1. MÔ TẢ GIẢI PHÁP SÁNG KIẾN 

1.Tình trạng giải pháp đã biết 

Trong những nội dung cốt lõi trình Đại Hội XII của Đảng về đổi mới căn bản toàn diện giáo dục nêu rõ “…Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ và đồng bộ các yếu tố cơ bản của giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển phẩm chất, năng lực của người học: Đổi mới chương trình, nội dung giáo dục; Đa dạng hoá nội dung, tài liệu học tập; Đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học, hình thức và phương pháp thi, kiểm tra và  đánh giá kết quả giáo dục, đào tạo. 

 Ngày 04/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Chỉ thị của Thủ tướng đề ra những giải pháp và nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM tại Việt Nam. Ở cấp Bộ, việc giáo dục STEM cũng đã được quan tâm đưa vào chương trình phổ thông, thể hiện ở việc thúc đẩy việc tích hợp giáo dục STEM vào các môn học liên quan trong nhà trường. Giáo dục  STEM là phương pháp tiếp cận liên ngành tạo ra sự kết hợp hài hòa giữa các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học nhằm mang đến cho học sinh những trải nghiệm thực tế thật sự có ý nghĩa. Giáo dục STEM sẽ thu hẹp khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra những con người có năng lực làm việc “tức thì” trong môi trường có tính sáng tạo cao và sử dụng trí óc có tính chất công việc ít lặp lại trong thế kỷ 21.  

Như vậy, đổi mới phương pháp giảng dạy là một nhu cầu tất yếu của giáo dục hiện nay. Bản thân người giáo viên phải làm sao biến quá trình giáo dục thành tự giáo dục, để người học hình thành được kĩ năng tự học, tự nghiên cứu. Theo hướng dẫn thực hiện chương trình giáo dục hướng nghiệp của Bộ GD&ĐT theo hướng tăng cường hoạt động trải nghiệm thực tế cho học sinh gắn với sản xuất, kinh doanh tại địa phương. Trường THPT Thị xã Nghĩa Lộ đã dành nhiều thời gian để giảng dạy lồng ghép, hướng nghiệp cho các học sinh những nông dân tương lai về nông nghiệp  an toàn ngay khi còn học phổ thông để áp dụng vào công việc sản xuất, kinh doanh cho chính gia đình hay của bản thân sau này. 

Thực trạng canh tác nông nghiệp hiện nay tại địa phương cho thấy,  đại đa số nông dân vẫn sản xuất theo lối canh tác truyền thống, một số sản phẩm nông nghiệp còn dư lượng thuốc bảo vệ thực vật vượt quá mức an toàn, tăng ô nhiễm mội trường sống và tăng nguy cơ sử dụng các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn và không an toàn gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân . 

 Nhà màng là tổ hợp kết cấu gồm khung giàn, màng mỏng và các vật tư phụ, kết hợp với nhau tạo thành nhà khép kín, bảo vệ cây trồng trước những tác động của thời tiết và điều kiện ngoại cảnh, tạo môi trường tốt cho cây sinh trưởng, phát triển, năng suất cao.Vấn đề trồng các loại cây trồng  trong nhà màng hiện nay đối với người dân thì không mới nhưng việc tìm hiểu thiết kế xây dựng nhà màng phù hợp với qui mô hộ gia đình và tự trải nghiệm của bản thân mỗi học sinh thì chưa có. Từ những lí do nêu trên, cùng với thực trạng tại địa phương và yêu cầu hướng nghiệp của trường THPT Thị xã Nghĩa Lộ, tôi lựa chọn đề tài: “ Vận dụng giáo dục Stem trong dậy học theo chủ đề hô hấp ở thực vật thiết kế mô hình nhà màng để trồng cây cà chua tại địa phương”. 

2. Nội dung giải pháp đề nghị công nhận sáng kiến 

• 1.Thực trạng 

 Hoạt động trải nghiệm STEM được tổ chức thông qua hình thức câu lạc bộ hoặc các hoạt động trải nghiệm thực tế; được tổ chức thực hiện theo sở thích, năng khiếu và lựa chọn của học sinh một cách tự nguyện.  

Nhà trường có thể tổ chức các không gian trải nghiệm STEM trong nhà trường; giới thiệu thư viện học liệu số, thí nghiệm ảo, mô phỏng, phần mềm học tập để học sinh tìm hiểu, khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. 

Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học cần dạy. Để giải quyết vấn đề đó, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề đó (qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công nghệ) và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra. 

2.2. Giải pháp thực hiện 

2.2.1.Cơ sở lí luận * Khái niệm dạy học STEM 

Thuật ngữ STEM là chữ viết tắt bằng tiếng anh của bốn chữ: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học). Chính vì vậy thay vì học từng môn rời rạc thì STEM sẽ tích hợp kiến thức từ nhiều lĩnh vực, rèn luyện tư duy đa chiều, giúp các em đi tới nguồn gốc của vấn đề bằng chính cảm nhận tai nghe, mắt thấy, tay làm. 

Theo hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (NSTA) thì giáo dục STEM được định nghĩa 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 cá 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 các năng lực trong lĩnh vực STEM và có thể góp phần vào cạnh tranh trong nền kinh tế mới”.  

Mục đính chính của giáo dục STEM không phải là đào tạo ra các nhà khoa học, nhà toán học, kỹ sư mà chính là nằm ở truyền cảm hứng trong học tập, thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức và nhận thức được tầm quan trọng của các kiến thức STEM ảnh hưởng đến thế giới và sự phát triển của xã hội trong tương lai. 

*Xu thế tất yếu của dạy học STEM trong thời gian tới 

Chương trình giáo dục phổ thông 2018 định hướng phát triển phẩm chất và năng lực học sinh, mục tiêu của chương trình nhằm để trả lời cho câu hỏi: Học xong chương trình học sinh làm được gì? Chính vì vậy, cần phải đổi mới phương pháp dạy học, kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực học sinh. Các phương pháp và hình thức tổ chức dạy học cần phải gắn nội dung bài học với những vấn đề thực tiễn và giáo viên tổ chức hoạt động  để học sinh tìm hiểu và giải quyết được vấn đề, thông qua đó tiếp thu tri thức  một cách chủ động.  

Trong những năm qua, Đảng, chính phủ, bộ Giáo dục và Đào tạo đã có nhiều văn bản chỉ đạo, hướng dẫn thực hiện và đổi mới giáo dục trong có liên  quan đến giáo dục STEM được ban hành, cụ thể như:  

Chỉ thị số 16/CT- TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng chính phủ về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4; Quyết định 522/QĐ- TTg ngày 14 tháng 5 năm 2018 của Thủ tướng chính phủ phê duyệt Đề án “ Giáo dục hướng nghiệp và định hướng phân luồng học sinh trong giáo dục phổ thông giai đoạn 2018 – 2025 ”; Công văn số 3535/BGDĐT- GDTrH, ngày 27/5/2013 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá thông qua việc hướng dẫn xây 5 dựng các chủ đề dạy học; Công văn số 5555/BGDĐT- GDTrH, ngày 8/10/2014 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc đổi mới quản lí sinh hoạt chuyên môn theo hướng nghiên cứu bài học; Thông tư 32/2018/TT- BGDĐT của Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018; Kế hoạch số 10/KH– BGDĐT, ngày 7/1/2016 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc ứng dụng ICT trong quản lí các hoạt động giáo dục ở trường trung học năm học 2016- 2017, trong đó thí điểm triển khai giáo dục STEM tại một số trường trung học. 

Về phía Sở Giáo dục và Đào tạo Yên Bái số 1602/SGD&ĐT-GDTrH cũng nói rõ trong mục đổi mới hình thức dạy học cần: Đa dạng hóa các hình thức tổ chức dạy học. Ngoài việc tổ chức cho học sinh thực hiện các nhiệm vụ học tập ở trên lớp, cần coi trọng giao nhiệm vụ và hướng dẫn học sinh học tập ở nhà, ở ngoài nhà trường; Tăng cường các hoạt động trải nghiệm; Tổ chức dạy học gắn liền với di sản văn hóa, với các hoạt động sản xuất, kinh doanh, dịch vụ ở địa phương; Sử dụng các hình thức dạy học trên cơ sở ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông. Xây dựng và tổ chức thực hiện các chủ đề tích hợp liên môn, nhất là những chủ đề xây dựng theo tỉnh thần giáo dục tích hợp khoa học – công nghệ – kỹ thuật – toán (STEM) trong việc thực hiện chương trình GDPT ở những môn học liên quan. Khuyến khích mỗi nhóm chuyên môn xây dựng một chủ đề giáo dục STEM, tập trung vào mức độ “Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM”. 

*Tầm quan trọng trong vận dụng phương pháp dạy học STEM vào môn Sinh học ở trường phổ thông 

Sinh học là môn khoa học nghiên cứu về thế giới sinh vật vô cùng gần gũi với đời sống hàng ngày của con người. Bên cạnh đó, môn Sinh học cũng có mối quan hệ chặt chẽ với các môn học khác như Vật lí, Hóa học, Toán học,…;Vận dụng kiến thức của các môn học này vào giải thích các hiện tượng, quy luật sinh học. Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, kiến thức Sinh học ngày càng được bổ sung nhiều hơn và ngày càng rút ngắn khoảng cách giữa lí thuyết và ứng dụng. Chính vì thế các chủ đề STEM trong môn Sinh học cũng khá phong phú và đa dạng, từ những chủ đề liên quan đến việc chăm sóc sức khỏe bản thân, gia đình đến những chủ đề giải quyết các vấn đề mang tính toàn cầu như biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường, suy giảm đa dạng sinh học.  

Khi vận dụng phương pháp này các em sẽ thấy một chỉnh thể của khoa học trong đó sinh học không tách rời các bộ môn khoa học khác. Qua đó các em có sự thay đổi phần nào trong cảm nhận về môn khoa học tự nhiên – những bộ môn thường bị coi rằng khô khan và khó học, nặng lý thuyết và không có liên hệ thực tế – nay trở thành một niềm hấp dẫn, mới mẻ, khơi gợi cảm hứng, niềm yêu thích và say mê khoa học với nhiều em học sinh.Qua quá trình thực hiện giảng dậy Stem tại nhà trường, Tôi nhận thấy những hiệu quả cụ thể sau: 

Đối với giáo viên: cần huy động kiến thức của nhiều môn học về khoa học, kĩ thuật, toán học và tin học. Giáo viện sẽ học hỏi tham vấn ý kiến chuyên môn của các bộ môn liên quan. Qua mỗi lần soạn bài như vậy kiến thức của mình không chỉ được nâng lên mà các kĩ năng cũng được rèn luyện, kĩ năng sử dụng thí nghiệm thực hành, kĩ năng tổ chức quản lí học sinh bên ngoài lớp học và kĩ năng ứng dụng công nghệ thông tin, … 

Đối với người học: ngoài những mục tiêu mà một tiết học mang lại là nội dung kiến thức, khả năng áp dụng kiến thức vào thực tiễn thì bài học giúp người học hiểu rõ bản chất, thấy được mọi sự vật hiện tượng trong thế giới luôn có mối liên hệ biện chứng với nhau. Đồng thời người học rèn luyện được tính tự học, tự giác  cao, năng lực làm việc nhóm, năng lực giải quyết vấn đề trong bối cảnh thực tế. Người học có thể hình thành các dự án khoa học cho việc phát triển bản thân trong tương lai. 

* Quy trình xây dựng bài học STEM 

Mỗi bài học STEM được tổ chức theo 5 hoạt động như sau: 

Hoạt động 1: Xác định vấn đề 

Trong hoạt động này, giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó học sinh phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là “tính mới” của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với học sinh; đồng thời, tiêu chí đó buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm. 

• Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát hiện vấn đề/nhu cầu. 
• Nội dung: Tìm hiểu về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ… 
• Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Các mức độ hoàn thành  nội  dung (Bài ghi chép thông  tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá, đặt câu hỏi về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ). 

– Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (nội dung,  phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); Học sinh thực hiện nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video; cá nhân hoặc nhóm); Báo cáo, thảo luận (thời gian, địa điểm, cách thức); Phát hiện/phát biểu vấn đề (giáo viên hỗ trợ). 

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp 

Trong hoạt động này, học sinh thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của giáo viên. Trong bài học STEM sẽ không còn các “tiết học” thông thường mà ở đó giáo viên “giảng dạy” kiến thức mới cho học sinh. Thay vào đó, học sinh tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành.Kết quả là, khi học sinh hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời học sinh cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học tương ứng. 

• Mục đích: Hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp. 
• Nội dung: Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận,hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/thiết kế. 
• Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Các mức độ hoàn thành nội dung (Xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/thiết kế).Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học  
• Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu đọc/nghe/nhìn/làm  để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới); Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo,thảo luận; Giáo viên điều hành, “chốt” kiến thức mới + hỗ trợ học sinh đề xuất giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm.