Khóa luận tốt nghiệp sư phạm vật lý thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề stem giàn thủy canh thông minh vật lí 11 nhằm bồi dưỡng năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh thpt

Luận văn tốt nghiệp giáo dục nghiên cứu tốt nghiệp sư phạm vật lý thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề stem giàn thủy canh thông minh vật lí, điều tra thực trạng, phân tích số liệu,

• Tác giả: Bạch Cam Vân
• Người hướng dẫn: TS. Lê Anh Đức
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí
• Đề tài: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Giàn thủy canh thông minh” - Vật lí 11 nhằm bồi dưỡng năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh THPT
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC ĐỊNH HƯỚNG NGHỀ NGHIỆP THÔNG QUA ĐỀ TÀI GD STEM
• 1.1. Giáo dục STEM ở trường THPT
• 1.2. Năng lực định hướng nghề nghiệp của HS trong dạy học chủ đề STEM
• 1.3. Công cụ và biện pháp để đánh giá năng lực định hướng nghề nghiệp của HS trong dạy học chủ đề STEM
• 1.4. Thực trạng công tác tổ chức chủ đề STEM nhằm bồi dưỡng năng lực định hướng nghề nghiệp của HS ở trường phổ thông trên địa bàn Tp.
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC CHỦ ĐỀ STEM “GIÀN THỦY CANH THÔNG MINH” - VẬT LÍ 11 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC ĐỊNH HƯỚNG NGHỀ NGHIỆP CỦA HS
• 2.1. Phân tích các yêu cầu cần đạt của nội dung dòng điện, mạch điện VL 11
• 2.2. Xây dựng chủ đề STEM “Giàn thủy canh thông minh” nhằm phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp của HS trong dạy học nội dung “Dòng điện, mạch điện”
• 2.3. Công cụ đánh giá năng lực định hướng nghề nghiệp của HS
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích thực nghiệm
• 3.2. Đối tượng thực nghiệm
• 3.3. Nội dung thực nghiệm
• 3.4. Thời gian thực nghiệm
• 3.5. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
• 3.6. Phân tích diễn biến tiến trình thực nghiệm sư phạm
• 3.7. Đánh giá thực nghiệm

Tóm tắt

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

Khóa luận tốt nghiệp sư phạm vật lý không chỉ là một yêu cầu học thuật mà còn là cơ hội để sinh viên áp dụng kiến thức vào thực tiễn. Đặc biệt, việc thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM với giàn thủy canh thông minh là một phương pháp hiện đại, giúp học sinh lớp 11 phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp. Mô hình này không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về vật lý mà còn khuyến khích sự sáng tạo và tư duy phản biện.

1.1. Khái niệm về giáo dục STEM trong dạy học vật lý

Giáo dục STEM là một phương pháp giáo dục liên môn, kết hợp khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Mô hình này giúp học sinh áp dụng kiến thức vào thực tiễn, từ đó phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề và tư duy sáng tạo.

1.2. Vai trò của giàn thủy canh thông minh trong giáo dục

Giàn thủy canh thông minh không chỉ là một công cụ học tập mà còn là một mô hình thực tiễn giúp học sinh hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất nông nghiệp hiện đại. Qua đó, học sinh có thể áp dụng kiến thức vật lý vào thực tế.

II. Thách thức trong việc tổ chức dạy học chủ đề STEM

Việc tổ chức dạy học chủ đề STEM gặp nhiều thách thức, từ việc thiếu tài liệu đến sự chưa đồng bộ trong phương pháp giảng dạy. Giáo viên cần phải có sự chuẩn bị kỹ lưỡng để có thể truyền đạt kiến thức một cách hiệu quả. Hơn nữa, việc kết hợp giữa lý thuyết và thực hành cũng là một vấn đề cần được giải quyết.

2.1. Thiếu tài liệu và nguồn lực hỗ trợ

Nhiều giáo viên gặp khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu phù hợp cho dạy học STEM. Điều này ảnh hưởng đến chất lượng giảng dạy và khả năng tiếp thu của học sinh.

2.2. Khó khăn trong việc áp dụng phương pháp dạy học tích cực

Phương pháp dạy học tích cực đòi hỏi giáo viên phải có kỹ năng và kinh nghiệm. Nhiều giáo viên vẫn còn lúng túng trong việc áp dụng các phương pháp này vào thực tế.

III. Phương pháp thiết kế dạy học chủ đề STEM hiệu quả

Để thiết kế dạy học chủ đề STEM hiệu quả, giáo viên cần áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực, khuyến khích học sinh tham gia vào quá trình học tập. Việc sử dụng giàn thủy canh thông minh làm mô hình thực hành sẽ giúp học sinh dễ dàng tiếp cận và hiểu rõ hơn về kiến thức vật lý.

3.1. Áp dụng phương pháp học tập trải nghiệm

Học tập trải nghiệm giúp học sinh có cơ hội thực hành và áp dụng kiến thức vào thực tế. Điều này không chỉ giúp củng cố kiến thức mà còn phát triển kỹ năng mềm cho học sinh.

3.2. Tích hợp công nghệ vào giảng dạy

Việc tích hợp công nghệ vào giảng dạy sẽ tạo ra môi trường học tập thú vị và hấp dẫn hơn cho học sinh. Công nghệ giúp giáo viên dễ dàng truyền đạt kiến thức và học sinh có thể tiếp cận thông tin một cách nhanh chóng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của giàn thủy canh thông minh trong giáo dục

Giàn thủy canh thông minh không chỉ là một mô hình học tập mà còn là một giải pháp thực tiễn cho vấn đề an toàn thực phẩm. Qua việc thực hành với mô hình này, học sinh có thể hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất nông nghiệp hiện đại và tầm quan trọng của việc sử dụng công nghệ trong nông nghiệp.

4.1. Tác động đến nhận thức của học sinh về nông nghiệp

Học sinh sẽ nhận thức rõ hơn về tầm quan trọng của nông nghiệp sạch và an toàn thực phẩm. Điều này giúp hình thành ý thức bảo vệ sức khỏe và môi trường cho học sinh.

4.2. Khả năng phát triển kỹ năng nghề nghiệp cho học sinh

Thông qua việc tham gia vào các hoạt động thực tiễn, học sinh có thể phát triển các kỹ năng cần thiết cho nghề nghiệp trong tương lai, từ đó định hướng nghề nghiệp một cách rõ ràng hơn.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của giáo dục STEM

Giáo dục STEM, đặc biệt là thông qua mô hình giàn thủy canh thông minh, đang mở ra nhiều cơ hội cho học sinh trong việc phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các mô hình giáo dục mới để đáp ứng nhu cầu của xã hội.

5.1. Tầm quan trọng của giáo dục STEM trong bối cảnh hiện nay

Giáo dục STEM không chỉ giúp học sinh phát triển kiến thức mà còn trang bị cho họ những kỹ năng cần thiết để thích ứng với thị trường lao động hiện đại.

5.2. Định hướng phát triển giáo dục STEM trong tương lai

Cần có các chính sách hỗ trợ và đầu tư cho giáo dục STEM, từ đó tạo ra môi trường học tập tốt nhất cho học sinh, giúp họ phát triển toàn diện.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp "Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM 'Giàn thủy canh thông minh' - Vật lí 11 nhằm bồi dưỡng năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh THPT" do sinh viên Bạch Cẩm Vân thực hiện thuộc chuyên ngành Sư phạm Vật lí (Mã ngành: 7.211), Khoa Vật lí - Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh (năm 2023), dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Phùng Việt Hải (Trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng) và TS. Cao Thị Sông Hương (Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh).

Lý do chọn đề tài

Định hướng nghề nghiệp (ĐHNN) cho học sinh là một trong những mục tiêu trọng tâm của Chương trình Giáo dục phổ thông (CT GDPT) 2018. Theo tác giả, việc nhận diện và bồi dưỡng thiên hướng nghề nghiệp cho học sinh giai đoạn trung học phổ thông có vai trò quyết định trong việc phân luồng và chuẩn bị nguồn nhân lực chất lượng cao. Tuy nhiên, các hoạt động tư vấn hướng nghiệp truyền thống (như ngày hội tư vấn tuyển sinh) trên thực tế chủ yếu thu hút học sinh lớp 12 và thiếu tính trải nghiệm thực tế. Tác giả dẫn số liệu từ Tổng cục Thống kê cho thấy trong 6 tháng đầu năm 2022, số thanh niên (từ 15–24 tuổi) thất nghiệp tại Việt Nam là khoảng 410,3 nghìn người (chiếm 36,8% tổng số người thất nghiệp cả nước), tỷ lệ thất nghiệp thanh niên đạt 7,78% (tăng 0,33% so với cùng kỳ năm 2021). Thực trạng này đòi hỏi phải đổi mới phương thức giáo dục hướng nghiệp, gắn liền việc học lý thuyết với hoạt động trải nghiệm nghề nghiệp cụ thể.

Song song đó, vấn đề an toàn thực phẩm, đặc biệt là nhu cầu rau sạch, đang nhận được sự quan tâm lớn từ xã hội. Các nghiên cứu được tác giả trích dẫn (như Mergenthaler và cộng sự, 2009) chỉ ra rằng người tiêu dùng Việt Nam sẵn sàng chi trả thêm 60% chi phí cho các loại rau an toàn, trong khi nguồn cung rau hữu cơ chứng nhận còn hạn chế và giá thành đắt gấp 2–3 lần so với thị trường (Moustier). Việc đưa mô hình "Giàn thủy canh thông minh" vào dạy học môn Vật lí 11 không chỉ giải quyết bài toán thực tiễn về công nghệ sinh học và nông nghiệp đô thị, mà còn tạo môi trường tích hợp khoa học - kỹ thuật giúp học sinh tiếp cận trực quan với các ngành nghề kỹ thuật, công nghệ cao và nông nghiệp hiện đại.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của đề tài là xây dựng tiến trình và tổ chức dạy học chủ đề STEM "Giàn thủy canh thông minh" thuộc nội dung "Dòng điện, mạch điện" - Vật lí 11, nhằm bồi dưỡng năng lực định hướng nghề nghiệp cho học sinh THPT.

Đề tài xác định 4 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

1. Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEM, năng lực định hướng nghề nghiệp và phương pháp đánh giá năng lực ĐHNN của học sinh THPT.
2. Khảo sát thực trạng dạy học giáo dục STEM và công tác định hướng nghề nghiệp cho học sinh tại các trường THPT trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh.
3. Thiết kế tiến trình dạy học chủ đề STEM "Giàn thủy canh thông minh" gắn với nội dung "Dòng điện, mạch điện" (Vật lí 11) và xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực ĐHNN.
4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT nhằm kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của tiến trình dạy học cùng bộ công cụ đã xây dựng.

Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM "Giàn thủy canh thông minh" với tiến trình phù hợp thì sẽ bồi dưỡng được năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh lớp 11 trung học phổ thông.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Quá trình bồi dưỡng năng lực định hướng nghề nghiệp cho học sinh THPT thông qua thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM "Giàn thủy canh thông minh" trong môn Vật lí 11.
• Phạm vi nội dung: Kiến thức chương "Dòng điện, mạch điện" trong chương trình Vật lí 11 THPT (nguồn điện, định luật Ohm, các loại điện trở, mạch điện điều khiển).
• Phạm vi không gian: Khảo sát thực trạng giáo viên và học sinh tại các trường THPT trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh; thực nghiệm sư phạm trực tiếp tại lớp 11A16 Trường THPT Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh.
• Phạm vi thời gian: Năm học 2022 - 2023.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và khái niệm cốt lõi

Khóa luận vận dụng hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và các nghiên cứu lý luận giáo dục trong và ngoài nước:

• Cơ sở pháp lý về GD STEM: Thuật ngữ STEM khởi nguồn từ Quỹ Khoa học Hoa Kỳ (NSF, 2001); 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; Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/08/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc triển khai giáo dục STEM trong trường trung học (với 3 hình thức: Bài học STEM, Hoạt động trải nghiệm STEM, Nghiên cứu khoa học kỹ thuật); Quyết định số 27/2018/QĐ-TTg ngày 06/07/2018 của Thủ tướng Chính phủ ban hành Hệ thống ngành kinh tế Việt Nam.
• Lý thuyết về năng lực và năng lực định hướng nghề nghiệp: Tiếp cận quan điểm của các tác giả A. Kovaliov (1971), Xavier Roegiers (1996), Thomas Armstrong (2011), Huỳnh Văn Sơn (2017), Gerber và cộng sự (2009), F. Parsons, Geistfeld & Loren (1992), Nguyễn Đức Trí (2005), Lê Thị Duyên (2020), Nguyễn Hoàng Lam (2021). Năng lực ĐHNN được định nghĩa là khả năng lựa chọn nghề nghiệp tương lai dựa trên sự phù hợp về năng lực, phẩm chất, hứng thú cá nhân với các hiểu biết về ngành nghề, thị trường lao động, từ đó có kế hoạch học tập, rèn luyện phù hợp.
• Cấu trúc năng lực ĐHNN: Khóa luận xác lập cấu trúc gồm 3 năng lực thành tố và 18 chỉ số hành vi:
  1. Năng lực nhận thức, hiểu biết ngành nghề (7 chỉ số hành vi: HV_1.1 đến HV_1.7).
  2. Năng lực trải nghiệm nghề nghiệp (6 chỉ số hành vi: HV_2.1 đến HV_2.6).
  3. Năng lực đánh giá ngành nghề và lập kế hoạch định hướng nghề nghiệp (5 chỉ số hành vi: HV_3.1 đến HV_3.4/HV_3.5).

Phương pháp nghiên cứu

Khóa luận phối hợp các nhóm phương pháp nghiên cứu sư phạm:

• Phương pháp nghiên cứu lý luận: Phân tích, tổng hợp tài liệu chuyên ngành về giáo dục STEM, tâm lý học hướng nghiệp, chương trình GDPT 2018 môn Vật lí, tài liệu kỹ thuật về mô hình trồng cây thủy canh hồi lưu.
• Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra bằng phiếu khảo sát trực tuyến qua Google Form đối với giáo viên Vật lí/Công nghệ và học sinh THPT trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh nhằm đánh giá nhận thức, thực trạng dạy học STEM và công tác hướng nghiệp.
• Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức giảng dạy thực tế chủ đề "Giàn thủy canh thông minh" tại lớp 11A16 Trường THPT Thủ Đức; ghi nhận dữ liệu qua quan sát trực tiếp, hồ sơ học tập, phiếu đánh giá tiêu chí (rubrics) và video hoạt động nhóm.
• Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng thống kê mô tả để xử lý số liệu khảo sát và định lượng tỷ lệ phần trăm mức độ đạt được của học sinh đối với từng năng lực thành tố.

Công cụ thu nhận thông tin	Dữ liệu và thông tin thu nhận
Phiếu điều tra / Google Form	Thực trạng dạy học STEM và nhu cầu hướng nghiệp của GV, HS
Câu hỏi, bài kiểm tra	Mức độ chiếm lĩnh kiến thức Vật lí (dòng điện, mạch điện)
Bảng tiêu chí Rubric	Điểm số đánh giá 18 chỉ số hành vi năng lực ĐHNN
Hồ sơ học tập, bản vẽ thiết kế	Ý tưởng, sơ đồ nguyên lý mạch điện và kết cấu giàn thủy canh
Video ghi hình và quan sát thực tế	Thao tác kỹ thuật, kỹ năng chế tạo, lắp ráp, vận hành giàn thủy canh

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp thông qua đề tài GD STEM

Chương 1 hệ thống hóa toàn diện cơ sở khoa học về giáo dục STEM và năng lực định hướng nghề nghiệp trong trường phổ thông:

• Lý luận về GD STEM: Làm rõ khái niệm, mục tiêu phát triển năng lực đặc thù và năng lực chung, phân tích 3 hình thức tổ chức GD STEM theo Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH. Khẳng định 5 tiêu chí cốt lõi của chủ đề STEM: giải quyết vấn đề thực tiễn, vận dụng kiến thức liên môn STEM, định hướng thực hành - hành động, khuyến khích làm việc nhóm, và kết hợp tiến trình khoa học với chu trình thiết kế kỹ thuật. Tiến trình tổ chức chủ đề STEM chuẩn gồm 5 hoạt động:
  • Hoạt động 1: Xác định vấn đề.
  • Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp.
  • Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp (báo cáo, bảo vệ bản thiết kế).
  • Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá.
  • Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh.
• Xây dựng khung năng lực ĐHNN: Phân tích các con đường phát triển năng lực ĐHNN (qua bài học STEM, trải nghiệm sản xuất, tư vấn hướng nghiệp, tích hợp môn học). Tác giả chi tiết hóa 18 chỉ số hành vi (HV) thuộc 3 năng lực thành tố và đề xuất các biện pháp sư phạm tương ứng (BP):
  • Thành tố 1 (Nhận thức, hiểu biết): Xác định sở trường cá nhân (HV_1.1), xác định ngành nghề quan tâm (HV_1.2), nhận diện yếu tố khách quan (HV_1.3), tìm hiểu hệ thống ngành nghề xã hội/địa phương theo QĐ 27/2018/QĐ-TTg (HV_1.4), nhận biết đặc điểm lao động (HV_1.5), nhu cầu thị trường lao động (HV_1.6), cơ sở đào tạo và tuyển sinh (HV_1.7).
  • Thành tố 2 (Trải nghiệm nghề nghiệp): Tìm hiểu sản phẩm thị trường (HV_2.1), chuỗi cung ứng (HV_2.2), đề xuất ý tưởng sản phẩm kỹ thuật (HV_2.3), lập bản thiết kế (HV_2.4), chọn nguyên vật liệu (HV_2.5), chế tạo sản phẩm (HV_2.6), vận hành thử nghiệm (HV_2.7/HV_3.1).
  • Thành tố 3 (Đánh giá và lập kế hoạch): Phân tích giá trị ngành nghề (HV_3.1/3.2), an toàn lao động (HV_3.2/3.3), đánh giá mức độ phù hợp bản thân (HV_3.3/3.4), xây dựng kế hoạch học tập, phát triển cá nhân (HV_3.4/3.5).
• Thực trạng tại TP. Hồ Chí Minh: Kết quả khảo sát bằng biểu đồ đối với giáo viên (câu hỏi số 4 đến số 9) và học sinh (câu hỏi số 1 đến số 10) phản ánh: Phần lớn GV nhận thức được vai trò của STEM nhưng còn lúng túng trong việc lồng ghép mục tiêu ĐHNN vào bài học cụ thể và thiếu công cụ đánh giá chuyên biệt; HS có mong muốn tìm hiểu nghề nghiệp thực tế nhưng chủ yếu tiếp cận thông tin tự phát, thiếu kỹ năng đối chiếu năng lực bản thân với yêu cầu nghề nghiệp.

Chương 2. Thiết kế và tổ chức chủ đề STEM “Giàn thủy canh thông minh” - Vật lí 11 nhằm bồi dưỡng năng lực định hướng nghề nghiệp của HS

Chương 2 tập trung vào quy trình thiết kế bài dạy và bộ công cụ đánh giá:

• Phân tích yêu cầu cần đạt nội dung "Dòng điện, mạch điện" (Vật lí 11): Khai thác các kiến thức nền tảng: dòng điện không đổi, nguồn điện (suất điện động $E$, điện trở trong $r$), định luật Ohm cho đoạn mạch và toàn mạch, sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ (nhiệt điện trở NTC), mạch điện nối tiếp/song song, nguyên lý đóng cắt mạch tự động điều khiển máy bơm dinh dưỡng và đèn chiếu sáng cho cây trồng.
• Thiết kế chủ đề STEM "Giàn thủy canh thông minh": Cấu trúc bài dạy gồm 5 hoạt động học tập được thiết kế gắn với vai trò của kỹ sư kỹ thuật điện, kỹ sư nông nghiệp công nghệ cao và chuyên viên phân tích chuỗi cung ứng:
  • Hoạt động 1 (Xác định vấn đề): Giao nhiệm vụ chế tạo mô hình giàn thủy canh có hệ thống bơm tưới tự động tuần hoàn, đảm bảo an toàn điện và tối ưu chi phí.
  • Hoạt động 2 (Nghiên cứu kiến thức nền): Học sinh tự học lý thuyết mạch điện, nguồn điện, cảm biến qua sơ đồ tư duy; nghiên cứu dinh dưỡng thủy canh và yêu cầu sinh trưởng của cây.
  • Hoạt động 3 (Lựa chọn giải pháp): Các nhóm lập bản vẽ kỹ thuật, tính toán thông số mạch điện (công suất bơm, điện áp nguồn, rơ-le/hẹn giờ), báo cáo thuyết minh và bảo vệ giải pháp trước lớp.
  • Hoạt động 4 (Chế tạo và thử nghiệm): Lắp ráp khung giàn (ống nhựa PVC, máy bơm mini, bể chứa dung dịch), đấu nối mạch điện điều khiển, thử nghiệm đo lường dòng điện/điện áp và kiểm tra độ ổn định của dòng chảy tuần hoàn.
  • Hoạt động 5 (Báo cáo và đánh giá): Trưng bày sản phẩm hoàn chỉnh, trình bày bảng tính giá thành sản xuất, phân tích cơ hội nghề nghiệp liên quan đến nông nghiệp đô thị thông minh và tự động hóa.
• Xây dựng bộ công cụ đánh giá: Thiết lập bảng Rubric đo lường 18 chỉ số hành vi với 3 mức độ biểu hiện chi tiết (Mức 1: Cần nhiều sự hỗ trợ; Mức 2: Tự thực hiện ở mức cơ bản; Mức 3: Tự thực hiện thành thạo, tự tin và có minh chứng rõ ràng).

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày quá trình và kết quả triển khai thực nghiệm sư phạm:

• Kế hoạch thực nghiệm: Được tiến hành tại lớp 11A16 Trường THPT Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh trong năm học 2022–2023, với sự phối hợp chuyên môn của giáo viên tổ Vật lí - Công nghệ (cô Trịnh Hoài Thư, thầy Lê Quang Châu).
• Diễn biến tiến trình thực nghiệm:
  • Học sinh tham gia tích cực vào các hoạt động nhóm, hoàn thành sơ đồ tư duy tổng hợp kiến thức mạch điện.
  • Các nhóm xây dựng bản thiết kế kỹ thuật, thể hiện rõ sơ đồ đấu nối nguồn điện, điện trở, máy bơm và bộ hẹn giờ tự động.
  • Quá trình chế tạo thực tế cho thấy học sinh biết vận dụng linh hoạt kiến thức Vật lí để khắc phục sự cố kỹ thuật (như sụt áp nguồn, rò rỉ nước, máy bơm không hoạt động).
  • Các buổi báo cáo sản phẩm diễn ra sôi nổi, học sinh tự tin trình bày phân tích kinh tế, đánh giá mức độ phù hợp của bản thân đối với các nhóm ngành kỹ thuật - công nghệ và nông nghiệp công nghệ cao.
• Kết quả đánh giá năng lực ĐHNN:
  • Thống kê tỷ lệ phần trăm điểm số đạt được của học sinh ở Năng lực thành tố 1 (Nhận thức nghề nghiệp), Năng lực thành tố 2 (Trải nghiệm nghề nghiệp), Năng lực thành tố 3 (Đánh giá và lập kế hoạch) và điểm tổng hợp năng lực ĐHNN.
  • Dữ liệu cho thấy sự chuyển biến rõ rệt về mức độ tự lực của học sinh từ Mức 1 lên Mức 2 và Mức 3 sau khi hoàn thành chuỗi hoạt động STEM.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

• Về mặt định tính: Tiến trình dạy học chủ đề "Giàn thủy canh thông minh" đã kích thích hứng thú học tập môn Vật lí, giúp học sinh gắn kết lý thuyết trừu tượng về dòng điện không đổi và định luật Ohm với ứng dụng đời sống. Học sinh được trải nghiệm thực tế quy trình thiết kế kỹ thuật, nhận thức rõ yêu cầu năng lực, phẩm chất của các ngành nghề kỹ thuật - công nghệ và có thái độ chủ động hơn trong việc lập kế hoạch học tập cá nhân.
• Về mặt định lượng: Kết quả thực nghiệm sư phạm tại lớp 11A16 (Trường THPT Thủ Đức) qua bảng kiểm quan sát và rubric đánh giá cho thấy phần lớn học sinh đạt mức độ 2 và mức độ 3 ở cả 18 chỉ số hành vi năng lực ĐHNN. Tỷ lệ học sinh tự xác định được sở trường cá nhân, tự lập được bản thiết kế mạch điện và vận hành thành công mô hình giàn thủy canh tăng cao so với giai đoạn khảo sát đầu vào.

Đóng góp của đề tài

1. Đóng góp lý luận: Cụ thể hóa cấu trúc năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh THPT trong dạy học STEM gồm 3 năng lực thành tố và 18 chỉ số hành vi; xây dựng bộ tiêu chí đánh giá (Rubric 3 mức độ) chuẩn hóa theo định hướng phát triển năng lực của CT GDPT 2018.
2. Đóng góp thực tiễn: Thiết kế hoàn chỉnh kế hoạch bài dạy chủ đề STEM "Giàn thủy canh thông minh" tích hợp nội dung "Dòng điện, mạch điện" (Vật lí 11), cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết từ ý tưởng, bản vẽ kỹ thuật, phiếu học tập đến phương án đánh giá cho giáo viên phổ thông.
3. Kiểm chứng thực nghiệm: Minh chứng tính khả thi và hiệu quả của việc lồng ghép giáo dục hướng nghiệp vào bài học STEM chuyên môn mà không làm quá tải chương trình chính khóa.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

• Khảo sát thực trạng và thực nghiệm sư phạm mới chỉ thực hiện trên phạm vi một số trường THPT tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh; lớp thực nghiệm sư phạm giới hạn tại một lớp học (11A16 - THPT Thủ Đức), chưa triển khai đối chứng quy mô lớn ở nhiều trường có điều kiện cơ sở vật chất khác nhau.
• Chủ đề nghiên cứu tập trung vào một đơn vị kiến thức cụ thể ("Dòng điện, mạch điện" - Vật lí 11), chưa bao quát toàn bộ chương trình Vật lí cấp THPT.

Hướng nghiên cứu tiếp

• Mở rộng phạm vi thực nghiệm sư phạm trên nhiều đối tượng học sinh và các địa bàn trường học khác nhau để tăng cường tính khái quát hóa của bộ công cụ đánh giá.
• Tiếp tục nghiên cứu, thiết kế hệ thống các chủ đề STEM hướng nghiệp cho các mạch kiến thức khác trong chương trình Vật lí 10, 11, 12 theo Chương trình GDPT 2018 (như cơ học, nhiệt học, quang học và vật lý hạt nhân).

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị ứng dụng cụ thể cho các nhóm đối tượng:

• Giáo viên môn Vật lí và Công nghệ THPT: Có thể sử dụng trực tiếp tiến trình 5 hoạt động của chủ đề "Giàn thủy canh thông minh" và các phiếu học tập để tổ chức dạy học bài học STEM theo Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH.
• Sinh viên và học viên ngành Sư phạm Vật lí, Sư phạm KHTN: Là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp luận thiết kế chủ đề STEM tích hợp mục tiêu định hướng nghề nghiệp, cách xây dựng bảng tiêu chí Rubric đánh giá năng lực học sinh.
• Cán bộ quản lý giáo dục THPT: Cung cấp mô hình thực tiễn để chỉ đạo tổ chức hoạt động trải nghiệm, hướng nghiệp và phân luồng học sinh tích hợp trong các môn khoa học tự nhiên.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Cấu trúc năng lực định hướng nghề nghiệp (NL ĐHNN) được tác giả xây dựng gồm những thành tố nào?

Cấu trúc năng lực ĐHNN trong khóa luận gồm 3 năng lực thành tố với 18 chỉ số hành vi:

1. Năng lực nhận thức, hiểu biết ngành nghề (gồm 7 chỉ số: xác định năng lực bản thân, nghề quan tâm, yếu tố khách quan, hệ thống ngành nghề xã hội/địa phương, đặc điểm lao động, nhu cầu thị trường, hệ thống cơ sở đào tạo và tuyển sinh).
2. Năng lực trải nghiệm nghề nghiệp (gồm 6 chỉ số: tìm hiểu sản phẩm thị trường, chuỗi cung ứng, đề xuất ý tưởng sản phẩm, lập bản thiết kế, chọn nguyên vật liệu, chế tạo và vận hành sản phẩm).
3. Năng lực đánh giá ngành nghề và lập kế hoạch định hướng nghề nghiệp (gồm các chỉ số: phân tích giá trị nghề nghiệp, an toàn lao động, đánh giá sự phù hợp của bản thân, xây dựng kế hoạch học tập và phát triển cá nhân).

2. Tiến trình dạy học chủ đề STEM “Giàn thủy canh thông minh” gồm những hoạt động nào?

Tiến trình được xây dựng theo chuẩn 5 hoạt động của Bộ GD&ĐT (2019):

• Hoạt động 1: Xác định vấn đề thiết kế giàn thủy canh thông minh phục vụ trồng rau sạch.
• Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền (dòng điện, nguồn điện, định luật Ohm, cảm biến, kỹ thuật thủy canh) và đề xuất giải pháp.
• Hoạt động 3: Báo cáo, bảo vệ và hoàn thiện bản thiết kế kỹ thuật.
• Hoạt động 4: Chế tạo mô hình giàn thủy canh, thử nghiệm mạch điện và đánh giá hoạt động.
• Hoạt động 5: Trưng bày sản phẩm, thảo luận kinh tế - kỹ thuật và định hướng nghề nghiệp.

3. Thực nghiệm sư phạm của đề tài được triển khai tại đâu và trên đối tượng nào?

Thực nghiệm sư phạm được tiến hành trên đối tượng học sinh lớp 11A16 tại Trường THPT Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh trong năm học 2022–2023, với sự hỗ trợ chuyên môn của giáo viên tổ Vật lí - Công nghệ (cô Trịnh Hoài Thư và thầy Lê Quang Châu).

4. Tác giả sử dụng các công cụ nào để thu thập dữ liệu và đánh giá năng lực học sinh?

Tác giả sử dụng phối hợp: Phiếu khảo sát trực tuyến qua Google Form (khảo sát GV và HS), câu hỏi/bài kiểm tra kiến thức, hồ sơ học tập (sơ đồ tư duy, bản vẽ kỹ thuật), phiếu rubric tiêu chí đánh giá 18 chỉ số hành vi, video ghi hình quá trình thao tác nhóm và sản phẩm giàn thủy canh thực tế của học sinh.

5. Vì sao tác giả chọn nội dung "Dòng điện, mạch điện" Vật lí 11 để xây dựng mô hình giàn thủy canh?

Vì nội dung này chứa đựng các kiến thức vật lí trực tiếp liên quan đến kỹ thuật tự động hóa nông nghiệp (như tính toán nguồn điện, điện trở, lắp ráp mạch điện điều khiển máy bơm tuần hoàn, sử dụng cảm biến/hẹn giờ). Qua đó, học sinh vừa chiếm lĩnh được kiến thức vật lí theo chuẩn chương trình, vừa được trải nghiệm công việc thực tế của kỹ sư điện và kỹ sư công nghệ cao.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Bạch Cẩm Vân đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu thông qua việc thiết kế thành công chủ đề STEM "Giàn thủy canh thông minh" tích hợp trong nội dung "Dòng điện, mạch điện" - Vật lí 11. Đề tài đã xây dựng hệ thống cơ sở lý luận vững chắc, xác lập khung cấu trúc năng lực định hướng nghề nghiệp gồm 3 thành tố, 18 chỉ số hành vi kèm bộ tiêu chí rubric đánh giá rõ ràng. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Thủ Đức đã khẳng định tính khả thi của tiến trình dạy học và chứng minh hiệu quả bồi dưỡng năng lực định hướng nghề nghiệp cho học sinh lớp 11. Đây là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và tính ứng dụng thực tiễn cao cho công tác giảng dạy STEM và giáo dục hướng nghiệp trong trường phổ thông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THUC TIEN CUA VIỆC PHÁT TRIEN NANG LỰC ĐỊNH HƯỚNG NGHE NGHIEP THONG QUA DE TAI GD STEM 1.1 Giáo dục STEM ở trường THPT.1 Khái niệm giáo dục STEM. Thuật ngữ STEM được giới thiệu lan đầu bởi Quy Khoa học Hoa Ki (NSF) vào năm 2001. Thuật ngữ là cách viết tắt của các cụm từ: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Ki thuật) và Mathematics (Toán học).

Thuật ngữ này được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Hiện nay, thuật ngữ STEM được sử dụng trong nhiều ngữ cảnh khác nhau, phô biến nhất là ngữ cánh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp. Tùy vào ngữ cảnh, STEM được sử dụng kết hợp với các thuật ngữ khác, cụ thé: giáo dục STEM, nguồn nhân lực STEM,. Trong đó, giáo dục STEM được hiệu là mô hình giáo dục dựa theo cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vảo giải quyết một số van dé thực tiễn trong bối cảnh cụ thé (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018).

Trong đó, vai trò của các cụm từ được hiểu : - Khoa hoc (Science) + Cung cap các kiến thức khoa học thuộc các lĩnh vực Vật li, Hóa học, Sinh học, Khoa học Trái Dat. + Giúp học sinh hiểu về thé giới tự nhiên, vận dụng dé giải quyết các vẫn dé khoa học trong thực tiễn cuộc sống. - Cong nghệ (Technology) + Phát triển khả nang sử dụng, quản lí, hiểu và đánh giá công nghệ trong cuộc song hiện nay. + Giúp hoc sinh nhận thức được sự phát trién của công nghệ cũng như tam quan trọng của công nghệ đối với cuộc sống.

Ky thuật (Engineering) + Phát triển sự hiểu biết về công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật. - Toán học (Mathematics) + Phát triển khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt, hiện thực hóa ý tưởng thông qua tính toán, giải thích các giải pháp giải quyết vấn đề toán học trong các tỉnh huồng đặt ra. (Nguyễn Thanh Nga và các cộng sự, 2021) Nhằm đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực liên quan đến các ngành nghề STEM, các chính sách nhằm thúc day GD STEM tai các quốc gia phát triển (Hoa Ki, Anh, Australia, Canada.) luôn được tạo điều kiện thuận lợi dé thực hiện. Đáp ứng xu hướng giáo dục trên thế giới và nhu cầu xã hội, GD STEM đã và đang được thực hiện.

phat trien ở Việt Nam. Xuất hiện ở Việt Nam từ sớm, cụ the 2014, được trién khai dưới dang các phong trào, các cuộc thi trong nhà trường phỏ thông điền hình như: Cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học; Vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết tình hudng thực tiễn; Sáng kiến giáo đục STEM — SchooLAB danh cho HS trung học,. Từ các chương trình, phong trao, cuộc thi thí điểm này đã bước dau đã có những lan tỏa, tác động tích cực đến việc day và học của GV — HS tại các trường THPT (Nguyễn Sỹ Nam, Đào Ngọc Chính, Phan Thị Bích Lợi. GD STEM tai các trường phô thông bước dau đã mang lại nhiều kết quả tích cực cho nén giáo duc VN, tiếp nối những thành công đạt được từ bước dau, Thủ tướng Chính Phủ đã ban hành những chính sách tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển GD STEM.

Cụ thé có thay sự tập trung phát triển GD STEM trong chương trình giáo dục phô thông 2018 được thể hiện trong chỉ thị số 16/CT- TTg của Thủ tướng Chính phủ ban hành ngày 04 thang Š năm 2017 (Thủ Tướng Chính Phủ, 2017): “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung. phướng pháp giáo dục và dạy nghé nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thể công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc day dao tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật va toán học (STEM), ngoại ngữ. tin học trong chương trình giáo đục phd thông”. Nhiệm vụ được đưa ra đối với 10 Bộ GD-ĐT theo chi thi 16/CT-TTg ban hành: *Thúc day triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ.

kỹ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phô thông, tổ chức thí điểm tại một số trường phố thông ngay từ năm học 2017-2018”. Đề thực hiện được mục tiêu này, giáo dục STEM chính thức trở thành quan điểm giáo dục mới được chú trọng trong định hướng phát triển giáo dục chung của các môn nói chung và bộ môn Vật lí nói riêng.2 Mục tiêu giáo dục STEM Mục tiêu của giáo dục STEM Sơ đồ 1. Muc tiêu của giáo duc STEM Phân tích GD STEM dưới góc độ giáo dục va bối cảnh xã hội ở Việt Nam, GD STEM một mặt đáp ứng đầy đủ các mục tiêu của chương trình GD phô thông 2018, mặt khác các mục tiêu cốt lõi của GD STEM nhằm: - Phát triển các năng lực đặc thù của các món học thuộc lĩnh vực STEM cho HS: Đó là khả năng vận dụng các kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Qua đó, HS biết phối hợp kiến thức Khoa học, Toán học dé giải quyết các van dé, biết vận dụng kiến thức Công nghệ dé sử dung, quản lí công việc.

Không chi vay, HS biết về quy trình thiết kế Kĩ thuật và chế tạo ra các sản phẩm. - Phát triển các năng lực chung cho HS: GD STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội, cũng như thách thức trong nên kinh tế cạnh tranh toàn cau thé ki 21. Bên cạnh trang bị những hiểu biết vẻ lĩnh vực STEM. HS còn được phát triển các năng lực giải quyết vấn để và sáng tạo, năng lực giao tiếp vả hợp tác, năng lực tự chủ vả tự học.

- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Đây là một trong các mục tiêu cấp thiết của chương trình GD phô thông 2018. GD STEM sẽ cung cấp cho HS những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tang cho việc học tập ở các cấp bậc học cao cũng như cho nghề nghiệp tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng nguồn nhân lực có nang lực, phầm chất tốt đáp ứng nhu cầu xã hội, xây dựng va phát triển đất nước (Bộ Giáo dục và Đảo tạo, 2019).3 Hình thức tổ chức GD STEM Công văn số 3089 ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo duc và Đào tạo (Bộ Giáo dục va Đài tạo, 2020) đã hướng dẫn triển khai GD STEM ở trường trung học với 3 hình thức: Hoạt động trải nghiệm STEM, bài học STEM, nghiên cứu khoa học, kĩ thuật, a. Hoạt động trai nghiệm STEM: Hoạt động trải nghiệm STEM được tô chức thông qua hình thức câu lạc bộ hoặc các hoạt động trái nghiệm thực tế.

Các hoạt động được tổ chức thực hiện theo sở thích, năng khiếu và lực chọn của HS một cách tự nguyện. Không gian trải nghiệm STEM có thé tô chức trong khuôn viên trường. Bên cạnh đó nha trường có thê xây dựng các thư viện học liệu số, thí nghiệm ao, mô phỏng, phần mềm phục vụ cho HS tìm hiểu, khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kĩ thuật trong thực tiễn cuộc sông. Hoạt động trải nghiệm STEM được tổ chức theo kế hoạch giáo dục hằng năm của nha trường; nội dung mỗi buổi được thiết kế thành bài học cụ thê.

Đỗi với các hoạt động trải nghiệm STEM ưu tiên những hoạt động liên quan, tiếp nối ở mức độ vận dụng (thiết kế, thử nghiệm, thảo luận và chỉnh sửa) các hoạt động trong bài học STEM theo kế hoạch bài dạy của nhà trường. Tăng cường sự phối hợp giữa trường THPT với các đoàn thê xã hội (cơ sở GD đại học, cơ sở nghiên cứu, cơ sở GD nghề nghiệp.) và gia đình dé tô chức có hiệu quả các hoạt động trải nghiệm STEM phù hợp với các quy định hiện hành. Bài học/chủ đề STEM Đây là hình thức tô chức GD STEM chủ yếu trong nha trường phố thông. GV thiết kế các bài học STEM đề triển khai trong quá trình dạy học các môn học theo chương trình GD phô thông theo hướng tiếp cận tích hợp trong môn học hoặc tích hợp liên môn.

Nội dung các bai học STEM bam sát nội dung chương trình va thời lượng của các môn học được xây dựng theo chương trình GD phô thông quy định. HS thực hiện bai học STEM được chủ động nghiên cứu kiến thức tir sách giáo khoa, tài liệu được đề cập và vận dụng kiến thức đó để giải quyết các hoạt động của bài học: lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề; thực hành thiết kế, chế tao, thử nghiệm mẫu thiết kẻ. Nghiên cứu khoa học, kĩ thuật. Hoạt động này dành cho những HS có năng lực, sở thích và hứng thứ với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kĩ thuật giải quyết các van đề thực tiễn; thông qua các quá trình tô chức day học các bai học STEM và hoạt động trải nghiệm STEM GV phát hiện các HS có năng khiếu dé bồi đưỡng và tạo điều kiện cho các HS tham gia nghiên cứu khoa học, kĩ thuật.

Hoạt động nghiên cứu khoa hoc, kĩ thuật được thực hiện dưới dạng một dé tai/dy án nghiên cứu bởi cá nhân hoặc nhóm hai thành viên, đưới sự hướng dan chuyên môn của GV hoặc nhà khoa học chuyên môn. Dựa trên tinh bình thực tiễn, có thé định kì tô chức ngày hội STEM hoặc cuộc thi khoa hoc, kĩ thuật tại đơn vi dé đánh giá, biéu duong nỗ lực của GV và HS trong việc dạy và học, đồng thời có thê lựa chọn các đẻ tài/ dự án nghiên cứu đề tham gia các cuộc thi khoa học, kĩ thuật cấp trên.4 Vai trò và ý nghĩa của giáo duc STEM Cách mạng công nghiệp lân thứ 4 với xu hướng phát triên mạnh mẽ đang làm thay đôi nền tảng sản xuất của thế giới, tạo ra cơ hội cho sự phát triển kinh tế cho các quốc gia đồng thời cũng là thách thức không nhỏ được đặt ra. Như bao quốc gia dang phát triển khác, Việt Nam đang có sự thay đôi và phát triển dé hội nhập thé giới trong cách mạng toàn cầu. Phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao là sứ mệnh cao cả cho yêu cầu phát triển đất nước được đặt ra cho GD-ĐT.

Lĩnh vực GD-ĐT đã có những định hướng mới phù hợp với sự thay đôi của đất nước.