Với hoạt động STEM chủ đề Sinh học – Sinh thái học, học sinh sẽ được hóa thân thành nông dân sử dụng năng lượng sinh học để biến các loại cây trồng thành nhiên liệu. Thông qua trò chơi trang trại năng lượng sinh học thú vị này, học sinh sẽ hiểu được các tác động ảnh hưởng đến môi trường như thế nào. Hãy cùng Sylvan Learning Việt Nam tìm hiểu chi tiết hoạt động này nhé!
Chuyên đề giáo án STEM: Sinh học – Sinh thái học
Bậc học: THPT (Lớp 9-12)
Tài liệu tải về:
Mục tiêu chính
Trong hoạt động này, học sinh sẽ chơi một trò chơi dưới góc nhìn của một nông dân sử dụng năng lượng sinh học để tìm hiểu những lợi ích và hạn chế của các loại cây trồng, như ngô và cỏ kê Mỹ, có thể được biến thành nhiên liệu. Trò chơi này giúp học sinh tìm hiểu các loại cây trồng khác nhau và nó ảnh hưởng đến môi trường như thế nào, bên cạnh đó giúp học sinh tìm hiểu cách một người nông dân kiếm được lợi nhuận từ việc trồng cây như thế nào.
Kiến thức tích hợp
Năng lượng sinh học – Nhiên liệu canh tác
Ethanol là một loại nhiên liệu sinh học được làm từ thực vật và là nhiên liệu tái tạo vì cây có thể được trồng và thu hoạch năm này qua năm khác. Cách đơn giản nhất để biến thực vật thành etanol là chiết xuất đường của thực vật và sau đó kết hợp những loại đường đó với nấm men để chuyển chúng thành etanol.
Ngoài việc tìm cách chuyển đổi cây trồng thành ethanol một cách hiệu quả, các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu những cách tốt nhất để trồng các loại cây năng lượng sinh học tiềm năng như ngô, cỏ kê Mỹ, cỏ chè vè và các loại cỏ thông thường. Các nhà khoa học thu thập dữ liệu về một số đặc điểm như khả năng phát triển trong các điều kiện khác nhau, khả năng sản xuất năng lượng và tác động đến môi trường.
Hoạt động trò chơi trang trại năng lượng sinh học
Hướng dẫn về thẻ cây trồng
Mỗi thẻ sau đây có một trong bốn lựa chọn cây trồng năng lượng sinh học: ngô, cỏ kê Mỹ, cỏ chè vè hoặc loại cỏ thông thường.
Thẻ cây trồng của bạn có nhiều thông tin về điểm thu nhập và điểm môi trường mà bạn chi tiêu hoặc đạt được khi áp dụng hóa chất, trồng trọt, thu hoạch và thảm họa. Các biểu tượng và số cũng cho biết cây trồng của bạn bị ảnh hưởng như thế nào bởi các thảm họa như hạn hán, lũ lụt và bùng phát dịch hại, sâu bọ. Hướng dẫn dưới đây giúp bạn giải thích thông tin trên thẻ cây trồng của mình.
Đối với mỗi loại cây trồng sẽ có các tính năng quan trọng khác nhau và dưới đây là một bảng tham khảo về hiệu quả hoạt động của mỗi loại cây trồng qua mười danh mục. Các danh mục này là:
- Năng suất (Yield): số lượng (tức là trọng lượng hoặc khối lượng) của một loại cây trồng được sản xuất trong một cánh đồng.
- Lợi nhuận (Profits): tổng số tiền mà người nông dân kiếm được sau khi thu hoạch và bán một loại cây trồng.
- Chi phí (Costs): tổng số tiền mà người nông dân phải bỏ ra để trồng và thu hoạch một loại cây trồng.
- Sử dụng phân bón (Fertilizer Use): thường cần bao nhiêu phân bón để trồng một loại cây trồng.
- Sử dụng thuốc trừ sâu (Pesticide Use): lượng thuốc trừ sâu (thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ…) thường được yêu cầu để bảo vệ cây trồng khỏi các loài côn trùng và cỏ dại khác nhau.
- Xói mòn / Dòng chảy chất dinh dưỡng (Erosion/Nutrient Runoff): xói mòn đất và phân bón chảy ra suối, sông, hồ và nước ngầm xảy ra như thế nào khi trồng trọt.
- Khả năng phục hồi (Resilience): khả năng phục hồi của một hệ thống như hệ sinh thái sau sự xáo trộn như hạn hán, lũ lụt và bùng phát dịch hại, sâu bọ.
- Đa dạng sinh học (Biodiversity): số lượng các loài thực vật, động vật và côn trùng khác nhau trong một cánh đồng sống với một loại cây trồng nhất định.
- Khí thải CO2 (CO2 Emissions): lượng carbon dioxide (CO2) được thải ra khi trồng, duy trì và thu hoạch cây trồng. Khí thải được bù đắp bởi CO2 mà cây trồng lấy ra khỏi bầu khí quyển khi nó phát triển.
- Giá trị giải trí (Recreation Value): giá trị mà một loại cây trồng sẽ có cho các hoạt động giải trí ngoài trời khác nhau, chẳng hạn như ngắm chim, chèo thuyền, săn bắn, đi bộ đường dài… Đặc điểm này mang tính chủ quan hơn các đặc điểm khác.
Hướng dẫn cách chơi
Cách giành chiến thắng: Trò chơi diễn ra trong 2-4 năm (tức là 2-4 lần đi vòng quanh bảng trò chơi). Cách tốt nhất để giành chiến thắng là kiếm được nhiều nhất tổng điểm thu nhập và điểm môi trường.
Thông tin cơ bản: Tối đa 8 người chơi có thể chơi trên một bảng trò chơi. Trò chơi này có thể tổ chức chơi cá nhân hoặc theo cặp.
Chọn Cây trồng: Mỗi người chơi có một Bảng sơ đồ Nông trại với năm cánh đồng để trồng. Quyết định loại cây bạn muốn trồng dựa trên giá trị và mục tiêu của bạn trong trò chơi. Trên bảng điểm của bạn, hãy ghi lại tên cây trồng và số cánh đồng của từng loại cây trồng mà bạn đang chọn. Nhận số lượng thẻ cây trồng thích hợp.
Chơi: Lăn con xúc xắc để di chuyển theo chiều kim đồng hồ quanh bảng trò chơi.
Điểm thu nhập / điểm mất: Đối với mỗi ô vuông bạn đặt chân đến, hãy ghi lại tất cả điểm thu nhập và điểm môi trường trên bảng điểm của bạn. Lưu ý rằng bạn phải dừng lại ở ô nhiệm vụ bắt buộc màu xanh lam và không được tiếp tục cho đến lượt tiếp theo. (Xem giải thích các ô nhiệm vụ bên dưới).
Hoàn thành một vòng: Một vòng của bảng tương đương với 1 năm hoặc mùa phát triển. Sau khi đạt đến vòng “Kỳ nghỉ mùa đông”, hãy đợi những người chơi khác kết thúc chuyến đi trong năm. Bắt đầu kiểm đếm tổng số điểm hàng năm và đang chơi của bạn trên bảng điểm khi những người chơi khác đang tiếp tục chơi.
Kiếm thêm điểm: Đối với mỗi lượt chơi mà bạn chờ những người chơi khác kết thúc năm, bạn có thể “ăn” lấy điểm thu nhập. Để làm như vậy, hãy lăn xúc xắc một lần trong mỗi lượt mà bạn có trong vòng kỳ nghỉ đông. Các số chẵn giúp bạn kiếm được 1 điểm thu nhập và các số lẻ giúp bạn kiếm được 0,5 điểm thu nhập.
Điểm theo dõi: Sau mỗi năm, tổng số điểm môi trường và điểm thu nhập mà bạn đã thu thập được trong năm đó và ghi vào các điểm thích hợp ở cuối bảng điểm.
Trồng lại: Sau mỗi chuyến đi vòng quanh bàn cờ, người chơi có quyền lựa chọn các loại cây trồng khác nhau. Hãy nhớ rằng cây lâu năm không cho thu nhập cho đến năm thứ hai sau khi trồng!
Hoàn thành Game: Chơi game 2-4 năm tùy thời gian. Kiểm đếm tổng điểm môi trường và điểm thu nhập cuối cùng của bạn. Người chơi có tổng thu nhập và thẻ môi trường cao nhất được coi là người chiến thắng.
Giải thích các nhiệm vụ có trên bảng trò chơi
Stop! – Dừng lại! (màu xanh lam) Bạn phải dừng lại ở mỗi ô vuông này (tức là mua hóa chất, trồng trọt và thu hoạch) và làm theo hướng dẫn. Đối với mỗi nhiệm vụ bắt buộc này, hãy xem lại thẻ cây trồng của bạn để biết chi phí cụ thể trong điểm môi trường và điểm thu nhập. Ghi lại chi phí và thu nhập trên bảng điểm của bạn.
Lưu ý rằng một số cây trồng có chi phí khác nhau cho năm 1 và năm 2-4. Người nông dân chỉ có thu nhập sau năm đầu tiên đối với cây lâu năm như cỏ kê Mỹ.
Droughts, Floods, Pests – Hạn hán, lũ lụt, sâu bọ: (màu vàng) Khi bạn đặt chân trên một trong những ô vuông này, hãy xem lại thông tin trên thẻ cây trồng của bạn để xác định chi phí hoặc lợi ích đối với trang trại của bạn về thu nhập và điểm môi trường. Kiểm đếm kết quả trên bảng điểm của bạn.
Lưu ý rằng thảm họa chỉ ảnh hưởng đến trang trại của người chơi đặt chân lên ô vuông đó.
Wildcard: (màu đen) Nhặt một thẻ Wildcard khi bạn đặt chân trên một trong những ô vuông này và làm theo hướng dẫn. Một số sự kiện Wildcard chỉ ảnh hưởng đến người chơi đó, một số ảnh hưởng đến tất cả người chơi. Hãy thoải mái tạo các Wildcard của riêng bạn để phù hợp với trò chơi!
Tạo các phiên bản mới khác: Có rất nhiều sự linh hoạt để người chơi chọn mục tiêu cho riêng mình trong trò chơi này. Một số ví dụ bao gồm:
- Chơi để chỉ tối đa hóa điểm thu nhập, điểm môi trường.
- Đặt điểm số mục tiêu (thu nhập, môi trường). Người chơi đầu tiên đạt số điểm này sẽ thắng.
- Đặt điểm mục tiêu tối thiểu cho điểm môi trường, điểm thu nhập để kiếm được trong bốn năm. Một mục tiêu hợp lý có thể là kiếm được ít nhất 20 điểm thu nhập và điểm môi trường.
- Điền vào các thẻ Wildcard trống với các tình huống mới, chẳng hạn như trợ cấp cây trồng, giá mới, thuế hoặc giá nhiên liệu cao (chi phí trồng trọt tăng) và xem điều đó thay đổi chiến lược và kết quả trò chơi như thế nào.
Câu hỏi thảo luận
Sau vòng đầu tiên, thảo luận với học sinh những điều sau:
- Tiền mất / được ở đâu?
- Tại sao bị mất tiền? Điều gì khiến bạn bị mất tiền?
- Bạn nghĩ điều này sẽ thay đổi như thế nào đối với vụ mùa của bạn trong năm thứ hai?
- Nếu bạn có thể thay đổi cây trồng, bạn nghĩ đâu sẽ là lựa chọn tốt hơn? Tại sao?
Sau vòng thứ hai hoặc cuối cùng của trò chơi:
- Bạn đã học được gì về các loại cây trồng trong tay?
- Điều gì đã tạo ra lợi nhuận? Điều gì đã khiến bạn bị mất đi lợi nhuận?
- Bạn nghĩ cây trồng tốt nhất là gì? Tại sao?
- Bạn đã cứu môi trường chưa? Làm như thế nào?
- Qua trò chơi này, bạn có suy nghĩ gì khi liên hệ với thực tế?
Quan sát kết quả và áp dụng thực tế
Học sinh có thể thực hiện nghiên cứu các loại nhiên liệu sinh học được sử dụng trong khu vực gần nhà (Tìm hiểu những loại nguyên liệu nào trồng được và so sánh một số nguyên liệu được trồng vùng này với những vùng khác, các yếu tố tác động cây trồng là gì…). Từ đó, học sinh sẽ có thể đưa ra cái nhìn, ý kiến riêng của mình đối với các loại cây trồng, và cả đối với môi trường sống.
Trên đây là một hoạt động nhóm thú vị mà Sylvan Learning Việt Nam muốn chia sẻ với những học sinh, đặc biệt các học sinh đang nghiên cứu về chủ đề Sinh học – Sinh thái học. Hy vọng thông qua hoạt động trong giáo trình STEM này, học sinh có thể phát triển tư duy cũng như khả năng học tập, nhận thức về môi trường xung quanh.
