Nghiên Cứu Phương Pháp Dạy Học Vật Lý Theo Tư Duy Thiết Kế Tại Trường Đại Học Sư Phạm TP.HCM

Khóa luận tốt nghiệp vật lý trình bày tổ chức dạy học chuyên đề điện tử học trong chương trình vật lý 11 theo mô hình tư duy thiết kế.

• Tác giả: Chu Thuy My Uyen
• Người hướng dẫn: TS. Nguyen Thanh Nga
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Vật Lý
• Đề tài: Nghiên Cứu Phương Pháp Dạy Học Vật Lý Theo Tư Duy Thiết Kế
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC THEO TƯ DUY THIẾT KẾ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
• 1.1. Tư duy thiết kế trong giáo dục phổ thông
• 1.2. Khái niệm tư duy thiết kế
• 1.3. Đặc trưng của tư duy thiết kế
• 1.4. Dạy học theo tư duy thiết kế ở trường trung học phổ thông
• 1.5. Các kĩ thuật dạy học theo tư duy thiết kế
• 1.6. Giáo dục STEAM ở trường trung học phổ thông
• 1.6.1. Tổng quan về giáo dục STEAM
• 1.6.2. Mục tiêu của giáo dục STEAM
• 1.6.3. Các tiêu chí thể hiện tính ưu việt của bài học STEAM
• 1.6.4. Hình thức triển khai giáo dục STEAM ở trường trung học phổ thông
• 1.7. Thế mạnh khi sử dụng quy trình tư duy thiết kế trong triển khai giáo dục STEAM
• 1.8. Quy trình dạy học chủ đề STEAM theo tư duy thiết kế
• 1.9. Năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh trung học phổ thông
• 1.9.1. Các khái niệm cơ bản
• 1.9.2. Cấu trúc năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh trung học phổ thông
• 1.9.3. Bồi dưỡng năng lực định hướng nghề nghiệp cho học sinh trung học phổ thông
• 1.9.4. Đánh giá năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh trung học phổ thông trong dạy học theo quy trình tư duy thiết kế
• 1.10. TỔNG KẾT CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHUYÊN ĐỀ: “MỞ ĐẦU VỀ ĐIỆN TỬ HỌC” THEO MÔ HÌNH TƯ DUY THIẾT KẾ
• 2.1. Phân tích nội dung kiến thức chuyên đề: “Mở đầu về điện tử học” Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEAM
• 2.1.1. Vị trí, vai trò của chuyên đề: “Mở đầu về điện tử học” Vật lí 11 (2018)
• 2.1.2. Mục tiêu của chuyên đề: “Mở đầu về điện tử học” Vật lí 11 (2018)
• 2.1.3. Cấu trúc của chuyên đề: “Mở đầu về điện tử học” Vật lí 11 (2018)
• 2.1.4. Phân tích nội dung kiến thức chuyên đề theo định hướng giáo dục STEAM
• 2.2. Xây dựng kế hoạch bài dạy chủ đề STEAM: “Giao thông tầm nhìn 360”
• 2.2.1. Mục tiêu của bài học STEAM: “Giao thông tầm nhìn 360”
• 2.2.2. Thiết bị dạy học và học liệu
• 2.2.3. Bộ linh kiện chủ đề STEAM: “Giao thông tầm nhìn 360”
• 2.2.4. Hướng dẫn chế tạo sản phẩm tín hiệu tự động
• 2.2.5. Quy trình dạy học theo tư duy thiết kế định hướng giáo dục STEAM
• 2.2.6. Rubric đánh giá năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh trong bài học STEAM: “Giao thông tầm nhìn 360”
• 2.3. TỔNG KẾT CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
• 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
• 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 3.4. Thuận lợi và khó khăn trong quá trình thực nghiệm sư phạm
• 3.5. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm
• 3.6. Diễn biến, kết quả thu được khi thực nghiệm chủ đề STEAM: “Giao thông tầm nhìn 360°”
• 3.7. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm
• 3.8. TỔNG KẾT CHƯƠNG 3
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• Phụ lục 1. Hồ sơ học tập chủ đề STEAM: “Giao thông tầm nhìn 360”
• Phụ lục 2. Chi tiết các học liệu sử dụng trong bài học STEAM: “Giao thông tầm nhìn 360”

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Phương Pháp Dạy Học Vật Lý

Nghiên cứu phương pháp dạy học vật lý theo tư duy thiết kế tại Trường Đại học Sư phạm TP.HCM đang trở thành một xu hướng quan trọng trong giáo dục hiện đại. Phương pháp này không chỉ giúp sinh viên hiểu sâu về kiến thức mà còn phát triển các kỹ năng cần thiết cho nghề nghiệp tương lai. Tư duy thiết kế khuyến khích sinh viên tham gia vào quá trình học tập một cách chủ động, sáng tạo và có hệ thống.

1.1. Khái niệm về tư duy thiết kế trong giáo dục

Tư duy thiết kế là một phương pháp tiếp cận giải quyết vấn đề, giúp sinh viên phát triển khả năng sáng tạo và tư duy phản biện. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong giáo dục, đặc biệt là trong các môn học STEM.

1.2. Lợi ích của việc áp dụng tư duy thiết kế

Việc áp dụng tư duy thiết kế trong dạy học vật lý giúp sinh viên phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề, làm việc nhóm và tư duy phản biện. Điều này không chỉ nâng cao chất lượng học tập mà còn chuẩn bị cho sinh viên những kỹ năng cần thiết trong môi trường làm việc.

II. Thách thức trong việc áp dụng phương pháp dạy học mới

Mặc dù phương pháp dạy học theo tư duy thiết kế mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc áp dụng nó trong thực tế cũng gặp không ít thách thức. Các giảng viên cần phải thay đổi cách tiếp cận truyền thống và đầu tư thời gian để thiết kế các bài học phù hợp.

2.1. Khó khăn trong việc thay đổi tư duy giảng dạy

Nhiều giảng viên vẫn giữ thói quen giảng dạy truyền thống, dẫn đến việc khó khăn trong việc áp dụng các phương pháp mới. Sự thiếu hụt về đào tạo và hỗ trợ cũng là một rào cản lớn.

2.2. Thiếu nguồn lực và thiết bị hỗ trợ

Việc thiếu thiết bị và tài liệu hỗ trợ cho việc dạy học theo tư duy thiết kế cũng là một thách thức lớn. Các giảng viên cần có đủ nguồn lực để triển khai các hoạt động học tập hiệu quả.

III. Phương pháp dạy học theo tư duy thiết kế hiệu quả

Để áp dụng thành công phương pháp dạy học theo tư duy thiết kế, các giảng viên cần xây dựng một quy trình dạy học rõ ràng và có hệ thống. Quy trình này bao gồm các bước từ việc xác định vấn đề đến việc kiểm tra và đánh giá kết quả.

3.1. Quy trình dạy học theo tư duy thiết kế

Quy trình này bao gồm năm bước: đồng cảm, xác định vấn đề, hình thành ý tưởng, dựng mẫu và kiểm tra. Mỗi bước đều có vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực của sinh viên.

3.2. Các kỹ thuật dạy học hiệu quả

Sử dụng các kỹ thuật như học tập dựa trên dự án, thảo luận nhóm và phản hồi liên tục sẽ giúp sinh viên tham gia tích cực hơn vào quá trình học tập.

IV. Ứng dụng thực tiễn của phương pháp dạy học

Phương pháp dạy học theo tư duy thiết kế đã được áp dụng thành công trong nhiều lớp học tại Trường Đại học Sư phạm TP.HCM. Các giảng viên đã thiết kế các bài học thú vị và hấp dẫn, giúp sinh viên không chỉ học lý thuyết mà còn thực hành.

4.1. Kết quả nghiên cứu từ thực nghiệm

Kết quả từ các nghiên cứu cho thấy sinh viên có sự tiến bộ rõ rệt trong việc áp dụng kiến thức vào thực tiễn. Họ cũng phát triển được các kỹ năng mềm cần thiết cho nghề nghiệp.

4.2. Phản hồi từ sinh viên

Sinh viên đã bày tỏ sự hài lòng với phương pháp dạy học mới. Họ cảm thấy hứng thú hơn với môn học và có động lực học tập cao hơn.

V. Kết luận và triển vọng tương lai

Phương pháp dạy học theo tư duy thiết kế tại Trường Đại học Sư phạm TP.HCM đã chứng minh được hiệu quả trong việc nâng cao chất lượng giáo dục. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển phương pháp này để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội.

5.1. Định hướng phát triển trong giáo dục

Cần có các chính sách hỗ trợ và đào tạo giảng viên để họ có thể áp dụng hiệu quả phương pháp dạy học mới. Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng giáo dục trong tương lai.

5.2. Tầm quan trọng của việc đổi mới giáo dục

Đổi mới giáo dục là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của thị trường lao động. Việc áp dụng tư duy thiết kế trong dạy học sẽ giúp sinh viên phát triển toàn diện hơn.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Chu Thụy Mỹ Uyên (Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Thanh Nga, năm 2022) tập trung vào việc vận dụng mô hình tư duy thiết kế nhằm bồi dưỡng năng lực định hướng nghề nghiệp cho học sinh trung học phổ thông thông qua chuyên đề Vật lí 11 theo Chương trình Giáo dục phổ thông 2018.

Theo phân tích của tác giả, thuật ngữ "thiết kế" vốn xuất phát từ lĩnh vực kỹ thuật (Simon, 1996; Braha, 1997) như một hoạt động giải quyết vấn đề tự nhiên của con người nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn hoặc thay đổi một hiện trạng chưa tối ưu. Trong bối cảnh thế giới hiện đại, các công cụ kỹ thuật ngày càng đa dạng đòi hỏi người lao động phải trang bị nhiều kỹ năng mới, trong đó tư duy thiết kế được xác định là phương pháp tiếp cận lấy con người làm trung tâm (Tschimmel, 2018; Rotherham, 2010; Sandorova, 2020). Tại Việt Nam, sự phát triển kinh tế và chuyển dịch cơ cấu việc làm đặt ra yêu cầu cấp thiết về phân luồng và giáo dục hướng nghiệp. Tác giả dẫn số liệu từ Tổng cục Thống kê cho biết tổng vốn FDI vào Việt Nam tính đến ngày 20/03/2021 đạt gần 10,13 tỷ USD (tăng 18,5% so với cùng kỳ năm trước), cùng nhận định của Bộ trưởng Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội Đào Ngọc Dung về sự chuyển dịch cơ cấu từ các ngành thâm dụng lao động phổ thông sang các ngành sử dụng nhân lực chất lượng cao. Bên cạnh đó, Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 của Bộ Giáo dục và Đào tạo xác định mục tiêu của Hoạt động trải nghiệm, hướng nghiệp cấp trung học phổ thông là giúp học sinh quyết định lựa chọn nghề nghiệp và xây dựng kế hoạch rèn luyện phù hợp. Từ thực tế này, việc tích hợp giáo dục định hướng nghề nghiệp vào các môn học chuyên biệt, cụ thể là môn Vật lí, trở thành một yêu cầu thực tiễn.

Từ bối cảnh trên, tác giả xác định các nội dung cơ bản của đề tài:

• Mục đích nghiên cứu: Vận dụng quy trình tư duy thiết kế trong dạy học một số kiến thức thuộc chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" (Vật lí 11) nhằm bồi dưỡng năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh trung học phổ thông.
• Nhiệm vụ nghiên cứu:
  1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về tư duy thiết kế ở trường phổ thông và giáo dục STEAM.
  2. Thiết kế quy trình dạy học vận dụng mô hình tư duy thiết kế một số kiến thức chủ đề "Mở đầu về điện tử học" trong chương trình Vật lí 11 (2018).
  3. Thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực trong dạy học phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp.
  4. Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài nghiên cứu.
• Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy học bồi dưỡng năng lực định hướng nghề nghiệp ở trường phổ thông tại Thành phố Hồ Chí Minh.
• Phạm vi nghiên cứu:
  • Về nội dung: Một số nội dung trong chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" thuộc chương trình Giáo dục phổ thông môn Vật lí (2018).
  • Về không gian và thời gian: Học sinh trung học phổ thông tại Thành phố Hồ Chí Minh; thời gian nghiên cứu thực nghiệm từ tháng 3/2021 đến tháng 4/2021.
• Giả thuyết khoa học: Nếu tổ chức dạy học một số kiến thức chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" Vật lí 11 theo mô hình tư duy thiết kế thì sẽ phát triển được năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu được thiết lập dựa trên ba trụ cột lý luận: mô hình tư duy thiết kế, mô hình giáo dục STEAM và lý luận về năng lực định hướng nghề nghiệp.

Về tư duy thiết kế, tác giả tiếp cận quy trình 5 giai đoạn của Viện Thiết kế Hasso Plattner (d.School) thuộc Đại học Stanford (Plattner, 2010), gồm: Đồng cảm (Empathize), Xác định vấn đề (Define), Lên ý tưởng (Ideate), Dựng mẫu (Prototype) và Kiểm tra (Test). Tác giả trích dẫn 4 dạng tư duy đặc trưng của nhà thiết kế theo Annette Diefenthaler (2017): Lấy con người làm trung tâm, Đề cao sự hợp tác, Nêu cao tinh thần lạc quan, và Học tập dựa trên trải nghiệm. Để hỗ trợ các giai đoạn này, các kĩ thuật dạy học được vận dụng bao gồm: khung quan sát POEMS (People, Objects, Environment, Messages & Media, Services) kết hợp kỹ thuật "Kể lại trải nghiệm" ở giai đoạn Đồng cảm, và phương pháp "Công não / Động não" (Brainstorming của Alex Osborn; Nguyễn Văn Thiên, 2010) ở giai đoạn Lên ý tưởng.

Về giáo dục STEAM, đề tài kế thừa định nghĩa của Georgette Yakman (2008), Guyotte và phân tích của Nguyễn Thanh Hải (2019), Nguyễn Vinh Hiển (2019), Tạ Thanh Trung (2020), xác định yếu tố "Arts" là Nghệ thuật khai phóng (Arts - Liberal) mang tính nhân văn. Tác giả vận dụng phân tích của Nguyễn Thanh Nga và Tạ Thanh Trung (2021) về 4 thế mạnh khi gắn tư duy thiết kế vào STEAM: tính liên ngành, các pha luân chuyển giữa tư duy mở và tư duy đóng (Gould, 2018), yếu tố khoa học xã hội nhân văn trong giai đoạn đồng cảm, và khả năng thúc đẩy sáng tạo khi tạo mẫu.

Về năng lực định hướng nghề nghiệp (NL ĐHNN), tác giả tổng hợp khái niệm năng lực từ Thông tư 32/2018/TT-BGDĐT, tổ chức OECD (Rychen, 2002), Đỗ Hương Trà (2015), Weinert (2001), Nguyễn Quang Uẩn (2013) và kế thừa trực tiếp định nghĩa của Lê Thị Duyên (2020). Theo đó, NL ĐHNN của học sinh trung học phổ thông được xác định là sự tổng hợp các phẩm chất và thuộc tính cá nhân thể hiện qua việc tìm hiểu thông tin nghề nghiệp, đối chiếu năng lực bản thân với yêu cầu nghề nghiệp và đưa ra quyết định lựa chọn ngành nghề.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai bao gồm:

• Phương pháp nghiên cứu lí luận: Thu thập, phân tích và hệ thống hóa các văn bản quy phạm (Chương trình GDPT 2018, Quyết định 146/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về phê duyệt Đề án chuyển đổi số quốc gia đặt mục tiêu đến năm 2030 có 80% cơ sở giáo dục tổ chức hoạt động STEM/STEAM), các tài liệu khoa học trong và ngoài nước về tư duy thiết kế và giáo dục hướng nghiệp.
• Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thiết kế bài dạy chủ đề STEAM và tổ chức thực nghiệm trên học sinh lớp 11 tại trường phổ thông ở Thành phố Hồ Chí Minh theo hình thức phân nhóm làm việc (4 nhóm).
• Phương pháp thống kê toán học: Xử lý và lượng hóa dữ liệu thu nhận từ bảng kiểm, rubric đánh giá mức độ đạt được các chỉ số hành vi năng lực của học sinh.

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu bao gồm: tài liệu chương trình giáo dục môn Vật lí 2018, hồ sơ học tập của học sinh, biên bản quan sát tiết dạy, sản phẩm mô hình kỹ thuật do học sinh chế tạo, phiếu đánh giá tiêu chí theo rubric và kết quả kiểm tra định lượng năng lực.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận dạy học theo tư duy thiết kế ở trường trung học phổ thông

Chương 1 hệ thống hóa khung lý luận về tư duy thiết kế trong giáo dục phổ thông. Tác giả làm rõ bản chất phi tuyến tính của quy trình tư duy thiết kế với 5 giai đoạn kinh điển của mô hình d.School (Stanford), đồng thời đối sánh với các quan điểm của Tshiteem (2017) và IDEO (2013). Tác giả phân tích chi tiết quy trình luân chuyển giữa các pha "tư duy mở" (phân tán ý tưởng, trực giác) và "tư duy đóng" (hội tụ, chọn lọc giải pháp tối ưu bằng phân tích) trong từng bước dạy học.

Trong nội dung giáo dục STEAM, tác giả phân định rõ 5 lĩnh vực kiến thức thành phần cấu thành theo chuẩn chương trình 2018:

• Khoa học (S): Cung cấp cơ sở khoa học tự nhiên và bối cảnh xã hội để giải quyết tình huống thực tiễn.
• Công nghệ (T): Khả năng sử dụng, quản lý và đánh giá các công cụ công nghệ.
• Kỹ thuật (E): Kỹ năng vận dụng toán học và khoa học vào quy trình thiết kế đối tượng hoặc hệ thống.
• Nghệ thuật khai phóng (A): Ý nghĩa nhân văn, khơi gợi lòng thấu cảm, đạo đức xã hội và tư duy thẩm mỹ.
• Toán học (M): Công cụ toán học hóa, tính toán thông số kỹ thuật và lượng hóa giải pháp.

Nội dung trọng tâm tiếp theo của Chương 1 là cấu trúc hóa năng lực định hướng nghề nghiệp của học sinh THPT. Tác giả xây dựng ma trận đánh giá NL ĐHNN, xác định các chỉ số hành vi và thiết lập các công cụ đo lường gồm bảng kiểm quan sát, rubric định lượng và hồ sơ học tập.

Chương 2: Tổ chức dạy học một số kiến thức chuyên đề: “Mở đầu về điện tử học” theo mô hình tư duy thiết kế

Chương 2 trình bày quá trình phân tích nội dung chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" (Vật lí 11) và tiến trình thiết kế bài dạy chủ đề STEAM cụ thể mang tên: “Giao thông tầm nhìn 360°”.

Nội dung kiến thức vật lí và linh kiện điện tử trong chuyên đề được khai thác gồm:

• Quang điện trở (LDR) và điện trở nhiệt (NTC/PTC).
• Cảm biến ánh sáng và cảm biến nhiệt độ.
• Mạch khuếch đại thuật toán (Op-amp) mắc theo cấu hình không đảo.
• Rơ-le điện từ (Relay) và mạch đóng ngắt điều khiển.
• Đèn LED phát tín hiệu cảnh báo.
• Cảm biến chuyển động hồng ngoại PIR HC-SR501.

Giai đoạn tư duy thiết kế	Mục tiêu và nội dung hoạt động trong chủ đề “Giao thông tầm nhìn 360°”	Sản phẩm dự kiến của học sinh
Giai đoạn 1: Đồng cảm	Tiếp cận bối cảnh tai nạn giao thông tại các khúc cua khuất tầm nhìn, điểm mù giao thông; sử dụng khung POEMS và kỹ thuật kể lại trải nghiệm để thấu cảm với khó khăn của người tham gia giao thông (người thụ hưởng).	Hồ sơ phân tích bối cảnh, thông tin về người thụ hưởng và các yếu tố gây mất an toàn giao thông.
Giai đoạn 2: Xác định vấn đề	Xác định nhiệm vụ thiết kế hệ thống cảnh báo tự động; tìm hiểu kiến thức chuyên đề điện tử học (nguyên lý cảm biến PIR HC-SR501, mạch Op-amp, Relay).	Phát biểu vấn đề thiết kế; bảng tổng hợp kiến thức khoa học - kỹ thuật cần sử dụng.
Giai đoạn 3: Lên ý tưởng	Nhóm học sinh công não (Brainstorming) đề xuất giải pháp kỹ thuật, phác thảo sơ đồ mạch nguyên lý và bản vẽ cấu tạo 3D hộp đèn tín hiệu.	Bản vẽ phác thảo thiết kế, sơ đồ nguyên lý mạch điện tử cảnh báo điểm mù.
Giai đoạn 4: Dựng mẫu	Lắp ráp các linh kiện điện tử (cảm biến PIR, relay, đèn LED, dây dẫn, nguồn điện) vào khung vỏ mô hình theo phương án đã chọn.	Nguyên mẫu đèn báo tín hiệu tự động hoạt động được theo tín hiệu cảm biến.
Giai đoạn 5: Kiểm tra	Vận hành thử nghiệm nguyên mẫu khi có vật thể/người chuyển động qua vùng quét cảm biến; thu thập nhận xét, ghi nhận lỗi và đề xuất điều chỉnh.	Bảng ghi nhận phản hồi, nguyên mẫu hoàn thiện sau khi hiệu chỉnh thông số kỹ thuật.

Chương này cũng công bố chi tiết hệ thống học liệu, bộ linh kiện chuẩn bị cho các nhóm, bảng kiểm đánh giá bản thiết kế (Bảng 2.15), bảng kiểm đánh giá nguyên mẫu (Bảng 2.16) và khung Rubric đánh giá các chỉ số hành vi năng lực định hướng nghề nghiệp, đặc biệt gắn với nhóm ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa (KTĐK & TĐH).

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày kế hoạch, diễn biến và kết quả thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại lớp học thực tế. Tác giả tiến hành chia lớp thành 4 nhóm học sinh, triển khai hồ sơ học tập và giao nhiệm vụ tìm hiểu thông tin về ngành nghề Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa.

Nội dung chương mô tả chi tiết tiến trình diễn ra qua các nhiệm vụ:

• Học sinh nghiên cứu tài liệu học tập, nhận diện linh kiện thực tế (PIR HC-SR501, Relay, LED).
• Từng cá nhân đề xuất ý tưởng thiết kế, nhóm thống nhất sơ đồ đi dây dẫn nối các linh kiện điện tử.
• Học sinh tiến hành lắp ráp mạch điện trên bảng mạch thực tế, dưới sự quan sát và hỗ trợ kỹ thuật của giáo viên khi gặp sự cố mạch chưa thông.
• Kiểm thử vận hành: Di chuyển tay qua vùng quét của cảm biến PIR để kiểm tra đèn báo tín hiệu cảnh báo có bật sáng chính xác hay không.

Kết quả thực nghiệm được phân tích trên hai bình diện: đánh giá định tính (sự hứng thú, tính chủ động, khả năng hợp tác nhóm, mức độ thấu cảm vấn đề xã hội và nhận thức về ngành kỹ thuật) và đánh giá định lượng (kết quả chấm điểm hồ sơ học tập, bảng kiểm vận hành mạch điện và điểm số Rubric năng lực định hướng nghề nghiệp của từng học sinh qua các chỉ số hành vi thành phần).

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đạt được các kết quả cụ thể phản ánh đúng nội dung thực nghiệm trong văn bản:

• Xây dựng hoàn chỉnh tiến trình dạy học chủ đề STEAM "Giao thông tầm nhìn 360°" tích hợp 5 bước tư duy thiết kế, vận dụng trực tiếp các kiến thức linh kiện điện tử (quang điện trở, điện trở nhiệt, Op-amp không đảo, relay điện từ, cảm biến chuyển động PIR HC-SR501).
• Chế tạo thành công mô hình đèn báo tín hiệu tự động cảnh báo điểm mù; cả 4 nhóm học sinh trong quá trình thực nghiệm sư phạm đều hoàn thành việc đấu nối mạch điện, khắc phục lỗi tiếp xúc dây và vận hành phát tín hiệu đèn khi có chuyển động tương tác.
• Thiết lập bộ công cụ đánh giá năng lực định hướng nghề nghiệp gồm bảng kiểm bản thiết kế, bảng kiểm nguyên mẫu và thang đo Rubric định lượng theo các chỉ số hành vi gắn với ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa.
• Tác giả đề xuất hệ thống giải pháp sư phạm (Bảng 3.9) nhằm hỗ trợ giáo viên phổ thông phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp cho học sinh thông qua các hoạt động trải nghiệm kỹ thuật thực tế.

Về mặt đóng góp khoa học, đề tài là một trong những nghiên cứu ứng dụng mô hình tư duy thiết kế vào việc giảng dạy chuyên đề lựa chọn môn Vật lí cấp trung học phổ thông theo Chương trình Giáo dục phổ thông 2018. Khóa luận cung cấp một mô hình thực nghiệm sư phạm cụ thể, kết nối kiến thức lí thuyết mạch điện tử với giáo dục hướng nghiệp thực tế, đóng vai trò tài liệu tham khảo cho giáo viên trong việc triển khai bài học STEAM liên môn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Văn bản khóa luận chỉ rõ các giới hạn trong quá trình thực hiện:

• Phạm vi thực nghiệm sư phạm còn hẹp, mới được triển khai trên đối tượng học sinh tại địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh trong khoảng thời gian giới hạn (tháng 3/2021 đến tháng 4/2021), chưa có điều kiện khảo sát mở rộng trên nhiều địa bàn trường học có điều kiện cơ sở vật chất khác nhau.
• Đề tài chỉ mới thiết kế và kiểm nghiệm cho một chuyên đề đơn lẻ ("Mở đầu về điện tử học") với một chủ đề STEAM cụ thể ("Giao thông tầm nhìn 360°").
• Thời lượng tiết học phổ thông tạo áp lực nhất định lên tiến độ chế tạo và thử nghiệm sản phẩm mẫu của học sinh.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả xác định:

• Mở rộng quy mô thực nghiệm sư phạm trên nhiều đối tượng học sinh và các trường THPT khác nhau để tăng tính đại diện của dữ liệu định lượng.
• Tiếp tục nghiên cứu, thiết kế thêm các bài học STEAM theo quy trình tư duy thiết kế cho các chuyên đề học tập khác trong toàn bộ chương trình Vật lí 11 và Vật lí 12 theo Chương trình Giáo dục phổ thông 2018.
• Tối ưu hóa bộ công cụ đánh giá Rubric để giáo viên phổ thông có thể áp dụng thuận tiện trong điều kiện giảng dạy thông thường.

Giá trị tham khảo

Khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho các đối tượng sau:

• Giáo viên môn Vật lí trung học phổ thông: Tham khảo cấu trúc kế hoạch bài dạy bài học STEAM theo quy trình 5 bước tư duy thiết kế, cách lựa chọn linh kiện và hướng dẫn học sinh đấu nối mạch điện tử cơ bản.
• Sinh viên ngành Sư phạm Vật lí và học viên cao học ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí: Tham khảo phương pháp tích hợp giáo dục hướng nghiệp vào môn học chuyên ngành, cấu trúc xây dựng hồ sơ học tập và phương pháp thiết kế công cụ đánh giá năng lực định lượng (Rubric).
• Phần đáng tham khảo nhất: Chương 2 của khóa luận với bản phân tích chi tiết các linh kiện điện tử, quy trình tổ chức 5 hoạt động theo mô hình tư duy thiết kế, cùng Phụ lục 1 và Phụ lục 2 chứa đựng toàn bộ hồ sơ học tập và thông số kỹ thuật bộ linh kiện chủ đề "Giao thông tầm nhìn 360°".

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận áp dụng mô hình tư duy thiết kế nào và gồm những giai đoạn cụ thể nào?
Khóa luận áp dụng mô hình tư duy thiết kế của Viện Thiết kế Hasso Plattner (d.School) thuộc Đại học Stanford, gồm 5 giai đoạn: Đồng cảm (Empathize), Xác định vấn đề (Define), Lên ý tưởng (Ideate), Dựng mẫu (Prototype) và Kiểm tra (Test).

2. Sản phẩm kỹ thuật mà học sinh chế tạo trong bài học STEAM là gì và sử dụng linh kiện nào?
Sản phẩm kỹ thuật là mô hình "Đèn báo tín hiệu tự động" dùng để cảnh báo tại các khúc cua, điểm mù giao thông. Các linh kiện điện tử được sử dụng bao gồm: cảm biến chuyển động hồng ngoại PIR HC-SR501, rơ-le điện từ (Relay), đèn LED báo hiệu, mạch khuếch đại thuật toán (Op-amp), dây dẫn, nguồn điện và vỏ hộp mạch điện.

3. Hoạt động hướng nghiệp trong đề tài tập trung vào ngành nghề kỹ thuật cụ thể nào?
Tiến trình dạy học của đề tài tập trung bồi dưỡng hiểu biết và trải nghiệm kỹ năng liên quan trực tiếp đến ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa (KTĐK & TĐH).

4. Khung POEMS được tác giả sử dụng vào mục đích gì trong tiến trình dạy học?
Khung POEMS (People - Con người, Objects - Vật thể, Environment - Môi trường, Messages & Media - Tin nhắn & Phương tiện, Services - Dịch vụ) được sử dụng làm công cụ định hướng thu thập thông tin ở bước "Kể lại trải nghiệm", giúp học sinh phân tích toàn diện bối cảnh giao thông và thấu cảm sâu sắc nhu cầu của người thụ hưởng trong giai đoạn Đồng cảm.

5. Thực nghiệm sư phạm của đề tài được triển khai ở đâu và vào thời gian nào?
Thực nghiệm sư phạm được tiến hành trên đối tượng học sinh lớp 11 (chia làm 4 nhóm) tại trường phổ thông thuộc Thành phố Hồ Chí Minh, trong thời gian từ tháng 3/2021 đến tháng 4/2021.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Chu Thụy Mỹ Uyên đã vận dụng mô hình tư duy thiết kế 5 giai đoạn của trường Stanford để xây dựng tiến trình dạy học chủ đề STEAM "Giao thông tầm nhìn 360°" thuộc chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" (Vật lí 11). Nghiên cứu gắn kết kiến thức vật lí về cảm biến và mạch điều khiển tự động với việc phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa cho học sinh phổ thông. Hệ thống công cụ đánh giá định lượng và dữ liệu thực nghiệm sư phạm cung cấp minh chứng rõ ràng cho tính khả thi của việc đổi mới phương pháp giảng dạy môn Vật lí theo định hướng giáo dục thực nghiệm và nhân văn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Cơ sở lí luận về dạy học định hướng STEAM theo quy trình tư duy thiết kế nhằm phát trién năng lực định hướng nghé nghiệp. + Chương 2: Xây dựng kế hoạch bai dạy một số kiến thức trong chuyên dé: “Mo dau về điện tử học” trong chương trình giáo dục phô thông môn Vật lí (2018) định hướng giao dục STEAM theo quy trình tư duy thiết ke. + Chương 3: thực nghiệm su phạm. CHUONG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC THEO TƯ DUY THIẾT KE Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHO THONG 1.

Tư duy thiết kế trong giáo dục phô thông 1. Khái niệm tư duy thiết kế Cum từ: “tư duy thiết kế” được dich từ tiếng anh: “Design Thinking”. Tư duy thiết kế (TDTK) được nhiều nhà khoa học, nhà kinh doanh, các kỹ sư nghiên cứu và tiếp cận ở nhiều khía cạnh khác nhau trong mỗi lĩnh vực. Trong khóa luận nảy, chúng tôi tiếp cận khái nhiệm “tu duy thiết kế" trong ngữ cảnh giáo dục.

Theo (Tshiteem, 2017): “Design Thinking is Human-centered problem solving tool which emphasize on Empathy, Collaboration, Co-creation and Stakeholder feedback to unlock Creativity and Innovation, which devises feasible and viable Big idea/solutions”. Tam dich: “tư duy thiết kế là công cụ giải quyết van dé lay con người làm trung tâm, nhẫn mạnh vào sự đồng cảm, sự hợp tác, cùng nhau sáng tạo và sự trao đổi giữa các người tham gia (nhà thiết kế, người thụ hưởng) dé mở khóa óc sáng tạo và đôi mới, điều này khiến các giải pháp khả thi hơn và đạt được thành công". Theo công ty Institut Dominicain d'Etudes Orientales du Caire (IDEO, 2013): “Design thinking is about believing we can make a diference, and having an intentional process in order to get to new, relevant solutions that create positive impact. It gives you a process for transforming difcult challenges into opportunities for design”.

Tam dich: “tu duy thiết kế là việc tin rằng chúng ta có thê tạo ra sự khác biệt và thực hiện một quy trình có chủ đích dé đạt được các giải pháp mới, phù hợp, tạo ra tác động tích cực. Tư duy thiết kế dẫn HS từ những thách thức khó khăn thành cơ hội cho việc thiết kế”. Khi xem xét khái niệm tư duy thiết kế dưới quan điểm này, tác giả (Tạ Thanh Trung, 2020) cho rằng: Cách tiếp cận nay sẽ không đưa ra một câu trả lời cho một van đề. Thay vào đó, thông qua việc tuân theo quy trình thiết kế phi tuyến tính, lặp đi lặp lại giữa cảm hứng, ý tưởng và thực hiện, quá trình thiết kế sẽ không ngừng khám pha được các giải pháp mới cho van dé Tu duy thiết kế (Design Trinking) So đồ I.I Mô hình tư duy thiết kế Nguồn: (Danah Henriksen, 2019) Ban dich theo (Ta Thanh Trung, 2020) Như vay, trong giới han khóa luận, chúng tôi tiếp cận TDTK như một quy trình day học: fe duy thiết kế là mot quy trình dạy học giúp HS giải quyết van dé thực tiên, từ chỗ đồng cam để xác định được van đề; hình thành ]' tưởng; dé xuất, lựa chọn gidi pháp có tính mới, sang tạo và thực hiện sản phẩm dựa trên như cau cua một đổi tượng trong bồi cảnh cu thể.

Theo (IDEO, 2013) mọi quy trình thiết kế đều bat đầu với một vấn dé cụ thé và có chủ đích cần giải quyết: điều này được gọi là một van dé thiết kế. Một vẫn đề thiết kế phải dé tiếp cận, dé hiểu, có thé tìm ra phương án dé giải quyết và nó phải được xác định phạm vi rõ rang, không quá lớn hoặc quá nhỏ, không quá mơ hỗ hoặc quá đơn giản. Đặc trưng của tư duy thiết kế Theo (Annette Diefenthaler, 2017): “Four mindsets typically guide the behavior of a designer and offer the potential for encouraging a mindshift to design thinking”.