(SKKN mới NHẤT) xây DỰNG CHỦ đề GIÁO dục STEM về NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN
TRƯỜNG THPT NGUYỄN XUÂN ÔN
**********

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
ĐỀ TÀI:

XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM
VỀ NĂNG LƯỢNG SĨNG BIỂN

MƠN VẬT LÝ

NHĨM TÁC GIẢ: PHAN THỊ QUYÊN
PHAN XUÂN ANH
ĐẶNG ĐÌNH BÌNH

TỔ: TỰ NHIÊN
Nghệ An - 2022
ĐIỆN THOẠI: 0981039596 - 0963135096

TIEU LUAN MOI download :


MỤC LỤC
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ..................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................................... 1
2. Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................... 2
3. Đối tượng nghiên cứu................................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................. 2
PHẦN II: NỘI DUNG ......................................................................................................... 3
Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN. ............................................................. 3

1.1. Cơ sở lí luận về giáo dục STEM ............................................................................ 3
1.1.1. Khái niệm giáo dục STEM .............................................................................. 3
1.1.2. Quy trình xây dựng chủ đề STEM .................................................................. 3
1.2. Cơ sở lí luận về giáo dục phát triển bền vững. ...................................................... 5
1.2.1. Khái niệm giáo dục phát triển bền vững ........................................................ 5
1.2.2. Năng lực giải quyết vấn đề tích hợp trong giáo dục phát triển bền vững. ...... 5
1.3. Thực trạng của vấn đề và giải pháp thực hiện ....................................................... 6
1.3.1. Mơn Vật Lí trong chương trình giáo dục phổ thơng mới ................................ 6
1.3.2. Thực trạng về GD STEM ở trường phổ thông ................................................ 7
1.3.3. Những thuận lợi và khó khăn khi triển khai hoạt động STEM ở trường phổ
thông .......................................................................................................................... 8
1.3.4. Giải pháp thực hiện ......................................................................................... 9
Chương 2: XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ STEM VỀ NĂNG LƯỢNG SĨNG BIỂN ............ 10
2.1. Chun đề “ Vật lí với giáo dục bảo vệ mơi trường” trong chương trình giáo dục
phổ thông mới ............................................................................................................. 10
2.2. Chủ đề về năng lượng tái tạo ............................................................................... 10
2.2.1. Năng lượng và các vấn đề về năng lượng ..................................................... 10
2.2.2. Năng lượng tái tạo – Nguồn năng lượng của tương lai ................................. 11
2.2.3. Khung xác định các cơ hội và vấn đề về năng lượng tái tạo gắn với mục tiêu
phát triển bền vững .................................................................................................. 12
2.3. Chủ đề “ Năng lượng sóng biển” ......................................................................... 14
2.3.1. Năng lượng sóng biển là gì? .......................................................................... 14
2.3.2. Lịch sử nghiên cứu, khai thác năng lượng sóng biển trên thế giới ............... 14
2.3.3. Ưu, nhược điểm của việc khai thác năng lượng sóng ................................... 15
2.3.4. Cơ sở các nguyên lí Vật lí chuyển đổi năng lượng sóng thành điện năng .... 16
2.3.5. Tiềm năng năng lượng sóng biển ở Việt Nam .............................................. 19

TIEU LUAN MOI download :

2.4. Xây dựng chủ đề STEM về khai thác năng lượng sóng biển để góp phần phát
triển năng lực giải quyết vấn đề tích hợp trong giáo dục phát triển bền vững ........... 20
2.4.1. Mơ hình tiếp cận giáo dục phát triển bền vững trong chủ đề ........................ 20
2.4.2. Bảng mô tả kiến thức tổng hợp của các môn học thuộc lĩnh vực STEM...... 21
2.4.3. Mục tiêu ......................................................................................................... 22
2.4.4. Mô tả chủ đề .................................................................................................. 23
2.4.5. Tiến trình dạy học.......................................................................................... 24
2.4.6. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề trong chủ đề ........................................ 31
Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM....................................................................... 35
3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ............................................... 35
3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm ............................................................. 35
3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm ............................................................. 35
3.2. Đối tượng và nội dung của thực nghiệm sư phạm ............................................... 35
3.2.1. Đối tượng của thực nghiệm sư phạm ............................................................ 35
3.2.2. Nội dung của thực nghiệm sư phạm .............................................................. 35
3.3. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm .......................................................................... 35
3.4. Những thuận lợi và khó khăn trong q trình thực nghiệm sư phạm .................. 37
3.4.1. Những thuận lợi trong thực nghiệm sư phạm ............................................... 37
3.4.2. Những khó khăn trong q trình thực nghiệm .............................................. 38
3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................................................. 38
3.5.1. Đánh giá định tính ......................................................................................... 38
3.5.2. Đánh giá định lượng ...................................................................................... 44
PHẦN III. KẾT LUẬN ..................................................................................................... 48
1. Kết luận ................................................................................................................... 48
2. Kiến nghị ................................................................................................................. 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 50
PHỤ LỤC ............................................................................................................................ 1
Phụ lục 1: Hình ảnh thực nghiệm ..................................................................................... 1
Phụ lục 2: Phiếu học tập của học sinh .............................................................................. 6
Phụ lục 3: Phiếu đánh giá ............................................................................................... 10

TIEU LUAN MOI download :


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TT

VIẾT ĐẦY ĐỦ

VIẾT TẮT

1

GV

Giáo viên

2

HS

Học sinh

3

SGK

Sách giáo khoa

4

PTBV

Phát triển bền vững

5

GD PTBV

Giáo dục phát triển bền vững

6

GD VSPTBV

Giáo dục vì sự phát triển bền vững

7

NLTT

Năng lượng tái tạo

8

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

9

THPT

Trung học phổ thông

TIEU LUAN MOI download :


PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lí do chọn đề tài
Đất nước ta đang trong giai đoạn cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa gắn liền với
phát triển kinh tế. Điều đó đặt ra cho ngành giáo dục những nhiệm vụ và thách
thức mới. Trước hết, đó là yêu cầu về đào tạo nguồn nhân lực có trình độ cao, vừa
có phẩm chất vừa có năng lực. Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng
Chính phủ đã nêu: “Cuộc cách mạng cơng nghiệp lần thứ 4 với xu hướng phát triển
dựa trên nền tảng tích hợp cao độ của hệ thống nối số hóa – vật lí – sinh học với sự
đột phá internet vạn vật và trí tuệ nhân tạo đang làm thay đổi căn bản nền sản xuất
của thế giới”. Thủ tướng đã chỉ đạo các bộ, ngành, địa phương triển khai đồng bộ
nhiều giải pháp nhằm tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng cơng nghiệp
4.0. Theo đó, phải thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo
dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp cận các cơng nghệ
sản xuất mới, Bộ GDĐT cần tập trung vào thúc đẩy giáo dục STEM bên cạnh
ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thơng (CT GDPT).
Giáo dục STEM là một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc đổi mới
căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam. Và Vật lí là một mơn học có ý nghĩa
quan trọng đối với sự phát triển toàn diện của học sinh, có vai trị nền tảng trong
việc hình thành và phát triển thế giới quan khoa học của học sinh, góp phần thúc
đẩy giáo dục STEM. Mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thơng mơn Vật lí
(Ban hành kèm thông tư số 32/2018/TT – BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 của

Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo): “Chương trình mơn Vật lí coi trọng việc rèn
luyện khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để tìm hiểu và giải quyết ở mức
độ nhất định một số vấn đề của thực tiễn, đáp ứng đòi hỏi của cuộc sống; vừa bảo
đảm phát triển năng lực vật lí – biểu hiện của năng lực khoa học tự nhiên, vừa đáp
ứng yêu cầu định hướng nghề nghiệp của học sinh”. Thơng qua Chương trình mơn
Vật lí, học sinh hình thành và phát triển được thế giới quan khoa học; rèn luyện
được sự tự tin, trung thực, khách quan; cảm nhận được vẻ đẹp của thiên nhiên; yêu
thiên nhiên, tự hào về thiên nhiên của quê hương, đất nước; tôn trọng các quy luật
của thiên nhiên, trân trọng, giữ gìn và bảo vệ thiên nhiên, ứng xử với thiên nhiên
phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững.
Một trong ba chun đề của chương trình Vật Lí 10 trong chương trình giáo
dục phổ thơng mới là giáo dục bảo vệ mơi trường, tìm hiểu về tác động của việc sử
dụng năng lượng hiện nay đối với môi trường, kinh tế và khí hậu Việt Nam. Từ đó
giúp học sinh nhận thấy tầm quan trọng của năng lượng tái tạo trong bối cảnh hiện
nay và sự cần thiết của việc sử dụng nguồn năng lượng này để cung cấp nhu cầu về
năng lượng ngày càng lớn của người dân, mà không gây tổn hại đến môi trường,
không gây ảnh hưởng đến thế hệ mai sau.
Với các lí do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài “Xây dựng chủ đề giáo dục
STEM về năng lượng sóng biển” góp phần trong công cuộc giáo dục phát triển
1

TIEU LUAN MOI download :


bền vững, đồng thời nâng cao chất lượng dạy và học, đáp ứng yêu cầu phát triển
năng lực của HS trong chương trình giáo dục phổ thơng mới.
2. Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu
- Cơ sở lí luận về tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM.
Xây dựng chủ đề giáo dục STEM về năng lượng sóng biển (NLSB) góp phần

giáo dục phát triển bền vững (GD PTBV).
Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về giáo dục phát triển bền vững.
- Cách thiết kế các chủ đề giáo dục STEM.
- Xây dựng chủ đề STEM về khai thác năng lượng sóng biển.
- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và sự phù hợp của quá trình
dạy học chủ đề đã đề xuất.
3. Đối tượng nghiên cứu
Xây dựng chủ đề STEM, năng lượng tái tạo.
Tổ chức dạy học chủ đề STEM về năng lượng sóng biển.
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lí luận
- Nghiên cứu lí luận về tài liệu giáo dục định hướng phát triển bền vững, dạy
học chủ đề STEM.
- Nghiên cứu tài liệu về năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng sóng biển.
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Điều tra thực trạng dạy học chủ đề STEM.
Thực nghiệm sư phạm
Tiến hành thực nghiệm sư phạm các tiến trình giảng dạy chủ đề STEM về
năng lượng sóng biển đã được xây dựng để ghi nhận kết quả, đánh giá.
Phương pháp thống kê tốn học
Xử lí thống kê để phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm và kiểm định giả
thuyết thống kê.

2

TIEU LUAN MOI download :


PHẦN II: NỘI DUNG

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN.
1.1. Cơ sở lí luận về giáo dục STEM
1.1.1. Khái niệm giáo dục STEM
Giáo dục STEM là mơ hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS
áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật, nghệ thuật và toán học vào
giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. Việc vận dụng sáng tạo
quan điểm giáo dục tích hợp khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật và tốn học góp phần
hình thành, phát triển năng lực, phẩm chất gắn với giáo dục hướng nghiệp cho HS.
Mục tiêu của giáo dục STEM là kết hợp lồng ghép cả năm nhóm kỹ năng
trong các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học với học, nhằm phát
triển các năng lực giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo , phân tích, phản biện,…
- Khoa học thể hiện hệ thống kiến thức về bản chất và quy luật của vật chất và
vũ trụ, dựa trên quan sát, thử nghiệm và đo lường, và xây dựng quy luật để mô tả
những sự kiện này theo thuật ngữ chung.
- Công nghệ thể hiện những kỹ thức liên quan đến việc tạo ra và sử dụng
phương tiện kỹ thuật, mối quan hệ của chúng ta với cuộc sống, xã hội và môi
trường, dựa trên các chủ đề như nghệ thuật công nghiệp, kỹ thuật, khoa học ứng
dụng và khoa học thuần túy.
- Kỹ thuật cho phép ứng dụng thực tế của kiến thức khoa học thuần túy như
vật Lí hay hóa học trong xây dựng động cơ, cầu, tịa nhà, tàu và nhà máy hóa chất.
- Toán học thể hiện các ngành khoa học liên quan bao gồm đại số, hình học và
tính tốn, liên qua đến nghiên cứu về số lượng, hình dạng, khơng gian và tương
quang bằng cách sử dụng hệ thống ký hiệu chuyên ngành.
Nội dung kiến thức trong giáo dục STEM khơng khác nhiều với chương trình
giáo dục thơng thường nhưng nó khuyến khích học sinh tìm ra giải pháp thực tế
cho mỗi vấn đề mà học sinh gặp phải. Các em được tham gia nhiều vào hoạt động
thảo luận, chẳng hạn như tìm giải pháp về tình trạng ơ nhiễm mơi trường, sử dụng
năng lượng tiết kiệm và hợp lí,…
Việc đặt giáo dục STEM gắn liền với bối cảnh xã hội và môi trường sẽ giúp
học sinh khám phá những vấn đề trong thực tiễn, từ đó tìm cách giải quyết các vấn

đề. Điều này rất cần thiết trong bối cảnh hiện nay, và ảnh hưởng trực tiếp đến hành
động của chính các em đối với mơi trường và xã hội.
1.1.2. Quy trình xây dựng chủ đề STEM
Xây dựng chủ đề STEM có thể thực hiện thơng qua các bước sau:
Bước 1: Lựa chọn chủ đề

3

TIEU LUAN MOI download :


GV nên rà sốt các mơn thơng qua chương trình hiện có để tìm ra chủ đề gắn
với thực tế, có tính phổ biến, gắn liền với kinh nghiệm sống của HS, phù hợp trình
độ nhận thức của học sinh.
Ví dụ: “Giáo dục về bảo vệ môi trường” là một trong ba chun đề của
chương trình Vật Lí 10 mới và cũng là một vấn đề quan trọng trong xã hội hiện
đại. Trong chuyên đề này HS sẽ nhận thức được sự cần thiết phải bảo vệ môi
trường, tác động của việc sử dụng năng lượng hiện nay đối với mơi trường, kinh tế
và khí hậu Việt Nam, và sự cần thiết trong khai thác năng lượng tái tạo để đáp ứng
nhu cầu về năng lượng, đồng thời không gây ảnh hưởng đến môi trường.
Bước 2: Xác định các vấn đề ( câu hỏi) cần giải quyết trong chủ đề
Xác định vấn đề chính là định hướng các nội dung cần được đưa vào trong
chủ đề. Các vấn đề này là những câu hỏi mà thơng qua q trình học tập chủ đề,
học sinh có thể trả lời được.
Bước 3: Xác định các kiến thức cần thiết để giải quyết vấn đề
Dựa vào vấn đề cần giải quyết mà chủ đề đặt ra, GV sẽ xác định được kiến
thức cần đưa vào trong chủ đề. Các nội dung chủ đề đưa ra cần dựa trên các mục
tiêu đã đề ra, kiến thức trong mỗi chủ đề STEM cần có sự tích hợp kiến thức, kĩ
năng, của các lĩnh vực chuyên môn riêng.
Bước 4: Xây dựng mục tiêu dạy học của chủ đề

Mục tiêu dạy học của chủ đề cần cụ thể và lượng hóa được. Mục tiêu có thể
được thể hiện thành các năng lực của học sinh và cụ thể hóa thành các mục tiêu về
kiến thức, kĩ năng, và mục tiêu vận dụng kiến thức kĩ năng trong chủ đề STEM.
Bước 5: Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề
Ở bước này, GV cần làm rõ: Chủ đề có những hoạt động nào, từng hoạt động đó
thực hiện vai trị gì trong việc đạt mục tiêu toàn bài?
Ứng với mỗi hoạt động, giáo viên cần thực hiện các công việc sau:
- Xác định mục tiêu hoạt động
- Xây dựng nội dung học dưới dạng các tư liệu học tập: phiếu học tập, thông tin.
- Chuẩn bị phương tiện, thiết bị dạy học cho hoạt động.
- Dự kiến nguồn nhân, vật lực để tổ chức hoạt động.
- Lập kế hoạch tổ chức hoạt động dạy học: có thể sử dụng nhiều cách thức: hoạt
động cá nhân, hoạt động nhóm, hoạt động theo trạm, thực hiện dự án,…
- Xây dựng công cụ đánh giá mục tiêu hoạt động ( có thể là câu hỏi, một bài tập
hoặc một nhiệm vụ cần thực hiện và rubic đánh giá)
- Dự kiến thời gian cho mỗi hoạt động.
Bước 6: Lập kế hoạch dạy học chủ đề
4

TIEU LUAN MOI download :


Xây dựng kịch bản tổ chức dạy học toàn bộ chủ đề: thực hiện các hoạt động như
thế nào, ai, làm gì, thời gian bao lâu, ở đâu,…Chủ đề sẽ được tiến hành vào thời điểm
nào, cuối kì, cuối năm hay trong giờ ngoại khóa?
Bước 7: Tổ chức dạy học và đánh giá chủ đề
Việc tổ chức dạy học được thực hiện tùy theo trang thiết bị, cơ sở vật chất, trình
độ học sinh và thời gian cho phép.
Đánh giá chủ đề cần có các khía cạnh sau:
- Tính phù hợp thực tế dạy học với thời lượng dự kiến

- Mức độ đạt được mục tiêu của học sinh, thông qua kết quả đánh giá các hoạt
động học tập.
- Sự hứng thú của học sinh với chủ đề, thông qua quan sát và phỏng vấn học
sinh.
- Mức độ khả thi với điều kiện cơ sở vật chất.
1.2. Cơ sở lí luận về giáo dục phát triển bền vững.
1.2.1. Khái niệm giáo dục phát triển bền vững
Những thập niên gần đây, các quốc gia và nhiều tổ chức quốc tế đang rất quan
tâm đến sự phát triển bền vững, đặc biệt là vấn đề môi trường trong sự phát triển
bền vững vì vấn đề này ngày càng đe dọa một cách hiện hữu đến xã hội, đến sức
khỏe của từng người dân. Bộ trưởng Phùng Xuân Nhạ đã phát biểu tại Diễn đàn
Giáo dục vì sự phát triển bền vững và cơng dân tồn cầu của UNESCO rằng:
“Giáo dục chính là giải pháp , là con đường dẫn đến sự thay đổi để phát triển bền
vững. Giáo dục để đảm bảo người dân biết đâu là lựa chọn đúng đắn, đồng thời
giúp họ có thơng tin và kĩ năng để làm theo lựa chọn đúng đắn đó”.
GDVSPTBV theo cách hiểu của UNESCO: “Giáo dục vì sự phát triển bền
vững là trao quyền cho người học, giúp người học đưa ra các quyết định phù hợp
và có trách nhiệm đối với sự tồn vẹn mơi trường, thúc đẩy phát triển kinh tế và
tạo dựng một xã hội công bằng cho thế hệ hiện tại và tương lai trong khi tôn trọng
sự đa dạng văn hóa. GDVSPTBV là q trình học tập suốt đời và là một phần của
giáo dục có chất lượng. GDVSPTBV là giáo dục tích hợp và tạo sự chuyển biến,
theo đó chú trọng nội dung và kết quả học tập, phương pháp và môi trường học
tập. GDVSPT đạt được mục tiêu đặt ra thông qua việc chuyển biến xã hội”.
Nhiệm vụ trọng tâm của giáo dục hiện nay không chỉ tạo điều kiện cho con
người và cộng đồng thích ứng với những thay đổi ở địa phương và toàn cầu mà
còn để phát triển năng lực biến đổi thế giới, từ đó giúp con người nhận thức đầy đủ
về nhân loại và môi trường tự nhiên.
1.2.2. Năng lực giải quyết vấn đề tích hợp trong giáo dục phát triển bền vững.
Trong đề tài này, chúng tôi giới hạn phạm vi đánh giá là đánh giá năng lực
giải quyết vấn đề tích hợp của học sinh trong giáo dục phát triển bền vững. GV sẽ

là người tổ chức hoạt động để HS phải huy động các kiến thức để giải quyết vấn đề
5

TIEU LUAN MOI download :


tích hợp liên quan đến khoa học, cơng nghệ, xã hội, môi trường; tranh luận và phản
biện về các vấn đề phát triển bền vững, từ đó đưa ra quyết định và hành động.
Năng lực giải quyết vấn đề tích hợp là năng lực giải quyết vấn đề mà vấn đề
đó mang tính tích hợp các vấn đề khoa học, công nghệ, xã hội, môi trường. Năng
lực giải quyết vấn đề tích hợp là khả năng huy động, kết hợp một cách linh hoạt và
có tổ chức kiến thức, kỹ năng, thái độ, tình cảm, giá trị, động cơ cá nhân,.. để đưa
ra các phương án giải quyết khả thi, tồn diện và cơng bằng giúp thúc đẩy sự phát
triển bền vững.
Năng lực giải quyết vấn đề tích hợp được thể hiện thơng qua những hoạt động
trong q trình giải quyết vấn đề và được thể hiện qua 4 thành tố sau:
- Phát hiện vấn đề: nhận biết, phát hiện vấn đề có mang tính tích hợp của khoa
học, cơng nghệ, xã hội và môi trường. Theo Whimbey & Lockhead: Người giải
quyết vấn đề tốt là người biết tìm hiểu các sự kiện và mối quan hệ trong vấn đề
một cách đầy đủ, chính xác.
- Đề xuất phương án giải quyết vấn đề: Phân tích, sắp xếp, kết nối các thông
tin đã biết với kiến thức đã biết và đưa ra phương án giải quyết vấn đề, trong đó có
tính hướng đến tương lai, xã hội và mơi trường, tích hợp khoa học và công nghệ.
- Thực hiện giải pháp giải quyết giải quyết vấn đề: Thực hiện giải pháp, điều
chỉnh giải pháp cho phù hợp với thực tiễn.
- Đánh giá và phản ánh giải pháp: Đánh giá giải pháp đã thực hiện và vấn đề
đặt ra; phản ánh giá trị của giải pháp theo nhu cầu phát triển bền vững.
Học tập dựa vào giải quyết vấn đề dùng tình huống hoặc kịch bản giả làm vấn
đề. Từ các bối cảnh được đưa ra, học sinh có thể đưa ra luận điểm, thương lượng
và tích hợp nhiều loại mức độ chứng cứ cũng như kiến thức khác nhau để tìm câu

trả lời cho những câu hỏi liên quan đến xã hội.
1.3. Thực trạng của vấn đề và giải pháp thực hiện
1.3.1. Mơn Vật Lí trong chương trình giáo dục phổ thơng mới
Chương trình giáo dục phổ thơng mới (2018) được ban hành theo thông tư
/2018/TT-BGD&ĐT,
ngày 26/12/2018 đã xác định: Ở giai đoạn giáo dục định
38
hướng nghề nghiệp (cấp THPT), Vật lí là mơn học thuộc nhóm mơn Khoa học tự
nhiên, được lựa chọn theo nguyện vọng và định hướng nghề nghiệp của học sinh.
Chương trình mơn Vật lí lựa chọn phát triển những vấn đề cốt lõi thiết thực nhất,
đồng thời chú trọng đến các vấn đề mang tính ứng dụng cao là cơ sở của nhiều
ngành kĩ thuật, khoa học và công nghệ. Thời lượng dành cho mỗi lớp là 105 tiết
trong một năm học ( trong đó có 35 tiết dành cho các chuyên đề học tập), dạy trong
35 tuần.
Chương trình mơn Vật lí coi trọng việc rèn luyện khả năng vận dụng kiến
thức, kĩ năng đã học để tìm hiểu và giải quyết ở mức độ nhất định một số vấn đề
của thực tiễn, đáp ứng đòi hỏi của cuộc sống; vừa đảm bảo phát triển năng lực vật
lí và vừa đáp ứng được yêu cầu định hướng nghề nghiệp cho học sinh .
6

TIEU LUAN MOI download :


Thơng qua chương trình mơn Vật lí, học sinh hình thành và phát triển được
thế giới quan khoa học; rèn luyện được sự tự tin, trung thực, khách quan; cảm nhận
được vẻ đẹp của thiên nhiên; yêu thiên nhiên, tự hào về thiên nhiên của quê hương,
đất nước; tôn trọng các quy luật của thiên nhiên, bảo vệ thiên nhiên; đồng thời hình
thành và phát triển được các năng lực tự chủ và tự học, giải quyết vấn đề và sáng
tạo, giao tiếp và hợp tác .
Giáo dục STEM là một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc đổi mới

căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam. Vật lí là một mơn học có ý nghĩa
quan trọng đối với sự phát triển toàn diện của học sinh, có vai trị nền tảng trong
việc hình thành và phát triển thế giới quan khoa học của học sinh, góp phần thúc
đẩy giáo dục STEM.
1.3.2. Thực trạng về GD STEM ở trường phổ thơng
Để tìm hiểu thực trạng dạy học chủ đề Vật Lí theo hình thức giáo dục
STEM, chúng tôi đã tiến hành điều tra 24 GV bộ mơn Vật Lí tại các trường lân cận
trên địa bàn. Sau đây là bảng kết quả điều tra:
Kết quả khảo sát GV về thực trạng triển khai giáo dục STEM hiện nay
TT

Nội dung khảo sát

1

Thầy/cô hãy cho biết tầm
quan trọng của giáo dục
STEM cho học sinh trung
học phổ thông (HS THPT).

2

3

4

Thầy cơ có thường xun
tổ chức, các hoạt động
giáo dục STEM cho HS
khơng?

3Giáo viên gặp phải những
khó khăn nào trong việc
triển khai hoạt động giáo
dục STEM trong nhà
trường?

Mức độ khó khăn khi thiết
kế chủ đề STEM

Kết quả

Quan trọng

Bình
thường

Khơng
quan
trọng

45,8%

54,2%

0%

0%

Thường
xun

Thỉnh
thoảng

Hiếm
khi

Chưa bao
giờ

8,3%

12,5%

20,9%

58,3%

Khó xây
dựng nội
dung chủ
đề STEM

Cần nhiều
thời gian,
cơng sức
và kinh
phí.

Cơ sở

vật chất
khơng
đáp ứng
u cầu.

HS khơng
hợp tác

54,2%

100%

12,5%

8,3%

Rất khó
khăn

Khó khăn

Bình
thường

Đơn giản

8,3%

45,9%

33,3%

12,5%

Rất quan
trọng

7

TIEU LUAN MOI download :


5

6

4Điều kiện vật chất nhà
trường khi sử dụng để tổ
chức dạy học chủ đề
STEM.
5Thái độ của học sinh (HS)
trong quá trình học tập chủ
đề mơn Vật Lí theo định
hướng giáo dục STEM.

Rất tốt

Tương đối
tốt

Tạm ổn

Khơng
đảm bảo

8,3%

37,5%

41,7%

12,5%

Tất cả HS
đều nhiệt
tình hào
hứng

Đa số HS
nhiệt tình
hào hứng

29,1%

58,3%

Một số Khơng có
HS nhiệt HS nào
tình hào nhiệt tình
hứng

hào hứng
12,6%

0%

Từ các số liệu thu thập được ở trên khi khảo sát 24 giáo viên, kết hợp phỏng
vấn trực tiếp các giáo viên, cho thấy:
- Hầu hết các GV đều đã tìm hiểu và được tập huấn về giáo dục STEM nhưng
việc tổ chức dạy học chủ đề STEM còn rất hạn chế, GV còn gặp nhiều khó khăn
trong việc xây dựng nội dung chủ đề STEM, cách tổ chức, đánh giá HS theo phát
triển năng lực, phẩm chất...
Bên cạnh đó, cũng có một số ít giáo viên đã từng tổ chức chủ đề STEM cho HS
và đạt được một số kết quả nhất định.
1.3.3. Những thuận lợi và khó khăn khi triển khai hoạt động STEM ở trường
phổ thông
❖ Thuận lợi:
- Trong thời đại công nghệ số, GV và HS có khả năng tiếp cận với các phương
pháp dạy học và học tập dễ dàng nhờ hệ thống kết nối tồn cầu. HS và GV có thể
tham khảo các mơ hình dạy học STEM ở các trường học trong và ngoài nước.
- Các trường học đều có chiến lược phát triển, đầu tư cho các hoạt động dạy
học, khuyến khích GV dạy học theo định hướng phát triển năng lực.
- Thủ tướng chính phủ cũng đã giao trách nhiệm cho Bộ GD&ĐT thúc đẩy triển
khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thơng.
- Nhiều trường học đã thực hiện thí điểm và cho kết quả tốt, học sinh rất tích
cực, sáng tạo và chủ động trong cách tiếp cận phương pháp học tập này.
❖ Khó khăn:
- Việc triển khai giáo dục STEM trong nhà trường gặp một số khó khăn như:
kinh phí dành cho hoạt động giáo dục STEM cịn ít hoặc khơng có. Tổ chức hoạt
động STEM cần nhiều thời gian chuẩn bị, đầu tư về cả vật chất và trí tuệ; trang
thiết bị kĩ thuật, đồ dùng cịn thiếu, khơng đáp ứng yêu cầu hoạt động trải nghiệm

về STEM.
- Việc thực hiện ngồi khơng gian trường học cũng gặp một số khó khăn, vì các
em ở cùng nhóm lại ở nhiều xã khác nhau. Đặc biệt, do tình hình dịch covid đang
8

TIEU LUAN MOI download :


diễn biến hết sức phức tạp, số lượng HS tham gia học trực tiếp không đầy đủ và
thường xuyên; GV phải kết hợp hai hình thức dạy học trực tiếp và trực tuyến; HS ít
có cơ hội thảo luận nhóm trực tiếp để tạo sản phẩm, vì vậy việc triển khai dự án
STEM khó đạt hiệu quả cao.
- Với chương trình thi cử hiện hành, mơn Vật Lí đang rất nặng nề về Lí thuyết,
năng lực tính tốn của học sinh. Nhiều giáo viên và học sinh vẫn có tư duy “thi gì
học nấy” nên khơng mấy tích cực với hình thức dạy học STEM.
- Ngồi thời gian trên lớp, HS cịn tham gia là học thêm ngồi nên rất khó khăn
trong triển khai cơng việc ngồi giờ.
Mặc dù gặp phải nhiều khó khăn trong q trình tổ chức, triển khai hoạt động
STEM nhưng giáo dục STEM thực sự có nhiều ưu điểm nổi trội nhằm phát triển
toàn diện cho học sinh cả về phẩm chất lẫn năng lực, đáp ứng nhu cầu về nhân lực
trong thời đại 4.0.
1.3.4. Giải pháp thực hiện
+ Giáo viên cần nghiên cứu kỹ lí luận về giáo dục STEM, quy trình xây dựng
chủ đề STEM. Giáo viên cần vận dụng các phương pháp giáo dục một cách linh
hoạt, sáng tạo, phù hợp với mục tiêu, nội dung giáo dục, đối tượng học sinh và
điều kiện cụ thể. Kết hợp các hình thức học cá nhân, học nhóm, học ở lớp, học qua
dự án, tự học,... Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học, đặc biệt
trong tình hình dịch bệnh hiện nay.
+ Nhóm chun mơn xây dựng kế hoạch dạy học cho năm học mới:
Cần phải rà sốt, tìm hiểu nội dung của chương trình giáo dục phổ thơng mới

để có thể xây dựng chủ đề STEM phù hợp với chương trình học và đối tượng học
sinh.
+ Nhà trường cần có kế hoạch bổ sung, hoàn thiện cơ sở vật chất , đầu tư kinh
phí, tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên khi tổ chức các hoạt động dạy học.
+ Đánh giá hiệu quả của việc tổ chức chủ đề STEM tại nhà trường trong việc
phát triển một năng lực thành phần cụ thể thông qua hồ sơ học tập, sản phẩm thực
hành,.. của học sinh.
Theo lí thuyết đã trình bày ở trên, chúng tôi vận dụng và xây dựng “Chủ đề
STEM về năng lượng sóng biển” để chuẩn bị cho việc triển khai dạy học chuyên
đề 10.3. “Vật Lí với giáo dục về bảo vệ môi trường” một cách hiệu quả, góp phần
phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

9

TIEU LUAN MOI download :


Chương 2: XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ STEM VỀ NĂNG LƯỢNG SĨNG BIỂN
2.1. Chun đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ mơi trường” trong chương trình
giáo dục phổ thơng mới
Đây là một trong ba chuyên đề của chương trình Vật lí 10 trong chương trình
giáo dục phổ thơng mới. Sau đây là bảng yêu cầu cần đạt của HS sau khi học
chuyên đề[1]:
Yêu cầu cần đạt

Nội dung
Sự cần thiết
phải bảo vệ
môi trường

- Thảo luận, đề xuất, chọn phương án và thực hiện nhiệm vụ
học tập tìm hiểu :
+ Sự cần thiết bảo vệ môi trường trong chiến lược phát triển
của các quốc gia.
+ Vai trò của cá nhân và cộng đồng trong bảo vệ mơi trường

Vật lí với giáo - Thảo luận, đề xuất, chọn phương án và thực hiện nhiệm vụ
dục bảo vệ
học tập tìm hiểu:
mơi trường
+ Tác động của việc sử dụng năng lượng hiện nay đối với mơi
trường, kinh tế và khí hậu Việt Nam.
+ Sơ lược về các chất ơ nhiễm trong nhiên liệu hóa thạch,
mưa axit, năng lượng hạt nhân, sự suy giảm tầng ozon, sự
biến đổi khí hậu.
- Thảo luận, đề xuất, chọn phương án và thực hiện được
nhiệm vụ học tập tìm hiểu:
+ Phân loại năng lượng hóa thạch và năng lượng tái tạo.
+ Vai trò của năng lượng tái tạo
+ Một số công nghệ cơ bản để thu năng lượng tái tạo
2.2. Chủ đề về năng lượng tái tạo
2.2.1. Năng lượng và các vấn đề về năng lượng
Năng lượng sạch là một trong 17 mục tiêu vì sự phát triển bền vững. Năng
lượng đóng vai trị vơ cùng quan trọng đến phát triển bền vững, nó ảnh hưởng đến
tăng trưởng kinh tế, xã hội và sinh thái. Ở cấp độ vĩ mô, các quốc gia đang phát
triển cần một nguồn năng lượng lớn để phát triển kinh tế, điều này làm tăng đáng
kể tốc độ tiêu thụ năng lượng, ảnh hưởng đến các vấn đề về mơi trường, khí hậu
trên tồn Trái đất, và các vấn đề chính trị, quân sự. Dẫn đến sự can thiệp của quân
đội vào các khu vực giàu dầu mỏ, đấu tranh để giành được hợp đồng năng lượng,
tăng tốc sự phát triển của các kỹ thuật quân sự, cuộc đua vũ trang.

Như vậy, năng lượng giữ vị trí trung tâm của chiến lược phát triển bền vững
quốc tế, là mối quan tâm chính đối với hiện tại, tương lai trước mắt của chúng ta và
10

TIEU LUAN MOI download :


của các thế hệ tương lai. Việc đi tìm những nguồn năng lượng dồi dào hơn, đa
dạng hơn, thân thiện với môi trường trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết, và khai thác
nguồn năng lượng tái tạo là một lựa chọn hợp lí nhất.
2.2.2. Năng lượng tái tạo – Nguồn năng lượng của tương lai
Các nguyên nhân thúc đẩy sự phát triển của năng lượng tái tạo
- Sự biến đổi khí hậu
Sự biến đổi khí hậu đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng trên phạm vi toàn
cầu. Biểu hiện của sự nóng lên tồn cầu ngày càng rõ rệt đó là sự nóng lên của Trái
Đất, băng tan, nước biển dâng; các hiện tượng thời tiết bất thường, bão lũ, sóng
thần, hạn hán kéo dài,…Nguyên nhân khách quan gây ra biến đổi khí hậu là sự
thay đổi bức xạ khí quyển (sự biến đổi bức xạ mặt trời, độ lệch quỹ đạo của Trái
Đất, sự thay đổi nồng độ khí nhà kính,…). Tuy vậy, nguyên nhân chính gây ra biến
đổi khí hậu chính là do sự tác động của con người, đó là sự gia tăng nồng độ khí
C𝑂2 trong khí quyển phần lớn là do việc khai thác và sử dụng nhiên liệu hóa thạch
(EIA,2015; ILO,2011). Vì vậy, để giảm bớt ảnh hưởng đến sự nóng lên tồn cầu,
chúng ta cần chuyển dịch từ dạng năng lượng không bền vững sang dạng năng
lượng bền vững (WWF,2011).
- Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch
Hằng năm thế giới tiêu thụ một lượng nhiên liệu hóa thạch tương đương với
11 tỷ tấn dầu. Nếu chúng ta tiếp tục tiêu thụ ở tốc độ như vậy nguồn dầu thô sẽ cạn
kiệt vào năm 2052, nguồn khí tự nhiên sẽ cạn kiệt vào năm 2060 và nguồn than đá
sẽ cạn kiệt vào năm 2088 (Ecotricity, 2015). Trong khi nguồn năng lượng tái tạo
lại là nguồn năng lượng vô tận, theo viễn cảnh được đưa ra bởi Quỹ quốc tế bảo vệ

thiên nhiên (WWF), thế giới có thể được cung cấp năng lượng từ 100% các nguồn
năng lượng tái tạo trước năm 2050 (WWF, 2011).
- Vấn đề sức khỏe con người và chất lượng mơi trường sống.
Sản xuất điện từ năng lượng hóa thạch gây ra tác hại lớn đến sức khỏe của
người dân. Các nhà máy nhiệt điện khí và nhiệt than gây ơ nhiễm mơi trường
khơng khí và nước, liên quan đến các vấn đề sức khỏe của con người như bệnh về
đường hơ hấp, ung thư, tim mạch,..
Trong khi đó, các nguồn NLTT chỉ tạo ra một lượng nhỏ chất ô nhiễm không
khí (địa nhiệt, năng lượng sinh khối) hoặc khơng gây ra ơ nhiễm khơng khí (năng
lượng gió, mặt trời, thủy điện).
- Vấn đề an ninh năng lượng
An ninh năng lượng chính là vấn đề sống cịn đối với sự phát triển của một
quốc gia. Mỗi quốc gia đều có nhu cầu giảm thiểu các rủi ro liên quan đến sự gián
đoạn hoặc sự không ổn định của việc cung cấp năng lượng đặc biệt trong trường
hợp phải nhập khẩu năng lượng, sự xung đột của các nguồn năng lượng và sự biến
11

TIEU LUAN MOI download :


động về giá cả. Do đó, các quốc gia cần đa dạng hóa các nguồn năng lượng trong
đó có năng lượng tái tạo. Bằng cách đó, các quốc gia có thể giảm sự phụ thuộc vào
nhập khẩu các nguồn nhiên liệu hóa thạch, thúc đẩy sự phát triển kinh tế đất nước.
Năng lượng tái tạo
Năng lượng tái tạo là những nguồn năng lượng được bổ sung nhanh chóng, từ
trạng thái bất biến đến một vài năm, bằng cách chuyển đổi năng lượng mặt trời.
Đây là loại năng lượng có lợi cho cuộc sống cộng đồng, mà không gây ô nhiễm
môi trường, khơng khí; khơng đóng góp vào sự nóng lên tồn cầu, hiệu ứng nhà
kính; cũng như sự tồn tại của sự sống trên Trái đất.
Năng lượng tái tạo (NLTT) bao gồm: gió, mặt trời, thủy điện, địa nhiệt, sinh

khối (củi gỗ, trấu, phụ phẩm nông nghiệp và lâm nghiệp), khí sinh học, nhiên liệu
sinh học, và năng lượng thủy triều/đại dương/sóng.
Ưu điểm nổi bật của năng lượng tái tạo là có thể sử dụng lâu dài, bền vững và
thân thiện với môi trường. Nguyên tắc cơ bản của việc sủ dụng năng lượng tái tạo
là tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường
và đưa vào trong các sử dụng kĩ thuật. Các quy trình này được thúc đẩy liên tục,
đặc biệt là từ mặt trời. Nguồn dự trữ của chúng thường không đổi: mặt trời – được
sử dụng trực tiếp bằng các thiết bị như pin quang điện, tấm pin mặt trời, lò năng
lượng mặt trời , được sử dụng gián tiếp qua gió ( tuabin gió) , nước ( trên đập cao),
năng lượng địa nhiệt, sinh khối.
2.2.3. Khung xác định các cơ hội và vấn đề về năng lượng tái tạo gắn với mục
tiêu phát triển bền vững
Lựa chọn cách tiếp cận học tập dựa vào giải quyết vấn đề dưới dạng câu hỏi
lồng ghép giáo dục vì sự phát triển bền vững
Bước 1: Xác định kết quả học tập:
Học sinh nên có khả năng áp dụng và thể hiện hiểu biết của mình về:
- Năng lượng là gì?
- Năng lượng tái tạo là gì?
- Có những loại năng lượng tái tạo nào?
- Tiềm năng khai thác các nguồn năng lượng tái tạo ở Việt Nam, đặc biệt sóng
biển?
- Nguyên tắc hoạt động và cấu tạo của tấm hấp thu năng lượng mặt trời, máy phát
điện gió, máy phát điện sóng biển … là gì?
Các kết quả học tập về giáo dục vì sự phát triển bền vững:
1. Học sinh có hiểu biết các loại tài nguyên năng lượng tái tạo và không thể tái tạo
2. Thực hiện so sánh có hiểu biết về ưu điểm và nhược điểm của năng lượng
tái tạo và nhiên liệu hóa thạch bao gồm tác động môi trường, vấn đề sức khỏe, sử
12

TIEU LUAN MOI download :

dụng, an ninh năng lượng; tỷ lệ của các loại năng lượng này trong tổng tiêu thụ tại
địa phương.
2. Học sinh có hiểu biết về tác động tiêu cực của việc sản xuất năng lượng
không bền vững, hiểu được nhu cầu phải có cơng nghệ mới, tiên tiến để thúc đẩy
sản xuất năng lượng tái tạo góp phần phát triển bền vững.
3. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.
4. Đánh giá và hiểu được nhu cầu cần có năng lượng với giá cả phải chăng,
tin cậy, bền vững, sạch.
5. Đánh giá tiềm năng khai thác năng lượng tái tạo ở các địa phương.
Bước 2: Xác định cơ hội lồng ghép GDPTBV vào chủ đề

Hình 2.1. Khung lồng ghép GDPTBV vào chủ đề năng lượng tái tạo
Việt Nam là nước có bờ biển dài hơn 3000km và hàng nghìn đảo lớn nhỏ hiện
đang có cư dân sinh sống nhưng nhiều nơi trong số đó chưa thế đưa mạng lưới điện
đến được. Do đó, việc khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng tại chỗ như
năng lượng mặt trời, năng lượng thủy triều và năng lượng sóng biển để thay thế
cho các dạng năng lượng truyền thống đáp ứng nhu cầu của các vùng dân cư là một
việc rất ý nghĩa.
Từ các lí do trên, chúng tơi lựa chọn chủ đề “Năng lượng sóng biển” để dạy
học sinh giúp các em có thêm hiểu biết về nguồn năng lượng tái tạo này và tiềm
13

TIEU LUAN MOI download :


năng rất lớn của nó tại Việt Nam, và sản phẩm học sinh tạo ra là thiết bị chuyển
đổi năng lượng sóng thành năng lượng điện.
2.3. Chủ đề “ Năng lượng sóng biển”

2.3.1. Năng lượng sóng biển là gì?
Năng lượng sóng là năng lượng tái tạo có nguồn gốc từ sóng biển. Năng
lượng sóng là năng lượng phát sinh do gió. Một phần năng lượng Mặt trời mà Trái
Đất nhận được, được chuyển đổi thành năng lượng gió thơng qua sự đốt nóng khác
nhau trên Trái đất. Một phần năng lượng gió lại được truyền cho mặt nước tạo ra
sóng. Vì vậy, lượng năng lượng truyền cho sóng phụ thuộc vào tốc độ gió, thời
gian gió thổi và khoảng cách gió thổi ( đà sóng). Năng lượng sóng có thể được sử
dụng làm nhiều việc có ích như phát điện, khử muối trong nước và bơm nước vào
các hồ chứa …
2.3.2. Lịch sử nghiên cứu, khai thác năng lượng sóng biển trên thế giới
Tiềm năng năng lượng khổng lồ của trường sóng đã được ghi nhận từ thời đại
cổ xưa của loài người. Các thử nghiệm chuyển đổi năng lượng sóng đã được tiến
hành từ lâu: chuyển đổi năng lượng sóng được bắt đầu với việc sử dụng năng
lượng sóng để nén khí trong một ống chạy dọc giữa phao tạo ra cịi báo hiệu. Việc
sử dụng năng lượng sóng được tiến hành từ các năm 1940 với các máy phát điện
cho đèn tín hiệu tại các phao hàng hải.
Năm 2003, Bồ Đào Nha là nước đầu tiên trên thế giới có tổ hợp phát điện từ
sóng biển, với cơng suất khoảng 30MW; giá thành tương đương với điện gió.
Năm 2004, nghiên cứu khả thi của EPRI cho thấy tiềm năng của năng lượng
sóng tại khu vực Bắc Mĩ lớn hơn rất nhiều so với năng lượng thủy triều.
Năm 2005, Trung Quốc cũng đã cho xây dựng một trạm thủy điện sức sóng
có thể chịu được những cơn bão, trạm đã phát điện với công suất 6kW và hoạt
động tốt sau hơn 20 cơn bão.
Năm 2007, Scotland đã đặt 4 thiết bị pelamis công suất tổng đạt 3MW, với
giá thành 4 triệu bảng. Tại Mỹ có phao năng lượng sóng đầu tiên với công suất
40kW tại căn cứ biển ở Kancohe Hawaii.
Năm 2016, Tây Ban Nha có nhà máy chuyển đổi năng lượng sóng nổi đầu
tiên kết nối với kết nối với lưới điện tại trạm biển Biscay dưới dạng mẫu thử
30kW của hãng Oceantec. Cũng vào năm 2016, Hàn Quốc xây dựng một trạm nổi
thí điểm Yongsoo OWC có công suất 500 kW cách bờ đảo Jeju khoảng 1,5 km;

Viện nghiên cứu công nghệ đại dương và tàu thủy (KRISO) mở rộng Yongsoo
OWC lên 5 MW vào năm 2019.
Tại Việt Nam những năm gần đây đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu về việc sử
dụng năng lượng sóng biển. Điển hình như sáng chế “ Máy phát điện nhờ sóng
biển” của anh Lê Thanh Bình ( Quảng Trị) đã được trưng bày tại Hội chợ thiết bị
14

TIEU LUAN MOI download :


công nghệ Việt Nam năm 2010. Hay với đề tài “Máy phát điện từ năng lượng sóng
biển” của Bùi Nguyên Vọng – sinh viên ĐH Cần Thơ – đạt giải nhất cuộc thi Phát
minh xanh do công ty Sony VN tổ chức.
2.3.3. Ưu, nhược điểm của việc khai thác năng lượng sóng
Ưu điểm của năng lượng sóng
- Khả năng tái tạo: Năng lượng sóng là nguồn năng lượng dồi dào và sẽ khơng
bao giờ cạn. Sẽ ln có những con sóng vỗ vào bờ biển các quốc gia, gần các khu
vực ven biển.
- Thân thiện với môi trường: Các thiết bị năng lượng sóng hầu như khơng làm
suy thối mơi trường, không tạo ra các chất gây ô nhiễm và khí thải nhà kính
𝐶𝑂2 , NO, chất lỏng và chất rắn.
- Kinh tế:
+ Nguồn năng lượng tái tạo này giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch,
tăng cường hiệu quả năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính có hại.
+ Một lợi ích khác khi sử dụng năng lượng này là sự gần gũi với nơi tiêu dùng. Có
rất nhiều thành phố lớn và bến cảng nằm cạnh đại dương có thể khai thác năng lượng
sóng để sử dụng.
+ Nhiều cách khai thác: có rất nhiều cách để khai thác năng lượng sóng.
+ Ít phụ thuộc vào nước ngồi: Sự phụ thuộc vào các cơng ty nước ngồi đối với
nhiên liệu hóa thạch sẽ giảm nếu nguồn năng lượng từ sóng được khai thác tối đa.

Tuy vậy, việc sử dụng nguồn năng lương sóng cũng tồn tại những nhược điểm
nhất định đến môi trường. Việc tạo ra năng lượng sóng xảy ra trên bề mặt đại
dương là bờ biển, gần bờ hoặc nằm xa ngoài biển, nên các tác động của sóng đến
mơi trường cũng tương tự như cách phát điện gió ngồi khơi.
Sau đây là một số nhược điểm của năng lượng sóng:
- Thích hợp với một số địa điểm nhất định: nhược điểm lớn nhất để khai thác
năng lượng sóng là vị trí, địa điểm xây dựng nhà máy cần lựa chọn nơi thích hợp,
địi hỏi một dịng chảy mạnh mẽ, nhất qn của sóng.
- Chi phí vốn xây dựng và bảo trì cao.
- Ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển: Hầu hết các thiết bị năng lượng sóng ngồi
khơi được neo đậu trực tiếp xuống đáy biển và các dây neo có thể gây ra mối đe
dọa gây vướng víu cho một số động vật, đặc biệt là các voi. Những thiết bị này làn
xáo trộn đáy biển, thay đổi môi trường sống của các sinh vật biển và tạo ra tiếng ồn
làm xáo trộn cuộc sống biển.
- Môi trường: Việc khai thác năng lượng sóng tiềm ẩn một số tác động
đến mơi trường liên quan đến việc giải phóng và rị rỉ chất lỏng thủy lực, dầu
bơi trơn, sơn chống ăn mịn, màng sinh học và sơn phủ ra biển. Các phương
15

TIEU LUAN MOI download :


án trên bờ và gần bờ có thể có ảnh hưởng đến xói mịn bờ biển do sự thay đổi
của dịng chảy và sóng.
Ngồi ra, việc sử dụng máy phát điện có thể gây ảnh hưởng đến giao thơng
trên biển, gây tiếng ồn cho một số dân cư sống gần các khu vực biển, ảnh hưởng
đến việc săn mồi của cá heo và cá voi (chúng sử dụng tiếng vang để săn mồi). Tuy
nhiên, khi hoạt động đầy đủ, bất kì thiết bị nào tạo ra tiếng ồn có thể sẽ bị che
khuất bởi tiếng ồn tự nhiên đến từ sóng và gió.
2.3.4. Cơ sở các ngun lí Vật lí chuyển đổi năng lượng sóng thành điện năng

a. Ngun lí sử dụng dao động của sóng biển để tạo ra dao động của hệ
phao nổi, biến chuyển động sóng thành sự thay đổi của áp suất khơng khí
trong phao nổi
Từ ngun lí này có thể có phương pháp tạo ra điện năng trên cơ sở biến dao
động của phao để chạy máy phát điện. Hình 2.2 là sơ đồ hoạt động của phương
pháp này. Phao nổi có đường kính r chuyển động lên xuống một trục dẫn hướng
(1) nhờ sóng biển. Trục dẫn hướng này được cố định với đáy biển bằng một khớp
cầu đặc biệt gọi là hỗn hợp khớp nối (4). Trong phao nổi (2) được đặt một máy
nén khí, máy nén khí chuyển động được nhờ dao động lên xuống của phao nổi
dưới tác động của sóng. Khí nén tạo ra được điều chỉnh để chạy tuabin khơng khí
cũng nằm trong phao nổi (2) và tạo ra điện năng. Dọc theo trục hướng dẫn (1),
phao nổi được giữ bằng một hệ thống cáp kiểu lị xo có thể di động được (3) để
điều chỉnh độ cao thấp của phao theo mức nước hoặc theo thủy triều. Hộp khớp
nối (4) nối với một hệ thống gồm đường cáo nổi phụ (5), phao trợ giúp (9) và dây
neo (8) được giữ bằng hệ thống
neo rùa. Hệ thống phụ trợ này
sẽ làm tăng độ ổn định vị trí
cho phao nổi trên trục dẫn
hướng. Toàn bộ hệ trục dẫn
hướng, phao nổi được gắn với
trụ giữ phao (6) và móng đế
(7). Móng đế này được kết cấu
bằng hệ neo cọc xuống đáy
biển.
Hình 2.2. Nguyên lí sử dụng dao động của
phao để tạo ra điện năng
b. Nguyên lí biến đổi điện để tạo ra điện năng
Có hai dạng thiết bị để biến đổi năng lượng sóng thành điện năng làm việc
theo hai nguyên lí trên (Hình 2.3):
- Máy phát cảm ứng ở dạng phao dao động theo sóng (nam châm vĩnh cửu

dao động lên xuống, cuộn dây được cố định xuống đáy biển – hình 2.3a)
16

TIEU LUAN MOI download :


- Máy phát gắn với hệ thống phao cố định có gắn nam châm cố định với máy
phát cảm ứng (hình 2.3b)

Hình 2.3. Ngun lí biến đổi điện để
tạo ra điện năng

c. Ngun lí sử dụng phương pháp lắc có cơng suất lớn để biến đổi năng
lượng sóng sang cơ – điện năng.

Hình 2.4. Phương
pháp lắc có cơng
suất lớn để tạo
điện năng từ năng
lượng sóng
Ngun lí làm việc của thiết bị này như sau: bộ phao “con vịt” có phần phao
đối xứng được nối ghép với bộ truyền cơ năng và xoay dập dình quanh trục trụ
(2). Sóng biển với độ cao khác nhau sẽ tạo ra dao động cho phao và tạo ra momen
đối với trục trụ và làm quay hệ cơ chứa trong trục trụ. Phần phao đối xứng tạo ra
cho phao dao động liên tục dập dình theo các pha lên xuống của sóng. Với
phương pháp này có thể biến đổi tới 80% năng lượng sóng ra cơ năng và xấp xỉ 60
– 70 % ra điện năng.
d. Ngun lí tạo ra điện năng từ sóng với công suất nhỏ thông qua tuabin
thủy lực
Đây là phương pháp tạo ra điện năng khá đơn giản xong hiệu suất thấp và

chỉ ở phạm vi cơng suất nhỏ. Ngun lí này được mơ tả trên hình 2.5 với quy trình
làm việc như sau: Thiết bị tạo điện năng gồm một phao nổi có hình trụ hoặc hình
cầu được định vị và dẫn hướng theo trục định vị (4). Phần dưới đáy phao được lắp
ghép một hệ máy tuabin thủy lực tốc độ chậm và hệ biến đổi điện năng công suất
nhỏ. Khi phao chuyển động lên xuống theo sóng sẽ làm cho tuabin thủy lực quay
và như vậy tạo ra cơ năng để chuyển sang điện năng nhờ bộ truyền và máy phát
chứa trong phao nổi (3).
17

TIEU LUAN MOI download :


Hình 2.5. Máy phát điện bằng
tuabin thủy lực

e. Ngun lí tạo điện năng bằng guồng quay
Hình 2.6. Phương pháp tạo điện
năng từ sóng biển bằng guồng
quay

Phương pháp này dựa trên ngun lí tác động của sóng lên guồng quay làm
quay máy phát điện. Thiết bị gồm một phao nổi trên đó có đặt tuabin thủy lực và
máy phát điện. Nguyên lí làm việc của hệ thống phát điện theo nguyên lí guồng
quay được thể hiện trên hình 2.6, thiết bị làm việc theo nguyên lí này thường được
sử dụng tại các vùng ven bờ có sóng thường xuyên với độ cao từ 0,5m trở lên.
f. Phương pháp tích tụ năng lượng sóng biển để chuyển sang điện năng với
cơng suất lớn
Do trường sóng thực tế trên biển là một quá trình xác suất ngẫu nhiên nên tất
cả các loại thiết bị làm việc dựa trên 6 nguyên lí tạo ra điện năng nêu trên đều gặp
phải khó khăn là làm việc không đều, phụ thuộc vào độ cao và chu kì của từng

sóng riêng biệt. Các nhà kỹ thuật đã nghiên cứu nhiều giải pháp để tập trung, tích
trữ năng lượng sóng (giống như gương hội tụ ánh sáng mặt trời trong công nghệ
sử dụng năng lượng mặt trời).
Một trong những giải pháp tích tụ năng lượng sóng biển gọi là “Phương
pháp nắn chỉnh PACCELA”. Sơ đồ làm việc của hệ thống (hình 2.7) gồm:
- Máy phát điện (1)
- Bể chứa nước (3)

- Tuabin thủy lực (2)
- Hệ thống van lấy nước từ biển dưới tác dụng của

sóng.
Hình 2.7. Ngun lí làm việc của hệ
thống nắn chỉnh PACCELA

18

TIEU LUAN MOI download :


2.3.5. Tiềm năng năng lượng sóng biển ở Việt Nam
Việt Nam là nước có vị trí địa lí, đường bờ biển dài, đặc thù khí hậu nhiệt
đới gió mùa và nền kinh tế nơng nghiệp, có nguồn năng lượng tái tạo dồi dào và đa
dạng, cho nên có thể khai thác cho sản xuất năng lượng như thủy điện, điện gió,
điện sóng, điện mặt trời, sinh khối, địa nhiệt, nhiên liệu sinh học,…
Với đường bờ biển trải dài và vùng biển Đông rộng lớn với hơn 3400km
đường bờ biển với hơn 3000 đảo và quần đảo lớn nhỏ, nước ta cịn chịu tác động
của hai mùa gió mùa đơng bắc và tây nam khá ổn định theo không gian và thời
gian gió thổi, tạo ra mật độ năng lượng gió và sóng cao. Theo TS Dư Văn Tốn –
Viện nghiên cứu Biển và Hải đảo, Bộ tài nguyên và môi trường – nhận định năng

lượng sóng biểnViệt Nam có thể ở trong top 10 thế giới. Khu vực ven biển Ninh
Thuận có tiềm năng lượng sóng biển tốt nhất trên bờ biển Việt Nam, sau đó là khu
vực bờ biển Quảng Nam, Bình Thuận, Bạc Liêu.
Đề tài “Đánh giá tiềm năng năng lượng biển Việt Nam” do PGS.TS. Đỗ Ngọc
Huỳnh đã đưa ra 6 vùng tiềm năng năng lượng sóng dọc dải ven biển như sau:

Hình 2.8. Sơ đồ các điểm tính dịng năng
lượng sóng và phân vùng tiềm năng năng
lượng sống biển dải ven biển Việt Nam

- Vùng 1: Bắc vịnh Bắc Bộ từ Móng Cái đến Thanh Hóa: tại vùng này, do
đặc điểm rất thống đối với sóng từ phía Nam – là trường sóng chiếm ưu thế trong
gió mùa Tây Nam tại khu vực Vịnh Bắc Bộ nên năng lượng sóng chiếm ưu thế vào
các tháng 6,7,8 với giá trị từ 16kW/m trở lên vào thời gian này. Vào mùa đơng bắc
trường sóng tại khu vực này bị giới hạn bởi đà sóng ngắn nên năng lượng sóng
khơng lớn. Tại các trạm phía nam của vùng này ( trạm 7 đến 11) năng lượng sóng
khá đều quanh năm đạt từ 15 kW/m trở lên. Dòng năng lượng sóng trung bình năm
của vùng này đạt khoảng 15kW/m
- Vùng 2: Từ Thanh Hóa – Quảng Bình là vùng phía nam Vịnh Bắc Bộ với
đặc điểm là dòng năng lượng sóng trong gió mùa đơng bắc chiếm ưu thế. Tại vùng
này, từ tháng 10 năm trước đến tháng 2 năm sau, dịng năng lượng sóng lớn hơn
30kW/m trong mùa gió mùa Tây Nam; vào các tháng màu hè, năng lượng sóng tại
19

TIEU LUAN MOI download :


khu vực này nhỏ hơn 20 kW/m. Dòng năng lượng sóng trung bình của khu vực
này đạt khoảng 25 kW/m.
- Vùng 3: Khu vực Bắc Miền Trung từ Quảng Bình đến Quảng Nam. Khu

vực này quanh năm có dịng năng lượng khá nhỏ vì nguồn gió mùa Đơng Bắc bị
đảo Hải Nam che chắn, mùa gió Tây Nam thì gió thường thổi từ trong bờ ra. Tuy
nhiên, vào mùa đông, dịng năng lượng sóng tại vùng biển này khá mạnh. Dịng
năng lượng sóng trung bình năm của vùng này đạt khoảng 10 kW/m.
- Vùng 4: Khu vực Nam Trung Bộ từ Quảng Ngãi đến Ninh Thuận. Đây là
vùng có dịng năng lượng sóng mạnh nhất trên tồn dải ven bờ Việt Nam vì vùng
tiếp xúc trực tiếp với biển và có đà sóng gần như khơng bị giới hạn, trong cả hai
mùa gió thịnh hành. Trong gió mùa Đơng Bắc, năng lượng sóng tại vùng này đạt
khoảng 30 kW/m. Đặc biệt, tại các vùng ven bờ Phú Yên, Ninh Thuận, dịng năng
lượng sóng đạt xấp xỉ 100 kW/m. Dịng năng lượng sóng trung bình năm của vùng
này đạt khoảng 18 kW/m.
- Vùng 5: Khu vực đồng bằng Nam Bộ từ Bình Thuận đến Mũi Cà Mau.
Dịng năng lượng sóng tại vùng này khơng lớn vì ở đây tác động của trường sóng
trong gió mùa Đơng Bắc đã bị yếu đi. Dịng năng lượng sóng trung bình năm của
vùng này đạt khoảng 18 kW/m.
- Vùng 6: Ven bờ phía Tây từ Cà Mau đến Kiên Giang – khu vực biển phía
Tây Nam là vùng có năng lượng sóng yếu nhất trong tồn dải ven biển Việt Nam
có những trạm quanh năm độ cao sóng nhỏ hơn 0,5m và chu kì sóng nhỏ hơn 5s.
Dịng năng lượng sóng lớn nhất phía Tây đảo Phú Quốc với khoảng 15 kW/m và
xảy ra vào thời gian tháng 8, thời gian hoạt động mạnh của gió mùa Tây Nam;
dịng năng lượng trung bình của vùng này khoảng 5 -6 kW/m.
Có thể nhận thấy rằng năng lượng gió và năng lượng mặt trời đều bị hạn chế
vì là nguồn khơng liên tục, lúc có lúc khơng. Trong khi đó, năng lượng sóng biển
thì ln ln tồn tại bất kể mưa nắng, ngày đêm. Vì vậy, việc nghiên cứu và khai
thác năng lượng sóng biển nên được quan tâm và chú ý phát triển.
2.4. Xây dựng chủ đề STEM về khai thác năng lượng sóng biển để góp phần
phát triển năng lực giải quyết vấn đề tích hợp trong giáo dục phát triển bền
vững.
2.4.1. Mơ hình tiếp cận giáo dục phát triển bền vững trong chủ đề
Việc khai thác và sử dụng NLSB có đóng góp quan trọng đối với các vấn đề

kinh tế, xã hội, môi trường, chính trị :
- NLSB là nguồn năng lượng xanh, thân thiện với mơi trường, khơng phát thải
khí nhà kính và là nguồn năng lượng vô tận.
- Việc khai thác NLSB góp phần da dạng hóa nguồn năng lượng, đảm bảo an
ninh năng lượng quốc gia, giúp các quốc gia không phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu
từ nước khác.
20

TIEU LUAN MOI download :


- Có thêm một ngành cơng nghiệp mới, thúc đẩy phát triển KT, XH.
Trong chủ đề này, HS sẽ so sánh có hiểu biết về ưu điểm và nhược điểm của
năng lượng tái tạo và nhiên liệu hóa thạch bao gồm tác động môi trường, vấn đề
sức khỏe, sử dụng, an ninh năng lượng, đánh giá vai trò của NLSB là một lựa chọn
bền vững, kết hợp thu thập thông tin và kiến thức đã được học để tìm hiểu ngun
lí hoạt động của máy phát điện từ đó đưa ra giải pháp giải quyết vấn đề.

Hình 2.9. Mơ hình tiếp cận GDPTBV về khai thác năng lượng sóng biển
2.4.2. Bảng mô tả kiến thức tổng hợp của các môn học thuộc lĩnh vực STEM
Chế tạo “Máy phát điện sóng”
Khoa học (S)

Cơng nghệ,

Tốn học (M)

Kĩ thuật (T,E)
- Kiến thức về năng - HS được vận dụng quy trình kĩ
lượng và năng lượng thuật trong thiết kế, chế tạo, thử

tái tạo.
nghiệm, điều chỉnh.
- Kiến thức về hiện
tượng cảm ứng điện
từ, máy phát điện.
sự nổi (điều kiện

- HS được vận dụng và sử dụng
kìm, kéo, súng bắn keo, vật
nặngg, một số dây buộc (dây
cước,..), giấy nhám, giấy khơng

Vận dụng Tốn
học để đo đạc kích
thước các chi tiết
vật liệu, lắp ráp mơ
hình, kỹ năng tính
tốn thiết kế máy
phát điện sóng.
21

TIEU LUAN MOI download :