SKKN Giải pháp chuyển đổi một số giờ học Vật lí 10 chương trình phổ thông 2018 sang giờ học theo định hướng STEM.

PHẦN I. MỞ ĐẦU
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
1. Lí do chọn đề tài
Hiện nay giáo dục STEM được xem là mô hình giáo dục toàn cầu. STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học). Giáo dục STEM là phương pháp dạy học (PPDH) thức giáo dục tích hợp, về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Đồng thời trang bị cho người học có các kĩ năng yêu cầu của thế kỉ 21.
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn. Ví dụ, Ở các nước châu Âu người ta dự đoán rằng nhu cầu cho các chuyên gia STEM sẽ phát triển đến năm 2025 là 8%, trong khi ở các ngành nghề khác – chỉ có 3%.
Hiện nay, các quốc gia hàng đầu thế giới đều có các chiến lược phát triển giáo dục STEM như Úc, Anh, Scotland, Mỹ, Trung Quốc, Anh, Hàn Quốc, Đài Loan…
Khác với các nước phát triển trên thế giới như Mỹ, giáo dục STEM du nhập vào Việt Nam không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ chính sách vĩ mô về nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho HS từ cấp tiểu học đến phổ thông trung học do các công ty công nghệ tại Việt Nam triển khai cùng với các tổ chức nước ngoài. Ví dụ cuộc thi Robotics make X 2019 của Công ty Cổ phần robot Công nghệ cao STEAM Việt Nam hay một số cuộc thi robocon của các hãng như Lego và một số cuộc thi robocon của các hãng khác trong nước. Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự lan toả với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau.
Việt Nam đang chú trọng triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông, giúp học sinh hướng tới các hoạt động trải nghiệm và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề thực tế trong cuộc sống. Theo Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 và Quyết định số 522/QĐ-TTg ngày 14 tháng 5 năm 2018 của Thủ tướng Chính phủ đã yêu cầu tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trong chương trình giáo dục phổ thông, tổ chức hoạt động giáo dục tích hợp khoa học – công nghệ – kĩ thuật – toán phù hợp với xu hướng ngành nghề của từng quốc gia, đáp ứng thị trường lao động, chuẩn bị điều kiện đào tạo nhân lực đáp ứng yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư.
Thông tư 32/2018/TT-BGDĐT ban hành Chương trình giáo dục phổ thông mới đã cụ thể hóa mục tiêu giáo dục phổ thông nhấn mạnh việc đổi mới phương

pháp dạy học theo định hướng phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh (HS) và trọng tâm là hình thành, phát triển năng lực tự học. Năng lực tự học là khả năng huy động, tổng hợp kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính tâm lí cá nhân như hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện thành công việc vận dụng tri thức đã học để giải quyết được các vấn đề thực tiễn.
Vật lí với đặc thù là bộ môn khoa học thực nghiệm có tính công nghệ và kỹ thuật, có nhiều kiến thức liên quan đến thực tiễn, thực hành như máy phát điện, động cơ điện, máy biến áp… nên yêu cầu mới đối với giáo viên (GV) vật lí và HS là phải thay đổi phương pháp, hình thức dạy và học; trong đó, dạy học Vật lí theo định hướng giáo dục STEM là một trong những hình thức dạy học hiệu quả góp phần nâng cao chất lượng dạy học và phát triển năng lực của HS.
Tuy nhiên giáo dục STEM là gì, xây dựng và tổ chức thực hiện giáo dục STEM như thế nào để đáp ứng nhu cầu phát triển năng lực học sinh cũng như làm thế nào đưa giáo dục STEM vào trong các môn học một cách khoa học, phù hợp với thực tiễn ở Việt Nam là những vấn đề mà không phải giáo viên nào cũng thực hiện được.
Chính vì lý do đó tôi quyết định chọn đề tài “Giải pháp chuyển đổi một số giờ học Vật lí 10 chương trình phổ thông 2018 sang giờ học theo định hướng STEM”.
2. Mục đích nghiên cứu
Chuyển đổi giờ học vật lí truyền thống sang giờ học theo định hướng STEM đảm bảo các tiêu chí: Giáo dục toàn diện; Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM; Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
– Mô hình giáo dục STEM
– Kĩ thuật dạy học EDP, 7E.
3.2. Phạm vi nghiên cứu: Chương trình vật lí 10 phổ thông mới (năm 2018).
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
– Tìm hiểu cơ sở lí luận về dạy học STEM ở trường THPT.
– Nghiên cứu chương trình và sách giáo khoa Vật lí 10
– Nghiên cứu giải pháp chuyển đổi giờ học vật lí truyền thống sang giờ học định hướng STEM.
– Xây dựng hệ thống các chủ đề dạy học STEM phục vụ giảng dạy một số bài học trong chương trình sách giáo khoa Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thông (GDPT) 2018.
– Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra, đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả của đề tài.
– Kết luận và đề xuất.
5. Đóng góp của đề tài
– Xây dựng được giải pháp chuyển đổi giờ học Vật lí truyền thống sang giờ học theo định hướng STEM.
– Xây dựng hệ thống các chủ đề dạy học STEM phục vụ giảng dạy một số bài học trong chương trình sách giáo khoa Vật lý 10 chương trình GDPT 2018.
6. Phương pháp nghiên cứu
– Đọc các tài liệu tham khảo liên quan đến đề tài, phân tích tổng hợp và khái quát hóa nội dung, xây dựng cơ sở lý luận của đề tài.
– Nghiên cứu những chủ trương chính sách của Nhà nước, của ngành Giáo dục có liên quan tới nội dung nghiên cứu.
– Nghiên cứu chương trình vật lí 10, các tài liệu về giáo dục và phương pháp giảng dạy Vật lí, các phương pháp dạy học hiện đại.
– Nghiên cứu thực tiễn dạy học thông qua dự giờ, quan sát, phỏng vấn… việc dạy và học vật lý ở trường phổ thông.
– Phương pháp thực nghiệm sư phạm.
PHẦN II. NỘI DUNG

I. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG TRƯỜNG PHỔ THÔNG
1.1. Cơ sở lí luận về giáo dục STEM
1.1.1. Khái niệm về giáo dục STEM
STEM là viết tắt của các từ Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Math (toán học). Tùy theo ngữ cảnh khác nhau mà thuật ngữ STEM được hiểu như là các môn học hay các lĩnh vực. Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học. Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học.
Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, ở đó các HS áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh tế mới.
Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày.
Giáo dục STEM sẽ thu hẹp khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra những con người có năng lực làm việc “tức thì” trong môi trường có tính sáng tạo cao và sử dụng trí óc có tính chất công việc ít lặp lại trong thế kỷ 21.
Theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. Khi chủ đề tích hợp liên môn không chỉ liên quan tới khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán, mà còn quan tâm lồng ghép nghệ thuật và nhân văn (Art), thì sẽ có giáo dục STEAM.
Nhằm đa dạng hóa hình thức tổ chức giáo dục STEM trong trường phổ thông, tại Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH, ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học, giáo dục STEM được mở rộng hơn. Theo đó, giáo dục STEM là một PPDH thức giáo dục nhằm trang bị cho HS những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn. Nhìn chung, khi đề cập tới STEM, giáo dục STEM, cần nhận thức và hành động theo cả hai cách hiểu sau đây:
– Một là, TƯ TƯỞNG (chiến lược, định hướng) giáo dục, bên cạnh định hướng giáo dục toàn diện, THÚC ĐẨY giáo dục 4 lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, và Toán học với mục tiêu “định hướng và chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề liên quan tới các lĩnh vực STEM, nhờ đó, nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế”.
– Hai là, PPDH TIẾP CẬN LIÊN MÔN (khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán) trong dạy học với mục tiêu: (1) Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM; (2)Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn; (3) Kết nối trường học và cộng đồng; (4) Định hướng hành động, trải nghiệm trong học tập; (5) Hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất người học.
1.1.2. Mục tiêu về giáo dục STEM
Giáo dục phổ thông giúp HS làm chủ kiến thức phổ thông, biết vận dụng hiệu quả kiến thức, kĩ năng đã học vào đời sống và tự học suốt đời, có định hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp, biết xây dựng và phát triển hài hoà các mối quan hệ xã hội, có cá tính, nhân cách và đời sống tâm hồn phong phú, nhờ đó có được cuộc sống có ý nghĩa và đóng góp tích cực vào sự phát triển của đất nước và nhân loại. Giáo dục phổ thông hướng tới phát triển phẩm chất và năng lực người học thông qua nội dung giáo dục với những kiến thức, kĩ năng cơ bản, thiết thực, hiện đại; phát triển hài hòa đức, trí, thể, mĩ. Mục tiêu giáo dục trên được thực hiện thông qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục trong chương trình giáo dục phổ thông. Cũng như các hoạt động giáo dục khác trong nhà trường, giáo dục STEM là một trong những hoạt động giáo dục góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục tổng quát và toàn diện nêu trên của chương trình giáo dục phổ thông. Trong đó, giáo dục STEM là một trong những hoạt động giáo dục hiệu quả trong việc hình thành và phát triển phẩm chất và năng lực cho HS. Một cách tổng quát, giáo dục STEM trong trường phổ thông hướng tới mục tiêu thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trên tất cả các PPDH diện về chương trình, đội ngũ GV, cơ sở vật chất và chính sách; nâng cao nhận thức của nhà trường, xã hội về vai trò, ý nghĩa của các môn học thuộc lĩnh vực STEM trong trường phổ thông; thu hút sự quan tâm, nâng cao hứng thú và chất lượng học tập của HS về những môn học này; kết hợp với hoạt động giáo dục hướng nghiệp và định hướng phân luồng, nâng cao tỉ lệ HS có xu hướng lựa chọn nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực STEM, đáp ứng yêu cầu về nguồn nhân lực STEM cho sự nghiệp công nghiệp hóa
– hiện đại hóa và phát triển kinh tế xã hội của đất nước. Có thể cụ thể hoá mục tiêu
của giáo dục STEM như sau:
– Góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông.
– Phát triển kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS phổ thông thông qua ứng dụng STEM, nhằm:
+ Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học và Toán.
+ Biết vận dụng kiến thức các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn.
+ Có thể đề xuất các vấn đề thực tiễn mới phát sinh và giải pháp giải quyết các vấn đề đó trong thực tiễn.
– Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS
– Định hướng nghề nghiệp cho HS
– Hướng tới giải quyết vấn đề trong thực tiễn
– Hướng tới việc HS vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết.
– Định hướng thực hành, nghề nghiệp
– Khuyến khích làm việc nhóm giữa các HS
1.1.3. Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM
Việc lồng ghép những kiến thức trên sách vở vào thực tế cuộc sống luôn là mục đích hướng đến của người dạy và người học. Để thiết kế một chủ đề STEM chất lượng, GV cần phải nắm được những hoạt động thực tế mà HS phải thực hiện:
– Tìm hiểu thực tiễn và phát hiện vấn đề.
– Nghiên cứu kiến thức nền.
– Giải quyết vấn đề.
Vì vậy, để xây dựng chủ đề giáo dục STEM cần chú trọng các tiêu chí sau:
Tiêu chí 1. Chủ đề STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn
Trong bài giảng STEM GV cần đặt HS vào những tình huống cần giải quyết của cuộc sống, và nhiệm vụ của HS là tìm giải pháp cho những vấn đề đó.
Tiêu chí 2. Cấu trúc thiết kế bài giảng STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật
– Xác định vấn đề.
– Nghiên cứu kiến thức nền.
– Đề xuất giải pháp.
– Lựa chọn giải pháp.
– Chế tạo mô hình.
– Thử nghiệm và đánh giá.
– Chia sẻ và thảo luận.
– Điều chỉnh.
Tiêu chí 3. Đưa HS vào hoạt động tìm tòi khám phá và định hướng hành động
Trong các hoạt động STEM HS được học theo định hướng gợi mở, hoạt động của HS là hoạt động được chuyển giao và hợp tác, các quyết định về giải pháp để giải quyết các vấn đề đều ở HS. Ngoài ra, HS thực hiện hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tự điều chỉnh các ý tưởng của mình.
Tiêu chí 4. Hình thức tổ chức bài giảng STEM lôi cuốn HS vào thực hành nhóm
Hoạt động nhóm sẽ là PPDH pháp tối ưu để khai thác triệt để những kĩ năng nền của HS.
Tiêu chí 5. Nội dung bài học STEM chủ yếu từ kiến thức mà HS đã được học của bộ môn Toán và khoa học.
Toán học, công nghệ, tin học, khoa học không phải là những môn học độc lập mà chúng liên kết với nhau, người học cần tổng hợp kiến thức và lồng ghép chúng để có được kiến thức tích hợp vận dụng nó giải quyết những vấn đề trong thực tiễn.
Tiêu chí 6. Coi sự thất bại trong quá trình học là một phần cần thiết
Có nhiều câu trả lời cho cùng một câu hỏi thế nhưng chỉ có một đáp án đúng và chính xác nhất, với PPDH pháp giáo dục mới, HS được phép sai và coi những thất bại đó như những bài học trong cuộc sống.
1.1.4. Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trong trường phổ thông
Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là:
– Đảm bảo giáo dục toàn diện
Thực tiễn triển khai dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM ở phổ thông cho thấy, có sự khác biệt về vai trò, vị trí giữa các môn học này. Cụ thể, toán và khoa học là những lĩnh vực được quan tâm, đầu tư. Trong khi đó, công nghệ và kĩ thuật chưa được quan tâm đúng mức. Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, với tinh thần đổi mới của Chương trình GDPT 2018, vấn đề này cần phải được giải quyết triệt để. Một trong những giải pháp là thúc đẩy giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông. Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh duy trì sự quan tâm các môn học thuộc lĩnh vực toán, khoa học, các lĩnh vực công nghệ, kĩ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các PPDH diện về đội ngũ GV, chương trình, cơ sở vật chất để giáo dục STEM đạt hiệu quả mong muốn.
– Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM
Hứng thú học tập là một trong những yếu tố tâm lí đặc biệt quan trọng trong học tập, góp phần hình thành và phát triển năng lực HS. Nhờ có hứng thú HS sẽ tự giác và tích cực trong học tập, và đó cũng là mầm mống của sáng tạo. Hứng thú học tập môn học nào đó không chỉ ảnh hưởng tích cực tới thành tích học tập của môn học đó, mà còn là yếu tố ảnh hưởng rất lớn tới xu hướng lựa chọn nghề nghiệp của HS sau khi kết thúc giai đoạn giáo dục phổ thông. Các hoạt động giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, HS được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của HS đối với các môn học thuộc lĩnh vực STEM và xuất hiện xu hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp.
– Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS
Dạy học phát triển năng lực, phẩm chất HS là một trong những tư tưởng đổi mới chủ đạo của giáo dục và đào tạo Việt Nam. Đối với giáo dục phổ thông, tư tưởng này được thể hiện đầy đủ và toàn diện trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018. Có nhiều PPDH thức để phát triển phẩm chất, năng lực cho người học, trong đó giáo dục STEM là một trong những PPDH thức phù hợp và rất hiệu quả.
Khi triển khai các bài dạy STEM, HS được hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, kĩ thuật. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho HS. Đó là các năng lực chung cốt lõi (tự chủ và tự học, giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo); các năng lực đặc thù như năng lực toán học, năng lực khoa học, năng lực công nghệ và năng lực tin học.
– Kết nối trường học với cộng đồng
Trong một số tình huống, nguồn lực của trường phổ thông là hữu hạn, không phát huy hết tư tưởng thúc đẩy giáo dục STEM trong nhà trường. Việc kết nối với xã hội là cần thiết để khai thác nguồn lực, để giúp HS có những trải nghiệm thực tiễn xã hội thay vì chỉ khu trú trong khuôn viên nhà trường. Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông cần kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, giáo dục đại học, cơ sở nghiên cứu, cơ sở sản xuất tại địa PPDH nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất, tài chính để triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa PPDH.
– Hướng nghiệp, phân luồng
Hướng nghiệp và phân luồng là một trong những vấn đề rất quan trọng của giáo dục phổ thông. Triển khai tốt hoạt động này, không chỉ giúp HS lựa chọn được nghề nghiệp phù hợp với bản thân và gia đình, mà còn giúp định hướng lực lượng lao động cho những ngành nghề xã hội đang có nhu cầu. Với mục tiêu ban đầu của giáo dục STEM là phát triển nguồn nhân lực thuộc các lĩnh vực này, thì giáo dục STEM ở trường phổ thông phải kết nối chặt chẽ với giáo dục hướng nghiệp và phân luồng. Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông, HS sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Qua đó, HS có được lựa chọn nghề nghiệp đúng đắn. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu hút HS theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư.
1.1.5. Giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí
a. Mục tiêu môn Vật lí
Giáo dục vật lí ở cấp trung học phổ thông tiếp tục phát triển, ở mức cao hơn, các năng lực vật lí mà HS đã tích lũy được sau khi kết thúc trung học cơ sở; tạo cơ hội phát triển ý thức, trách nhiệm sống và cách thức ứng xử khoa học. Đồng thời, qua học tập môn Vật lí có nhiều cơ hội rèn luyện ý thức lao động, an toàn lao động, tác phong khoa học cẩn thận, chu đáo, nghiêm túc cho HS. Kết thúc trung học phổ thông, HS có hiểu biết đại cương và định hướng nghề liên quan đến môn vật lí như Cơ điện tử, Tự động hóa, Vật liệu nano, Quang học lượng tử, Y học vật lí, Năng lượng hạt nhân, Thiên văn học, Vật lí môi trường.
b. Nội dung giáo dục môn Vật lí
Nội dung vật lí trong chương trình giáo dục cũng vận hành xoay quanh các nguyên lí, khái niệm chung về thế giới tự nhiên: sự đa dạng, tính cấu trúc, tính hệ thống, sự vận động và biến đổi, sự tương tác theo các quy luật của thế giới tự nhiên và một số thuộc tính, tư tưởng riêng như tính tương đối, sự tương tự, tính bảo toàn trong sự vận động và phát triển của thế giới vật chất. Ở trung học phổ thông nội dung được thiết kế chi tiết theo các mạch lôgic với những hệ vật lí từ đơn giản đến phức tạp. Trong dạy học vật lí, có những nội dung cơ bản, cốt lõi, phổ thông tất cả HS đều phải học. Bên cạnh đó, có những nội dung có tính đặc thù, chuyên biệt nhằm đáp ứng nguyện vọng, sở thích của HS, phù hợp với yêu cầu của từng địa PPDH, vùng miền. Các chuyên đề học tập trong môn Vật lí: Vật lí trong một số ngành nghề; Trái Đất và bầu trời; Vật lí với giáo dục và bảo vệ môi trường; trường hấp dẫn; truyền thông tin bằng sóng vô tuyến; mở đầu về điện tử học; dòng điện xoay chiều; một số ứng dụng vật lí trong chuẩn đoán y học; Vật lí lượng tử.
c. Định hướng giáo dục STEM trong môn Vật lí
Thúc đẩy và triển khai giáo dục STEM là một trong những ưu thế của môn Vật lí trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 bao gồm: (1) Giáo dục vật lí qua giáo dục STEM giúp HS thấy được ý nghĩa và tầm quan trọng của môn học với thực tiễn. Cách làm này tăng cường hứng thú, sự quan tâm, thôi thúc HS chủ động học tập và làm việc hiệu quả. (2) Giáo dục vật lí thông qua giáo dục STEM, có ưu thế hình thành và phát triển các năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực thiết kế một cách tự nhiên, hợp lí, tránh sự gượng ép; (3) Giáo dục vật lí thông qua giáo dục STEM góp phần vào giáo dục hướng nghiệp, tạo cơ hội để HS tìm hiểu và xem xét các lĩnh vực nghề nghiệp theo nhiều góc độ, từ đó giúp HS có thêm các căn cứ để lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với bản thân thay vì lựa chọn cảm tính; (4) Giáo dục vật lí thông qua giáo dục STEM góp phần phát triển năng lực nghiên cứu theo chu trình khoa học và chu trình kĩ thuật một cách trọn vẹn. Sản phẩm, quá trình công nghệ được tạo ra sau khi giáo dục môn Vật lí thông qua giáo dục STEM luôn mang tính tích hợp, có ý nghĩa thực tiễn, liên hệ chặt chẽ với toán học và các môn khoa học khác. Đặc điểm này là cơ sở để tăng cường giáo dục STEM ngay trong dạy học môn Vật lí dựa vào các hoạt động nghiên cứu theo quy trình khoa học, quy trình thiết kế kĩ thuật, hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật. Việc dạy học vật lí gắn với quá trình thực hiện bài học STEM tạo cơ hội mở cả về không gian và thời gian, tận dụng được sự hỗ trợ của cộng đồng, của hệ thống Internet. Giáo dục STEM trong giáo dục môn Vật lí được thực hiện thông qua dạy học các bài học, mạch nội dung, chuyên đề học tập từ tiểu học tới trung học như chế tạo thiết bị nâng đỡ nhờ hệ thống đòn bẩy thủy lực, chế tạo bơm tận dụng sức nước, xây dựng hệ thống lưu trữ điện mặt trời, xây dựng ngôi nhà tự làm mát, xây dựng bản hướng dẫn sử dụng các dụng cụ lao động sao cho hiệu quả, các dự án nghiên cứu thuộc các lĩnh vực kĩ thuật cơ khí, hệ thống nhúng, robot và máy thông minh. Khi triển khai chương trình, giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí sẽ tiếp tục được mở rộng thông qua dạy học các bài học liên môn giữa các môn học thuộc lĩnh vực STEM.