Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học DANH SÁCH GIẢNG VIÊN, CHUYÊN GIA TƯ VẤN XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM Ban tổ chức, đạo: Ông Vũ Đình Chuẩn Ơng Nguyễn Thành Vụ trưởng Vụ Giáo dục Trung học Xuân Phó Vụ trưởng Vụ Giáo dục Trung học Ơng Nguyễn Hùng Chính Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Ông Bùi Hồng Quang Nguyên Giám đốc Chương trình phát triển Giáo dục trung học giai đoạn Ơng Vũ Anh Cường Chương trình phát triển Giáo dục trung học giai đoạn Bà Nguyễn Thị Huy Chương trình phát triển Giáo dục trung học giai đoạn Tư vấn quốc tế: TS Nguyễn Thị Phước Lai Tư vấn nước: PGS.TS Nguyễn Văn Biên Nhóm miền Bắc: Cố vấn: PGS TS Nguyễn Văn Hiền (Trưởng nhóm) TS Phạm Thị Bình PGS TS Nguyễn Hồi Nam TS Lê Xuân Quang TS Dương Xuân Quý TS Nguyễn Chí Thanh Nhóm miền Nam: Cố vấn: TS Nguyễn Thị Thu Trang (Trưởng nhóm) TS Vũ Như Thư Hương TS Thái Hoài Minh TS Nguyễn Thanh Nga TS Nguyễn Thị Nga ThS Lê Hải Mỹ Ngân MỤC LỤC Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học Phần MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIÁO DỤC STEM Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học I GIỚI THIỆU CHUNG Khái niệm STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Toán học), thường sử dụng bàn đến sách phát triển Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học quốc gia Sự phát triển Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học mơ tả chu trình STEM (Hình 1), Science quy trình sáng tạo kiến thức khoa học; Engineering quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế cơng nghệ nhằm giải vấn đề; Tốn công cụ sử dụng để thu nhận kết chia sẻ kết với người khác Science Math Knowledge Scientists: answer questions (Nhà khoa học: Trả lời câu hỏi) Engineers: Solve problems (Kỹ sư: Giải vấn đề) Technology Engineering the STEM cycle Hình 1: Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.com) “Science” chu trình STEM mô tả mũi tên từ “Technology” sang “Knowledge” thể quy trình sáng tạo khoa học Đứng trước thực tiễn với "Công nghệ" tại, nhà khoa học, với lực tư phản biện, đặt câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện cơng nghệ, câu hỏi/vấn đề khoa học Trả lời câu hỏi khoa học giải vấn đề khoa học phát minh "Kiến thức" khoa học Ngược lại, “Engineering” chu trình STEM mơ tả mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể quy Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học trình kĩ thuật Các kĩ sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế, sáng tạo cơng nghệ Như vậy, chu trình STEM, "Science" hiểu không "Kiến thức" thuộc mơn khoa học (như Vật lí, Hố học, Sinh học) mà bao hàm "Quy trình khoa học" để phát minh kiến thức khoa học Tương tự vậy, "Engineering" chu STEM không "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kĩ thuật" mà bao hàm"Quy trình kĩ thuật" để sáng tạo "Công nghệ" Hai quy trình nói tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ thuật theo mơ hình "xốy ốc" mà sau chu trình lượng kiến thức khoa học tăng lên với cơng nghệ phát triển trình độ cao Giáo dục STEM Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước vấn đề thực tiễn ("cơng nghệ" tại) cần giải quyết, địi hỏi học sinh phải tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học vận dụng kiến thức để thiết kế thực giải pháp giải vấn đề ("công nghệ" mới) Như vậy, học STEM đề cập giao cho học sinh giải vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức có tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng Q trình địi hỏi học sinh phải thực theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức vào việc thiết kế thực giải pháp ("công nghệ" mới) để giải vấn đề Đây tiếp cận liên môn giáo dục STEM, kiến thức mà học sinh cần phải học để sử dụng học STEM cụ thể thuộc môn học Như vậy, giáo dục STEM phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng chúng thực tiễn, qua phát triển cho học sinh lực phát giải vấn đề với lực khác tương ứng, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế – xã hội Các mức độ áp dụng giáo dục STEM giáo dục phổ thông sau: a) Dạy học môn học theo phương thức giáo dục STEM Đây hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu nhà trường Theo cách này, học, hoạt động giáo dục STEM triển khai q trình dạy học mơn học STEM theo tiếp cận liên môn Các chủ đề, học, hoạt động STEM bám sát chương trình mơn học thành phần Hình thức giáo dục STEM không làm phát sinh thêm thời gian học tập Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học b) Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh khám phá ứng dụng khoa học, kỹ thuật thực tiễn đời sống Qua đó, nhận biết ý nghĩa khoa học, công nghệ, kỹ thuật toán học đời sống người, nâng cao hứng thú học tập môn học STEM Đây cách thức để thu hút quan tâm xã hội tới giáo dục STEM Để tổ chức thành công hoạt động trải nghiệm STEM, cần có tham gia, hợp tác bên liên quan trường trung học, sở giáo dục nghề nghiệp, trường đại học, doanh nghiệp Trải nghiệm STEM cịn thực thơng qua hợp tác trường trung học với sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp Theo cách này, kết hợp thực tiễn phổ thông với ưu sở vật chất giáo dục đại học giáo dục nghề nghiệp Các trường trung học triển khai giáo dục STEM thơng qua hình thức câu lạc Tham gia câu lạc STEM, học sinh học tập nâng cao trình độ, triển khai dự án nghiên cứu, tìm hiểu ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM Đây hoạt động theo sở thích, khiếu học sinh c) Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Giáo dục STEM triển khai thơng qua hoạt động nghiên cứu khoa học tổ chức thi sáng tạo khoa học kỹ thuật Hoạt động không mang tính đại trà mà dành cho học sinh có lực, sở thích hứng thú với hoạt động tìm tịi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải vấn đề thực tiễn Tổ chức tốt hoạt động câu lạc STEM tiền đề phát triển hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật triển khai dự án nghiên cứu khuôn khổ thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học Bên cạnh đó, tham gia câu lạc STEM nghiên cứu khoa học, kĩ thuật hội để học sinh thấy phù hợp lực, sở thích, giá trị thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi giáo dục phổ thông Cụ thể là: – Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM nhà trường, bên cạnh môn học quan tâm Toán, Khoa học, lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật quan tâm, đầu tư tất phương diện đội ngũ giáo viên, chương trình, sở vật chất – Nâng cao hứng thú học tập môn học STEM: Các dự án học tập giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn, học sinh hoạt động, trải nghiệm thấy ý nghĩa tri thức với sống, nhờ nâng cao hứng thú học tập học sinh – Hình thành phát triển lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động tự lực thực nhiệm vụ học; làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Các hoạt động nêu góp phần tích cực vào hình thành phát triển phẩm chất, lực cho học sinh – Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu giáo dục STEM, sở giáo dục phổ thông thường kết nối với sở giáo dục nghề nghiệp, đại học địa phương nhằm khai thác nguồn lực người, sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thơng hướng tới giải vấn đề có tính đặc thù địa phương – Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM trường trung học, học sinh trải nghiệm lĩnh vực STEM, đánh giá phù hợp, khiếu, sở thích thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Thực tốt giáo dục STEM trường trung học cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, ngành nghề có nhu cầu cao nguồn nhân lực cách mạng công nghiệp lần thứ tư II GIÁO DỤC STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC Dạy học môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học Mỗi học STEM chương trình giáo dục phổ thông đề cập đến vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học sử dụng kiến thức thuộc môn học chương trình để sử dụng vào giải vấn đề Tiến trình học STEM thực theo quy trình kĩ thuật (Hình 2), việc "Nghiên cứu kiến thức nền" (background research) tiến trình dạy học học STEM việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức chương trình giáo dục phổ thơng tương ứng với vấn đề cần giải học, học sinh người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) hướng dẫn giáo viên; vận dụng kiến thức học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế Thơng qua q trình học tập đó, học sinh rèn luyện nhiều kĩ để phát triển phẩm chất, lực Xác định vấn đề Nghiên cứu kiến thức Tốn Hóa Sinh Tin Lý CN (Nội dung dạy học theo chương trình xếp lại phù hợp) Đề xuất giải pháp/bản thiết kế Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế Chế tạo mơ hình (ngun mẫu) Thử nghiệm đánh giá Chia sẻ thảo luận Điều chỉnh thiết kế Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học Hình 2: Tiến trình học STEM Tiến trình học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu "bước" quy trình khơng thực cách tuyến tính (hết bước sang bước kia) mà có bước thực song hành, tương hỗ lẫn Cụ thể việc "Nghiên cứu kiến thức nền" thực đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mô hình" thực đồng thời với "Thử nghiệm đánh giá", bước vừa mục tiêu vừa điều kiện để thực bước Vì vậy, học STEM tổ chức theo hoạt động sau (Xem Phụ lục để có thêm minh họa cụ thể cho hoạt động): 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, học sinh phải hồn thành sản phẩm học tập cụ thể với tiêu chí địi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức học để đề xuất, xây dựng giải pháp thiết kế nguyên mẫu sản phẩm cần hồn thành Tiêu chí sản phẩm u cầu quan trọng, "tính mới" sản phẩm, kể sản phẩm quen thuộc với học sinh; đồng thời, tiêu chí buộc học sinh phải nắm vững kiến thức thiết kế giải thích thiết kế cho sản phẩm cần làm – Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát vấn đề/nhu cầu – Nội dung: Tìm hiểu tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá tượng, sản phẩm, công nghệ – Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Các mức độ hồn thành nội dung (Bài ghi chép thơng tin tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá, đặt câu hỏi 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 nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video; cá nhân 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 đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, học sinh thực hoạt động học tích cực, tự lực hướng dẫn giáo viên Trong học STEM không cịn "tiết học" thơng 10 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học – Nêu trình phân giải protein, đường saccarozo ứng dụng chúng b Kĩ năng: – Đọc, thu thập thông tin từ tài liệu – Tiến hành, mơ tả tượng thí nghiệm lên men etylic – Lập kế hoạch, tiến hành thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến trình lên men lactic (làm sữa chua), ghi chép, đánh giá đề xuất quy trình làm sữa chua theo tiêu chí cần đạt sản phẩm – Hợp tác nhóm để thực nhiệm vụ học tập – Trình bày, bảo vệ ý kiến mình, lắng nghe, nhận xét phản biện ý kiến người khác – Tự đánh giá trình làm việc cá nhân nhóm theo tiêu chí GV đưa c Phát triển phẩm chất: – Nghiêm túc, chủ động, tích cực thực nhiệm vụ cá nhân, thảo luận nhóm xây dựng sản phẩm chung nhóm – Yêu thích khám phá, tìm tịi vận dụng kiến thức học vào giải nhiệm vụ giao; – Hòa đồng, giúp đỡ bạn – Tuân thủ tiêu chuẩn kĩ thuật giữ gìn vệ sinh chung tiến hành thực nghiệm d Định hướng phát triển lực: Định hướng phát triển số lực: khoa học tự nhiên, tự chủ tự học, giao tiếp hợp tác, giải vấn đề sáng tạo Thiết bị – Dụng cụ hóa chất tiến hành thí nghiệm lên men etylic: ống nghiệm, giá ống nghiệm, dung dịch đường glucozo 10%, nước cất, men etylic – Nguyên liệu dụng cụ làm sữa chua: 337 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học • Nguyên liệu: Sữa tươi có đường khơng đường sữa đặc có đường, sữa chua; nước; loại thực phẩm khác • Dụng cụ: Xoong; thìa; máy ủ (dụng cụ ủ); cốc đựng Tiến trình dạy học Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA CHUA (Tiết – 45 phút) A Mục đích: – HS tiến hành thí nghiệm lên men etylic, quan sát mơ tả tượng từ đặt câu hỏi trình lên men rượu q trình lên men, phân giải protein, cacbohiđrat nói chung ứng dụng trình – HS tiếp nhận nhiệm vụ: nghiên cứu xây dựng quy trình làm sữa chua nguyên liệu từ sữa, đường, nước men vi sinh theo số tiêu chí sản phẩm, dựa sở nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến trình lên men B Nội dung: – HS tiến hành thí nghiệm lên men etylic đặt câu hỏi trình lên men, ứng dung trình lên men – GV giới thiệu tác dụng sữa chua, đặt vấn đề “Làm để tự làm sữa chua thành cơng, đảm bảo vệ sinh”, giao nhiệm vụ xây dựng quy trình làm sữa chua từ việc nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố men, nhiệt độ, tỉ lệ sữa đường, nêu tiêu chí đánh giá sản phẩm – GV hướng dẫn HS tự học kiến thức chuyển hóa vật chất lượng vi sinh vật tìm hiểu quy trình làm sữa chua, lập kế hoạch nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến trình lên men, đề xuất quy trình làm sữa chua (đề xuất quy trình) – HS thảo luận nhóm thống kế hoạch thực 338 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học c Dự kiến sản phẩm hoạt động HS: – Kết thí nghiệm lên men etylic – Các câu hỏi trình lên men – Kế hoạch thực nhiệm vụ nhóm (nghiên kiến thức nền, thảo luận phương án nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố phân tích, thảo luận đưa quy trình làm sữa chua nhóm), gồm: nhiệm vụ cá nhân, thời gian nội dung thảo luận nhóm thực nhiệm vụ tự học kiến thức đề xuất quy trình D Cách thức tổ chức hoạt động: GV đưa số hình ảnh liên quan đến trình lên men như: rượu vang, nếp cẩm, giấm ăn, sữa chua, dưa muối; hỏi HS điểm chung loại đồ ăn, uống (HS cần chúng tạo trình lên men, HS khơng trả lời GV gợi ý câu hỏi như: đồ ăn, thức uống làm từ nguyên liệu cách nào?) GV đặt vấn đề câu hỏi: lên men gì? Và tổ chức cho HS làm thí nghiệm lên men etylic theo nhóm để tìm hiểu lên men: GV phát phiếu học tập số có hướng dẫn thí nghiệm quan sát, báo cáo kết PHIẾU HỌC TẬP SỐ Nhiệm vụ 1: Tiến hành thí nghiệm theo hướng dẫn hình vẽ sau: Cho vào ống nghiệm 2, ống bánh nấm men khiết Đổ vào ống nghiệm 1, ống 10ml dung dịch đường nước hình vẽ (ống nghiệm khoảng 15cm) Để ống nghiệm nhiệt độ 30– 32 C o Quan sát tượng ống nghiệm điền dấu (+) có tượng dấu (–) khơng có tượng vào bảng đây: Nhận xét Có bọt khí Có mùi rượu Có mùi đường Có mùi men 339 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học Ống nghiệm Ống nghiệm Ống nghiệm Nhiệm vụ 2: Thảo luận tượng khác ống nghiệm, có khác đó? Dự đốn q trình xảy ống nghiệm số gì? Chú ý: GV nên chuẩn bị sẵn thí nghiệm trước 3–4 để tượng rõ cho HS quan sát thêm – GV tổ chức cho HS báo cáo kết (1 nhóm báo cáo, nhóm khác theo dõi nêu điểm khác) – GV nhận xét, kết luận trình xảy ống nghiệm số 2, đặt tiếp câu hỏi điều kiện cần để xảy lên men HS tiếp nhận giải thích tượng trình xảy ống nghiệm nêu điều kiện xảy lên men (có men, có đường) – GV bổ sung giới thiệu trình lên men: có nhiều q trình lên men khác nhau, q trình thí nghiệm gọi lên men etylic, ngồi cịn có q trình lên men lactic xảy làm dưa muối, làm sữa chua – GV đặt câu hỏi: Sữa chua tốt với sức khỏe người? Làm sữa chua nào? HS trả lời tác dụng sữa chua với sức khỏe nêu bước làm sữa chua – GV đặt câu hỏi: Làm sữa chua gọi thành cơng sữa chua phải có độ chua vừa phải, đông thành khối, không bị nước tách ra, có mùi thơm, khơng cịn mùi sữa, đường,… Vậy em có bí kíp để làm sữa chua thành công không? Tại thực điều đó? HS trả lời theo vốn kiến thức thực tiễn – GV đặt vấn đề, giao nhiệm vụ: Bằng cách tìm điều kiện tối ưu để làm sữa chua thành cơng? HS làm việc theo nhóm để xây dựng quy trình làm sữa chua thi xem sản phẩm sữa chua theo quy trình thành cơng nhất? – GV nêu chi tiết nhiệm vụ tiêu chí đánh giá sản phẩm 340 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học + Sản phẩm cần thực hiện: Quy trình mô tả bước làm sữa chua thành phẩm theo quy trình + Tiêu chí đánh giá sản phẩm STT Tiêu chí Điểm tối đa Quy trình Nêu đủ bước thực quy trình làm sữa chua 10 Mô tả rõ hành động/thao tác thực bước 20 Mô tả rõ loại nguyên liệu, tỉ lệ nguyên liệu 20 Sản phẩm sữa chua Sữa mịn, đặc sệt (không bị tách nước, không bị nhớt) (không sử dụng chất tạo đông chất bảo quản) 15 Độ chua vừa phải 15 Có màu trắng sữa màu phụ liệu đặc trưng 10 Có mùi thơm sữa chua 10 Tổng 100 Cho HS trao đổi, đặt câu hỏi làm rõ tiêu chí GV giao nhiệm vụ, hướng dẫn HS thực sản phẩm cần đạt hoạt động 2: + Nhiệm vụ: • Tự học kiến thức chuyển hóa chất lượng vi sinh vật (bài 22, 23 Sinh học 10) • Tìm hiểu quy trình làm sữa chua • Tham khảo điều kiện (tỉ lệ nguyên liệu, nhiệt độ, lượng men) thực làm sữa chua, kết hợp phân tích lí thuyết q trình lên men để tiến hành số thí nghiệm thay đổi điệu kiện đó, ảnh hưởng yếu tố men, nhiệt độ nồng độ đến lên men sữa chua • Đề xuất điều kiện tốt cho quy trình làm sữa chua + Sản phẩm cần đạt buổi học tiếp theo: Cá nhân: ghi chép nội dung kiến thức (phiếu học tập số hoạt động 2) Nhóm: • Bảhóm:ếu học tập số hoạt động 2)h làm sữa cm s 341 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học • Nhóm:ếu học tập số vhóm:ếu học tập số tron đóm:ếu học tập số ho, phân chia nhi án t làm thí nghihi, km thí nghihi án thí nghihoạt động 2)h làm sữa cm s.h lên men để (bài 22, 23 S • Chum thí nài trình bày trưtrình b+ Hưi án thí nghihoạt động 2)h làm sm s Hoạt động TÌM HIỂU KIẾN THỨC NỀN VÀ NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN CHO QUY TRÌNH LÀM SỮA CHUA (ở nhà) A Mục đích: HS tự đọc sách, tài liệu, thảo luận, tiến hành thí nghiệm để: – hình thành kiến thức về: khái niệm vi khuẩn, loại môi trường kiểu dinh dưỡng, hô hấp lên men, trình phân giải protein cacbohidrat nhờ vi sinh vật – nêu bước thực làm sữa chua từ sữa đặc – nêu giải thích ảnh hưởng yếu tố đến trình lên men lactic (làm sữa chua) từ chọn điều kiện tối ưu để thiết lập quy trình làm sữa chua B Nội dung: – Các cá nhân tự học kiến thức nền, gồm: 22, 23 (mục II) Sinh học 10 tìm hiểu quy trình làm sữa chua theo phần II 24 Sinh học 10 từ tài liệu tìm kiếm khác (theo hướng dẫn phiếu học tập số 2) – Thảo luận nhóm đề xuất phương án tiến hành thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng lượng men, nhiệt độ tỉ lệ sữa: nước đến quy trình lên men (phiếu học tập số 3) – Phân tích kết thí nghiệm từ đề xuất quy trình làm sữa chua chi tiết – Chuẩn bị trình bày trước lớp quy trình làm sữa chua, giải thích quy trình C Dự kiến sản phẩm cần đạt được: – Cá nhân: hoàn thành phiếu học tập số 342 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học – Nhóm: hồn thành nhật kí làm việc vẽ sơ đồ mơ tả quy trình làm sữa chua theo bước Trong bước mô tả chi tiết thao tác, nguyên liệu, tỉ lệ điều kiện thực hiện, trình bày trước lớp D Cách thức tổ chức hoạt động: – Hướng dẫn HS tự học kiến thức theo Phiếu học tập số Đây nhiệm vụ ca nhân cần tự học trước làm việc nhóm lên phương án, thực thí nghiệm PHIẾU HỌC TẬP SỐ (Hướng dẫn tự học kiến thức tìm hiểu quy trình làm sữa chua) Nhiệm vụ 1: Đọc nội dung 22, 23 (phần II) trả lời câu hỏi sau: 1) Nêu đặc điểm vi sinh vật 2) Nêu loại vi sinh vật đựa phân loại theo môi trường kiểu dinh dưỡng 3) So sánh giống khác vi sinh vật hóa dị dưỡng vi sinh vật quang tự dưỡng nguồn cacbon nguồn lượng 4) Dựa vào yếu tố phân biệt q trình hơ hấp kị khí, hô hấp hiếu lên men? 5) Nhờ vi sinh vật, protein cacbohidrat phân giải cho sản phẩm gì? 6) Kể tên ứng dụng thực tiễn trình: – Phân giải protein – Lên men etilic phân giải cacbohidrat – Lên men lacic phân giải cacbohidrat Nhiệm vụ 2: Đọc quy trình làm sữa chua mục II 24 Sinh học 10 tìm hiểu quy trình, ý làm sữa chua từ sữa đặc đặc mịn, thơm mạng internet, – Các bước làm sữa chua – Các nguyên liệu tỉ lệ – Nhiệt độ thời gian ủ – Quá trình xảy ủ sữa làm sữa chua? Tại sữa chua lại đông mịn được? – Sau làm thành sữa chua cần bảo quản tủ lạnh? – Hướng dẫn HS làm việc nhóm lên phương án tiến hành thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến trình làm sữa chua PHIẾU HỌC TẬP SỐ (Hướng dẫn thảo luận nhóm, tiến hành thí nghiệm nghiêm cứu ảnh hướng yêu tố 343 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học đến chất lượng sữa chua, đưa quy trình làm sữa chua) Nhiệm vụ Thảo luận, thống bước làm sữa chua, trả lời câu hỏi: – Quá trình xảy ủ sữa làm sữa chua? Tại sữa chua lại đông mịn được? – Ban đầu cho sữa chua vào hỗn hợp nguyên liệu để làm gì? – Sau làm thành sữa chua cần bảo quản tủ lạnh? – Tỉ lệ sữa: nước, lượng men, nhiệt độ thời gian ủ ảnh hưởng đến trình lên men chất lượng sản phẩm Nhiệm vụ Đề xuất phương án thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố sau đến trình lên men làm sữa chua:, lượng men, nhiệt độ thời gian ủ Cách làm: Tham khảo chọn công thức làm sữa chua → sau thay đổi yếu tố tỉ lệ sữa: nước, lượng men, nhiệt độ thời gian ủ đề xuất (trên sở phân tích lí thuyết ảnh hưởng yếu tố đến chất lượng sản phẩm (bản chất ảnh hưởng yếu tố đến tốc độ phản ứng lên men) → đề xuất phương án thay đổi yếu tố → chia nhiệm vụ cho cá nhân thực làm để nghiên cứu ảnh hưởng chúng Mỗi yếu tố chọn 2– thay đổi/2–3 phương án, thay đổi lập bảng: Yếu tố nghiên cứu Phương án thực nghiệm Đặc điểm sản phẩm (màu sắc, trạng thái, mùi, độ chua) Giải thích kết Tỉ lệ sữa: nước Lượng men Nhiệt độ Thời gian ủ Sau đề xuất phương án nên phân cơng thành viên nhóm thực phương án ứng với yếu tố nghiên cứu, yếu tố nghiên cứu có 1–2 HS thực 344 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học Nhiệm vụ Thảo luận nhóm đánh giá kết thử nghiệm phương án, giải thích chọn phương án tốt để làm sữa chua Vẽ sơ đồ quy trình có giải chi tiết cho bước, chuẩn bị báo cáo trước lớp phút gải thích lí lựa chọn điều kiện mơ tả quy trình Chú ý: Quá trình thảo luận cần ghi chép lại nhật kí làm việc nhóm Mẫu nhật kí cuối Tiêu chí đánh giá vẽ sơ đồ trình bày: STT Tiêu chí Điểm tối đa Bản vẽ quy trình Nêu đủ bước thực quy trình làm sữa chua 10 Mô tả rõ hành động/thao tác thực bước 20 Mô tả rõ loại nguyên liệu, tỉ lệ nguyên liệu 20 Trình bày Nêu đầy đủ bước quy trình to, rõ ràng 10 Đúng thời gian cho phép (3-5 phút) Nêu phương án thực thí nghiệm kết thí nghiệm 10 Giải thích lí định chọn điều kiện cho yếu tố nghiên cứu đề xuất 15 Trả lời câu hỏi phản biện GV bạn 10 Tổng 100 Hoạt động 3: TRÌNH BÀY, BẢO VỆ QUY TRÌNH LÀM SỮA CHUA (Tiết – 45 phút) A Mục đích: Học sinh bảo vệ hồn thiện quy trình làm sữa chua nhóm B Nội dung: 345 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học – Học sinh trình bày, giải thích, bảo vệ quy trình làm sữa chua – Thảo luận, đặt câu hỏi phản biện quy trình nhóm – Các nhóm ghi lại, để thảo luận thống quy trình đề xuất để thử nghiệm – Phân công công việc, lên kế hoạch thực thử nghiệm quy trình làm sữa chua C Sản phẩm: Quy trình làm sữa chua hồn thiện D Cách thức tổ chức hoạt động: – Giáo viên nêu yêu cầu cho trình bày: • Nội dung cần trình bày: bước, điều kiện cụ thể bước, sở đề xuất (chi tiết theo tiêu chí đánh giá trình bày) • Thời lượng báo cáo: 3–5 phút • Các nhóm nghe: ghi chép so sánh với nhóm mình, nêu câu hỏi/phản biện cho nhóm – Đại diện HS nhóm báo cáo, nhóm sau thường trùng bước thực nêu điều kiện khác giải thích – Giáo viên tổ chức thảo luận đặt số câu hỏi làm rõ kiến thức như: + Bản chất trình hình thành sữa chua gì? + Tại sữa chua lại đông mịn được? + Ban đầu cho sữa chua vào có tác dụng gì? Tại sữa chua thêm vào ban đầu nên chảy lỏng hẳn không nên cho dạng đông đặc? + Nhiệt độ ủ sữa tăng cao hạ thấp ảnh hưởng đến tạo thành sữa chua? Tại sao? + Tăng tỉ lệ nước có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm? sao? + Vi sinh vật lên men sữa chua thuộc loại nào? + Sau làm thành sữa chua cần bảo quản tủ lạnh? – Hướng dẫn nhiệm vụ yêu cầu tiếp theo: Các nhóm nhà thực làm sữa chua theo quy trình đề xuất, có quay video mơ tả cách làm tiến trình (video ngắn gọn khoảng phút) 346 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học Lưu ý lập kế hoạch thực sớm, sản phẩm khơng đạt tiêu chí ban đầu cần phân tích tìm nguyên nhân thay đổi phương án để làm lại cho đạt sản phẩm theo tiêu chí đặt (GV nhắc lại tiêu chí sản phẩm sữa chua) Ghi lại vấn đề thất bại gặp phải cách giải thực thử nghiệm quy trình Cần có sản phẩm sữa chua mang trình bày buổi học sau – Bài trình bày buổi học sau gồm: Mô tả sản phẩm sữa chua quy trình, điều kiện tạo sản phẩm Chia sẻ khó khăn, thất bại q trình làm, giải Thời gian trình bày cho nhóm phút – HS thảo luận phân công công việc thực quy trình làm sữa chua báo cáo Hoạt động 4: THỰC HIỆN QUY TRÌNH LÀM SỮA CHUA (ở nhà) A Mục đích: – Học sinh dựa vào quy trình làm sữa chua đề xuất để thử nghiệm, giải vấn đề gặp phải (nếu có) để điều chỉnh quy trình – Tạo sản phẩm minh họa cho quy trình đề xuất B Nội dung: – Học sinh sử dụng nguyên liệu dụng cụ cho trước để tiến hành làm sữa chua theo quy trình, quay video lại quy trình thực – Trong q trình làm nhóm quan sát, đánh giá điều chỉnh (nếu cần) – Chuẩn bị báo cáo sản phẩm trước lớp hia sẻ vấn đề gặp phải trình thử nghiệm, cách giải kết C Dự kiến sản phẩm cần đạt được: Mỗi nhóm có sản phẩm sữa chua, video quay tiến trình thực hiện, quy trình làm sữa chua điều chỉnh 347 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học D Cách thức tổ chức hoạt động: – Các nhóm tự lập kế hoạch làm việc nhà, quay video, hồn thành nhật kí làm việc (mẫu cuối bài) Hoạt động 5: TRÌNH BÀY SẢN PHẨM VÀ THẢO LUẬN (Tiết – 45 phút) A Mục đích: Các nhóm học sinh giới thiệu quy trình làm sữa chua trước lớp, chia sẻ trình trải nghiệm B Nội dung: – Các nhóm trình diễn mơ tả sản phẩm quy trình làm sữa chua tương ứng với sản phẩm trước lớp, trình bày thay đổi quy trình lí – Thảo luận nhận xét, đánh giá sản phẩm, phân tích vấn đề nhóm gặp phải q trình thử nghiệm – GV gợi ý việc phát triển sản phẩm với hương vị nguyên liệu khác nhau, C Dự kiến sản phẩm cần đạt được: Quy trình làm sữa chua hồn chỉnh D Cách thức tổ chức hoạt động: – Giáo viên nêu yêu cầu cho trình bày: • Nội dung cần trình bày: mô tả sản phẩm, bước, điều kiện cụ thể bước để làm sản phẩm đó, nhứng thay đổi so với đề xuất ban đầu, lí • Thời lượng báo cáo: 3–5 phút • Các nhóm nghe, đánh giá sản phẩm – Đại diện HS nhóm báo cáo (video nhóm quay đưa lên mạng để nhóm GV xem trước, buổi học GV phân tích, nhận xét số video) – Giáo viên tổ chức thảo luận vấn đề nhóm gặp phải q trình thực 348 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học – Tổng kết kiến thức về: đặc điểm vi sinh vật, loại vi sinh vật phân loại theo môi trường kiểu dinh dưỡng, phân biệt q trình hơ hấp kị khí, hơ hấp hiếu lên men, sản phẩm phân giải protein cacbohidrat nhờ vi sinh vật, các ứng dụng thực tiễn trình: phân giải protein, lên men etilic phân giải cacbohidrat, lên men lacic phân giải cacbohidrat – Tổng kết đánh giá điểm nhóm theo tiêu chí ban đầu (trình bày hoạt động 1) PHỤ LỤC I Các loại nguyên liệu sử dụng Sữa đặc loại: Men sữa chua: Yếu tố nghiên cứu Phương án thực nghiệm Đặc điểm sản phẩm (màu sắc, trạng thái, mùi, độ chua) Giải thích kết Người phụ trách Tỉ lệ sữa: nước Lượng men Nhiệt độ Thời gian ủ Khoanh tròn phương án lựa chọn với yếu tố bảng 349 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học Quy trình đề xuất (chú ý ghi rõ điều kiện lựa chọn với yếu tố) II Thực hoạt động Làm thử lần theo quy trình đề xuất: Mô tả sản phẩm Tự đánh giá, phân tích đề xuất cách khắc phục: STT Tiêu chí Đạt điểm Sữa mịn, đặc sệt (không bị tách nước, không bị nhớt) (không sử dụng chất tạo đông chất bảo quản) …./15 Độ chua vừa phải …./15 Có màu trắng sữa màu …./10 Nguyên nhân dẫn đến chưa đạt điểm tối đa Đề xuất cách khắc phục 350 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học phụ liệu đặc trưng Có mùi thơm sữa chua …./10 Lần thử nghiệm 2: Các thay đổi so với lần Mô tả sản phẩm Đánh giá thay đổi (có khắc phục dược vấn đề gặp lần không? Có tạo vấn đề khơng?) Có thể tiếp tục phân tích vấn đề gặp phải đề xuất cách khác phục – thử nghiệm đến đạt sản phẩm tiêu chí ban đầu 351