Sáng kiến kinh nghiệm Áp dụng giáo dục STEM dạy học chủ đề ứng dụng vi sinh vật trong xử lí rác thải sinh hoạt để tạo phân bón hữu cơ (Sinh học 10 THPT, Kết nối tri thức) cho học sinh huyện miền núi Tương Dương

 MỤC LỤC 
 TT Nội dung Trang 
 PHẦN 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 
 1 Lí do chọn đề tài 2 
 2 Mục tiêu của đề tài 
 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 2 
 4 Nhiệm vụ của đề tài 2 
 5 Phương pháp nghiên cứu 2 
 5 Nhiệm vụ của đề tài 2 
 6 Những đóng góp của đề tài 2 
 PHẦN 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3 
 1 CƠ SỞ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 3 
 1.1 Cơ sở lí luận 3 
1.1.1 Khái niệm STEM 4 
1.1.2 Giáo dục STEM 5 
1.1.3. Vai trò và ý nghĩa của giáo dục STEM trong trường phổ thông 6 
1.1.4. Tiến trình bài học STEM. 7 
 Hoạt động 1: Xác định vấn đề 8 
 Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp 8 
 Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp 9 
 Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá 9 
 Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh 9 
 1.2 Cơ sở thực tiễn của đề tài nghiên cứu 10 
1.2.1 Sự cần thiết của việc dạy học bằng giáo dục STEM trong trường 10 
 THPT. 
 1.2.2 Thực trạng dạy học bằng giáo dục STEM trong trường THPT 10 
 hiện nay. 
 - 1 - 
 4.4 Kết quả khảo sát về sự cấp thiết và tính khả thi của các giải 45 
 pháp đã đề xuất. 
4. 4.1 Kết quả khảo sát sự cấp thiết của các giải pháp đã đề xuất 46 
4.4.2 Kết quả khảo sát tính khả thi của các biện pháp đề xuất 47 
 PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 
 1 Kết luận 48 
 1.1 Những vấn đề làm được trong quá trình nghiên cứu và thực 48 
 hiện sáng kiến 
 1.2 Hạn chế của đề tài 48 
 1.3 Khó khăn của đề tài 49 
 2 Đánh giá tính hiệu quả của đề tài 49 
 2.1 Tính mới, tính sáng tạo 49 
 2.2 Khả năng áp dụng và mang lại lợi ích thiết thực của sáng 49 
 kiến 
 3 Kiến nghị, đề xuất: 49 
 3.1 Về phía giáo viên 49 
 3.2 Về phía học sinh 50 
 3.3 Về phía nhà trường 50 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
PHỤ LỤC: 
Phụ lục 1: PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN GIÁO VIÊN, HỌC SINH 
Phụ lục 1.1: PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN GIÁO VIÊN 
Phụ lục 1.2: PHIẾU KHẢO SÁT HỌC SINH 
Phụ lục 2: ĐỀ KIỂM TRA THỰC NGHIỆM- ĐÁP ÁN 
Phụ lục 3: PHIẾU KHẢO SÁT SỰ CẤP THIẾT VÀ TÍNH KHẢ THI CỦA 
CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT 
 - 3 - 
 PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 
 1. Lí do chọn đề tài 
 Mục tiêu giáo dục được xác định theo hướng hình thành, phát triển phẩm 
chất và năng lực. Khi xác định mục tiêu của GDPT cần tập trung khẳng định yêu 
cầu về sự phát triển hài hòa giữa: Con người cá nhân và con người xã hội, con 
người truyền thống và con người hiện đại, con người Việt Nam và công dân toàn 
cầu. 
 Giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh 
những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, qua đó 
phát triển cho học sinh năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cùng với những 
năng lực khác tương ứng, đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển kinh tế - xã hội. 
Định hướng giáo dục STEM đang được triển khai như một hướng đi quan trọng 
trong giáo dục và đào tạo tại nhiều nước trên thế giới. Giáo dục môn Sinh học giúp 
học sinh dần hình thành và phát triển năng lực sinh học (biểu hiện của năng lực 
khoa học tự nhiên) qua quan sát, thực nghiệm, vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ 
năng để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống. Vì thế, cùng với các môn Toán, Vật 
lí, Hóa học, Công nghệ, Tin học, môn Sinh học cũng góp phần thúc đẩy giáo dục 
STEM. Môn Sinh học đóng vai trò là cơ sở khoa học của các bài học giáo dục 
STEM liên quan đến các đối tượng sinh vật. Do tính đặc thù về đối tượng nên sản 
phẩm của các bài học giáo dục STEM trong môn Sinh học đa số là các quy trình 
công nghệ. Giáo dục STEM trong môn Sinh học được thực hiện thông qua dạy học 
các bài học, mạch nội dung, chuyên đề học tập từ lớp 10 đến lớp 12 như: Sinh học 
tế bào, sinh học vi sinh vật và virus, sinh học cơ thể, di truyền, sinh thái học 
 Là giáo viên đang giảng dạy môn sinh học tại một trường THPT (trung học 
phổ thông) miền núi, được dự lớp tập huấn giáo dục STEM, chúng tôi tự nhận thức 
được mình cần phải thực hiện theo định hướng giáo dục STEM tại lớp, tại trường 
mà mình đang công tác. Trong những năm học trước phần ứng dụng vi sinh vật chỉ 
ứng dụng làm sữa chua, muối dưa, muối cà, làm rượu mà chưa chú trọng đến ứng 
dụng tạo phân bón từ rác thải sinh hoạt. Với tình trạng ô nhiễm môi trường đáng 
báo động như hiện nay thì việc biến rác thải sinh hoạt, chất thải động vật, những 
phụ phẩm trong sản xuất nông nghiệp thành phân bón, đó là những việc làm hay 
vừa làm sạch môi trường sinh thái và tạo ra nguồn phân hữu cơ rất tốt để bón cho 
cây trồng, không những vậy còn tiết kiểm được nhiều chi phí cho sản xuất nông 
nghiệp. 
 Với lý do trên, chúng tôi mạnh dạn chọn nghiên cứu đề tài “Áp dụng giáo 
dục STEM dạy học chủ đề ứng dụng vi sinh vật trong xử lí rác thải sinh hoạt để 
tạo phân bón hữu cơ (sinh học 10 THPT) cho học sinh huyện miền núi Tương 
Dương” nhằm mục đích góp phần thiết thực vào việc đổi mới phương pháp, hình 
thức dạy học hiện nay, nâng cao hiệu quả dạy và học môn Sinh học trong trường 
 - 5 - 
 dưa, muối cà, làm rượu mà chưa chú trọng đến ứng dụng tạo phân bón từ rác thải 
sinh hoạt. Vì vậy, đề tài sẽ là một trong những tài liệu tham khảo tốt cho giáo viên 
trong việc dạy học Sinh học ở trường trung học phổ thông . 
 PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 
 1. CƠ SỞ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 
 1.1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 
 Việt Nam là quốc gia đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và 
hội nhập quốc tế, cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0 mở ra nhiều cơ hội trong việc 
nâng cao trình độ công nghệ, nâng cao năng lực sản xuất, tăng trưởng kinh tế Để 
cạnh tranh trong nền kinh tế khu vực và toàn cầu, giáo dục nghề nghiệp và STEM 
(Science Technology Engineering Maths) phải ưu tiên quốc gia. Điều này đặt ra 
cho Giáo dục và Đào tạo sứ mệnh to lớn là chuẩn bị đội ngũ nhân lực chất lượng 
cao để đáp ứng yêu cầu phát triển của đất nước. 
 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. Một 
trong các giải pháp mà Chỉ thị đề ra nhằm thúc đẩy giáo dục STEM tại Việt Nam 
là: “ 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 nhận các xu thế công nghệ sản 
xuất mới, trong đó cần tập trung vào cuộc 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...” Chỉ thị cũng giao nhiệm vụ cho Bộ Giáo dục và Đào tạo “ thúc đẩy 
triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM) trong 
chương trình giáo dục phổ thông: tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông 
ngay từ năm học 2017- 2018...” 
 Thực hiện Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 của Thủ tướng chính phủ. 
Ngành giáo dục và đào tạo đã thực hiện nhiều giải pháp nhằm thúc đẩy đào tạo về 
khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học ở tất cả các bậc học, ngành học. Đối với 
giáo dục trung học, Bộ giáo dục và Đào tạo đã chỉ đạo các địa phương triển khai 
hoạt động nghiên cứu khoa học của học sinh trung học cơ sở, trung học phổ thông 
và tổ chức Cuộc thi khoa học, kĩ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh trung học; tổ 
chức cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết tình huống thực tiễn dành 
cho học sinh trung học; thí điểm mô hình dạy học gắn với sản xuất, kinh doanh và 
bảo vệ môi trường tại địa phương; hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức liên 
môn vào giải quyết các vấn đề thực tiễn thông qua dạy học dự án, tổ chức các hoạt 
động trải nghiệm;...Những hoạt động trên đã góp phần đổi mới phương thức dạy 
học ở trường trung học, góp phần bước đầu triển khai giáo dục STEM trong các 
nhà trường. 
 Triển khai chương trình đào tạo ứng dụng mô hình giáo dục STEM là sự lựa 
chọn tất yếu, phù hợp với đào tạo theo định hướng phát triển năng lực học sinh, 
 - 7 - 
 lượng kiến thức khoa học tăng lên và cùng với nó là công nghệ phát triển ở trình 
độ cao hơn. 
 1.1.2. Giáo dục STEM 
 Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước những vấn 
đề thực tiễn ("công nghệ" hiện tại) cần giải quyết, đòi hỏi học sinh phải tìm tòi, 
chiếm lĩnh kiến thức khoa học và vận dụng kiến thức để thiết kế và thực hiện giải 
pháp giải quyết vấn đề ("công nghệ" mới). Như vậy, mỗi bài học STEM sẽ đề cập 
và giao cho học sinh giải quyết một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh 
phải huy động kiến thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức mới để sử dụng. 
Quá trình đó đòi hỏi học sinh phải thực hiện theo "Quy trình khoa học" (để chiếm 
lĩnh kiến thức mới) và "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức đó vào việc thiết 
kế và thực hiện giải pháp ("công nghệ" mới) để giải quyết vấn đề. Đây chính là sự 
tiếp cận liên môn trong giáo dục STEM, dù cho kiến thức mới mà học sinh cần 
phải học để sử dụng trong một bài học STEM cụ thể có thể chỉ thuộc một môn học. 
 Như vậy, giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho 
học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực 
tiễn, qua đó phát triển cho học sinh năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cùng 
với những năng lực khác tương ứng, đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển kinh 
tế - xã hội. 
 Các mức độ áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông như sau: 
 a) Dạy học các môn học theo phương thức giáo dục STEM 
 Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo 
cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá 
trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt 
động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo 
dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. 
 b) Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM 
 Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các ứng dụng 
khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của 
khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao 
hứng thú học tập các môn học STEM. Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan 
tâm của xã hội tới giáo dục STEM. 
 Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, 
hợp tác của các bên liên quan như trường trung học, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, 
các trường đại học, doanh nghiệp. 
 Trải nghiệm STEM còn có thể được thực hiện thông qua sự hợp tác giữa 
trường trung học với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp. Theo cách 
 - 9 - 
 chất triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông 
cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương. 
 + Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường trung 
học, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù 
hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. 
Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường trung học cũng là cách thức thu hút học 
sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có 
nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp hóa hiện đại 
hóa. 
 1.1.4. Tiến trình bài học STEM. 
 Mỗi bài học STEM trong chương trình giáo dục phổ thông đề cập đến một 
vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học và sử dụng kiến thức thuộc 
các môn học trong chương trình để sử dụng vào giải quyết vấn đề đó. 
 Tiến trình mỗi bài học STEM được thực hiện phỏng theo quy trình kĩ thuật 
(Hình 2), trong đó việc "Nghiên cứu kiến thức nền" (background research) trong 
tiến trình dạy học mỗi bài học STEM chính là việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến 
thức trong chương trình giáo dục phổ thông tương ứng với vấn đề cần giải quyết 
trong bài học, trong đó học sinh là người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài 
liệu bổ trợ, tiến hành các thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) dưới sự hướng 
dẫn của giáo viên; vận dụng kiến thức đã học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải 
quyết vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều 
chỉnh thiết kế.Thông qua quá trình học tập đó, học sinh được rèn luyện nhiều kĩ 
năng để phát triển phẩm chất, năng lực. Tiến trình bài học STEM tuân theo quy 
trình kĩ thuật nêu trên nhưng các "bước" trong quy trình không được thực hiện một 
cách tuyến tính mà có những bước được thực hiện song hành, tương hỗ lẫn nhau. 
Cụ thể là việc “Nghiên 
cứu kiến thức nền” được 
thực hiện đồng thời với 
“Đề xuất giải pháp; “Chế 
tạo mô hình” được thực 
hiện đồng thời với “Thử 
nghiệm và đánh giá” 
trong đó bước này vừa là 
mục tiêu vừa là điều kiện 
để thực hiện bước kia. Vì 
vậy, mỗi bài học STEM 
kĩ thuật gồm 5 hoạt động 
chính như sau: Hình 2: Tiến trình bài học STEM 
 - 11 -