuyến khích học sinh tham gia vào các hoạt động sáng tạo sẽ giúp họ phát triển toàn diện và chuẩn bị tốt cho tương lai.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh các cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba và lần thứ tư diễn ra mạnh mẽ trên quy mô toàn cầu, yêu cầu đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao có khả năng làm chủ khoa học và công nghệ trở thành nhiệm vụ trọng tâm của hệ thống giáo dục. Tại Việt Nam, Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng (khóa XI) đã chỉ rõ những hạn chế của nền giáo dục hiện hành như việc chương trình còn nặng về lý thuyết, nhẹ về thực hành và thiếu sự gắn kết chặt chẽ với nghiên cứu khoa học cũng như thực tiễn sản xuất. Nhằm khắc phục tình trạng này, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/05/2017 yêu cầu thúc đẩy giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông, tiếp nối bởi Quyết định số 522/QĐ-TTg ngày 14/05/2018 phê duyệt Đề án giáo dục hướng nghiệp và định hướng phân luồng học sinh giai đoạn 2018–2025 gắn liền với giáo dục tích hợp khoa học - công nghệ - kĩ thuật - toán.

Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 môn Sinh học xác định môn học này có bản chất thực nghiệm, gắn liền với thế giới sống và các quy trình công nghệ trong đời sống sản xuất. Trong đó, nội dung "Sinh trưởng và phát triển ở động vật" thuộc chương trình Sinh học 11 chứa đựng nhiều kiến thức thực tiễn có khả năng chuyển hóa thành các bài học giáo dục STEM. Việc triển khai dạy học STEM ở chủ đề này giúp xóa bỏ khoảng cách giữa lý thuyết hàn lâm và thực tiễn, tạo cơ hội để học sinh rèn luyện và phát triển năng lực sinh học cùng năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo (GQVĐ&ST).

Khóa luận tiến hành giải quyết các nội dung nghiên cứu theo cấu trúc mục tiêu, giả thuyết, đối tượng và nhiệm vụ sau:

• Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng và tổ chức bài học STEM trong dạy học chủ đề "Sinh trưởng và phát triển ở động vật – Sinh học 11" nhằm phát triển năng lực sinh học và năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh trung học phổ thông (THPT).
• Giả thuyết nghiên cứu: Nếu thiết kế và sử dụng các chủ đề STEM hợp lí và phù hợp trong dạy học sinh học phần nội dung Sinh trưởng và phát triển ở động vật lớp 11 thì sẽ phát triển năng lực sinh học và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh và góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn Sinh học ở trường THPT.
• Đối tượng nghiên cứu: Giáo dục STEM và năng lực giải quyết vấn đề (và sáng tạo) của học sinh.
• Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học môn Sinh học tại các trường THPT.
• Phạm vi nghiên cứu:
  • Nội dung: Phát triển năng lực sinh học và năng lực GQVĐ&ST cho học sinh lớp 11 qua chủ đề "Sinh trưởng và phát triển ở động vật".
  • Địa bàn: Thành phố Cà Mau và Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Số trường và lớp thực nghiệm: 2 trường THPT tại Cà Mau (THPT Hồ Thị Kỷ và THPT Cà Mau), mỗi trường gồm 1 lớp thực nghiệm và 1 lớp đối chứng.
  • Kế hoạch bài dạy (KHBD) thiết kế: 2 KHBD STEM với thời lượng 3 tiết cho mỗi kế hoạch bài dạy.
  • Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 09/2023 đến tháng 04/2024 (thực nghiệm sư phạm tiến hành từ tháng 02/2024 đến tháng 04/2024).
• Nhiệm vụ nghiên cứu:
  1. Nghiên cứu mục tiêu, chương trình, nội dung kiến thức Sinh học 11 THPT.
  2. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh thông qua dạy học STEM và việc ứng dụng STEM trong dạy học Sinh học 11 THPT.
  3. Khảo sát thực trạng về giáo dục STEM trong dạy học Sinh học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh lớp 11.
  4. Thiết kế quy trình dạy học 2 chủ đề STEM và quy trình thiết kế sản phẩm STEM phù hợp với thời lượng và yêu cầu cần đạt của phần nội dung Sinh trưởng và phát triển ở động vật – Sinh học 11.
  5. Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh lớp 11 cho bài dạy STEM chủ đề Sinh trưởng và phát triển ở động vật Sinh học 11 THPT.
  6. Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm nghiệm giả thuyết khoa học, đánh giá tính khả thi và hiệu quả của việc thiết kế và sử dụng các chủ đề STEM.
  7. Vận dụng Toán thống kê để phân tích kết quả thực nghiệm, đánh giá mức độ hiệu quả của đề tài nghiên cứu.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập hệ thống cơ sở lý thuyết dựa trên các văn bản quy phạm, tài liệu hướng dẫn chuyên môn và các công trình khoa học chuyên ngành:

• Khung lý thuyết và khái niệm:
  • Giáo dục STEM: Khái niệm theo Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF), Hiệp hội Giáo viên Dạy Khoa học Quốc gia Mỹ (NSTA) và Chương trình GDPT 2018. Chu trình STEM được phân tích dưới dạng mô hình xoáy ốc tương tác giữa quy trình nghiên cứu khoa học (từ công nghệ phát hiện tri thức mới) và quy trình kĩ thuật (vận dụng tri thức để sáng tạo công nghệ mới).
  • Mức độ tích hợp STEM: Áp dụng khung 5 mức độ của Vongai Mpofi (2019). Tác giả lựa chọn Mức độ 1 (S-T-E-M: tiếp cận nội môn, tích hợp đơn giản, lấy học sinh làm trung tâm) nhằm phù hợp với điều kiện cơ sở vật chất thực tế của các trường phổ thông Việt Nam và hướng dẫn tại Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH của Bộ Giáo dục và Đào tạo.
  • Quy trình tổ chức: Sử dụng 2 quy trình chuẩn của Bộ Giáo dục và Đào tạo (2021) gồm quy trình thiết kế kĩ thuật (7 bước: Xác định vấn đề $\rightarrow$ Nghiên cứu tổng quan $\rightarrow$ Xác định yêu cầu $\rightarrow$ Đề xuất, đánh giá và lựa chọn giải pháp $\rightarrow$ Xây dựng nguyên mẫu $\rightarrow$ Kiểm chứng giải pháp $\rightarrow$ Công bố kết quả) và quy trình nghiên cứu khoa học (6 bước).
  • Năng lực và cấu trúc năng lực: Tiếp cận khái niệm năng lực theo Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường (2014) và CTGDPT 2018. Năng lực sinh học gồm 3 thành phần (Nhận thức sinh học, Tìm hiểu thế giới sống, Vận dụng kiến thức kĩ năng đã học vào thực tiễn). Năng lực GQVĐ&ST được cấu trúc thành 6 thành phần: (1) Nhận ra ý tưởng mới; (2) Phát hiện và làm rõ vấn đề; (3) Hình thành và triển khai ý tưởng mới; (4) Đề xuất, lựa chọn giải pháp; (5) Thực hiện và đánh giá giải pháp; (6) Tư duy độc lập. Khung tiêu chí đánh giá được xây dựng dựa trên nghiên cứu của Phan Đồng Châu Thủy và Nguyễn Thị Ngân (2017) với 4 mức độ biểu hiện (từ Mức 0: 0 điểm đến Mức 3: 3 điểm).
• Phương pháp nghiên cứu thực tế:
  • Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích, tổng hợp văn kiện chính sách, chương trình GDPT 2018 môn Sinh học và các công trình nghiên cứu STEM trong và ngoài nước.
  • Phương pháp điều tra bằng bảng hỏi: Khảo sát thực trạng nhận thức và nhu cầu dạy học STEM trên mẫu gồm 32 giáo viên THPT môn Sinh học và 191 học sinh khối 11 tại Thành phố Cà Mau và Thành phố Hồ Chí Minh thông qua phiếu hỏi trên giấy và Google Forms.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm có đối chứng tại Trường THPT Hồ Thị Kỷ và Trường THPT Cà Mau với các lớp 11A10 và 11A4; sử dụng đa dạng công cụ thu thập dữ liệu (phiếu học tập, rubric đánh giá năng lực, phiếu quan sát, phiếu đánh giá sản phẩm, phiếu tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng).
  • Phương pháp xử lý số liệu: Sử dụng phần mềm Microsoft Office Excel 365 để tính toán các tham số thống kê gồm điểm trung bình cộng ($\bar{X}$), kiểm định độ tin cậy Spearman-Brown ($r_{sb} > 0{,}7$) và kiểm định sai khác Paired-Samples t-test ($p < 0{,}05$).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn của đề tài

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về giáo dục STEM trên thế giới (Mỹ, Úc, Pháp, Canada, Singapore, Trung Quốc) và các công trình nghiên cứu STEM trong môn Sinh học tại Việt Nam (Trần Thị Gái, 2018; Phạm Thị Hồng Tú, 2019; Nguyễn Thị Thanh Huyền, 2019; Nguyễn Thị Hằng, 2020; Lại Phương Liên, 2022). Khóa luận xác định khoảng trống nghiên cứu: chưa có đề tài nào xây dựng bài học STEM cho chủ đề "Sinh trưởng và phát triển ở động vật" lớp 11 nhằm mục tiêu phát triển năng lực GQVĐ&ST.

Phần cơ sở thực tiễn phản ánh kết quả khảo sát trên 191 học sinh lớp 11 và 32 giáo viên THPT tại Cà Mau và TP. Hồ Chí Minh trong học kỳ II năm học 2023–2024:

Nội dung khảo sát học sinh (N = 191)	Phân bố tỷ lệ phản hồi (%)
Mức độ tham gia mô hình STEM	Đã biết và tham gia: 43,98% | Đã học nhưng chưa rõ: 23,04% | Tìm hiểu nhưng chưa học: 17,80% | Chưa biết và chưa học: 15,18%
Tần suất học Sinh học theo STEM	Thường xuyên: 15,18% (n=29) | Thỉnh thoảng: 31,41% (n=60) | Hiếm khi: 18,85% (n=36) | Chưa bao giờ: 34,55% (n=66)
Nhu cầu học chủ đề STEM/học kỳ	Nhiều hơn 2 chủ đề: 48,17% | 1–2 chủ đề: 41,36% | Không muốn học: 10,47%
Hiểu biết về năng lực GQVĐ&ST	Đã từng nghe nói: 61,78% (n=118) | Chưa từng nghe nói: 38,22% (n=73)
Mức độ cần thiết của NL GQVĐ&ST	Rất cần thiết: 42,41% | Cần thiết: 39,27% | Bình thường: 13,61% | Không cần thiết: 4,71%
Yêu cầu GQVĐ&ST trong giờ học	Thường xuyên: 39,89% | Thỉnh thoảng: 46,60% | Hiếm khi/Chưa bao giờ: 13,51%
Thái độ khi gặp tình huống có vấn đề	Rất quan tâm, muốn giải quyết: 60,21% | Quan tâm muốn tìm hiểu: 29,84% | Thấy lạ nhưng không tìm hiểu: 4,71% | Không quan tâm: 5,24%

Kết quả khảo sát giáo viên cho thấy đa số giáo viên đều nhận thức được vai trò của giáo dục STEM trong đổi mới phương pháp giảng dạy nhưng còn gặp khó khăn về thiết bị, thời gian và công cụ đánh giá năng lực đặc thù.

Chương 2: Thiết kế kế hoạch bài dạy STEM chủ đề "Sinh trưởng và phát triển ở động vật" trong môn Sinh học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh

Chương 2 tập trung phân tích nội dung, thời lượng và các yêu cầu cần đạt của chủ đề "Sinh trưởng và phát triển ở động vật" trong Chương trình GDPT 2018 môn Sinh học 11, từ đó xác định tiêu chí và tiến trình 5 hoạt động dạy học bài học STEM theo định hướng phát triển năng lực:

• Hoạt động 1: Xác định vấn đề (gắn với chỉ số phát hiện và làm rõ vấn đề).
• Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền (nhận ra ý tưởng mới, nghiên cứu quy luật sinh trưởng).
• Hoạt động 3: Đề xuất giải pháp và lựa chọn giải pháp (hình thành ý tưởng, lập phương án).
• Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá (thực hiện và đánh giá giải pháp).
• Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận và hoàn thiện (tư duy độc lập, phản biện và cải tiến).

Tác giả đã xây dựng hoàn chỉnh 2 kế hoạch bài dạy dự án cụ thể:

1. Dự án 1: "Quy trình nuôi Ruồi lính đen – Chế tạo sản phẩm từ Ruồi lính đen".
2. Dự án 2: "Quy trình nuôi Giun Quế – Chế tạo sản phẩm từ Giun Quế" (thiết kế chuồng nuôi, thử nghiệm các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển của giun quế, thu hoạch phân giun và giun tươi).

Đi kèm kế hoạch bài dạy là hệ thống công cụ đánh giá chi tiết: bộ Rubric định lượng 4 mức độ cho 6 chỉ số hành vi của năng lực GQVĐ&ST, phiếu đánh giá kĩ năng thiết kế chuồng nuôi, phiếu đánh giá hợp tác nhóm, phiếu đánh giá đồng đẳng và các đề kiểm tra đánh giá năng lực sinh học.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày quy trình và kết quả thực nghiệm sư phạm được tiến hành từ tháng 02/2024 đến tháng 04/2024 tại Trường THPT Hồ Thị Kỷ (lớp thực nghiệm 11A10, giáo viên Ngô Duy Thanh) và Trường THPT Cà Mau (lớp thực nghiệm 11A4, giáo viên Hồng Kim Thanh).

Quy trình thực nghiệm thực hiện đo lường kép: đánh giá năng lực sinh học giữa lớp thực nghiệm (TN) và lớp đối chứng (ĐC); đánh giá sự tiến bộ của năng lực GQVĐ&ST của học sinh lớp thực nghiệm trước tác động (TTĐ) và sau tác động (STĐ) thông qua 2 nhiệm vụ dự án. Dữ liệu định lượng được kiểm định thống kê qua Microsoft Office Excel 365, kết hợp với phân tích định tính các sản phẩm thực tế (chuồng nuôi, giun tươi, phân giun hữu cơ) và phiếu khảo sát học sinh sau thực nghiệm.

---

Kết quả và đóng góp

• Kết quả nghiên cứu chính:
  • Về mặt năng lực sinh học: Học sinh tại các lớp thực nghiệm (11A10, 11A4) đạt điểm số trung bình kiểm tra năng lực sinh học cao hơn có ý nghĩa thống kê so với các lớp đối chứng tương ứng ($p < 0{,}05$).
  • Về năng lực GQVĐ&ST: Kết quả đánh giá qua rubric theo 2 nhiệm vụ học tập cho thấy sự tiến bộ rõ rệt của học sinh lớp thực nghiệm từ mức độ 1–2 (thực hiện cần hỗ trợ) lên mức độ 2–3 (tự chủ đề xuất giải pháp, thiết kế thử nghiệm và tư duy độc lập).
  • Về sản phẩm thực tiễn: Học sinh đã thiết kế thành công các mô hình chuồng nuôi, thử nghiệm quy trình nuôi giun quế, ruồi lính đen và tạo ra các sản phẩm cụ thể như phân giun hữu cơ, sinh khối giun tươi đạt yêu cầu kĩ thuật.
  • Khảo sát sau thực nghiệm cho thấy học sinh phản hồi tích cực về hứng thú học tập, khả năng làm việc nhóm và ý thức vận dụng kiến thức sinh học vào đời sống.
• Đóng góp của đề tài:
  • Cung cấp cơ sở lý luận hoàn chỉnh về việc tích hợp STEM Mức độ 1 (theo khung Vongai Mpofi) vào dạy học môn Sinh học lớp 11 theo Chương trình GDPT 2018.
  • Xây dựng bộ tư liệu dạy học thực chứng gồm 2 kế hoạch bài dạy STEM (Ruồi lính đen và Giun quế) cùng hệ thống phiếu học tập, tiêu chí đánh giá sản phẩm và rubric đo lường năng lực GQVĐ&ST có thể áp dụng trực tiếp tại các trường THPT.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế:
  • Phạm vi thực nghiệm mới chỉ tiến hành trên 2 lớp thực nghiệm tại 2 trường THPT thuộc địa bàn Thành phố Cà Mau, chưa triển khai mở rộng ra các trường có điều kiện kinh tế - xã hội và cơ sở vật chất khác nhau.
  • Thời gian thực nghiệm gói gọn trong học kỳ II năm học 2023–2024 (tháng 02/2024 đến tháng 04/2024), tập trung duy nhất vào chủ đề "Sinh trưởng và phát triển ở động vật".
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Mở rộng nghiên cứu thiết kế và tổ chức các bài học STEM cho toàn bộ các mạch nội dung khác trong chương trình Sinh học lớp 11 và các khối lớp THPT.
  • Tiếp tục thử nghiệm và chuẩn hóa bộ công cụ đánh giá năng lực GQVĐ&ST trên các cỡ mẫu lớn hơn tại nhiều tỉnh, thành phố.

---

Giá trị tham khảo

• Đối tượng tham khảo: Giáo viên giảng dạy môn Sinh học tại các trường THPT, sinh viên chuyên ngành Sư phạm Sinh học, học viên cao học chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Sinh học, cán bộ quản lý chuyên môn phụ trách hoạt động STEM cấp trung học.
• Các nội dung có giá trị ứng dụng cao:
  • Quy trình thiết kế bài học STEM 5 hoạt động gắn liền với các thành tố của năng lực GQVĐ&ST.
  • Ma trận rubric đánh giá 6 năng lực thành phần của năng lực GQVĐ&ST theo 4 mức độ định lượng (Bảng 1.1 trong luận văn).
  • Hai kế hoạch bài dạy chi tiết kèm quy trình hướng dẫn học sinh nuôi Ruồi lính đen và Giun quế xử lý rác thải hữu cơ (Phụ lục 3 và Phụ lục 4).

---

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận lựa chọn mô hình tích hợp STEM nào theo cơ sở lý thuyết của Vongai Mpofi?
Tác giả lựa chọn Mức độ 1 (S-T-E-M), tức cách tiếp cận tích hợp nội môn thông qua việc thiết kế bài dạy STEM trong khuôn khổ môn Sinh học. Mức độ này phù hợp với điều kiện cơ sở vật chất thực tế tại các trường phổ thông Việt Nam và đáp ứng định hướng tổ chức bài học STEM theo Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH của Bộ Giáo dục và Đào tạo.

2. Đề tài thiết kế những dự án STEM cụ thể nào trong chủ đề Sinh trưởng và phát triển ở động vật?
Đề tài thiết kế 2 dự án học tập với thời lượng 3 tiết/kế hoạch bài dạy gồm: (1) Dự án "Quy trình nuôi Ruồi lính đen – Chế tạo sản phẩm từ Ruồi lính đen" và (2) Dự án "Quy trình nuôi Giun Quế – Chế tạo sản phẩm từ Giun Quế".

3. Thang đo đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong khóa luận gồm những mức độ nào?
Thang đo gồm 4 mức độ biểu hiện dựa trên mức độ tự lực và độ hoàn thiện hành vi của học sinh: Mức 0 (0 điểm - Chưa có năng lực), Mức 1 (1 điểm - Mức độ thấp), Mức 2 (2 điểm - Mức độ trung bình) và Mức 3 (3 điểm - Mức độ tốt).

4. Địa bàn và đối tượng thực nghiệm sư phạm của đề tài được triển khai ở đâu?
Thực nghiệm được triển khai từ tháng 02/2024 đến tháng 04/2024 tại 2 trường THPT ở TP. Cà Mau: Trường THPT Hồ Thị Kỷ (lớp 11A10) và Trường THPT Cà Mau (lớp 11A4) cùng các lớp đối chứng tương ứng, dưới sự hỗ trợ chuyên môn của giáo viên Ngô Duy Thanh và giáo viên Hồng Kim Thanh.

5. Tác giả đã bổ sung những nội dung trọng tâm nào sau phiên bảo vệ khóa luận ngày 07/05/2024?
Theo Bản xác nhận chỉnh sửa ngày 17/05/2024, tác giả đã bổ sung bước thí nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của giun quế; bổ sung đánh giá định tính và đưa quy trình, sản phẩm của giáo viên vào phụ lục; bổ sung quy trình thiết kế vào nhiệm vụ nghiên cứu và kết luận; chỉnh sửa phạm vi nghiên cứu, kiến nghị, tên hình ảnh và các bảng biểu.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Hồng Thị Mỹ Duyên đã hoàn thành đầy đủ các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu thông qua việc xây dựng cơ sở lý luận, khảo sát thực tiễn và thiết kế hoàn chỉnh tiến trình dạy học STEM cho chủ đề "Sinh trưởng và phát triển ở động vật" môn Sinh học 11. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Hồ Thị Kỷ và Trường THPT Cà Mau khẳng định việc tổ chức các dự án STEM như nuôi giun quế và ruồi lính đen giúp nâng cao rõ rệt kết quả học tập môn Sinh học đồng thời phát triển hiệu quả năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh. Đề tài là tài liệu tham khảo có giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho giáo viên phổ thông và sinh viên ngành sư phạm trong việc triển khai Chương trình Giáo dục phổ thông 2018.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỀN ĐÈ TÀI 1. TONG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU 1. Giáo dục STEM trên thế giới Trong thời gian qua, nhiều nước trên thế giới chạy đua với các cuộc cách mạng công nghiệp và công nghệ cao.

Từ đó, giáo dục STEM được xem là một sự đỗi mới phủ hợp dé tạo ra nguôn nhân lực chất lượng cho mỗi quốc gia. Cụ thẻ, vào những năm cuối thé kỷ 20, tại Mĩ đã hình thành một xu hướng giáo dục mới mà các môn học có sự tích hợp với nhau đề từ đó học sinh dùng các kiến thức đã học đề giải quyết các bai tập dự án, các hoạt động trải nghiệm hay thực hành. Đến năm 2001, cum từ STEM lần đầu được giới thiệu bởi các nhà quản lý khoa học tại Quỹ Khoa học Quốắc gia Hoa Kỳ (NSF). Tổ chức trước đây đã sử dụng từ viết tắt SMET khi đề cập đến các lĩnh vực nghề nghiệp trong các ngành hoặc trong một chương trình giảng day tích hợp kiến thức và kĩ năng từ các lĩnh vực đó.

Tuy nhiên, vào năm 2001, nhà sinh vật học người Mỹ Judith Ramaley, khi đó là trợ lý giám đốc giáo đục và nhân sự tại NSF, đã sắp xép lại các từ dé tạo thành từ viết tắt STEM. Ké từ d6, chương trình giảng day tập trung vào STEM đã được mở rộng sang nhiều quốc gia ngoài Hoa Kỳ, với các chương trình được phát trién ở những nơi như Úc, Trung Quốc, Pháp, Hàn Quốc, Dai Loan và Vương quốc Anh. * Tại Mi Từ lich sử phat trién của STEM, Mĩ là nước đầu tiên khởi xướng nên giáo duc STEM và phát triển mạnh theo chiến địch "Educate to innovate" đo chính quyền Obama đưa ra vào năm 2009 nhằm mục đích thúc đây và truyền cảm hứng cho các học sinh xuất sắc trong các môn Toán, Khoa học, Kĩ thuật, Công nghệ (Nguyễn Văn Biên, 2021). * Tại Úc Năm 2015, Cơ quan báo cáo và Đánh giá cho Chương trình giảng day Úc năm 2015 đã đưa ra bản báo cáo có tựa đề "Chiến lược giáo dục trường học STEM quốc gia", trong báo cáo có nhắn mạnh ring "Việc đôi mới trọng tâm quốc gia về STEM trong giáo dục trường học là rất quan trọng dé đảm bảo rang tat cả thanh niên Uc được trang bị các kĩ năng và kiến thức STEM cần thiết".

* Tại Pháp Giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học tại Pháp. Trong bậc Tiêu học, học sinh được học về Toán học, Khoa học tự nhiên và Công nghệ. Các hoạt động nghiên cứu khoa học đã thúc đây sự quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ. Học sinh được tiếp cận với giáo dục STEM ngay từ nhỏ, qua đó hình thành cho các em phát triển tư duy phê phán (Bộ Giáo dục và Dao tạo, 2019).

* Tại Canada Năm 2011, doanh nhân và nhả từ thiện người Canada, Seymour Schulich đã thành lập Học bông Lãnh đạo Schulich, trị giá 100 triệu đô la trong tông số học bông trị giá 60.000 đô la dành cho sinh viên bắt đầu học đại học trong chương trình STEM tại 20 cơ sở trên khắp Canada. Canada là nước đứng thứ 12 trong số l6 quốc gia ngang hàng về tỷ lệ sinh viên tốt nghiệp theo học các chương trình STEM, với 21,2%, một con số cao hơn Hoa Kỳ, nhưng thấp hơn Pháp, Đức và Áo. * Tại Singapore Dau năm 2014, nhằm khơi đậy niềm đam mê STEM của học sinh và làm phong phú thêm trải nghiệm học tập của sinh viên, Chương trình Đồi tác Công nghiệp (IPP) tạo cơ hội cho sinh viên tiếp xúc sớm với các ngành nghé liên quan đến STEM trong thế giới thực. Các chuyên gia chương trình giảng day và các nha giáo dục STEM của Trung tâm Khoa học đã hợp tác với các giáo viên dé cùng phát trién các bài học STEM, dao tạo giáo viên và đồng giảng day các bài hoc đó dé giúp học sinh tiếp xúc sớm và phát trién niềm yêu thích với STEM.

* Tại Trung Quốc Vào tháng 2 năm 2017, Bộ Giáo dục Trung Quốc tuyên bố sẽ chính thức bô sung giáo dục STEM vào chương trình giáng day ở bậc tiêu học, day là sự công nhận chính thức đầu tiên của chính phủ đối với giáo dục STEM. Sau đó, sự bùng nỗ của giáo dục STEM ở Trung Quốc được thúc đây bởi các chính sách khuyến khích của chính phủ, các sáng kiến của các trường học cũng như nhận thức của phụ huynh trong việc chuẩn bị cho con cái họ phát triển nhân cách và năng lực toan diện. Giáo dục STEM tại Việt Nam Tại Việt Nam, từ năm 2012, giáo dục STEM du nhập vào nước ta nhờ các công ty giáo đục tư nhân Việt Nam, cụ thẻ Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tô chức cuộc thi “Van dụng kiến thức liên môn dé giải quyết các tình huồng thực tiễn dành cho học sinh trung học” và cuộc thi “Day học theo chủ dé tích hợp dành cho giáo viên trung học”. Đặc biệt, cuộc thi “Khoa học kỹ thuật danh cho học sinh trung học” do Bộ Giáo dục và Dao tạo tô chức đành cho học sinh phô thông 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. Đến năm 2015, Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Liên minh STEM đã tô chức ngày hội STEM tại Wayback Machine lan đầu tiên, tiếp theo đó là nhiều sự kiện tương tự trên toàn quốc. Các cuộc thi này là ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực cho học sinh hình thành những kỹ năng học tập và lao động trong thé kỷ 21 của Bộ Giáo dục và Dao tao, đó cũng là mục tiêu ma giáo dục STEM hướng tới. Đến năm 2017, trong chỉ thị số 16 của Thủ tướng Chính phủ đã nêu rd yêu cầu với Bộ Giáo dục và Đảo tao, cần "Thúc đây trién khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo đục phô thông; tô chức thí điểm tại một số trường phé thông ngay từ năm học 2017 — 2018.

Nâng cao năng lực nghiên cứu, giảng day trong các cơ sở giáo dục đại học; tang cường giáo dục những kĩ năng, kiến thức cơ bản, tư duy sáng tạo, khả năng thích nghi với những yêu câu của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4". Đền nay, giáo dục STEM đã bước nào được phân lớn các giáo viên, phụ huynh và học sinh trong cả nước biết đến và tiếp cận được với phương pháp giáo dục này. Tuy nhiên, vẫn còn ton tại nhiều khoảng cách trong việc tiếp cận giữa học sinh thành phố vả nông thôn. Từ vẫn đẻ trên, nhiều đề tài nghiên cứu về nhưng phương pháp dạy học mới theo định hướng giáo dục STEM có tính hiệu quả và khả năng áp dụng rộng rãi, phù hợp với điều kiện của giáo dục Việt Nam được xây dựng và thực nghiệm ở nhiều môn, nhiều cấp học, ngành học khác nhau.

trong môn Sinh học. nhiều công trình nghiên cứu về xây dựng và tô chức các chủ đề STEM theo nhiều hình thức khác nhau nhằm phát triển năng lực, pham chat cho học sinh như: Năm 2018, Trần Thị Gái đã có nghiên cứu về đề tài “Thiét kế chủ dé giáo dục STEM trong dạy học phần "Chuyên hóa vật chất và năng lượng ở thực vật" Sinh học 11 - Trung học phô thông" va đưa ra được quy trình thiết kế chủ dé giáo dục STEM trong day học môn Sinh học chủ đề “Trồng cây dưới ánh sáng nhân tạo” với các sản pham du an gom: Phan bón sinh học - ban của mọi nha; Trường hoc xanh. Năm 2019, Phạm Thị Hồng Tú đã đăng trên Tạp chí Giáo dục về đẻ tài “Thiết kế va tô chức day học chủ đẻ “Sinh trưởng của vi sinh vat - Nhân giỗng nẵm mem” (Sinh học 10) theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh hệ giáo dục thường xuyên”. Nội dung chính của bai báo nói vé quy trình tô chức các hoạt động dạy va học của cả giáo viên và học viên qua đó tạo ra được quy trình sản xuất bánh men và sản phâm bánh men.

Năm 2019, Nguyễn Thị Thanh Huyền đã có nghiên cứu về "Xây dựng các hoạt động trải nghiệm trong day học "Sinh học cơ thé người” đẻ phát triển năng lực thẻ chất cho học sinh" dựa trên cơ sở các khái niệm, tác giả đã để xuất một số nguyên 10 tic, quy trinh thiết kế các hoạt động trải nghiệm trong dạy học phần sinh học cơ thê người cấp THCS và được minh họa cụ thé qua việc tô chức hoạt động trải nghiệm trong day học Chương Tuan hoàn (Sinh học 8). Năm 2020, Nguyễn Thị Hang với đẻ tài "Thiết kế và tô chức hoạt động học trải nghiệm trong dạy học chủ đề "Sinh trưởng va phat trién ở động vat" (Sinh học 11) theo định hướng giáo dục STEM" kết quả dé tài đã chứng minh bước đầu thay được vai trỏ của hoạt động học trải nghiệm STEM đối với sự phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học của học sinh thông qua dự án Thiết kế bẫy bắt côn trùng và động vật gây hại và tạo sản phâm sinh học điệt côn trùng gây hại. Năm 2022, Lại Phương Liên đã có nghiên cứu đăng trên tạp chí Thiết bị giáo dục với tên đề tài "Thiết kế và tô chức hoạt động giáo dục STEM trong dạy học sinh học lớp 10, sinh học lớp 11 (trung học phô thông)" qua đó xây dựng được 7 chủ dé day học theo mô hình giáo dục STEM và thiết kế được 27 hoạt động giáo dục STEM thuộc 18 bai trong chương trình môn Sinh học lớp 10 và lớp 11, cụ thé như sau: Thiết kế thí nghiệm chứng minh vai trò điều hòa thân nhiệt của nước; sản xuất dầu lạc, dau mẻ ở hộ gia đình bằng dụng cụ đơn giản: Thiết kế và thuyết minh mô hình cau trúc xoắn kép của ADN: Thiết kế mô hình cấu trúc tế bào thực vật và tế bào động vật; Các nghiên cứu déu giới thiệu nguyên tắc, quy trình thiết kế và tô chức các hoạt động giáo dục, bài học STEM hay hoạt động trai nghiệm STEM có hiệu quả hình thành va phát triển năng lực của HS trong day học các chủ đề sinh học. Tuy nhiên, nghiên cứu xây dựng bài học STEM trong day học chủ đề “Sinh trưởng và phát triển ở động vat” nhằm phát trién nang luc giai quyét van dé va sang tạo cho học sinh van chưa được dé cap.

CO SỞ LÍ LUẬN 1. STEM và giáo dục STEM 1.