Sachverhalt: A. A.a Der 1957 geborene B._ war ab 2. April 1980 als Bauarbeiter für die X._ AG, Bauunternehmung, tätig. Am 27. Januar 2005 fiel er beim Ausschalen einer Decke von der Bockleiter und zog sich dabei eine Commotio cerebri sowie eine Schulter- und Beckenkontusion rechts zu (Austrittsbericht des Spitals M._ vom 1. Februar 2005). B._ nahm seine Arbeit am 9. Juni 2005 zu 50 % und ab 1. Juli 2005 zu 100 % wieder auf. Beim Versuch, einen Stahlquerträger einzuschweissen, verlor B._ am 22. August 2006 das Gleichgewicht, stürzte unbehelmt aus einer Höhe von ungefähr fünf Metern in eine Baugrube und erlitt gemäss Austrittsbericht des Spitals S._ vom 18. September 2006 eine Distraktionsverletzung Th8/9 mit Processus-articularis- und Lamina-Fraktur, einen Vorderkantenabriss Th9, eine Thoraxkontusion mit Rippenfraktur Costa 8 links und 9 rechts und Sternumfraktur sowie ein Schädel-Hirntrauma mit Commotio cerebri und ausgedehnter Rissquetschwunde am Schädel frontal. Er wurde mit der REGA ins Kantonsspital S._ geflogen, wo am gleichen Tag eine Rückenoperation durchgeführt wurde. Die SUVA erbrachte für die Folgen beider Unfälle Versicherungsleistungen. Mit Verfügung vom 31. Juli 2008 stellte sie ihre Leistungen bezüglich der Ereignisse vom 27. Januar 2005 und 22. August 2006 mangels organisch nachweisbarer Unfallfolgen bei fehlender Unfallkausalität psychisch bedingter Beeinträchtigungen auf den 15. August 2008 ein, was mit Einspracheentscheid vom 17. Juli 2009 und mit Entscheid des Verwaltungsgerichts des Kantons Thurgau vom 14. Juli 2010 bestätigt wurde. In teilweiser Gutheissung der dagegen geführten Beschwerde hebt das Bundesgericht mit heutigem Datum den kantonalen Gerichtsentscheid vom 14. Juli 2010 und den Einspracheentscheid der SUVA vom 17. Juli 2009 auf und weist die Sache an die SUVA zurück, damit sie, nach erfolgter Abklärung im Sinne der Erwägungen, über den Leistungsanspruch des Beschwerdeführers ab 16. August 2008 neu verfüge; im Übrigen weist es die Beschwerde ab (Urteil 8C_780/2010). A.b Am 20. Februar 2007 meldete sich B._ bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Die IV-Stelle des Kantons Thurgau gewährte Beratung und Unterstützung bei der Stellensuche (Arbeitsvermittlung; Mitteilung vom 13. Juni 2007). Nach erwerblichen und medizinischen Abklärungen sowie insbesondere gestützt auf die Ergebnisse einer polydisziplinären Expertise des Instituts Y._ vom 15. September 2009 lehnte die IV-Stelle einen Anspruch auf berufliche Massnahmen ab (Umschulung, Berufsberatung und Arbeitsvermittlung; Verfügung vom 2. Juni 2010). Mit zwei Verfügungen vom 18. August 2010 sprach sie B._ für die Zeit vom 1. August 2007 bis 31. August 2009 eine ganze Invalidenrente, basierend auf einem Invaliditätsgrad von 100 %, zu und verneinte einen Rentenanspruch ab 1. September 2009 unter Hinweis auf einen Invaliditätsgrad von 9 %. B. Gegen die Ablehnung der beruflichen Massnahmen (Verfügung vom 2. Juni 2010) und die Befristung der Invalidenrente (Verfügungen vom 18. August 2010) liess B._ Beschwerde erheben. Das Verwaltungsgericht des Kantons Thurgau vereinigte die beiden Verfahren und wies die Beschwerde betreffend berufliche Massnahmen ab, während es in teilweiser Gutheissung der Beschwerde betreffend Invalidenrente den Anspruch auf eine ganze Rente bis 30. November 2009 bejahte (Entscheid vom 19. Januar 2011). C. B._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen mit dem Antrag, es sei ihm über den 30. November 2009 hinaus eine ganze Rente zu gewähren und es seien ihm berufliche Massnahmen "(insbesondere Umschulungsmassnahmen) zuzusprechen und die Vorinstanz, eventualiter das Amt für AHV und IV des Kantons Thurgau, sei zur entsprechenden Leistungsausrichtung anzuweisen"; eventuell sei die Sache zur Neubeurteilung an das kantonale Gericht oder an die Verwaltung zurückzuweisen. Während die Vorinstanz auf Abweisung der Beschwerde schliesst, verzichten die IV-Stelle (unter Hinweis auf den kantonalen Gerichtsentscheid) und das Bundesamt für Sozialversicherungen auf eine Vernehmlassung. 