Mã số N2103: NỘI DUNG GIẢI PHÁP N NG CAO CHẤT LƯỢNG GIẢNG DẠY KHOA HỌC TỰ NHIÊN 6 QUA BÀI DẠY STEM TẠI TRƯỜNG THCS TRUNG SƠN, HUYỆN BÌNH CHÁNH

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
 

Giáo dục STEM là một phương pháp giáo dục mới, rất được chú ý trong chương trình giáo dục ở các nước phát triển (Mỹ, Đức, Anh,…) và đang là sự lựa chọn của nhiều nước có nền giáo dục hiện đại. Trong những năm gần đây, sự xuất hiện của giáo dục STEM đã thổi một làn gió mới vào công cuộc cải cách giáo dục của nước ta. Theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. 

Môn Khoa học tự nhiên được xây dựng và phát triển trên nền tảng các môn khoa học: vật lý, hoá học, sinh học và khoa học Trái Đất. Đối tượng nghiên cứu của Khoa học tự nhiên là các sự vật, hiện tượng, quá trình, các thuộc tính cơ bản về sự tồn tại, vận động của thế giới tự nhiên. Khoa học tự nhiên 6 bao gồm các chủ đề: Chất và sự biến đổi của chất (chất, khí oxygen, các thể của chất, sự chuyển chất các chất và phương pháp tách các chất); Vật sống (tế bào, các giới sinh vật: giới Khởi sinh, giới Nguyên sinh, giới Nấm, giới Thực vật, giới Động vật), Năng lượng và sự biến đổi; Trái đất và bầu trời. Nhìn chung, chương trình Khoa học tự nhiên 6 mang đến học sinh những kiến thức rất gần gũi với học sinh, gắn với thực tiễn và đời sống. Chính vì thế các chủ đề STEM trong môn Khoa học tự nhiên 6 cũng khá đa dạng và phong phú
 

Lớp 6 – được xem như giai đoạn bước ngoặt chuyển từ cấp 1 lên cấp 2, học sinh còn nhiều bỡ ngỡ chưa quen với cách học ở lớp 6 với nhiều môn học khác nhau. Lượng kiến thức cơ bản trong sách giáo khoa cũng có độ khó và độ bao phủ rộng, điều này đòi hỏi học sinh phải chăm chú nghe giảng trên lớp và chủ động tự ôn tập tại nhà mới có thể học tốt. Thái độ học tập của học sinh chịu ảnh hưởng rất lớn từ sự quan tâm, giáo dục của gia đình. Phần lớn học sinh của trường THCS Trung Sơn ít nhận được sự quan tâm của cha mẹ. Bởi lẽ, vì kế sinh nhai mà nhiều phụ huynh chỉ tất bật làm việc, kiếm tiền mà họ quên đi việc quan tâm đến học tập của con em mình. Thậm chí nhiều trường hợp học sinh mồ côi cha hoặc mẹ hoặc mồ côi cả cha lẫn mẹ nên các em sống chung với ông, cô chú. Không có sự quan tâm, động viên, nhắc nhở từ gia đình khiến các em ngày càng lơ là, thờ ơ với việc học. Chính vì vậy, trong quá trình giáo dục học sinh, giáo viên cần áp dụng các phương pháp dạy học tích cực để tạo hứng thú học tập, giúp học sinh phát triển tư duy sáng tạo, giải quyết vấn đề. Do đó, giáo dục STEM trong môn Khoa học tự nhiên 6 là một phương pháp giáo dục rất phù hợp.

II. NỘI DUNG GIẢI PHÁP
 

Một bài giảng STEM luôn cần gắn với thực tế để học sinh cảm thấy sự liên quan giữa bài học và cuộc sống của chính mình. Từ đó giúp học sinh nhận ra giá trị các kiến thức và kỹ năng được học, đồng thời rèn luyện tư duy giải quyết vấn đề thực tế ngay từ khi còn đang còn ngồi trên ghế nhà trường.

Một bài giảng STEM đạt hiệu quả là phải gắn với thực tế và một trong những cách để tạo nên bài giảng như vậy đó là hướng dẫn học sinh quan sát và phân tích một vấn đề dưới nhiều góc độ thực tế, tránh nói chung chung, xa vời và quá sâu xa. Bên cạnh đó, đòi hỏi giáo viên phải nắm được các hoạt động thực tế mà học sinh cần phải thực hiện.

Một số hình thức tổ chức của giáo dục STEM gồm bài dạy STEM (bài dạy STEM khoa học và bài dạy STEM kỹ thuật), hoạt động trải nghiệm STEM (hoạt động câu lạc bộ STEM), hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật. Bài dạy STEM là quá trình dạy học dưới sự tổ chức của giáo viên, học sinh chủ động thực hiện các hoạt động học tập trong một không gian, thời gian cụ thể để giải quyết các vấn đề thực tiễn trên cơ sở vận dụng kiến thức, kỹ năng trong các lĩnh vực STEM, góp phần hình thành phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh. Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ, phù hợp với đối tượng học sinh lớp 6. 

Quy trình xây dựng bài học STEM

- Giai đoạn 1: Lựa chọn chủ đề dạy học

Giáo viên nghiên cứu chương trình môn học; tìm hiểu phương pháp giáo dục STEM; khảo sát thăm dò thông tin học sinh, sự hiểu biết về giáo dục STEM,… Từ đó thiết kế bài dạy STEM phù hợp tổ chức học sinh vận dụng kiến thức lĩnh vực STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn.

Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn,… để lựa chọn chủ đề của bài học.

Những bài dạy/chủ đề dạy học trong chương trình Khoa học tự nhiên 6, bản thân tôi đã áp dụng bài dạy STEM:

- Giai đoạn 2: Xác định vấn đề cần giải quyết

Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kỹ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn hoặc vận dụng những kiến thức kỹ năng đã biết. 

Ví dụ minh họa: Xây dựng quy trình nước trái cây lên men từ vi khuẩn có lợi: Giáo viên đặt vấn đề: Một trong những loại thức uống được rất nhiều người yêu thích đặc biệt là học sinh đó là nước ngọt có gas, tuy nhiên nước ngọt gây nên những ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe con người. Vậy làm thế nào để tạo ra loại nước uống vừa đảm bảo hương vị yêu thích, vừa tốt cho sức khỏe? Những vấn đề đó có thể được giải quyết qua phương pháp điều chế  “Nước trái cây lên men từ vi khuẩn có lợi” có chứa một lượng lớn vitamin C, rất có lợi đối với toàn bộ hệ thống tim mạch, là thức uống bổ dưỡng chứa nhiều chất dinh dưỡng, vitamin, khoáng chất, tốt cho tiêu hóa phù hợp cho mọi lứa tuổi. Sử dụng vi khuẩn SCOBY khởi nguồn trà Kombucha kết hợp với nước ép trái cây tạo thành hỗn hợp nước trái cây lên men từ vi khuẩn có lợi có giá trị cao cho sức khỏe.

Trong quá trình này việc thử nghiệm chế tạo trước các nguyên mẫu có thể hỗ trợ rất tốt quá trình xây dựng chủ đề qua quá trình xây dựng giáo viên có thể hình dung các khó khăn học sinh có thể gặp phải các cơ hội vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề cũng như xác định được đúng đắn các tiêu chí của sản phẩm. 

- Giai đoạn 3: Xây dựng tiêu chí 

Xây dựng tiêu chí của của vấn đề cần giải quyết/ sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí của các giải pháp sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thiết khoa học, giải pháp giải quyết vấn đề thiết kế mẫu sản phẩm. 

Ví dụ minh họa 1: Chủ đề Thiết kế dụng cụ lọc nước đơn giản: Rubrics đánh giá dụng cụ lọc nước đơn giản

Ví dụ minh họa 2: Chủ đề Thiết kế mô hình Tế bào: Rubrics đánh giá sản phẩm mô hình tế bào

Ví dụ minh họa 3: Chủ đề Nước trái cây lên men từ vi khuẩn có lợi: Rubrics đánh giá về sản phẩm nước trái cây lên men

- Giai đoạn 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học

Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực với 5 hoạt động chính:

Hoạt động 1: Xác định vấn đề hoặc yêu cầu chế tạo một sản phẩm ứng dụng gắn với nội dung bài học với các tiêu chí cụ thể.

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền (bao gồm kiến thức trong bài học cần sử dụng để giải quyết vấn đề hoặc chế tạo sản phẩm theo yêu cầu) và đề xuất các giải pháp thiết kế đáp ứng các tiêu chí đã nêu.

Hoạt động 3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế, sử dụng kiến thức nền để giải thích, chứng minh và lựa chọn, hoàn thiện phương án tốt nhất (trong trường hợp có nhiều phương án). 

Hoạt động 4: Chế tạo sản phẩm theo phương án thiết kế đã được lựa chọn: thử nghiệm và đánh giá trong quá trình chế tạo.

Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm đã chế tạo, điều chỉnh, hoàn thiện thiết kế ban đầu.

Mỗi hoạt động được thiết kế rõ ràng về mục tiêu, nội dung, dự kiến sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành, cách thức tổ chức hoạt động. Cách thức tổ chức hoạt động gồm 4 bước: chuyển giao nhiệm vụ, hực hiện nhiệm vụ, báo cáo, thảo luận, kết luận, nhận định. Các hoạt động học đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và ngoài cộng đồng). Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn hỗ trợ hoạt động học tập của học sinh bên ngoài lớp học.

Để thiết kế bài giảng STEM giáo viên cần nắm được 3 hoạt động thực tế mà học sinh cần thực hiện: Hoạt động tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề;  Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền; Hoạt động giải quyết vấn đề. Và để tổ chức được các hoạt động nói trên, mỗi bài giảng STEM cần phải xây dựng theo các tiêu chí:

- Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn

Trong các bài học STEM, học sinh được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm các giải pháp

Ví dụ minh họa 1: Chủ đề thiết kế bộ sưu tập vỏ ốc: Ốc là đại diện ngành Thân mềm có lớp vỏ đá vỏ bao bọc bên ngoài. Các món ăn chế biến từ ốc luôn đa dạng, hấp dẫn và là món ăn khoái khẩu của người dân Việt Nam. Tài nguyên biển mang lại sự đa dạng, phong phú các loại ốc, ốc có nhiều hình dạng vỏ khác nhau. Vậy từ những vỏ ốc ấy, ta có thể tái chế, sáng tạo thành những sản phẩm gì? 

Ví dụ minh họa 2: Chủ đề thiết kế dụng cụ lọc nước đơn giản: Giáo viên cho học sinh xem đoạn video về nguồn nước sinh hoạt tại khu dân cư bị ô nhiễm, nhiều chất cặn bã, chất lượng nước không đảm bảo. Các hộ dân phải dùng khẩu trang bọc lại vòi nước hoặc xả nước để lắng trước khi sử dụng. Giáo viên đặt câu hỏi “việc sử dụng khẩu trang để bọc vòi nước hoặc lắng nước trước khi sử dụng nhằm mục đích gì?” Học sinh chỉ ra được tầm quan trọng của việc lọc các tạp chất ra khỏi nguồn nước sinh hoạt. Giáo viên gợi mở tiếp để học sinh giải đáp thắc mắc, ngoài ra chúng ta có thể sử dụng cách làm nào khác để lọc nước không?

Giáo viên đặt học sinh trong tình huống có vấn đề, học sinh suy nghĩ, vận dụng kiến thức hiểu biết thực tiễn và giải quyết vấn đề từ đó đề xuất các giải pháp thực hiện. 

- Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kỹ thuật

Quy trình thiết kế kỹ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định một vấn đề - một yêu cầu thiết kế - đến sáng tạo và phát triển một giải pháp. Theo quy trình này học sinh thực hiện các hoạt động như hình bên: 

- Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm

Trong các bài giảng xem hoạt động của học sinh được thực hiện theo hướng mở có khuôn khổ về các điều kiện mà học sinh được sử dụng chẳng hạn các vật liệu khả dụng hoạt động học của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác các quyết định về giải quyết vấn đề;  về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính học sinh học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tải thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần học sinh tự đi.

Ví dụ minh họa: Bài 15. Chất tinh khiết – Hỗn hợp. Học sinh làm sản phẩm sốt mayonnaise hoặc sốt dầu giấm. Dựa vào các video hướng dẫn cách làm sốt, học sinh lựa chọn cách làm phù hợp hoặc xây dựng lại quy trình thực hiện sản phẩm và chuẩn bị nguyên vật liệu phù hợp.
 

+ Bước 1: Học sinh bốc thăm chọn món sốt mayonnaise hoặc sốt dầu giấm. Giáo viên cung cấp video hướng dẫn cách làm. Học sinh xây dựng quy trình thực hiện. 
 

Cách làm sốt mayonnaise: 

https://www.youtube.com/watch?v=CEn1UmWei4E, 

https://www.youtube.com/watch?v=QDnn-KnqKUw 

Cách làm sốt dầu giấm: 

 https://www.youtube.com/watch?v=SBVQYGi2R9I, 

https://www.youtube.com/watch?v=hRdWbLXyV_Y 
 

+ Bước 2: Chuẩn bị nguyên vật liệu 

Sốt mayonnaise: trứng gà, dầu ăn, nước cốt chanh, muối đường, máy đánh trứng, muỗng, tô,...

Sốt dầu giấm: giấm ăn như giấm táo, giấm chuối; dầu mè, đường tiêu, tô, muỗng, hành tím, tỏi.

+ Bước 3: Học sinh chế tạo sản phẩm, giáo viên hỗ trợ khi cần thiết

+ Bước 4: Báo cáo sản phẩm, thảo luận, điều chỉnh (Các nhóm đặt câu hỏi, đánh giá chéo sản phẩm)

- Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM luôn cuốn học sinh và hoạt động nhóm kiến tạo

Giúp học sinh làm việc trong một nhóm kiến tạo làm một việc rất khó khăn, đòi hỏi tất cả giáo viên STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm, sử dụng cùng một ngôn ngữ tiến trình và yêu cầu về sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành. Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lượng giao tiếp và hợp tác cho học sinh. Giáo viên xây dựng tiêu chí đánh giá quá trình làm việc nhóm để theo dõi sự đóng góp; khả năng tiếp thu, sự tiến bộ của học qua các bài dạy STEM.

- Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà học sinh đã và đang học. 

Trong các bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các phương trình khoa học, công nghệ, tin học và toán. Lập kế hoạch để hợp tác với các giáo viên toán, công nghệ, tin học và khoa học khác để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể kết hợp trong một bài học đã cho. Từ đó, học sinh dần thấy rằng khoa học, công nghệ, tin học và toán không phải là các môn học độc lập mà chúng liên kết với nhau.

Một số hình ảnh minh họa các sản phẩm học sinh đã được hiện trong các bài dạy STEM: 

Hình 1. Sản phẩm đồng hồ cát

Hình 2. Học sinh làm sốt mayonnaise

Hình 3. Học sinh thiết kế dụng cụ lọc nước đơn giản

Hình 4. Sản phẩm mô hình tế bào động vật, trùng roi

Hình 5. Sản phẩm sữa chua, nước trái cây lên men

Hình 6. Tranh từ lá và hoa

Hình 7. Bộ sưu tập vỏ ốc, con rùa làm từ vỏ ốc

Hình 8. Mô hình Mặt trời chiếu sáng Trái đất

III. HIỆU QUẢ MANG LẠI

Về định tính

Sau thời gian áp dụng phương pháp giáo dục STEM vào các tiết học, tôi thật sự hài lòng với kết quả học tập của học sinh tại lớp mình áp dụng. Tiết học trở nên sinh động, cuốn hút, học sinh rất hứng thú, say mê học tập. Qua những bài học có vận dụng STEM học sinh dễ dàng tiếp thu kiến thức mới, vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong đời sống và phát huy năng lực học tập tích cực như: kỹ năng thuyết trình, kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng thực hành., nắm được nội dung cốt lõi ở từng bài.
 

Về định lượng
 

Chất lượng bài kiểm tra có sự phân hóa rõ rệt, kết quả điểm kiểm tra học kì I đạt 100%.  Kết quả cụ thể như sau:

Chất lượng bài kiểm tra có sự phân hóa rõ rệt, kết quả điểm kiểm tra học kì II đạt 100%.  Kết quả cụ thể như sau:

Qua bảng thống kê ta thấy được, chất lượng bài kiểm tra cuối kỳ 1 và cuối kỳ 2 đều đạt tỷ lệ 100%, tỷ lệ học sinh làm bài điểm tốt, khá cao hơn mặt bằng khối, tỷ lệ học sinh làm bài điểm loại đạt thấp hơn mặt bằng khối. 
 

Học kì 2, bản thân tôi bắt đầu nhận lớp 6/2 và áp dụng bài dạy STEM, so sánh với điểm kiểm tra cuối kì 1 và cuối kì 2 ta nhận thấy kết quả như sau: tỷ lệ điểm kiểm tra Tốt tăng lên, số bài kiểm tra loại Đạt giảm nhiều.