Khóa Luận Tốt Nghiệp Về Thiết Kế Hoạt Động Trải Nghiệm STEAM Trong Giáo Dục Vật Lý

Khóa luận trình bày thiết kế hoạt động trải nghiệm STEAM trong giáo dục vật lý, phát triển năng lực nghề nghiệp cho học sinh lớp 10.

• Tác giả: Nguyễn Mạnh Thắng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Nga
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí
• Đề tài: Khóa luận tốt nghiệp sư phạm vật lý thiết kế một số hoạt động trải nghiệm steam chuyên đề vật lí trong một số ngành nghề gắn với bối cảnh địa phương nhằm phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh lớp 10 chương trình gdpt 2018
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIỆT TẮT
• DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ĐỀ TÀI
• 1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu của đề tài
• 1.2. Cơ sở lý luận của giáo dục STEAM
• 1.2.1. Khái niệm STEAM
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM STEAM CHỦ ĐỀ “NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ CƠ HỘI NGHỀ NGHIỆP”
• 2.1. Phân tích chuyên đề “Vật lí trong một số ngành nghề”
• 2.2. Tuabin
• 2.3. Giới thiệu các chân của Arduino UNO R3, Module cảm biến dòng điện ACS712 5V, hướng dẫn lắp ráp và vận hành mô hình máy phát điện gió, lập trình với Arduino IDE, sơ đồ mạch điện và vận hành
• 2.4. Thiết kế hoạt động trải nghiệm STEAM “Năng lượng gió và cơ hội nghề nghiệp”
• 2.5. Định hướng khai thác thế mạnh và thiết kế chủ đề hướng nghiệp ở Tiền Giang
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT VÀ THU THẬP Ý KIẾN GIÁO VIÊN
• 3.1. Mục đích và đối tượng khảo sát
• 3.2. Kết quả khảo sát
• PHỤ LỤC
• LỜI CẢM ƠN

Tóm tắt

I. Tổng quan về Khóa luận tốt nghiệp sư phạm vật lý

Khóa luận tốt nghiệp sư phạm vật lý là một phần quan trọng trong chương trình đào tạo giáo viên. Đề tài này tập trung vào việc thiết kế các hoạt động trải nghiệm STEAM chuyên đề vật lý, nhằm phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp cho học sinh lớp 10. Chương trình GDPT 2018 đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kết hợp lý thuyết và thực hành trong giáo dục, đặc biệt là trong môn vật lý. Việc áp dụng các hoạt động trải nghiệm không chỉ giúp học sinh hiểu sâu hơn về kiến thức mà còn tạo cơ hội cho các em khám phá các ngành nghề liên quan đến vật lý trong bối cảnh địa phương.

1.1. Khái niệm và vai trò của giáo dục STEAM

Giáo dục STEAM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật và Toán học) là một mô hình giáo dục tích hợp, giúp học sinh phát triển tư duy sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề. Mô hình này không chỉ tập trung vào kiến thức lý thuyết mà còn khuyến khích học sinh áp dụng kiến thức vào thực tiễn.

1.2. Tình hình nghiên cứu về hoạt động trải nghiệm STEAM

Nghiên cứu về hoạt động trải nghiệm STEAM trong giáo dục vật lý đã được nhiều tác giả quan tâm. Các nghiên cứu này chỉ ra rằng việc áp dụng mô hình STEAM giúp học sinh phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp và khả năng tư duy phản biện.

II. Vấn đề và thách thức trong giáo dục vật lý hiện nay

Trong bối cảnh đổi mới giáo dục, việc áp dụng các phương pháp giảng dạy mới, đặc biệt là giáo dục STEAM, gặp nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là sự thiếu hụt tài liệu và nguồn lực để triển khai các hoạt động trải nghiệm. Ngoài ra, giáo viên cũng cần được đào tạo để có thể thiết kế và thực hiện các hoạt động này một cách hiệu quả.

2.1. Thiếu hụt tài liệu và nguồn lực

Nhiều trường học vẫn chưa có đủ tài liệu và thiết bị cần thiết để triển khai các hoạt động trải nghiệm STEAM. Điều này gây khó khăn cho giáo viên trong việc thiết kế bài học hấp dẫn và hiệu quả.

2.2. Đào tạo giáo viên về giáo dục STEAM

Giáo viên cần được đào tạo bài bản về giáo dục STEAM để có thể áp dụng hiệu quả trong giảng dạy. Việc này không chỉ giúp nâng cao chất lượng dạy học mà còn tạo động lực cho học sinh tham gia vào các hoạt động trải nghiệm.

III. Phương pháp thiết kế hoạt động trải nghiệm STEAM

Thiết kế hoạt động trải nghiệm STEAM cần tuân thủ một quy trình rõ ràng và khoa học. Quy trình này bao gồm việc xác định mục tiêu, lựa chọn nội dung, thiết kế hoạt động và đánh giá kết quả. Việc áp dụng mô hình 6E trong thiết kế hoạt động trải nghiệm sẽ giúp học sinh có cơ hội thực hành và khám phá kiến thức một cách hiệu quả.

3.1. Quy trình thiết kế hoạt động trải nghiệm

Quy trình thiết kế hoạt động trải nghiệm bao gồm các bước như xác định mục tiêu học tập, lựa chọn nội dung phù hợp và thiết kế các hoạt động thực hành. Điều này giúp đảm bảo rằng học sinh có thể áp dụng kiến thức vào thực tiễn.

3.2. Mô hình 6E trong giáo dục STEAM

Mô hình 6E (Engage, Explore, Explain, Elaborate, Evaluate, Extend) là một phương pháp hiệu quả trong giáo dục STEAM. Mô hình này giúp học sinh tham gia tích cực vào quá trình học tập và phát triển kỹ năng tư duy phản biện.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hoạt động trải nghiệm STEAM

Các hoạt động trải nghiệm STEAM không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về lý thuyết mà còn tạo cơ hội cho các em khám phá các ngành nghề liên quan đến vật lý. Việc áp dụng các hoạt động này trong bối cảnh địa phương sẽ giúp học sinh nhận thức rõ hơn về cơ hội nghề nghiệp trong tương lai.

4.1. Các mô hình hoạt động trải nghiệm thành công

Nhiều trường học đã triển khai thành công các mô hình hoạt động trải nghiệm STEAM, giúp học sinh phát triển kỹ năng và định hướng nghề nghiệp. Những mô hình này thường kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, tạo ra môi trường học tập tích cực.

4.2. Đánh giá hiệu quả của hoạt động trải nghiệm

Đánh giá hiệu quả của các hoạt động trải nghiệm là rất quan trọng để cải thiện chất lượng giảng dạy. Việc thu thập ý kiến phản hồi từ học sinh và giáo viên sẽ giúp điều chỉnh và hoàn thiện các hoạt động trong tương lai.

V. Kết luận và tương lai của giáo dục STEAM

Giáo dục STEAM đang trở thành một xu hướng quan trọng trong giáo dục hiện đại. Việc áp dụng các hoạt động trải nghiệm trong giảng dạy vật lý không chỉ giúp học sinh phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp mà còn tạo ra những cơ hội mới cho các em trong tương lai. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các mô hình giáo dục STEAM để đáp ứng nhu cầu của xã hội.

5.1. Tầm quan trọng của giáo dục STEAM trong tương lai

Giáo dục STEAM sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kỹ năng và năng lực cho học sinh. Điều này đặc biệt cần thiết trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.

5.2. Định hướng phát triển giáo dục STEAM tại Việt Nam

Việt Nam cần có những chính sách và chiến lược rõ ràng để phát triển giáo dục STEAM, từ đó nâng cao chất lượng giáo dục và đáp ứng nhu cầu của thị trường lao động.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận được thực hiện trong bối cảnh toàn ngành giáo dục Việt Nam triển khai thực hiện Nghị quyết số 88/2014/QH13 của Quốc hội về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông và Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành Chương trình giáo dục phổ thông (GDPT) 2018. Chương trình mới chuyển đổi mạnh mẽ từ định hướng trang bị kiến thức sang phát triển phẩm chất và năng lực người học, chú trọng khả năng vận dụng tri thức giải quyết các vấn đề thực tiễn và định hướng nghề nghiệp tương lai cho học sinh. Đồng thời, Hoạt động trải nghiệm (HĐTN) và Hoạt động trải nghiệm, hướng nghiệp trở thành hoạt động giáo dục bắt buộc từ lớp 1 đến lớp 12, trong đó cấp trung học phổ thông tập trung vào việc giúp học sinh tự đánh giá năng lực, sở trường, hứng thú để lựa chọn ngành nghề phù hợp.

Bên cạnh đó, nhằm thực hiện Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/05/2017 của Thủ tướng Chính phủ về tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ban hành Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH hướng dẫn triển khai giáo dục STEM trong giáo dục trung học. Việc tích hợp thêm yếu tố Nghệ thuật khai phóng (Arts - Liberal) để chuyển đổi từ STEM sang STEAM tạo điều kiện cho học sinh phát triển tư duy sáng tạo, thấu hiểu ý nghĩa nhân văn và gắn kết tri thức với bối cảnh xã hội.

Trong Chương trình môn Vật lí 2018, cụm Chuyên đề học tập 10 có nội dung "Chuyên đề 10.1: Vật lí trong một số ngành nghề" (thời lượng 10 tiết). Tuy nhiên, yêu cầu cần đạt (YCCĐ) trong văn bản chương trình ở mạch nội dung ứng dụng của vật lí chủ yếu dừng lại ở mức độ nhận biết và mô tả ví dụ thực tế trong các lĩnh vực chung, chưa khai thác sâu việc định hướng nghề nghiệp cụ thể và chưa gắn kết chặt chẽ với bối cảnh kinh tế - xã hội của từng địa phương. Từ thực tiễn đó, tác giả lựa chọn nghiên cứu đề tài: "Thiết kế một số hoạt động trải nghiệm STEAM chuyên đề “Vật lí trong một số ngành nghề” gắn với bối cảnh địa phương nhằm phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh lớp 10 (Chương trình GDPT 2018)".

Mục đích nghiên cứu: Thiết kế được một số HĐTN STEAM tại địa phương trong dạy học chuyên đề "Vật lí trong một số ngành nghề" nhằm phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh lớp 10 để đáp ứng mục tiêu chương trình GDPT 2018.

Nhiệm vụ nghiên cứu (05 nhiệm vụ):

1. Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEAM.
2. Nghiên cứu cơ sở lý luận và quy trình thiết kế HĐTN.
3. Nghiên cứu năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh THPT và cơ sở để đánh giá năng lực định hướng nghề nghiệp.
4. Soạn thảo tiến trình dạy học chuyên đề “Vật lí trong một số ngành nghề” thành các chủ đề HĐTN STEAM để phát triển năng lực cho học sinh.
5. Thiết kế phiếu đánh giá kế hoạch bài dạy chủ đề HĐTN STEAM nhằm đánh giá tính khả thi khi triển khai chủ đề vào thực tế. Tiến hành khảo sát và phân tích kết quả để điều chỉnh và hoàn thiện tiến trình dạy học.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động trải nghiệm STEAM trong dạy học môn Vật lí ở trường THPT.
• Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy học trải nghiệm STEAM chuyên đề "Vật lí trong một số ngành nghề" thuộc chương trình Vật lí 10 THPT (Chương trình GDPT 2018), gắn liền với bối cảnh phát triển năng lượng tái tạo (năng lượng gió) tại địa phương tỉnh Tiền Giang.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận vận dụng hệ thống cơ sở lý luận về giáo dục tích hợp, phương pháp tổ chức hoạt động trải nghiệm và tâm lý học giáo dục định hướng nghề nghiệp:

• Khung lý thuyết giáo dục STEAM: Dựa trên mô hình của Georgette Yakman (2006, hiệu chỉnh năm 2018) và sự hiệu chỉnh của Nguyễn Thanh Nga, Tạ Thanh Trung (2020) tại Việt Nam, bao gồm 5 thành tố tích hợp:
  • Science (Khoa học): Khái niệm, định luật, nguyên lý vận hành của cơ học, khí động lực học và dòng điện cảm ứng trong máy phát điện.
  • Technology (Công nghệ): Kỹ thuật vi điều khiển, ứng dụng cảm biến đo đạc và lập trình điều khiển tự động.
  • Engineering (Kỹ thuật): Quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP), gia công, lắp ráp hệ thống cánh quạt, tuabin và mạch đo lường.
  • Arts - Liberal (Nghệ thuật khai phóng): Tính thẩm mỹ trong thiết kế sản phẩm, bối cảnh văn hóa - xã hội, bảo vệ môi trường và định hướng phát triển quê hương.
  • Mathematics (Toán học): Tính toán công suất, hiệu suất, tỷ số truyền động, góc nghiêng cánh quạt và xử lý số liệu đo dòng điện, điện áp.
• Mô hình dạy học 6E: Phát triển từ mô hình 5E bởi Barry N. Burke (2014) thông qua việc bổ sung pha eNGINEER (Thực hành kỹ thuật). Tiến trình gồm 6 pha: Engage (Gắn kết), Explore (Khám phá), Explain (Giải thích), eNGINEER (Thực hành kỹ thuật), Enrich (Mở rộng) và Evaluate (Đánh giá). Trong đề tài, pha Enrich được sử dụng để học sinh tìm hiểu các ngành nghề liên quan và pha Evaluate dùng để đánh giá mức độ phù hợp năng lực bản thân với ngành nghề.
• Khung năng lực định hướng nghề nghiệp: Tổng hợp từ Chương trình GDPT tổng thể và Chương trình HĐTN và HĐTN, hướng nghiệp (Thông tư 32/2018/TT-BGDĐT), kết hợp khái niệm của Lê Thị Duyên (2018). Cấu trúc gồm 3 thành phần năng lực:
  1. Hiểu biết về nghề nghiệp: Điều kiện làm việc, vị trí việc làm, yêu cầu phẩm chất, năng lực, nhu cầu xã hội, thông tin cơ sở đào tạo và an toàn lao động.
  2. Hiểu biết và rèn luyện phẩm chất, năng lực liên quan đến nghề nghiệp: Tự đánh giá sự phù hợp, rèn luyện phẩm chất/năng lực cốt lõi và ý thức an toàn nghề nghiệp.
  3. Ra quyết định và lập kế hoạch học tập theo định hướng nghề nghiệp: Tổng hợp thông tin, lựa chọn ngành nghề/cơ sở đào tạo và xây dựng kế hoạch học tập cá nhân.
• Phương pháp tổ chức HĐTN: Vận dụng 4 phương thức cơ bản theo Chương trình GDPT 2018 gồm: Khám phá; Thể nghiệm, tương tác; Cống hiến; Nghiên cứu.
• Yếu tố bối cảnh địa phương: Dựa trên quan điểm của John Gilbert (2006) về bối cảnh văn hóa - xã hội và nghiên cứu của các tác giả trong nước về việc đưa sự kiện, đặc thù địa phương (như tiềm năng điện gió tại Tiền Giang) vào dạy học.

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

• Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích, tổng hợp các văn bản chỉ đạo của Bộ Giáo dục và Đào tạo (Nghị quyết 88/2014/QH13, Thông tư 32/2018/TT-BGDĐT, Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH, Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH, Công văn 5555/BGDĐT-GDTrH) và các công trình nghiên cứu về STEM/STEAM, mô hình 6E và hướng nghiệp.
• Phương pháp điều tra, khảo sát: Thiết kế bảng câu hỏi khảo sát ý kiến đóng góp của giáo viên môn Vật lí đang trực tiếp giảng dạy tại các trường THPT nhằm đánh giá tính khoa học, tính sư phạm và tính khả thi của tiến trình dạy học đã thiết kế.
• Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng các tham số thống kê (tính điểm trung bình, độ lệch chuẩn, bảng phân bố tần số) để xử lý và phân tích dữ liệu định lượng thu được từ phiếu khảo sát giáo viên.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về giáo dục STEAM, hoạt động trải nghiệm và năng lực định hướng nghề nghiệp, đồng thời phân tích các nghiên cứu tiền nhiệm liên quan đến chủ đề năng lượng gió trong dạy học:

• Tổng quan tình hình nghiên cứu: Đánh giá các công trình trước đây như nghiên cứu về chủ đề "Wind energy engineers" (sử dụng quy trình kỹ thuật 5 bước cho học sinh cuối lớp 10 nhưng thời lượng chưa tối ưu), khóa luận của Tạ Thị Mỹ Hạnh (vận dụng mô hình 6E cho học sinh lớp 9 theo chương trình 2006) và chủ đề "Thắp sáng mô hình hải đăng từ điện gió" (dành cho lớp 8). Các nghiên cứu trước chủ yếu dừng lại ở việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề hoặc năng lực khoa học kỹ thuật nói chung, chưa tập trung phát triển và đánh giá năng lực định hướng nghề nghiệp theo khung Chương trình GDPT 2018.
• Cơ sở lý luận về giáo dục STEAM và mô hình 6E: Làm rõ cấu trúc kim tự tháp STEAM, nội dung tích hợp 5 thành tố và bảng chi tiết các pha dạy học theo mô hình 6E của Barry N. Burke.
• Quy trình thiết kế HĐTN STEAM môn Vật lí định hướng nghề nghiệp (gồm 7 bước):
  • Bước 1: Xác định nhu cầu tổ chức HĐTN STEAM (căn cứ chương trình, YCCĐ, điều kiện thực tế).
  • Bước 2: Đặt tên cho chủ đề HĐTN STEAM (rõ ràng, phản ánh định hướng nghề nghiệp, tạo hứng thú).
  • Bước 3: Xác định mục tiêu của hoạt động trong chủ đề (mục tiêu phẩm chất, năng lực chung, năng lực vật lí và năng lực định hướng nghề nghiệp).
  • Bước 4: Xây dựng tiến trình dạy học (xác định chuỗi hoạt động theo cấu trúc mục tiêu - nội dung - sản phẩm - tổ chức thực hiện).
  • Bước 5: Xây dựng công cụ đánh giá (thiết kế Rubric đánh giá năng lực định hướng nghề nghiệp và tiêu chí đánh giá sản phẩm kỹ thuật).
  • Bước 6: Lập kế hoạch tổ chức (tính toán nguồn lực, vật tư, không gian, thời gian và chi phí tối ưu).
  • Bước 7: Kiểm tra, điều chỉnh và hoàn thiện kế hoạch dạy học.
• Khung Rubric đánh giá năng lực định hướng nghề nghiệp: Xây dựng bảng tiêu chí chi tiết gồm 11 chỉ báo hành vi, mỗi chỉ báo được lượng hóa theo 4 mức độ biểu hiện (từ Mức 1 - chưa đạt đến Mức 4 - thực hiện độc lập, hoàn chỉnh, có cơ sở khoa học).

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM STEAM CHỦ ĐỀ “NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ CƠ HỘI NGHỀ NGHIỆP”

Chương 2 tập trung phân tích chương trình chuyên đề học tập Vật lí 10, thiết kế giải pháp kỹ thuật phần cứng và xây dựng kế hoạch bài dạy chi tiết:

• Phân tích Chuyên đề 10.1 “Vật lí trong một số ngành nghề” (thời lượng 10 tiết):
  • Phân bố thời lượng: Mạch 1: Sơ lược về sự phát triển của vật lí học (3 tiết); Mạch 2: Giới thiệu các lĩnh vực nghiên cứu trong vật lí học (2 tiết); Mạch 3: Giới thiệu các ứng dụng của vật lí trong một số ngành nghề (5 tiết).
  • Tác giả phân tích chi tiết ứng dụng vật lí và các ngành nghề tương ứng trong nhiều lĩnh vực: Quân sự (Chỉ huy tham mưu, Kỹ thuật phòng không, Tác chiến điện tử...), Công nghiệp hạt nhân (Vật lý nguyên tử, Kỹ thuật y học hạt nhân, Kiểm tra không phá hủy NDT...), Khí tượng (Dự báo thời tiết, Biến đổi khí hậu), Nông - Lâm nghiệp (Nông nghiệp công nghệ cao, Cảm biến, Lâm sinh), Tài chính - Ngân hàng (Vật lí kinh tế - Econophysics, phân tích dữ liệu) và Cơ khí - Tự động hóa - Điện tử.
• Thiết kế giải pháp kỹ thuật mô hình máy phát điện gió kết nối công nghệ:
  • Cấu tạo phần cứng: Tuabin gió cánh quạt nhựa/mica, động cơ phát điện xoay chiều/một chiều, bo mạch điều khiển Arduino UNO R3, module cảm biến dòng điện ACS712 (loại 5V), màn hình hiển thị LCD 16x2 kết nối I2C và hệ thống dây nối, điện trở tải.
  • Sơ đồ nguyên lý và lập trình: Thiết lập thuật toán đọc tín hiệu tương tự (Analog) từ cảm biến ACS712 qua bộ chuyển đổi ADC của Arduino UNO R3, tính toán giá trị dòng điện hiệu dụng và công suất phát tức thời, xuất kết quả trực tiếp lên màn hình LCD 16x2 và cổng Serial Monitor của phần mềm Arduino IDE.
• Tiến trình dạy học chủ đề "Năng lượng gió và cơ hội nghề nghiệp":
  • Xây dựng theo cấu trúc Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH và tiến trình 6 pha của mô hình 6E:
    • Hoạt động 1 (ENGAGE - Gắn kết): Khám phá tiềm năng năng lượng gió tại vùng ven biển Tiền Giang và vai trò của các kỹ sư năng lượng tái tạo.
    • Hoạt động 2 (EXPLORE - Khám phá): Khảo sát cấu tạo máy phát điện gió, nguyên lý chuyển hóa động năng thành điện năng và cách sử dụng cảm biến ACS712, Arduino UNO R3.
    • Hoạt động 3 (EXPLAIN - Giải thích): Báo cáo nguyên lý khí động lực học của cánh quạt, cơ chế cảm ứng điện từ và công thức tính toán công suất điện.
    • Hoạt động 4 (eNGINEER - Thực hành kỹ thuật): Học sinh làm việc nhóm đóng vai trò kỹ sư thiết kế, chế tạo, lập trình và đo đạc công suất của mô hình tuabin gió.
    • Hoạt động 5 (ENRICH - Mở rộng): Tìm hiểu thị trường việc làm ngành năng lượng tái tạo, yêu cầu tuyển dụng kỹ sư điện gió, thông tin các trường đại học/cao đẳng đào tạo ngành Kỹ thuật điện, Năng lượng tái tạo, Cơ điện tử.
    • Hoạt động 6 (EVALUATE - Đánh giá): Học sinh tự đánh giá năng lực, phẩm chất bản thân thông qua bảng Rubric, lập kế hoạch học tập định hướng nghề nghiệp tương lai.
• Định hướng khai thác bối cảnh địa phương tỉnh Tiền Giang: Đề xuất các chủ đề hướng nghiệp mở rộng gắn với đặc thù tỉnh như: "Ứng dụng năng lượng mặt trời trong sấy nông sản Gò Công", "Hệ thống tự động hóa kiểm soát độ mặn nguồn nước sông Tiền", "Ứng dụng cảm biến trong nông nghiệp công nghệ cao Chợ Gạo".

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT VÀ THU THẬP Ý KIẾN GIÁO VIÊN

Chương 3 trình bày quy trình và kết quả khảo sát thực tế về tính khả thi của tiến trình dạy học đã thiết kế:

• Mục đích và đối tượng khảo sát: Thu thập ý kiến đánh giá từ các giáo viên Vật lí đang giảng dạy tại các trường THPT (được mã hóa danh sách từ GV01, GV02...) để kiểm định tính khoa học, tính sư phạm, mức độ phù hợp của mục tiêu phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp và khả năng triển khai thực tế của kế hoạch bài dạy.
• Nội dung phiếu khảo sát: Đánh giá các tiêu chí về mục tiêu bài dạy (phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp, phẩm chất), sự hợp lý của chuỗi hoạt động học theo mô hình 6E, tính vừa sức của hoạt động chế tạo mô hình máy phát điện gió tích hợp Arduino UNO R3 và tính phù hợp của bộ công cụ đánh giá Rubric.
• Kết quả khảo sát: Dữ liệu thống kê cho thấy giáo viên đánh giá cao tính cần thiết và tính khả thi của chủ đề. Các điểm số trung bình ở các tiêu chí về nội dung khoa học, sự tích hợp STEAM và khả năng khơi gợi hứng thú nghề nghiệp cho học sinh lớp 10 đều đạt mức tích cực, làm căn cứ thực tiễn vững chắc để hoàn thiện kế hoạch bài dạy.

Kết quả và đóng góp

Nội dung đóng góp	Kết quả cụ thể trong khóa luận
Quy trình sư phạm	Đề xuất hoàn chỉnh quy trình 7 bước thiết kế HĐTN STEAM trong môn Vật lí định hướng nghề nghiệp theo Chương trình GDPT 2018.
Công cụ đánh giá	Xây dựng bảng Rubric đánh giá năng lực định hướng nghề nghiệp gồm 11 tiêu chí cụ thể chia theo 4 mức độ định lượng rõ ràng.
Kế hoạch bài dạy chuyên đề	Thiết kế tiến trình dạy học 5 tiết cho mạch "Giới thiệu các ứng dụng của vật lí trong một số ngành nghề" (Chuyên đề 10.1) theo tiến trình 6E.
Giải pháp kỹ thuật dạy học	Chế tạo thành công mô hình máy phát điện gió tích hợp mạch đo công suất tự động dùng vi điều khiển Arduino UNO R3 và cảm biến ACS712 5V.
Gắn kết bối cảnh địa phương	Khai thác dữ liệu thực tiễn phát triển dự án điện gió ven biển Tiền Giang và đề xuất danh mục các chủ đề STEAM hướng nghiệp đặc thù địa phương.
Thực nghiệm khảo sát	Khảo sát ý kiến chuyên môn từ đội ngũ giáo viên Vật lí phổ thông, kiểm chứng tính khả thi và độ tin cậy của kế hoạch bài dạy.

Đóng góp so với các nghiên cứu trước (tác giả tự nêu):

• Khắc phục hạn chế của các đề tài trước (thường chỉ tập trung vào mục tiêu kiến thức vật lí hoặc năng lực giải quyết vấn đề kỹ thuật thuần túy trên học sinh THCS theo chương trình 2006) bằng việc tập trung trực tiếp vào mục tiêu phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp cho học sinh lớp 10 theo Chương trình GDPT 2018.
• Chuyển hóa yêu cầu cần đạt ở mức nhận biết/mô tả của Chuyên đề 10.1 thành một chuỗi hoạt động trải nghiệm thực hành - công nghệ toàn diện.
• Đưa yếu tố bối cảnh địa phương cụ thể (tỉnh Tiền Giang) vào việc xây dựng tình huống học tập, giúp học sinh gắn kết tri thức trường học với định hướng phát triển kinh tế - kỹ thuật tại quê hương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Do điều kiện thời gian và phạm vi của khóa luận tốt nghiệp đại học, nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở bước khảo sát, thu thập ý kiến chuyên môn của giáo viên THPT để đánh giá tính khả thi lý thuyết của kế hoạch bài dạy, chưa tiến hành thực nghiệm sư phạm trực tiếp trên các lớp học sinh lớp 10 tại trường THPT.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Triển khai thực nghiệm sư phạm trực tiếp trên các lớp đối chứng và thực nghiệm tại các trường THPT trên địa bàn tỉnh Tiền Giang và TP. Hồ Chí Minh để kiểm chứng định lượng sự phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh thông qua bộ Rubric.
  • Mở rộng thiết kế các chủ đề HĐTN STEAM cho các mạch nội dung còn lại của Chuyên đề Vật lí 10, cũng như các chuyên đề học tập Vật lí lớp 11 và lớp 12 theo Chương trình GDPT 2018.
  • Nghiên cứu đa dạng hóa các giải pháp cảm biến và thiết bị điều khiển thông minh, ứng dụng nền tảng IoT trong các bài thực hành trải nghiệm nghề nghiệp kỹ thuật.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo ứng dụng thực tiễn trong các công tác sau:

• Sinh viên ngành Sư phạm Vật lí và Sư phạm Khoa học Tự nhiên: Tham khảo phương pháp xây dựng kế hoạch bài dạy tích hợp STEAM theo tiến trình 6E và quy trình tích hợp các mạch phần cứng Arduino, cảm biến vào thí nghiệm sư phạm.
• Giáo viên môn Vật lí tại các trường THPT: Sử dụng trực tiếp kế hoạch bài dạy chủ đề "Năng lượng gió và cơ hội nghề nghiệp" khi giảng dạy Chuyên đề học tập 10.1 (Chương trình GDPT 2018), đồng thời tham khảo bảng phân tích ứng dụng vật lí trong các ngành nghề để biên soạn bài giảng hướng nghiệp.
• Giáo viên phụ trách Hoạt động trải nghiệm, hướng nghiệp THPT: Khai thác bộ Rubric 11 tiêu chí đánh giá năng lực định hướng nghề nghiệp để làm công cụ lượng hóa mức độ phát triển năng lực của học sinh.
• Cán bộ quản lý chuyên môn và nhà nghiên cứu giáo dục: Tham khảo khung phương pháp luận gắn bối cảnh kinh tế - xã hội địa phương vào việc xây dựng chương trình giáo dục nhà trường và phát triển mô hình giáo dục STEAM.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận giải quyết vấn đề gì của Chuyên đề 10.1 trong Chương trình GDPT 2018 môn Vật lí?
Khóa luận khắc phục hạn chế của mạch nội dung "Giới thiệu các ứng dụng của vật lí trong một số ngành nghề" khi văn bản chương trình chỉ dừng lại ở yêu cầu nêu ví dụ chung chung. Đề tài đã cụ thể hóa nội dung này thành chuỗi hoạt động trải nghiệm thực hành chế tạo tuabin gió kết hợp tìm hiểu chuyên sâu về thị trường lao động và yêu cầu tuyển dụng kỹ sư năng lượng tái tạo.

2. Mô hình máy phát điện gió trong khóa luận sử dụng những linh kiện phần cứng và công nghệ nào?
Mô hình sử dụng hệ thống cánh quạt tuabin gió, động cơ phát điện, bo mạch vi điều khiển Arduino UNO R3, module cảm biến dòng điện ACS712 (nguồn cấp 5V), màn hình LCD 16x2 kết nối chuẩn I2C, và phần mềm Arduino IDE để lập trình tính toán công suất tức thời xuất ra màn hình.

3. Quy trình thiết kế hoạt động trải nghiệm STEAM định hướng nghề nghiệp do tác giả xây dựng gồm mấy bước?
Quy trình gồm 7 bước: (1) Xác định nhu cầu tổ chức HĐTN STEAM; (2) Đặt tên cho chủ đề; (3) Xác định mục tiêu hoạt động; (4) Xây dựng tiến trình dạy học; (5) Xây dựng công cụ đánh giá; (6) Lập kế hoạch tổ chức; (7) Kiểm tra, điều chỉnh và hoàn thiện.

4. Khóa luận sử dụng mô hình dạy học nào và tích hợp nội dung hướng nghiệp vào pha nào của tiến trình?
Tác giả áp dụng mô hình dạy học 6E (Engage - Explore - Explain - eNGINEER - Enrich - Evaluate). Trong đó, nội dung tìm hiểu thông tin ngành nghề và cơ sở đào tạo được tích hợp trọng tâm vào pha Enrich (Mở rộng), còn việc học sinh tự đánh giá sự phù hợp của bản thân và lập kế hoạch nghề nghiệp được thực hiện ở pha Evaluate (Đánh giá).

5. Bộ công cụ đánh giá năng lực định hướng nghề nghiệp trong đề tài gồm những thành phần nào?
Bộ công cụ gồm bảng Rubric được lượng hóa thành 4 mức độ biểu hiện rõ ràng dựa trên 11 tiêu chí hành vi, bao quát đầy đủ 3 nhóm năng lực: Hiểu biết về nghề nghiệp; Hiểu biết và rèn luyện phẩm chất/năng lực liên quan; Ra quyết định và lập kế hoạch học tập theo định hướng nghề nghiệp.

Kết luận

Khóa luận của sinh viên Nguyễn Mạnh Thắng đã giải quyết một vấn đề cấp thiết trong đổi mới phương pháp dạy học môn Vật lí 10 theo Chương trình GDPT 2018. Bằng việc kết hợp chặt chẽ mô hình dạy học 6E, giáo dục STEAM kỹ thuật số (Arduino UNO R3, cảm biến ACS712) và bối cảnh phát triển năng lượng gió tại tỉnh Tiền Giang, công trình đã xây dựng thành công tiến trình dạy học và bộ Rubric đánh giá năng lực định hướng nghề nghiệp có tính sư phạm cao. Kết quả khảo sát ý kiến giáo viên THPT khẳng định tính khả thi của kế hoạch bài dạy, cung cấp tài liệu tham khảo thiết thực cho công tác giảng dạy chuyên đề vật lí gắn liền với định hướng nghề nghiệp ở trường phổ thông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH NGUYÊN MANH THANG KHOA LUAN TOT NGHIEP THIET KE Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí Mã ngành: 7.211 THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH- 2022 BỘ GIÁO ĐỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP Chuyên ngành: Su phạm Vật lí Mã ngành: 7.211 Sinh viên thực hiện: NGUYEN MẠNH THANG Mã số sinh viên: 44.107 Chủ tịch Hội đồng Người hướng dẫn khoa học (Kí và ghi rõ họ tên) (Kí và ghi rõ họ tên) TS. NGUYÈN THANH NGA TS. MAI HOÀNG PHƯƠNG THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH- 2022 MỤC LỤC HÔNG MO eecteteoitoooEeoiteiitioioioittcii1601016031003010164606663400348313139363310186603600853304800560 3 LỜI CAM ĐOAN coccccccccconcioicag00021002100101615131312533655538035585203385383365535833838858838855565)82388 4 DANH MUG CÁC CHỮ VIỆT TẤT song on 2 nàng hhgoễ ghe ohooaoaooooe 5 DANH MỤC CAC SO BDO, HINH ẢNH.cceosocossccossoossosee 6 DANH MUC CÁC BẰNG BIẾU toeinnnonieneoioiiiiionioiooioooioiaoioioainaooaoio 7 PHAN MỜĐAU sscscsszsccssccacascnsssacssssccecavensssavssascssasanssasacasecsana anasvsassassossstaosesanassaans 8 CHUONG 1. CO SỞ LÝ LUẬN VA THỰC TIEN DE TÀI.

Tông quan về tình hình nghiên cứu của đề tai. Cơ sở lý luận của giáo dục STEAM. Khái niệm STEAM. Vai tro, ý nghĩa của giáo dục STEAM.

Vận dung mô hình 6E trong giáo dục STEAM. Cơ sở lý luận của hoạt động trải nghiệm. Đặc điểm hoạt động trải nghiệm và hoạt động trải nghiệm, hướng nghiệp š84003300340383385849503853313943933333818434243340810131804ã114338340880398482483841892489430830094903329383033943220138 19 1. Hoạt động trai nghiệm trong dạy học Vat lÍ.

Nội dung khái quát hoạt động trải nghiệm. Một số phương thức tô chức hoạt động trải nghiệm chủ yếu. Quy trình thiết kế các hoạt động trai nghiệm STEAM. Năng lực định hướng nghé nghiệp của HS trung học phô thông.

27 1:4:1: Nẵng Ï©::‹::::::--co:cccccccoetiitiipsii20125150331245181686615036151365858361535586852553633883885 27 1. Nang lực định hướng nghề nghiệp. Dánh giá năng lực định hướng nghé nghiệp cho HS THPT. Yếu tố bối cảnh địa phương trong thiết kế HĐTN STEAM.- 38 THIELE L(G | LLCEe,cH | =—==-===—=—==----==--=ễ- 40 CHUONG 2.

THIET KE HOAT DONG TRAI NGHIEM STEAM CHU DE “NANG LƯỢNG GIO VA CO HỘI NGHE NGHIỆP". Phân tích chuyên dé “Vat lí trong một số ngành nghề`. Yêu cầu can đạt trong chuyên dé “Vat lí trong một số ngành nghè”. Phân tích nội dung kiến thức.

Bối cảnh thực tiễn. Ý tưởng xây dựng chủ de o. Thông tin khoa học hỗ trỢ. -- 2© s+©scczz re serxererrerrerrxcreecerrerree 56 2.

Tuabin 216 oe cecseeesseceseeseecseeneceaseuseesseccasaseecssseusnasaesseeesarsseaseeeearentes 56 2. Giới thiệu các chân của Arduino UNO R3 [3]. Module cảm biến dòng điện ACS712 5V. Hướng dan lắp ráp và vận hành mô hình máy phát điện gió.

Lập trình với Arduino IDB [39]. Sơ đồ mạch điện và vận hành. Thiết kế và tô chức hoạt động trải nghiệm. Kế hoạch bài day mạch nội dung "Giới thiệu các ứng dụng của vat lí Gn) mabe So mean IS sssssssas62:t12:7521122110527123128302120/22102200221896023339355994203423382012 78 2.

Thiết kế HDTN STEAM “Nang lượng gió và cơ hội nghé nghiép”. Phân tích yêu tố STEAM trong chủ đề “Năng lượng gió và co hội nghề TEHHÐN ”:c::ct22221202012311293052915213135525539523355385833395558253658383353683585383823365853551503355355881885353283 140 2. Định hướng khai thác thể mạnh và thiết kế chủ dé hướng nghiệp ở Tiền MDT 2212210142212221222142121231461321112)2133131319443383131449146123318211933392016213142151241314494291431314412261 142 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 sssesssssssscsssssssasssnssvessssvssssasenssnsssasansecssasssoessassnssssanasseassass 144 CHƯƠNG 3: KHAO SÁT VÀ THU THẬP Ý KIEN GIÁO VIÊN. Mục đích và đối tượng KHẢO SÃÌc:::::::i:sicsciesiioiii2112221233122232345223256332351683565338 145 3.

Kết quả khảo S&t.ssecsscsssscssssssssssseassssssssserssesssssnssssssosssesssesssvsssssessesssssssessecess 145 CHE AS Ls (as | CECk a 151 EETLUAäNVÀÄ RING ENN sssssssscscscsssicasccssscssscassencsasssasssessseussesssssssoassosasoassoais 152 AT DIEU THAN RAOs scscssscccccssecsescrsscesscssissvssevesssersieostensisssisonnienimenission 153 PHỤ LG sssssssssssassssssssasssanssssssavssscnssssenssssassssassensssaassassatsasiassasnnsanannassscsasasas 158 LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp là một cột mốc đánh dau cho chặng đường bốn nam học tập và rèn luyện trên giảng đường đại học. Đông thời, nó cũng là tiền đề tạo hành trang vững chắc cho tương lai, góp phan củng cô va nâng cao chuyên môn sư phạm cho em.