Sáng kiến kinh nghiệm Phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh THPT thông qua dạy học chủ đề Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật - Sinh học 10 (Cánh diều), theo định hướng giáo dục STEM

 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN 
 TRƯỜNG THPT NGUYỄN SỸ SÁCH 
 ---------- 
 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 
 Tên đề tài 
 PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN 
 CHO HỌC SINH THPT THÔNG QUA DẠY HỌC CHỦ ĐỀ 
“CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT” 
 SINH HỌC 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 
 LĨNH VỰC: SINH HỌC 
 Tác giả: Lương Thị Hà 
 Tổ chuyên môn: Tự nhiên 
 Số điện thoại: 0366 884 738 
 Năm thực hiện: 2022 – 2023 
 MỤC LỤC 
TT NỘI DUNG TRANG 
 1 PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1 
 2 1. Lý do chọn đề tài 1 
 3 2. Mục đích nghiên cứu 2 
 4 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 
 5 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 
 6 5. Giả thuyết khoa học 3 
 7 6. Phương pháp nghiên cứu 3 
 8 7. Tính mới, đóng góp mới của đề tài 3 
 9 8. Cấu trúc đề tài 3 
10 PHẦN II : NỘI DUNG 4 
11 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 4 
12 I. Cơ sở lý luận 4 
13 1. Thuật ngữ STEM 4 
14 2. Giáo dục STEM 4 
 3. Mục tiêu giáo dục STEM 4 
15 4. Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trong trường phổ thông 4 
16 5. Các loại hình giáo dục STEM trong trường phổ thông 6 
17 II. Cơ sở thực tiễn của đề tài 7 
18 1. Thực trạng giảng dạy của giáo viên 7 
19 2. Thực trạng học tập của học sinh 7 
20 3. Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn 7 
21 CHƯƠNG 2 : PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN 8 
 ĐỀ THỰC TIỄN CHO HỌC SINH THPT THÔNG QUA DẠY 
 HỌC CHỦ ĐỀ « CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG 
 LƯỢNG Ở VI SINH VẬT » - SINH HỌC 10 THEO ĐỊNH 
 HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 
22 1. Quy trình ứng dụng STEM phát triển năng lực giải quyết vấn 8 
 đề thực tiễn cho học sinh 
23 2. Đặc điểm phần sinh học Vi sinh vật – Sinh học 10 8 
24 3. Một số dự án minh họa theo tiến trình bài học giáo dục 12 
 STEM trong chủ đề « Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi 
 sinh vật » - Sinh học 10 
25 3.1. Những yếu tố về kiến thức được sử dụng trong các lĩnh vực 12 
 PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 
1. Lý do chọn đề tài 
 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 đề ra nhằm thúc đẩy giáo dục STEM tại Việt Nam là: “ Thay đổi mạnh mẽ 
các chính sách, nội dung, phương pháp dạy học và dạy nghề có khả năng tiếp nhận 
các xu thế công nghệ sản xuất mới,trong đó cần tập trung vào đào tạo 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 16/CT-TTg ngành Giáo dục và đào tạo đã thực hiện nhiều giải 
pháp nhằm thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học ở tất cả 
các bậc học, nghành học. Đối với giáo dục phổ thông, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã 
chỉ đạo các địa phương triển khai hoạt động các 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 giành 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 địa phương; hướng dẫn học 
sinh vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết các vấn đề thực tiễn thông qua dạy 
học dựa trên dự án, tổ chức các hoạt động trải nghiệm;Những hoạt động này đã 
góp phần đổi mới phương thức dạy học ở trường trung học, góp phần bước đầu triển 
khai giáo dục STEM trong nhà trường 
 Trong dạy học, việc kết hợp giữa dạy lí thuyết với các hoạt động trải nghiệm, 
thực hành sẽ giúp HS khám phá thế giới tự nhiên, phát triển NL chung và NL Sinh 
học, trong đó có NL vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Do vậy, để tổ chức dạy học 
môn Sinh học theo định hướng phát triển NL cần có nhiều biện pháp, phương thức 
dạy học tích cực để mang lại hiệu quả cao. 
 Trong chương trình mới, sinh học là môn học tự chọn trong nhóm môn Khoa 
học tự nhiên ở giai đoạn định hướng nghề nghiệp. Chương trình SH 10 ở THPT gắn 
liền với đời sống thực tiễn rất nhiều, đòi hỏi cần có sự thực hành bằng các bài tập 
trắc nghiệm hay các hoạt động quan sát ở phòng thí nghiệm, trên lớp học, vườn 
trường Giáo dục STEM là một phương thức giáo dục để chuyển tải chương trình 
giáo dục, giúp cho người học có thể tự chiếm lĩnh tri thức và biết vận dụng kiến thức 
đó vào giải quyết các vấn đề trong thực tiễn. 
 Tuy nhiên tình trạng giáo viên dạy học hiện nay chưa gắn việc dạy lí thuyết 
với thực hành. Tâm lí chung của đại bộ phận giáo viên còn ngại sử dụng các thí 
nghiệm trong dạy học và dạy chay còn là phương pháp dạy học chủ yếu trong các 
nhà trường. Chính vì thế tạo ra tâm lí nhàm chán cho HS hiện nay trong việc học 
bộ môn Sinh học. 
 Sinh học là môn khoa học nghiên cứu sự sống và sinh vật sống, có nhiều kiến 
 1 
 - Nghiên cứu quy trình, nguyên tắc, kỹ thuật thiết kế và sử dụng các mô hình 
giáo dục STEM. 
 - Thiết kế chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”- Sinh 
học 10 theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho 
học sinh THPT. 
 - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá NLGQVĐ thực tiễn của học sinh, xác 
định hiệu quả phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh THPT thông qua dạy học 
chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”- Sinh học 10 theo định 
hướng giáo dục STEM. 
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 
a. Đối tượng nghiên cứu 
 Các mô hình giáo dục STEM và phương pháp phát triển NLGQVĐ thực tiễn 
cho học sinh theo định hướng giáo dục STEM. 
b. Phạm vi nghiên cứu 
 Quá trình dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”- 
Sinh học 10, sách cánh diều. 
5. Giả thuyết khoa học 
 Nếu dạy học chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”- Sinh 
học 10 theo định hướng giáo dục STEM hợp lý, phù hợp với nội dung thì sẽ góp 
phần phát triển NLGQVĐ thực tiễn cho học sinh THPT. 
6. Phương pháp nghiên cứu 
 - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết 
 - Phương pháp quan sát 
 - Phương pháp điều tra cơ bản 
 - Phương pháp chuyên gia 
 - Phương pháp thực nghiệm sư phạm 
 - Phương pháp thống kê toán học 
7. Tính mới, đóng góp mới của đề tài 
 - Góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáo dục 
STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh THPT. 
 - Đề xuất quy trình tổ chức dạy học dự án theo tiến trình bài học giáo dục STEM. 
 - Vận dụng quy trình, tôi đã thiết kế được 3 dự án theo định hướng giáo dục 
STEM trong chủ đề “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật”- Sinh học 10 . 
8. Cấu trúc đề tài 
 Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo, đề tài bao gồm 4 chương: 
 3 
 PHẦN II: NỘI DUNG 
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 
I. Cơ sở lý luận của đề tài: 
1. Thuật ngữ STEM 
 STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công 
nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). Thuật ngữ này được sử 
dụng khi đề cập đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và 
Toán học của mỗi quốc gia nay được dùng chủ yếu trong hai ngữ cảnh là giáo dục 
và nghề nghiệp. 
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. 
3. Mục tiêu giáo dục STEM 
 Giáo dục STEM là một trong những hoạt động giáo dục góp phần thực hiện 
mục tiêu giáo dục tổng quát và toàn diện của chương trình giáo dục phổ thông. Trong 
đó giáo dục STEM là một trong những hoạt động giáo dục hiệu quả trong việc hình 
thành và phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh. 
 Giáo dục STEM trong trường phổ thông hướng tới mục tiêu thúc đẩy giáo dục 
các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trên tất cả các phương diện 
về chương trình, đội ngũ giáo viên, cơ sở vật chất và chính sách; nâng cao nhận thức 
của nhà trường, xã hội về vai trò, ý nghĩa của các môn học thuộc lĩnh vực STEM; 
thu hút sự quan tâm, nâng cao húng thú và chất lượng lựa chọn nghề nghiệp thuộc 
các lĩnh vực STEM, đáp ứng yêu cầu về nguồn nhân lực STEM cho sự nghiệp công 
nghiệp hóa-hiện đại hóa và phát triển kinh tế xã hội của đất nước. 
4. Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trong trường phổ thông 
 Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù 
hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là: 
 - Đảm bảo giáo dục toàn diện 
 5 
xã hội là cần thiết để khai thác nguồn lực, để giúp học sinh có những trải nghiệm 
thực tiễn xã hội thay vì chỉ khu trú trong khuôn viên nhà trường. 
 Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông cần 
kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, giáo dục đại học,cơ sở nghiên cứu, cơ 
sở sản xuất tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất, 
tài chính để triển khai giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng 
hướng tới giải quyết vấn đề có tính đặc thù của địa phương. 
 - Hướng nghiệp, phân luồng 
 Hướng nghiệp và phân luồng là một trong những vấn đề rất quan trọng của 
giáo dục phổ thông. Triển khai tốt các hoạt động này, không chỉ giúp học sinh lựa 
chọn được nghề nghiệp phù hợp bản thân và gia đình, mà còn giúp định hướng lực 
lượng lao động cho những nghành nghề xã hội đang có nhu cầu. Với mục tiêu ban 
đầu của giáo dục STEM là phát triển nguồn nhân lực thuộc các lĩnh vực này thì giáo 
dục STEM ở trường phổ thông phải kết nối chặt chẽ với giáo dục hướng nghiệp và 
phân luồng. 
 Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trung học phổ thông, học sinh sẽ được trải 
nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích 
bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Qua đó, học sinh có lựa chọn nghề 
nghiệp đúng đắn. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách 
thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn các nghành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các 
nghành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp 
lần thứ tư. 
5. Các loại hình giáo dục STEM trong trường phổ thông 
 a) Dạy học các môn khoa học theo bài dạy 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. 
c) Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Giáo dục STEM 
 Có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức 
các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật. Hoạt động này không mang tính động tìm 
tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn, đại trà mà dành cho 
 7 
đồng thời học sinh cũng vận dụng được kiến thức để thực hiện có hiệu quả các hoạt 
động nhằm mang lại sản phẩm cho chính mình và cộng đồng. 
 Trong dạy học có thể hiểu, NLGQVĐ thực tiễn là khả năng của cá nhân vận 
dụng những hiểu biết và cảm xúc để phát hiện, tìm ra giải pháp và tiến hành thực 
hiện giải pháp một cách có hiệu quả nhằm mang lại sản phẩm cho chính mình và 
cộng đồng. 
CHƯƠNG 2: PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN 
CHO HỌC SINH THPT THÔNG QUA DẠY HỌC CHỦ ĐỀ: “ CHUYỂN 
HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT” - SINH HỌC 10, 
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 
1. Quy trình ứng dụng STEM phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn 
cho học sinh: 
 Trong dạy học, tôi đã tổ chức dạy học dự án theo tiến trình bài học giáo dục 
STEM như sau: 
 Bước 1: Xác định vấn đề/ nhu cầu thực tiễn. 
 Bước 2: Nghiên cứu kiến thức nền + Đề xuất các giải pháp/ bản thiết 
 kế 
 Bước 3: Trình bày/ bảo vệ/ lựa chọn giải pháp/ thiết kế. 
 Bước 4: Chế tạo mẫu và thử nghiệm và đánh giá 
 Bước 5: chia sẻ, thảo luận+điều chỉnh thiết kế 
2. Đặc điểm phần Sinh học Vi sinh vật - Sinh học 10 
 a) Phân tích cấu trúc chương trình Sinh học 10 
 Nội dung chương trình Sinh học 10 (THPT) gồm 3 phần: 
 Phần 1. Giới thiệu chương trình môn sinh học và các cấp độ tổ chức 
của thế giới sống : 
 Chủ đề 1: Giới thiệu khái quá chương trình môn sinh 
 Chủ đề 2: Các cấp độ tổ chức của thế giới sống 
 Phần 2. Sinh học tế bào: 
 Chủ đề 3: Giới thiệu chung về tế bào 
 9 
 Chủ đề 9 “Sinh học vi sinh vật”, giới thiệu về các kiểu dinh dưỡng ở vi sinh 
vật, quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng; quá trình tổng hợp và phân giải 
các chất ở vi sinh vật. Trình bày các phương pháp nghiên cứu VSV và các thành tựu 
đã đạt được của con người trong ứng dụng công nghệ vi sinh vật. 
 Học xong phần này, học sinh sẽ biết được vi sinh vật là những cơ thể nhỏ bé 
không thể nhìn thấy bằng mắt thường mà phải quan sát dưới kính hiển vi. Chúng là 
những cơ thể đơn bào hay tập hợp cơ thể đơn bào. Vi sinh vật có thể sống trong hai 
môi trường chính đó là môi trường tự nhiên và môi trường nhân tạo. Ở vi sinh vật 
có 4 kiểu dinh dưỡng chính là: quang tự dưỡng, hóa tự dưỡng, quang dị dưỡng và 
hóa dị dưỡng. Thành tựu của công nghệ VSV và ứng dụng của vi sinh vật mà con 
người đã tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị phục vụ sản xuất và đời sống con người. 
 Trong phần này còn đề cập tới các đặc điểm sinh trưởng và các yếu tố ảnh 
hưởng đến quá trình sinh trưởng của VSV. Đồng thời giới thiệu các hình thức sinh 
sản của VSV. Học xong chương này học sinh sẽ biết được thế nào là sự sinh trưởng 
ở vi sinh vật, sự sinh trưởng diễn ra theo quy luật như thế nào. Có hai phương pháp 
nuôi cấy VSV, đó là nuôi cấy không liên tục và nuôi cấy liên tục. Từ đó học sinh sẽ 
so sánh được hai phương pháp nuôi cấy này và biết được phương pháp nuôi cấy liên 
tục có ưu điểm hơn hẳn, được ứng dụng để sản xuất sinh khối. Qua chương này học 
sinh cũng biết được ở vi sinh vật có nhiều hình thức sinh sản, đó là: phân đôi, sinh 
sản bằng bào tử, nảy chồi. Những yếu tố vật lý và hóa học ảnh hưởng đến sinh trưởng 
của vi sinh vật. 
 Bài thực hành học sinh sẽ được quan sát một số loài VSV như nấm men, xoắn 
khuẩn, trực khuẩn,...qua đó sẽ mở rộng tầm hiểu biết của học sinh. Thông qua chủ 
đề công nghệ vi sinh vật. HS hiểu biết khái quát về công nghệ VSV và vai trò của 
sinh học đối với con người. 
 Như vậy, có thể nhận thấy các kiến thức thuộc phần ba “Sinh học vi sinh vật” 
chủ yếu là các nội dung gắn kết giữa lí thuyết và thực hành, có liên hệ mật thiết với 
đời sống thực tế, có giá trị ứng dụng thực tế cao. Do đó, các kiến thức này cũng có 
thể thu thập được từ chính quá trình trải nghiệm thực tế của HS. 
 Với những đặc điểm nêu trên, trong phần Sinh học vi sinh vật - Sinh học 10 
có thể xây dựng các chủ đề STEM như: 
 - Tạo môi trường nuôi cấy VSV (phần dinh dưỡng chuyển hóa vật chất và 
năng lượng) 
 - Chế tạo phân vi sinh phân giải nhanh xác thực vật, làm nước mắm, làm 
tương, làm sữa chua, muối chua rau quả, làm mắm tôm, sản xuất rượu..(phần phân 
giải các chất ở vi sinh vật) 
 - Nước rửa tay chống VSV, mô hình bảo quản nông sản; (phần các yếu tố 
ảnh hưởng đến sinh trưởng của VSV) 
 - Sản xuất thức ăn cho vật nuôi bằng công nghệ lên men 
 11