Khóa luận tốt nghiệp Khoa Sư phạm trung học Trường Đại học Sư phạm TpHCM.doc

Viết thuê đề tài giá rẻ trọn gói - KB Zalo/Tele : 0973.287.149
Luanvanmaster.com – Cần Kham Thảo - Kết bạn Zalo/Tele : 0973.287.149
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
NGUYỄN ĐỨC ANH
THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ STEM
“XE ROBOT TỰ DÒ ĐƯỜNG” DÙNG CẢM BIẾN
HỒNG NGOẠI NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH THCS
KHOA SƯ PHẠM TRUNG HỌC
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
NGUYỄN ĐỨC ANH
THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ STEM
“XE ROBOT TỰ DÒ ĐƯỜNG” DÙNG CẢM BIẾN HỒNG
NGOẠI NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT
VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH THCS
Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
Th.S LÊ HẢI MỸ NGÂN
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm

i
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo Đại học, Ban
chủ nhiệm, quý Thầy Cô giáo khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí
Minh và quý Thầy Cô giáo trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
học tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô là chuyên gia về giáo dục STEM
đã cho ý kiến góp ý sâu sắc về đề tài khoá luận. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết
ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Hải Mỹ Ngân – người đã tận tình
chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ, động viên, đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi
trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đã
giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập 4 năm ở trường đại học và
trong suốt thời gian thực hiện khoá luận này.
Xin chân thành cảm ơn.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm
2020
Tác giả
NGUYỄN ĐỨC ANH

ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC HÌNH ẢNH
MỞ ĐẦU
Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................5
1.1. Giáo dục STEM ....................................................................................................5
1.1.1. Khái niệm Giáo dục STEM ...........................................................................5
1.1.2. Mục tiêu của giáo dục STEM ........................................................................6
1.1.3. Giáo dục STEM ở Việt Nam .........................................................................7
1.1.4. Quy trình dạy học STEM dựa trên hoạt động thiết kế kĩ thuật......................8
1.2. Giáo dục khoa học Robot....................................................................................13
1.2.1. Giới thiệu Giáo dục khoa học Robot ...........................................................13
1.2.2. Giáo dục khoa học Robot và Giáo dục STEM ............................................13
1.2.3. Công cụ Robot trong Giáo dục khoa học Robot..........................................14
1.2.4. Cấu trúc hệ thống của robot trong Giáo dục Robot.....................................16
1.3. Dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề ...................................................17
1.3.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề .........................................................17
1.3.2. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề ............................................................17
1.3.3. Giải quyết vấn đề theo Tư duy máy tính (Computational Thinking) ..........18
1.3.4. Khung năng lực giải quyết vấn đề trong giáo dục khoa học robot..............20
Chương 2. THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ STEM “XE ROBOT TỰ DÒ ĐƯỜNG” ..................24
2.1. Bối cảnh và ý nghĩa thực tiễn chủ đề..................................................................24

iii
2.2. Mục tiêu dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề..................................... 25
2.3. Phân tích nội dung kiến thức trong chủ đề......................................................... 27
2.3.1. Môn Khoa học tự nhiên............................................................................... 29
2.3.2. Môn Công nghệ ........................................................................................... 30
2.3.3. Môn Tin học ................................................................................................ 30
2.3.4. Môn Toán học.............................................................................................. 31
2.4. Tiến trình tổng thể các pha hoạt động của tiến trình dạy học ............................ 32
2.5. Phương tiện, học liệu.......................................................................................... 35
2.5.1. Bộ dụng cụ Arduino – based robotic kit...................................................... 35
2.5.2. Tài liệu hướng dẫn thực hiện sản phẩm ...................................................... 39
2.5.3. Học liệu trong chủ đề .................................................................................. 58
2.5.4. Bộ câu hỏi định hướng ................................................................................ 61
2.6. Tiến trình tổ chức dạy học chi tiết...................................................................... 65
2.6.1. Hoạt động 1: Đặt vấn đề. Tìm hiểu tổng quan về robot. ............................. 65
2.6.2. Hoạt động 2: Khám phá kiến thức............................................................... 70
2.6.3. Hoạt động 3. Lập bản thiết kế sản phẩm ..................................................... 93
2.6.4. Hoạt động 4: Lắp ráp và vận hành sản phẩm .............................................. 97
2.6.5. Hoạt động 5: Báo cáo sản phẩm.................................................................. 98
2.7. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh ...........................................100
2.7.1. Công cụ đánh giá.......................................................................................100
2.7.2. Khung rubrics đánh giá năng lực giải quyết vấn đề ..................................101
2.8. Một số lưu ý cho GV khi triển khai tổ chức dạy học chủ đề............................108
Chương 3. KHẢO SÁT Ý KIẾN CHUYÊN GIA.......................................................110

iv
3.1. Mục tiêu khảo sát..............................................................................................110
3.2. Đối tượng khảo sát............................................................................................110
3.3. Hình thức khảo sát ............................................................................................110
3.4. Nội dung khảo sát .............................................................................................110
3.5. Kết quả khảo sát................................................................................................111
3.5.1. Danh sách các chuyên gia đã cho ý kiến ...................................................111
3.5.2. Kết quả khảo sát ý kiến của chuyên gia.....................................................111
3.5.3. Ý kiến của chuyên gia về chủ đề ...............................................................114
3.6. Nhận xét............................................................................................................117
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

v
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu Chú thích
GV Giáo viên
HS Học sinh
GD Giáo dục
NL Năng lực
GQ Giải quyết
GQVD Giải quyết vấn đề
EDP Engineering Design Process
THCS Trung học cơ sở
HĐ Hoạt động
PHT Phiếu học tập
PhĐG Phiếu đánh giá
BCC Bộ công cụ

vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Các pha hoạt động của quy trình dạy học STEM theo thiết kế kĩ thuật........11
Bảng 1.2. So sánh tư duy GQVD và tư duy máy tính[27].............................................19
Bảng 1.3. Khung năng lực giải quyết vấn đề trong GD khoa học robot .......................20
Bảng 2.1. Bảng mục tiêu năng lực giải quyết vấn đề trong chủ đề ...............................25
Bảng 2.2. Phân tích nội dung kiến thức môn KHTN.....................................................29
Bảng 2.3. Phân tích nội dung kiến thức môn Công nghệ ..............................................30
Bảng 2.4. Phân tích nội dung kiến thức môn Tin học ...................................................30
Bảng 2.5. Phân tích nội dung kiến thức môn Toán học.................................................31
Bảng 2.6. Bảng tiến trình tổng thể tóm tắt các pha hoạt động dạy học .........................32
Bảng 2.7. Bộ dụng cụ sử dụng trong chủ đề..................................................................36
Bảng 2.8. Hướng dẫn lắp ráp sản phẩm trong HĐ2.1. ..................................................42
Bảng 2.9. Hướng dẫn lắp ráp sản phẩm trong HĐ2.2 ...................................................46
Bảng 2.10. Hướng dẫn lắp ráp sản phẩm trong HĐ2.3 .................................................50
Bảng 2.11. Hướng dẫn lắp ráp hoàn thiện sản phẩm.....................................................54
Bảng 2.12. Nguyên lí hoạt động sản phẩm....................................................................56
Bảng 2.13. Danh sách học liệu sử dụng trong chủ đề....................................................58
Bảng 2.14. Bộ câu hỏi định hướng số 1.........................................................................61
Bảng 2.17. Bộ câu hỏi số 5. ...........................................................................................63
Bảng 2.19. Tiến trình dạy học Hoạt động 1...................................................................65
Bảng 2.20. Tiến trình dạy học Hoạt động 2.1................................................................71
Bảng 2.21. Tiến trình dạy học hoạt động 2.2.................................................................73
Bảng 2.22. Tiến trình dạy học Hoạt động 2.3................................................................82
Bảng 2.23. Tiến trình Hoạt động 3.1 .............................................................................94

vii
Bảng 2.24. Tiến trình dạy học Hoạt động 3.2 ............................................................... 95
Bảng 2.25. Tiến trình Hoạt động 4................................................................................ 97
Bảng 2.26. Tiến trình dạy học Hoạt động 5. ................................................................. 98
Bảng 2.27. Bảng công cụ đánh giá năng lực GQVD...................................................100
Bảng 2.28. Khung rubrics đánh giá năng lực GQVD..................................................101
Bảng 3.1. Danh sách chuyên gia cho ý kiến................................................................111
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát nhận xét chung chủ đề STEM “xe robot tự dò đường” .. 112
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát về Kế hoạch dạy học chủ đề "Xe robot tự dò đường".....112
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát về Phương tiện, học liệu chủ đề "Xe robot tự dò đường" 113
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát về Công cụ đánh giá chủ đề "Xe robot tự dò đường" .....114
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát về Hình thức của hồ sơ chủ đề "Xe robot tự dò đường" .. 114
Bảng 3.7. Ý kiến chuyên gia về Bộ hồ sơ dạy học......................................................114
Bảng 3.8. Ý kiến chuyên gia về sự phù hợp chủ đề với qui trình EDP.......................115
Bảng 3.9. Ý kiến chuyên gia về sự phù hợp với định hướng GD STEM....................115

viii
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Mục tiêu giáo dục STEM[3]............................................................................7
Hình 1.2. Sơ đồ các bước quy trình thiết kế kĩ thuật EDP ..............................................9
Hình 1.3. Sơ đồ Quy trình dạy học STEM theo thiết kế kĩ thuật ..................................10
Hình 1.4. Electronic Robot kit.......................................................................................15
Hình 1.5. Mechanical Robot kit.....................................................................................15
Hình 1.6. Humanoid robot .............................................................................................15
Hình 1.7. Sơ đồ các bộ phận của robot[23] ...................................................................16
Hình 2.1. Giao thông ở việt nam....................................................................................24
Hình 2.2. Sơ đồ mối liên hệ kiến thức và các bộ phận của robot ..................................28
Hình 2.3. Sơ đồ tiến trình dạy học.................................................................................35
Hình 2.4. Bản vẽ cấu tạo mặt trên xe robot ...................................................................39
Hình 2.5. Bản vẽ cấu tạo mặt dưới xe robot ..................................................................40
Hình 2.6. Bản vẽ sơ đồ mạch điện.................................................................................40
Hình 2.7. Sơ đồ khối lập trình mBlock..........................................................................41
Hình 2.8. Khối lệnh điều khiển xe chạy thẳng ..............................................................49
Hình 2.9. Khối lệnh điều khiển xe đi lùi........................................................................49
Hình 2.10. Khối lệnh điều khiển xe đi tới 3s, đi lùi 3s..................................................49
Hình 2.11. Sơ đồ thu gọn tiến trình chủ đề....................................................................70

1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Theo Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng
công nghiệp lần thứ tư, giáo dục Việt Nam hiện nay cần 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 nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc
đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học
trong chương trình giáo dục phổ thông”. Thông qua việc ban hành chỉ thị trên, giáo dục
STEM chính thức được chú trọng trong đổi mới giáo dục và đào tạo hiện nay.
Kể từ năm 2012 đến nay, giáo dục STEM đã được du nhập vào Việt Nam qua nhiều
hình thức khác nhau, ví dụ như thông qua các cơ sở giáo dục tư nhân. Sau đó giáo dục
STEM đã bắt đầu tạo được tiếng vang tại Việt Nam với nhiều hoạt động cộng đồng như
Ngày hội STEM, các cuộc thi mô hình STEM,… với sự tham gia đông đảo của các trường
trung học cơ sở và trung học phổ thông trong cả nước. Chính vì thế mà trong chương trình
giáo dục phổ thông mới thực hiện từ năm 2019, giáo dục STEM được xác định là phương
thức dạy học thông qua các môn khoa học, công nghệ, tin học và toán.
Cho đến nay, giáo dục STEM đang được khuyến khích triển khai trong nhà trường.
Một trong những mảng chủ đề thực tiễn trong giáo dục STEM là khoa học robot
(robotics). Nội dung này cũng đã được triển khai đa phần dưới hình thức câu lạc bộ ngoài
giờ, sử dụng các bộ công cụ lắp ráp như Lego, WeDo,.... Các hoạt động này tạo điều
kiện cho học sinh được trải nghiệm và tìm hiểu về lĩnh vực khoa học robot. Nhiều nghiên
cứu trên thế giới cũng khẳng định hiệu quả của việc tích hợp lĩnh vực khoa học robot vào
dạy học (D. J. S. o. P. Alimisis & Education, 2009; Benitti, 2012; Eguchi, 2014;
Nourbakhsh, Hamner, Crowley, & Wilkinson, 2004). Chính vì thế mà vấn đề quan tâm
ở đây là một chủ đề STEM lĩnh vực khoa học robot (STEM – Robotics) gắn kết với các
nội dung dạy học cụ thể trong chương trình có sự gắn kết như thế nào? Và việc dạy học
một chủ đề STEM - khoa học robot có thể phát triển năng lực giải quyết vấn đề như thế
Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

2
nào? Đó là lí do em nghiên cứu thực hiện thiết kế làm rõ sự gắn kết một chủ đề STEM
khoa học robot với các nội dung trong chương trình môn học.
Chủ đề STEM – Robotics mà em nghiên cứu trong đề tài là chủ đề “Xe robot tự dò
đường” sử dụng cảm biến hồng ngoại, đây là một chủ đề được lồng ghép các kiến thức
thuộc môn Công nghệ, Khoa học tự nhiên, Tin học và Toán học trong Chương trình
giáo dục phổ thông mới. Thông qua chủ đề này, học sinh biết các vận dụng các kiến
thức khác nhau để giải quyết các vấn đề thực tiễn thông qua việc tìm hiểu các cơ cấu
hoạt động của xe robot, vi mạch Arduino, cảm biến hồng ngoại và lập trình vi điều
khiển, để từ đó giúp học sinh phát triển được các năng lực đặc thù. Do đó đây là một
chủ đề vừa có tính thực tiễn vừa có nhiều khả thi áp dụng trong cả chương trình dạy
học ở các tiết học hoạt động trải nghiệm, từ đó cho thấy được tính phù hợp để xây
dựng chủ đề theo định hướng giáo dục STEM, đặc biệt là dạy học định hướng phát
triển năng lực được đề ra trong chương trình giáo dục phổ thông mới.
Trên cơ sở đó, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Thiết kế chủ đề STEM xe robot
tự dò đường nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Trung học cơ
sở”.
2. Mục tiêu của đề tài
Thiết kế chủ đề STEM “xe robot tự dò đường” theo quy trình thiết kế kĩ thuật
(EDP) nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong chương trình
Trung học cơ sở.
3. Giả thuyết khoa học
Nếu đề xuất thiết kế một chủ đề “xe robot tự dò đường” theo quy trình thiết kế
kĩ thuật (EDP) theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ bồi dưỡng được năng lực giải
quyết vấn đề cho học sinh trong chương trình Trung học cơ sở.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
+ Đối tượng nghiên cứu: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học
cơ sở thông qua chủ đề dạy học STEM.

3
+ Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy và học các môn học STEM, đặc biệt là môn
Khoa học tự nhiên theo chương trình phổ thông mới cấp Trung học cơ sở.
5. Nhiệm vụ đề tài
- Tìm hiểu cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học theo định hướng giáo dục STEM.
- Tìm hiểu hệ thống lý thuyết về quy trình dạy học thiết kế kĩ thuật EDP.
- Tìm hiểu về khoa học robot và giáo dục khoa học robot trong nhà trường.
- Phân tích chương trình Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Tin học và Toán học trong
chương trình giáo dục phổ thông mới để đưa ra một số nội dung liên quan khoa học
robot trong nhà trường.
- Phân tích và xây dựng nội dung chủ đề xe robot tự dò đường.
- Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM xe robot tự dò đường theo quy trình thiết kế kĩ
thuật EDP:
• Xây dựng một hệ thống các công cụ dạy học: bộ dụng cụ xe, hướng dẫn lắp ráp,
video, tranh ảnh, phiếu bài tập, thông tin thêm.
• Thiết kế tiến trình dạy học để tổ chức các hoạt động.
• Xây dựng hệ thống các câu hỏi, bảng tiêu chí đánh giá năng lực GQVD của học
sinh khi học chủ đề.
- Tham khảo ý kiến đánh giá của chuyên gia về chủ đề, tiến trình dạy học và các công
cụ hỗ trợ đã xây dựng hoặc thực nghiệm (nếu có thể).
6. Phương pháp nghiên cứu
- Đọc và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài.
- Phân loại và hệ thống hóa lý thuyết.
- Phân tích, tổng hợp thông tin.
- Quan sát khoa học.
- Lấy ý kiến chuyên gia.

4
7. Cấu trúc khoá luận
Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các tài liệu tham khảo và phụ lục, đề tài gồm 3
chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận.
Chương 2: Thiết kế chủ đề “Xe robot tự dò đường”
Chương 3: Tham khảo ý kiến chuyên gia

5
Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Giáo dục STEM
1.1.1. Khái niệm Giáo dục STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ),
Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học). Hiện nay thuật ngữ STEM được dùng
trong nhiều ngữ cảnh khác nhau, phổ biến nhất là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề
nghiệp.
+ Trong ngữ cảnh giáo dục, STEM là sự quan tâm của nền giáo dục đối với lĩnh vực
khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Thông qua việc dạy học tích hợp các môn
học trên với các nội dung gắn với thức tiễn, người học sẽ được phát triển và nâng cao
năng lực [1]
+ Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực khoa
học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Ví dụ: Nhóm ngành nghề về Công nghệ thông tin;
Y sinh; Kĩ thuật; Điện tử và Truyền thông…[1]
Giáo dục STEM có nhiều cách hiểu khác nhau. Trong đó có một số cách hiểu chính về
giáo dục STEM hiện nay là:
- Giáo dục STEM là sự quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và
Toán học. Đây là cách hiểu theo nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM. Ở cách hiểu
này, cứ tổ chức dạy học các môn thuộc lĩnh vực STEM nghĩa là giáo dục STEM.[1]
- Giáo dục STEM là định hướng tích hợp liên môn của bốn lĩnh vực/ môn Khoa
học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Tác giả Tsupros định nghĩa “Giáo dục STEM là
một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết
hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc học sinh được áp dụng những kiến
thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo
nên sự kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học
phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả nặng cạnh tranh trong nền kinh tế mới”.
Với cách hiểu này, giáo dục STEM được hiểu là giáo dục tích hợp STEM.[1]

6
- Giáo dục STEM là sự tích hợp từ ít nhất hai lĩnh vực/ môn học về Khoa học, Công
nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Theo quan niệm này, tác giả Sanders định nghĩa “Giáo
dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh 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”.[1]
- Ngoài ra, theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018, Bộ Giáo dục định nghĩa
“Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh
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.”[2]
Trong phạm vi của khoá luận này, chúng tôi quan tâm hơn đến quan điểm Giáo dục
STEM là sự tích hợp từ ít nhất hai lĩnh vực/môn học về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật
và Toán học trở lên.
1.1.2. Mục tiêu của giáo dục STEM
Theo tác giả Nguyễn Thanh Nga, giáo dục STEM gồm 3 mục tiêu chính như sau: [3]
+ Phát triển năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho học sinh. Đó là
những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật
và Toán học. Theo Chương trình tổng thể 2018, những năng lực đặc thù được phát
triển thông qua các môn học trên bao gồm: Năng lực khoa học; Năng lực công nghệ;
Năng lực tin học; Năng lực tính toán.
+ Phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh. Dạy học phát triển năng lực tuân theo
một số nguyên tắc nhất định, một trong những nguyên tắc quan trọng đó là học sinh
cần phải trải nghiệm quá trình hoạt động thực tiễn để từng bước hình thành và phát
triển năng lực của mình. Theo Chương trình tổng thể 2018, Năng lực cốt lõi của học
sinh bao gồm những Năng lực chung và những Năng lực đặc thù. Trong đó nhóm
Năng lực chung bao gồm: Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo; Năng lực tự chủ
và tự học; Năng lực giao tiếp và hợp tác.[2]

7
+ Định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh có
những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn
cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao
động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm
đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước.
Mục tiêu giáo dục
STEM
Phát triển năng
lực đặc thù STEM
Phát triển năng
lực cốt lõi
Định hướng nghề
nghiệp
Hình 1.1. Mục tiêu giáo dục STEM[3]
1.1.3. Giáo dục STEM ở Việt Nam
Ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng
cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Chỉ thị của Thủ tướng
đề ra những giải pháp và nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục tại Việt Nam. Trong đó Thủ
tướng nhấn mạnh giải pháp: “…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 nhận các xu
thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học,
công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo
dục phổ thông…”[4]. Với Chỉ thị trên, Việt Nam đã chính thức ban hành chính sách
thúc đẩy giáo dục STEM trong nhà trường, tạo điều kiện để liên kết các sáng kiến và
hoạt động giáo dục STEM hiện nay.
Trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM cũng được chú trọng rất rõ
ràng. GS. Nguyễn Minh Thuyết - Tổng Chủ biên Chương trình giáo dục phổ thông 2018 -
cho rằng: “Chương trình cải thiện rõ vị trí của Giáo dục tin học và Giáo dục công nghệ.
Điều này không chỉ thể hiện rõ tư tưởng giáo dục STEM, mà còn là sự điều chỉnh

8
kịp thời của giáo dục phổ thông trước cuộc cách mạng công nghiệp 4.0”[5]. Trong đó
giáo dục STEM thể hiện thông qua các biểu hiện cụ thể như sau: [5]
- Chương trình giáo dục phổ thông mới có đầy đủ các môn học STEM: Khoa học
tự nhiên, Công nghệ, Tin học, Toán học. Giáo dục STEM cũng được thể hiện rõ trong
các chương trình môn học này.
- Vị trí của giáo dục tin học và giáo dục công nghệ được cải thiện rõ rệt.
- Yêu cầu dạy học tích hợp và đổi mới phương pháp giáo dục tạo điều kiện tổ
chức các chủ đề STEM trong chương trình môn học, góp phần phát triển năng lực vận
dụng kiến thức liên môn giải quyết các vấn đề thực tiễn cho học sinh.
- Tính mở của Chương trình GDPT mới cho phép một số nội dung giáo dục
STEM có thể được xây dựng thông qua nội dung giáo dục của địa phương, kế hoạch
giáo dục của nhà trường và những hoạt động giáo dục được xã hội hoá.
1.1.4. Quy trình dạy học STEM dựa trên hoạt động thiết kế kĩ thuật
Quy trình thiết kế kĩ thuật (Engineering Design Process hay EDP) là một chuỗi các
bước thực hiện mô tả lại cách mà các kĩ sư sử dụng để giải quyết vấn đề; người kĩ sư
bắt đầu bằng đặt câu hỏi, hình dung các giải pháp, thiết kế kế hoạch, tạo mô hình, thực
nghiệm và kiểm thử mô hình, sau đó thực hiện cải tiến.[1] Đây cũng là các bước mà kĩ
sư tại NASA thực hiện. [6]
Quy trình thiết kế kĩ thuật dùng để xác định và giải quyết vấn đề có bốn đặc trưng gồm:
(1) tính lặp lại cao; (2) tính kết thúc mở, tức là một bài toán có thể có nhiều lời giải; (3)
ngữ cảnh có ý nghĩa cho việc học các khái niệm khoa học, toán học và kĩ thuật; (4) kích
thích tư duy hệ thống, mô hình hoá và phân tích[7]. Cũng theo NASA’s Best, quy trình
EDP khác biệt với các quy trình dạy học khác ở hai điểm chính: thứ nhất, không có
một lời giải cụ thể nhất định cho một bài toán; thứ hai, người học cần tự thiết kế bản
thiết kế[6]. Có thể mô tả cụ thể quy trình EDP gồm 6 bước như sau: [1]
(1) Đặt câu hỏi (Ask): Học sinh xác định vấn đề, các đòi hỏi cần phải đáp ứng
và các ràng buộc được xem xét.

9
(2) Tưởng tượng (Imagine): Học sinh suy nghĩ về các giải pháp và ý tưởng
nghiên cứu. Học sinh cũng cần xác định những gì người khác đã làm.
(3) Lập kế hoạch (Plan): Học sinh chọn từ 2 đến 3 ý tưởng hay nhất từ danh
sách liệt kê của họ và phác thảo các thiết kế có thể có, cuối cùng chọn một
thiết kế duy nhất cho nguyên liệu.
(4) Sáng tạo (Create): Học sinh xây dựng một mô hình làm việc, hoặc nguyên
mẫu phù hợp với các yêu cầu thiết kế và các ràng buộc thiết kế.
(5) Kiểm tra (Test): Học sinh đánh giá các giải pháp thông qua thử nghiệm; thu
thập và phân tích dữ liệu; tóm tắt điểm mạnh và điểm yếu của thiết kế đã
được tìm thấy trong quá trình thử nghiệm.
(6) Cải tiến (Improve): Dựa vào kết quả kiểm tra, học sinh thực hiện các cải tiến
về thiết kế. Học sinh cũng xác định những thay đổi sẽ thực hiện và giải thích
cho các sửa đổi này.
Đặt câu
hỏi
Cải tiến
Tưởng
tượng
Kiểm Lập kế
tra hoạch
Sáng
tạo
Hình 1.2. Sơ đồ các bước quy trình thiết kế kĩ thuật EDP
Cụ thể hoá quy trình thiết kế kĩ thuật, trong tài liệu tập huấn của Bộ giáo dục trung học
có đề xuất quy trình tổ chức hoạt động STEM theo các bước sau:

10
Xác định vấn đề hoặc nhu cầu thực tiễn
Toán
Nghiên cứu lí thuyết nền (học kiến thức mới)
Lí Hoá Sinh Tin Công nghệ
(Nội dung dạy học theo chương trình được sắp xếp phù hợp)
Đề xuất các giải pháp khả dĩ
Chọn giải pháp tốt nhất
Chế tạo mô hình hoặc mẫu thử nghiệm
Thử nghiệm và đánh giá
Chia sẻ và thảo luận
Điều chỉnh thiết kế
Hình 1.3. Sơ đồ Quy trình dạy học STEM theo thiết kế kĩ thuật
Tuy nhiên, tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu trên nhưng bước
trong quy trình có thể không cần thực hiện theo trình tự hết bước này mới đến bước
tiếp theo, mà có những bước có thể thực hiện đồng thời, hỗ trợ lẫn nhau. Cụ thể việc
“Nghiên cứu kiến thức nền” có thể được thực hiện đồng thời “Đề xuất giải pháp”; “Chế
tạo mô hình” được thực hiện đồng thời với “Thử nghiệm và đánh giá”, trong đó bước
này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia. Vì vậy, mỗi bài học STEM
được tổ chức theo 5 pha hoạt động như sau:[8]

11
Bảng 1.1. Các pha hoạt động của quy trình dạy học STEM theo thiết kế kĩ thuật
Mục đích Nội dung
Dự kiến sản Cách thức tổ chức
phẩm của HS hoạt động
HĐ1: Xác Xác định tiêu Tìm hiểu, Các mức độ hoàn + GV giao nhiệm vụ
định vấn chí sản đánh giá về thành nội dung (nội dung, phương
đề phẩm; phát hiện tượng, (Bài ghi chép tiện, cách thực hiện,
hiện vấn sản phẩm, thông tin, bài yêu cầu sản phẩm
đề/nhu cầu. công nghê. đánh giá, đặt câu phải hoàn thành);
hỏi vềhiện + HS thực hiện nhiệm
tượng, sản phẩm, vụ (qua thực tế, tài
công nghệ,…) liệu, video; cá nhân
hoặc nhóm);
+ HS báo cáo, thảo
luận.
+ HS phát hiện, phát
biểu vấn đề.
HĐ2: Hình thành Nghiên cứu Các mức độ hoàn + GV giao nhiệm vụ
Nghiên kiến thức nội dung thành nội dung (Nêu, đọc, nghe, nhìn
cứu kiến mới và đề SGK, tài liệu, (Xác định và ghi để xác định và ghi
thức nền xuất giải thí nghiệm đề được thông tin, được thông tin, dữ
và đề xuất pháp tiếp nhận, dữ liệu, giải liệu, giải thích kiến
giải pháp hình thành thích, kiến thức thức mới).
kiến thức mới mới, giải + HS nghiên cứu
và đề xuất pháp/thiết kế). SGK, tài liệu, làm thí
giải nghiệm (cá nhân hoặc
pháp/thiết kế. nhóm).
+ HS Báo cáo, thảo
luận.;
+ GV điều hành,
“chốt” kiến thức mới.
+ HS đề xuất giải
pháp, thiết kế mẫu thử
nghiệm.
HĐ3: Lựa Lựa chọn Trình bày, Giải pháp, bản + GV giao nhiệm vụ
chọn giải giải pháp, giải thích, thiết kế được lựa (Nêu rõ yêu cầu HS
pháp bản thiết kế. bảo về giải chọn và hoàn trình bày, báo cáo,
pháp, bản thiện. giải thích, bảo vệ giải
thiết kế để pháp, thiết kế);

12
lựa chọn và + HS báo cáo, thảo
hoàn thiện. luận;
+ GV điều hành, nhận
xét, đánh giá và hỗ trợ
HS lựa chọn giải
pháp, thiết kế mẫu thử
nghiệm.
HĐ 4: Chế Chế tạo và Lựa chọn Dụng cụ/thiết bị/ + GV giao nhiệm vụ
tạo mẫu thử nghiệm dụng cụ/thiết mô hình/ đồ (lựa chọn dụng cụ/
thử mẫu thiết kế. bị thí nghiệm, vật,… đã chế tạo thiết bị thí nghiệm để
nghiệm và chế tạo mẫu và thử nghiệm, lắp ráp…);
đánh giá theo thiết kế; đánh giá. + HS thực hành chế
thử nghiệm tạo, lắp ráp và thử
và điều nghiệm;
chỉnh. + GV hỗ trợ HS trong
quá trình thực hiện.
HĐ5: Trìnhbày, Trình bày và Dụng cụ/thiết bị/ + GV giao nhiệm vụ
Chia sẻ, chia sẻ, đánh thảo luận. mô hình/đồ (mô tả rõ yêu càu và
thảo luận, giá sản phẩm vật,… đã được sản phẩm trình bày);
điều nghiên cứu. chế tạo + Bài + HS báo cáo, thảo
chỉnh. trình bày báo luận (bài báo cáo,
cáo. trình chiếu, video,
dụng cụ/thiết bị/mô
hình/đồ vật đẽ chế
tạo,…) theo các hình
thức phù hợp (trưng
bày, triển lãm, sân
khấu hoá);
+ GV đánh giá, kết
luận, cho điểm và
định hướng tiếp tục
hoàn thiện.
Trong phạm vi đề tài này, tác giả sẽ áp dụng quy trình dạy học STEM theo quy trình
thiết kế kĩ thuật gồm 5 bước hoạt động nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho
học sinh.

13
1.2. Giáo dục khoa học Robot
1.2.1. Giới thiệu Giáo dục khoa học Robot
Robotics (hay khoa học Robot) là một ngành có sự liên kết giữa khoa học và kĩ thuật.
Robotics bao hàm các việc thiết kế, lắp ráp, vận hành và sử dụng robot, với mục đích
cuối cùng là tạo ra các robot thay thế cho con người hoặc mô phỏng lại hành động của
con người[9].
Giáo dục khoa học robot (hay Educational Robotics) là một lĩnh vực nghiện cứu nhằm
cải thiện trải nghiệm học tập của người học thông qua việc thiết lập, thực hiện, cải
thiện và xác nhận các hoạt động sư phạm, công cụ cụ thể và công nghệ, trong đó robot
đóng vai trò tích cực vào các hoạt động giáo dục được xây dựng dựa trên cơ sở lí
thuyết sư phạm[10].
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng giáo dục khoa học Robot tạo ra nhiều tín hiệu tích cực
trong việc phát triển tư duy phản biện và tư duy giải quyết vấn đề thông qua việc trải
nghiệm các hoạt động như thiết kế, lắp ráp, lập trình, vận hành, thử nghiệm, kiểm thử
robot, với sản phẩm là một con robot nhằm giải quyết vấn đề đã được đặt ra[11].
Ngoài ra, thông qua các hoạt động học tập với robot, học sinh còn có khả năng phát
triển tư duy máy tính[12].
Giáo dục khoa học Robot hiện nay trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng
được tích hợp trong nhiều hoạt động học tập khác nhau như hoạt động ngoại khoá, câu
lạc bộ, trại hè, không gian sáng tạo (makerspace), cuộc thi khoa học, chương trình dạy
học chính khoá trong nhà trường [13]. Trong đó hình thức cuộc thi khoa học robot là
một trong những hình thức phổ biến nhất trong việc tiếp cận giáo dục khoa học robot.
1.2.2. Giáo dục khoa học Robot và Giáo dục STEM
Giáo dục Khoa học Robot được xem như là một cách tiếp cận tốt nhất đối với Giáo dục
STEM trong nhà trường [14]. Giáo dục Khoa học Robot trong đó robot vừa là đối tượng
vừa là công cụ học tập luôn luôn đi đôi với nhưng kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ

14
thuật và Toán học nhằm cho HS kết nối với khoa học, tạo sự hứng thú, đam mê với
công nghệ cũng như khoa học[15].
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tích hợp robot trong giảng dạy, đặc biệt là trong
giáo dục STEM đã đưa ra nhiều lợi ích rất hữu hiệu đối với HS tiểu học và trung học
cơ sở như: phát triển hoạt động khoa học [16], nâng cao sự tiếp thu kiến thức trong
môn vật lí [17]; phát triển kĩ năng, tư duy thiết kế kĩ thuật [18]; tăng cường hiệu năng
trong môn toán học, nhất là học sinh trung bình [19]. Ngoài ra cũng đã có nhiều nghiên
cứu cho rằng việc sử dụng robot trong giáo dục STEM giúp tăng cường năng lực đặc
thù STEM và tạo sự hứng thú của HS đối với giáo dục STEM [20].
Dựa vào vai trò của robot trong quá trình học, Giáo dục khoa học Robot tích hợp trong
giáo dục STEM thường được chia làm 2 loại chính:
- Robot được xem như là một công cụ học tập: Robot sẽ được xem như là một dụng
cụ hỗ trợ trong quá trình tiếp thu kiến thức khoa học và của HS thông qua các hoạt động
như thực hành, làm thí nghiệm, thu thập số liệu[21].
- Robot được xem như là một đối tượng học tập: Robot được xem như là một
môn học riêng, HS học và khám phá chính con robot thông qua các hoạt động học
tập có sự tương đồng với giáo dục STEM[14].
1.2.3. Công cụ Robot trong Giáo dục khoa học Robot
Robot là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong hoạt động dạy học của giáo dục
Robot [22], dù cho robot đóng vai trò là công cụ học tập hay là đối tượng học tập, thì việc
lựa chọn phù hợp bộ robot và nền tảng lập trình là một việc thiết yếu nhằm phát triển đúng
mục tiêu dạy học mà GV mong muốn cho HS. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều bộ
dụng cụ robot cho dạy học, phổ biến như LEGO Mindstorms, VEX, Mircro:bit,
GaraSTEM, Arduino… các bộ dụng cụ này đa dạng về chức năng và có mức giá thành dao
động khác nhau, phù hợp cho từng mục đích sử dụng của GV và đối tượng HS.

15
Tuy nhiên, có thể chia ra các bộ dụng cụ robot trên thị trường thành 3 nhóm khác nhau:
+ Bộ dụng cụ robot điện tử (Electronic Robot Kit): các bộ
dụng cụ này giúp HS không chỉ học về robot mà còn học về
kiến thức điện tử cơ bản, ví dụ như bộ robot của Arduino,
Boebot. Những bộ dụng cụ này cũng yêu cầu khả năng lập
trình tốt, HS sau khi lắp ráp robot, HS được học cách lập
trình và tải mã nguồn vào robot[22].
+ Bộ dụng cụ robot cơ học (Mechanical Robot Kit):
các bộ dụng cụ này cho phép người sử dụng có được
tự do và linh hoạt trong việc lắp ráp cấu trúc cơ học
của robot, có thể kể đến bộ robot phổ biến nhất là
LEGO Mindstorms. Thông qua việc lắp ráp các bộ
phận và cảm biến cho robot, HS có thể được tích luỹ rất
nhiều kiến thức đa dạng như lập trình, vật lí, thiết kế kĩ
thuật, khoa học robot[22].
+ Bộ dụng cụ robot người máy (Humanoid Robot): những robot này
thường có hình dạng như động vật (chó, mèo), nhân vật hoạt hình,
hay hình dạng giống cơ thể người. Những robot này đã được lập trình
sẵn và có thể tương tác, giao tiếp với con người thông qua âm thanh
giọng nói, biểu hiện khuôn mặt trên màn hình, cử chỉ tay chân.
Những robot này giúp hỗ trợ người học như là một người bạn, có thể
tương tác, nhắc nhở đúng sai. Một số robot điển hình trong nhóm này có thể
kể đến như Nao, Beebot[22].
Tuỳ vào mục đích sử dụng mà GV có thể lựa chọn bộ dụng cụ robot
phù hợp cho việc dạy học HS. Sự lựa chọn phù hợp này cần phải được xem xét dựa trên
các yếu tố chính là: giá thành của robot, môn học giảng dạy, độ tuổi của học sinh [22].
Hình 1.6.
Humanoid robot
Hình 1.5. Mechanical Robot
kit
Hình 1.4. Electronic Robot kit

16
Trong phạm vi của đề tài này, tác giả sẽ sử dụng bộ công cụ robot điện tử trong dạy
học STEM, thông qua việc HS tìm hiểu về robot và điện tử, HS còn được tiếp thu kiến
thức về các môn khoa học, lập trình trên nền tảng mBlock.
1.2.4. Cấu trúc hệ thống của robot trong Giáo dục Robot
Ngoài việc quan tâm đến các loại robot, thì ta cũng cần phải quan tâm đến cấu trúc hệ
thống cơ bản của một robot trong Giáo dục robot gồm những bộ phận nào để từ đó có
thể lựa chọn những linh kiện, bộ phận phù hợp cho mục đích sử dụng trong dạy học.
Một hệ thống robot thường sẽ gồm 3 bộ phận cơ bản chính được thể hiện sơ đồ sau:
Hình 1.7. Sơ đồ các bộ phận của robot[23]
+ Bộ phận thu nhận thông tin: hay còn gọi là Cảm biến dùng đề thu thập, ghi nhận các
thông tin từ môi trường bên ngoài thông qua các cảm biến, những thông tin này sẽ
được cung cấp cho bộ não xử lí. Bộ phận này xem như là “giác quan” giống như con
người của robot để robot cảm nhận môi trường xung quanh.
+ Bộ não xử lí, điều khiển: là trung tâm hoạt động của robot, đây là nơi tiếp nhận thông
tin đầu vào từ bộ phận thu nhận tín hiệu. Thông tin sẽ được xử lí và nếu đáp ứng đúng
một điều kiện nào đó, bộ não sẽ tiến hành gửi tín hiệu điều khiển đến bộ phận thực hiện
nhiệm vụ để thực thi một hành động cụ thể phản hồi với thông tin đầu vào.

17
+ Bộ phận thực hiện nhiệm vụ: là nơi nhận tín hiệu điều khiển từ trung tâm xử lí, bộ
phận này sẽ tiến hành thực hiện các thao tác cơ học (như quay bánh xe, cánh tay gắp,
chân bước…) theo đúng yêu cầu của bộ não. Bộ phận này cũng sẽ gửi các thông tin
ngược trở lại bộ não xử lí (ví dụ như số vòng quay bánh xe,…).
1.3. Dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề
1.3.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề
Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá
trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng
và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,... thực hiện thành công
một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể.
(Theo Chương trình Tổng thể, 2018)[2].
Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh được hiểu là sự huy động tổng hợp kiến thức,
kĩ năng, thái độ, xúc cảm của học sinh đó để giải quyết các tình huống thực tiễn trong
bối cảnh cụ thể mà các giải pháp không có sẵn ngay lập tức[24].
1.3.2. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề
Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh được thể hiện thông qua những hoạt động trong
quá trình giải quyết vấn đề. Theo tác giả Đỗ Hương Trà, phân tích cấu trúc của năng lực
giải quyết vấn đề qua tiến trình giải quyết vấn đề có thể thấy có bốn thành tố sau[24]:
+ Năng lực tìm hiểu vấn đề: Nhận biết, phát hiện vấn đề, xác định đượ những
thông tin đã cho, thông tin cần tìm.
+ Năng lực đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề: Phân tích, sắp xếp, kết nối các
thông tin với kiến thức đã biết và đưa ra giải pháp, lựa chọn giải pháp tốt nhất để
giải quyết vấn đề. Năng lực thiết lập không gian vấn đề bao gồm mô tả vấn đề
bằng ngôn ngữ vật lí, thiết lập mối quan hệ giữa các đại lượng để giải quyết tình
huống.

18
+ Năng lực thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề: Trình bày giải pháp, điều
chỉnh giải pháp cho phù hợp với thực tiễn khi có sự thay đổi.
+ Năng lực đánh giá và phản ánh giải pháp, xây dựng vấn đề mới: Đánh giá giải
pháp đã thực hiện và vấn đề đặt ra; phản ánh giá trị của giải pháp, xác nhận
những kiến thức và kinh nghiệm.
1.3.3. Giải quyết vấn đề theo Tư duy máy tính (Computational Thinking)
Tư duy máy tính (hay Computational Thinking) là thuật ngữ được giới thiệu lần đầu
bởi Wing (2006)[12]. Theo Wing, “Tư duy máy tính (hay Computational Thinking) là
các quá trình tư duy của con người nhằm hình thành vấn đề và đề xuất ra giải pháp cho
vấn đề đó sao cho giải pháp này được thể hiện dưới dạng mà có thể được thực thi hiệu
quả bởi các công cụ xử lí thông tin” [25]. Wing cũng cho rằng Tư duy máy tính là một
trong những kĩ năng cần thiết mỗi người cần biết trong thế kỉ 21.
Tư duy máy tính liên quan đến nhiều quá trình tư duy khác nhau, có thể kể đến một số
quá trình quan trọng nhất trong tư duy máy tính gồm[26]:
+ Phân tích (Decomposition): Chia nhỏ vấn đề, tiến trình thành các thành phần nhỏ hơn
có thể dễ dàng xử lí.
+ Xác định các mối liên hệ (Patter Recognition): Quan sát và tìm ra các điểm tương
đồng, các mẫu hình, mối liên hệ của giữa các vấn đề.
+ Hệ thống hoá (Abstraction): Xác định và rút trích các thông tin cần thiết để giải
quyết vấn đề chính.
+ Thiết kế thuật toán (Algorithm design): đề xuất ra một chuỗi các bước thực thi nhằm
giúp giải quyết các vấn đề mang tính tương tự.
+ Tự động hoá (Automation): sử dụng máy móc hoặc máy tính để thực hiện các công
việc mang tính lặp lại.
Thông qua các quá trình của tư duy máy tính, ta có thể thấy tư duy máy tính có mối
liên hệ tương đồng với tư duy giải quyết vấn đề. Mối quan hệ tương đồng này có thể
được thể hiện qua bảng sau:

19
Bảng 1.2. So sánh tư duy GQVD và tư duy máy tính[27]
Tư duy GQVD Tư duy máy tính Mô tả
Xác định và trình Đối chiếu Xác định, làm rõ vấn đề và các thông tin
bày vấn đề (Confrontation) cần thiết liên quan.
Nghiên cứu tìm Phân tích Lập luận phân tích vấn đề thành các đối
hiểu thông tin (Decomposition) tượng nghiên cứu thành phần.
Xác định mối liên hệ Xác định các thông tin liên hệ phản ánh
(Pattern recognition) sự kết nối giữa các đối tượng nghiên cứu
trong tổng thể chung để tìm được các giải
pháp hiệu quả.
Hệ thống hoá Hệ thống hoá Lựa chọn các thông tin và đặc tính quan
thông tin (Abstraction) trọng, hoặc các quy luật với các đối tượng
nghiên cứu, cần thiết đối với giải pháp.
Đề xuất kế hoạch Tư duy thuật toán Đề xuất các bước cụ thể hoặc tiến trình
và thực hiện (Algorithm) một cách hệ thống, chặt chẽ để giải quyết
vấn đề.
Kiểm tra và điều Đánh giá Vận hành, thử nghiệm sản phẩm/giải
chỉnh (Evaluation) pháp để ghi nhận kết quả, phân tích hiệu
quả trên cơ sở đối chiếu với các thông đã
tổng hợp ở pha hệ thống hoá.
Giáo dục khoa học Robot là một công cụ học tập quan trọng nhằm giúp học sinh phát
triển tư duy máy tính[28]. Nhiều minh chứng chỉ ra rằng học sinh khi tham gia các hoạt
động lắp ráp và lập trình robot tự động cho thấy được sự hữu dụng của robot như là
một công cụ dạy học cho mọi lứa tuổi học sinh. Việc bắt đầu dạy học phát triển tư duy
máy tính cho học sinh từ lứa tuổi nhỏ sẽ giúp học sinh có được thuận lợi trong học tập
không những trong lĩnh vực lập trình hay tính toán mà còn trong nhiều ngành học có
liên quan đến kĩ năng giải quyết vấn đề[28].
Hơn thế nữa, một trong những cách tiếp cận tốt nhất trong giáo dục STEM là tích hợp
STEM với yếu tố tư duy máy tính[29]. Chính nhờ những sự tương đồng giữa giáo dục
STEM, giáo dục khoa học Robot và Tư duy máy tính, mà nếu như ta kết hợp ba yếu tố
này với nhau trong một chủ đề dạy học, có thể là một cách hữu hiệu nhằm phát triển
năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.

20
1.3.4. Khung năng lực giải quyết vấn đề trong giáo dục khoa học robot
Theo tác giả Lê Hải Mỹ Ngân và Nguyễn Văn Biên, cấu trúc năng lực giải quyết vấn
đề có sự kết hợp với Giáo dục khoa học Robot và Tư duy máy tính dành cho HS trung
học cơ sở được thể hiện trong bảng sau[27]:
Bảng 1.3. Khung năng lực giải quyết vấn đề trong GD khoa học robot
Hợp
Thành tố Chỉ số hành vi Mô tả
phần
A.1.1 Trình bày HS phát hiện các thông tin trong vấn đề thực tiễn
vấn đề thực tiễn cần giải quyết trong tình huống hoặc bối cảnh, từ
A.1 Phát
cần giải quyết. đó phát biểu vấn đề sử dụng ngôn ngữ cá nhân.
hiện vấn
A.1.2 Làm rõ ý HS nhận ra các thông tin trong vấn đề cần giải
đề
tưởng liên hệ giải quyết để thấy sự phù hợp và cần thiết sử dụng
pháp sử dụng giải pháp robot, từ đó trình bày làm rõ sự đáp
robot. ứng và lợi ích của giải pháp
A.2.1 Xác định HS làm rõ nhiệm vụ cụ thể robot cần thực hiện
nhiệm vụ cụ thể để giải quyết vấn đề, kèm theo các thông tin chi
và các thông tin tiết cần thiết theo nguyên lí hoạt động cơ bản của
liên quan trên cơ robot, bao gồm: thông tin tín hiệu đầu vào, các
sở nguyên lí yêu cầu trong việc xử lí thông tin, và thông tin
A. TÌM
chung của robot. tín hiệu đầu ra hoặc thao tác robot cần thực hiện.
**Nhiệm vụ và các thông tin có thể được phát
HIỂU biểu bằng ngôn ngữ nói, ví dụ: Robot/hệ thống
VẤN ĐỂ cần ghi nhận được thông tin A. Nếu thông tin của
A thoả điều kiện B thì robot/hệ thống sẽ thực
hiện nhiệm vụ cụ thể là C để giải quyết vấn đề.
→ A, B, C trong ví dụ này là thông tin HS cần
làm rõ.
A.2 Phân
tích vấn
đề A2.2 Hệ thống HS sử dụng phương thức trình bày phù hợp để
hoá nhiệm vụ cụ diễn đạt nhiệm vụ cụ thể và các thông tin cần
thể trong sự gắn thiết đối với robot sau khi đã xác định được. Việc
kết với các thông hệ thống hoá các thông tin của robot một cách
tin cần thiết của khoa học sẽ chính là kết quả cụ thể nhất của quá
robot một cách trình đối chiếu (Confrontation) trong tư duy tính
khoa học. toán. Đây cũng chính là cơ sở để HS tiếp tục các

21
pha hoạt động tiếp theo trong tiến trình giải quyết
vấn đề.
**Các phương thức trình bày:
(1) văn bản viết; (2) sơ đồ; (3) hình vẽ.
B.1.1 Xác định HS xác định và nêu rõ các linh kiện phù hợp với
các bộ phận của từng bộ phận của robot trên cơ sở nhiệm vụ cụ
robot phù hợp với thể của robot, bao gồm: cảm biến (thu nhận
nhiệm vụ. thông tin), bộ não xử lí và bộ phận thực hiện tác
động ra bên ngoài.
B.1.2 Tìm kiếm HS huy động và làm rõ các kiến thức thông tin
và trình bày các liên quan cần thiết để thực hiện thiết kế, chế tạo
kiến thức liên và làm chương trình hoạt động cho robot.
B.1
quan các bộ phận - Kiến thức về cấu tạo, nguyên lí vận hành của
B. ĐỀ
robot và nhiệm vụ từng bộ phận.
Nghiên cần thực hiện. - Kiến thức cần thiết để thiết lập các mệnh lệnh
XUẤT
cứu và cho bộ não của robot.
GIẢI
lựa chọn
PHÁP
thông tin
**Ghi chú:
+ Mũi tên màu đỏ thể hiện các nội dung cơ bản
tìm hiểu về một robot và robot chính là đối
tượng học tập.
+ Mũi tên màu xanh thể hiện các nội dung
thông qua thiết kế robot giải quyết vấn đề, HS
sẽ tìm hiểu kiến thức để đưa vào cho robot, khi
này robot đóng vai trò công cụ học tập.

22
B.1.3 Thực hành HS thực hiện các hoạt động khám phá và ghi
tìm hiểu các bộ nhận kết quả để tìm hiểu và vận dụng những kiến
phận robot. thức đã tổng hợp vào làm rõ các bộ phận của
robot.
B.2.1 Trình bày HS trình bày bằng hình vẽ hoặc văn bản viết về
cách lắp ráp cách lắp ráp các bộ phận của robot phù hợp với
các bộ phận của yêu cầu nhiệm vụ.
B.2 Đề robot.
xuất giải B.2.2 Phân tích và HS thể hiện rõ các bước “xử lí thông tin” robot
pháp làm rõ các bước cần thực hiện để ghi nhận được thông tin từ cảm
“xử lí thông tin” biến và thực hiện đúng nhiệm vụ theo yêu cầu.
cho bộ não robot. Sơ đồ là cơ sở để HS tiến hành lập trình cho
robot.
B.3.1 Kết nối hệ Dựa vào điều kiện thực tiễn sử dụng, HS đề xuất
thống robot phương án thiết kế sản phẩm hoàn thiện để giải
vào điều kiện sử quyết vấn đề. Kết cấu các bộ phận của robot
dụng thực tiễn. được gắn kết trong một sản phẩm hoàn thiện ứng
B.3 Thiết với điều kiện thực tiễn khi sử dụng.
kế sản B.3.2 Trình bày HS trình bày cụ thể thiết kế sản phẩm hoàn thiện
phẩm phương án thiết bằng một phương thức phù hợp để thể hiện được
kế sản phẩm hoàn các nội dung cơ bản:
thiện đáp ứng - Cấu trúc và kích thước chi tiết đối với sản phẩm
điều kiện thực - Nguyên vật liệu sử dụng
tiễn. - Các sử dụng sản phẩm
C.1.1 Thiết lập kế HS làm rõ các bước cần thực hiện để hoàn thành
hoạch chế tạo sản phẩm, bao gồm các bước chuẩn bị, lắp ráp và
C.1 Chế robot. các bước lập trình đối với một công cụ cụ thể
tạo sản (mBlock, Scratch, …)
C.
phẩm C.1.2 Chế tạo sản HS thực hiện theo kế hoạch đã đề ra và hoàn
phẩm robot theo thiện sản phẩm, là giải pháp cụ thể cho vấn đề
THỰC kế hoạch. đặt ra ban đầu.
HIỆN,
C.2.1 Đánh giá sự HS thử nghiệm vận hành hoạt động của robot,
ĐÁNH
phù hợp của giải ghi nhận kết quả hoạt động so với yêu cầu trong
GIÁ
C.2 Vận pháp và việc thực nhiệm vụ.
hành hiện theo tiến
và điều trình.
chỉnh
C.2.2 Cải tiến và HS phát hiện lỗi sai của sản phẩm; trình bày dự
điều chỉnh. định cải tiến và điều chỉnh.

23
TỔNG KẾT CHƯƠNG 1
Trong chương này, tác giả đã tìm hiểu và làm rõ một số nội dung sau:
+ Khái niệm, mục tiêu của GD STEM và vị trí của GD STEM ở Việt Nam hiện nay.
+ Quy trình dạy học STEM dựa trên hoạt động thiết kế kĩ thuật.
+ Khái niệm của GD khoa học robot, mối quan hệ giữa GD khoa học robot và GD STEM.
+ Công cụ và cấu trúc của robot trong dạy học Robotics.
+ Khái niệm, cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề.
+ Sự tương quan giữa NL GQVD và tư duy máy tính (Computational thinking).
+ Khung NL GQVD trong giáo dục khoa học robot.
Trên cơ sở này, tác giả tiếp tục nghiên cứu và vận dụng vào thiết kế chủ đề STEM “Xe
robot tự dò đường” dựa trên quy trình EDP và giáo dục khoa học robot nhằm phát triển
NL GQVD cho HS Trung học cơ sở.

24
Chương 2. THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ STEM “XE ROBOT TỰ DÒ
ĐƯỜNG”
2.1. Bối cảnh và ý nghĩa thực tiễn chủ đề
❖
Bối cảnh:
Từ khi Việt Nam bước vào giai đoạn phát triển
công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, nền kinh
tế của Việt Nam có nhiều điểm sáng, mức sống
của người dân được cải thiện từng bước, đạt nhiều
thành tựu đổi mới trong quá trình xây dựng đất
nước. Tuy có nhiều sự cải tiến đáng kể nhưng đi
liền với nó là vấn đề về tai nạn giao thông và Hình 2.1. Giao thông ở việt nam
ùn tắc giao thông, đặc biệt là giao thông đường bộ, khi số vụ giao thông không ngừng
tăng cả về quy mô và số lượng.
An toàn giao thông luôn là một vấn đề nhức nhối trong nhiều năm qua, đã có rất
nhiều biện pháp được đề xuất nhưng vẫn không cải thiện tình hình. Nguyên nhân chủ
yếu dẫn tới tình trạng này thì có rất nhiều như:
+ Do sự gia tăng quá nhanh của các phương tiện giao thông cá nhân.
+ Ý thức của người tham gia giao thông còn quá kém và chưa được cải thiện nhiều
trong những năm gần đây.
+ Cơ sở hạ tầng yếu kém: đường xá của chúng ta quá nhỏ hẹp, chất lượng đường xá
không tăng theo số lượng các phương tiện giao thông, vỉa hè thì bị lấn chiếm, nhiều
đoạn đường xuống cấp quá nhanh có nguy cơ tiềm ẩn tai nạn giao thông.
Những nguyên nhân trên là một trong số ít dẫn đến vấn đề tai nạn và ùn tắc giao
thông hiện nay. Theo thống kê (báo Thanh niên), mỗi năm số vụ tai nạn giao thông dao
động từ 16.000 – 20.000, gây thiệt mạng 6000-8000 người và bị thương hàng chục
ngàn người.

25
Chính vì thế mà đảm bảo an toàn giao thông trong cộng đồng nói chung và trong
môi trường học đường nói riêng là một vấn đề rất quan trọng, đặc biệt là đối với các
đối tượng học sinh nhỏ tuổi còn chưa đủ nhận thức.
❖
Ý nghĩa thực tiễn:
Nhận thấy vấn đề an toàn giao thông là một trong những vấn đề hiện nay, một trong
những biện pháp khả thi trong tương lai gần của con người là thiết kế các phương tiện
tham gia giao thông tự động như xe robot, các phương tiện này có rất nhiều lợi ích so
với phương tiện hiện nay như:
+ Tự động di chuyển trên đường một cách có trật tự, giúp hạn chế ùn tắc giao
thông, và di chuyển nhanh chóng, ổn định từ nơi này đến nơi khác
+ Không cần sự điều khiển của con người, tránh được sự thiếu ý thức của con người
khi tham gia giao thông dẫn đến tai nạn giao thông.
+ Có thể ứng dụng để vận chuyển hàng hoá, hạn chế được nguồn nhân lực lao động.
+ Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo, giúp bảo vệ môi trường tốt hơn.
Thông qua việc tìm hiểu những lợi ích của các phương tiện robot tự động so với
phương tiện hiện hành, với tư cách là kĩ sư tương lai, học sinh cảm nhận được sự cần
thiết của các phương tiện này, từ đó đề xuất và thiết kế phương tiện xe robot tự động
dò đường giúp khắc phục và hạn chế vấn nạn giao thông hiện nay.
2.2. Mục tiêu dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề
Bảng 2.1. Bảng mục tiêu năng lực giải quyết vấn đề trong chủ đề
Thành tố Biẻu hiện hành vi Mã
HS nhận ra và trình bày được bối cảnh vấn đề cần giải quyết
bằng ngôn ngữ cá nhân: thiết kế xe robot tự dò đường theo vạch GQ1.1
Phát hiện kẻ nhằm nâng cao chất lượng giao thông hiện nay.
vấn đề HS nhận ra được và liên hệ được vấn đề với thực tiễn: trình bày
được những ưu thế của việc sử dụng xe robot tự động so với các GQ1.2
phương tiện hiện hành.
Phân tích HS xác định rõ được các thông tin cần thiết theo nguyên lí hoạt
GQ2.1
vấn đề động cơ bản của xe robot: thông tin đầu vào, các yêu cầu trong

26
việc xử lí thông tin, và thông tin tín hiệu đầu ra hay thao tác
robot cần thực hiện.
HS làm rõ được nhiệm vụ cụ thể của xe robot cần thực hiện để
GQ2.2
giải quyết vấn đề trên cơ sở nguyên lí chung của robot.
HS có khả năng hệ thống hoá nhiệm vụ cụ thể của xe robot để
thể hiện mối liên hệ giữa các thông tin cần thiết của xe robot một GQ2.3
cách khoa học.
HS phân tích và lựa chọn được các linh kiện phù hợp với từng
GQ3.1
bộ phận của robot dựa trên cơ sở nhiệm vụ của xe robot.
HS phân tích và lựa chọn được các kiến thức liên quan cần sử
GQ3.2
dụng để vận dụng cho việc thiết kế, chế tạo xe robot.
HS tìm hiểu, trình bày được các nội dung kiến thức liên quan
đến: nguồn điện một chiều, động cơ điện một chiều, tốc độ và GQ3.3
chuyển động, ánh sáng và sự phản xạ ánh sáng.
Nghiên HS tìm hiểu cấu tạo cơ bản của một chiếc xe chạy bằng điện:
thực hành lắp ráp xe điện đơn giản sử dụng nguồn điện một chiều
cứu và lựa GQ3.4
và động cơ điện một chiều. Từ đó HS hiểu được về bộ phận cơ
chọn
bản đầu tiên của robot: bộ phận thực hiện nhiệm vụ.
thông tin
HS tìm hiểu về cách sử dụng vi điều khiển Arduino (kết hợp
mạch L293D) để điều khiển các bộ phận của robot và lập trình
trực quan bằng mBlock. Từ đó HS hiểu được về bộ phận quan GQ3.5
trọng nhất của robot: bộ não xử lí, điều khiển và lập trình cho bộ
não.
HS tìm hiểu nguyên lí hoạt động của cảm biến hồng ngoại và
vận dụng để xác định được vạch kẻ đen. Từ đó HS hiểu được về GQ3.6
bộ phận cơ bản đầu tiên của robot: bộ phận thu nhận thông tin.
HS vận dụng kiến thức đã tìm hiểu để trình bày được sơ đồ kết
nối các bộ phận của robot với nhau nhằm thiết kế được xe robot GQ4.1
Đề xuất đi theo vạch kẻ.
giải pháp HS trình bày được sơ đồ khối hay sơ đồ lập trình mBlock thể
hiện các bước “xử lí thông tin” của bộ não cho xe robot đi theo GQ4.2
vạch kẻ.
Thiết kế HS đề xuất được phương án thiết kế xe robot và nguyên lí hoạt
GQ5.1
sản phẩm. động của xe robot vận dụng các nội dung kiến thức đã tìm hiểu.

27
HS trình bày bản thiết kế sản phẩm hoàn thiện gồm các nội dung
chính: cấu tạo và kích thước, nguyên vật liệu sử dụng, sơ đồ GQ5.2
mạch điện, sơ đồ khối lập trình, cách vận hành sản phẩm.
HS thiết lập được kế hoạch chế tạo, lắp ráp xe robot, gồm đầy
Chế tạo
đủ các nội dụng: chuẩn bị nguyên vật liệu, các bước lắp ráp, các GQ6.1
bước lập trình điểu khiển bằng phần mềm mBlock.
sản phẩm
HS thực hiện lắp ráp và chế tạo xe robot theo kế hoạch đã đề
GQ6.2
xuất để ra được sản phẩm hoàn thiện.
HS vận hành thử nghiệm sản phẩm, ghi nhận được các trường
GQ7.1
Vận hành hợp chạy thử đúng và chạy thử sai của sản phẩm.
và điều HS phát hiện được các lỗi sai trong các lần chạy thử sai của xe
chỉnh robot và đề xuất được các giải pháp nhằm khắc phụ lỗi để tiến GQ7.2
hành cải tiến và điều chỉnh phù hợp.
2.3. Phân tích nội dung kiến thức trong chủ đề
Chủ đề STEM “Xe robot tự dò đường” có nội dung kiến thức đầy đủ ở cả 4 môn học:
Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Tin học, Toán học. Các nội dung kiến thức này gắn liền
với từng bộ phận riêng lẻ của robot, robot sẽ đóng vai trò vừa là đối tượng học tập vừa
là công cụ học tập.
+ Robot đóng vai trò là một đối tượng học tập khi HS tìm hiểu về các nội dung
kiến thức liên quan đến robot và nguyên lí hoạt động của robot, các kiến thức này
sẽ nằm chủ đạo trong môn Công nghệ và Tin học.
+ Robot đóng vai trò là một công cụ học tập khi HS vừa tìm hiểu kiến thức mới vừa
vận dụng các kiến thức đã học vào việc thiết kế, sử dụng robot để giải quyết vấn đề.
Các kiến thức này sẽ tập trung chủ đạo ở các môn Khoa học tự nhiên và Toán học.
Thông qua nghiên cứu nguyên lí hoạt động của xe robot tự dò đường, tác giả đề xuất các
nội dụng kiến thức liên quan để áp dụng trong chủ đề dựa trên Chương trình Tổng thể
2018. Trong đó tác giả không tập trung mục tiêu kiến thức mà chỉ phân tích các nội dung
kiến thức HS có thể đạt được khi thực hiện chủ đề. Ngoài ra, có thể lưu ý là vì đối tượng
HS cho chủ đề là HS khối lớp 8, tuy nhiên có một số nội dung kiến thức liên quan đến

28
chủ đề Ánh sáng thuộc khối lớp 9, nên có thể xem các nội dung kiến thức này là kiến
thức mới HS cần tìm hiểu.
Mối liên hệ giữa các kiến thức STEM và các bộ phận của robot được thể hiện thông
qua sơ đồ dưới đây.
Hình 2.2. Sơ đồ mối liên hệ kiến thức và các bộ phận của robot
*** Ghi chú:
+ Dấu mũi tên xám thể hiện sự tương tác giữa các bộ phận của robot.
+ Mũi tên màu đỏ thể hiện các nội dung cơ bản tìm hiểu về một robot và robot chính là đối tượng học
tập.
+ Mũi tên màu xanh thể hiện các nội dung thông qua thiết kế robot giải quyết vấn đề, HS sẽ tìm hiểu
và vận dụng kiến thức để đưa vào cho robot, khi này robot đóng vai trò công cụ học tập

29
2.3.1. Môn Khoa học tự nhiên
Bảng 2.2. Phân tích nội dung kiến thức môn KHTN
Mạch
Nội dung Yêu cầu cần đạt
Môn
nội dung học
Lựcvà Tốc độ – Nêu được ý nghĩa vật lí của tốc độ, xác định KHTN 7
chuyển chuyển động được tốc độ qua quãng đường vật đi được trong
động khoảng thời gian tương ứng, tốc độ = quãng
đường vật đi/thời gian đi quãng đường đó.
– Liệt kê được một số đơn vị đo tốc độ thường
dùng.
Ánh sáng Sự phản xạ – Vẽ được hình biểu diễn và nêu được các khái KHTN 7
ánh sáng niệm: tia sáng tới, tia sáng phản xạ, pháp tuyến,
góc tới, góc phản xạ, mặt phẳng tới, ảnh.
– Vận dụng được định luật phản xạ ánh sáng
trong một số trường hợp đơn giản.
Sự tán sắc - Nêu được khái niệm ánh sáng trắng là ánh KHTN 9
và Màu sắc sáng tổng hợp từ vô số màu sắc khác nhau từ
đỏ đến tím.
– Nêu được màu sắc của một vật được nhìn thấy
phụ thuộc vào màu sắc của ánh sáng bị vật đó
hấp thụ và phản xạ.
– Vận dụng kiến thức về sự truyền ánh sáng,
màu sắc ánh sáng, giải thích được một số hiện
tượng đơn giản thường gặp trong thực tế.
Điện học Dòng điện – Định nghĩa được dòng điện là dòng chuyển KHTN 8
dời có hướng của các hạt mang điện.
Nguồn điện – Nêu được nguồn điện có khả năng cung cấp
năng lượng điện và liệt kê được một số nguồn
điện thông dụng trong đời sống.
Mạch điện – Vẽ được sơ đồ mạch điện với kí hiệu mô tả:
đơn giản điện trở, biến trở, chuông, ampe kế (ammeter),
vôn kế (voltmeter), đi ốt (diode) và đi ốt phát
quang.
– Mắc được mạch điện đơn giản với: pin, công
tắc, dây nối, bóng đèn, động cơ điện.

30
2.3.2. Môn Công nghệ
Bảng 2.3. Phân tích nội dung kiến thức môn Công nghệ
Mạch
Môn
nội dung học
Công Tìm hiểu – Nhận thức được muốn tạo ra sản phẩm công Công
nghệ và thiết kế nghệ cần phải thiết kế; thiết kế là một quá trình nghệ 5
đời sống sáng tạo.
– Vẽ phác thảo, nêu được ý tưởng thiết kế một
sản phẩm công nghệ đơn giản.
– Thiết kế được một sản phẩm thủ công kĩ thuật
đơn giản theo hướng dẫn.
Thủ công Lắp ráp mô – Kể tên, nhận biết được các chi tiết của bộ lắp Công
kĩ thuật hình xe điện ghép mô hình xe điện chạy bằng pin. nghệ 5
– Lắp ráp, vận hành được được mô hình xe điện
chạy bằng pin.
Công Vẽ kĩ thuật – Đọc được bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp đơn giản Công
nghệ và nghệ 8
Kĩ thuật điện – Trình bày được cấu trúc chung của mạch điện,
thiết kế kĩ thành phần và chức năng của các bộ phận chính
thuật trên mạch điện.
– Vẽ và mô tả được sơ đồ khối của mạch điện
điều khiển đơn giản.
– Lắp ráp được các mạch điện điều khiển đơn
giản có sử dụng một mô đun cảm biến.
Thiết kế kĩ – Mô tả được các bước cơ bản trong thiết kế kĩ
thuật thuật.
– Thiết kế được một sản phẩm đơn giản theo
gợi ý, hướng dẫn
2.3.3. Môn Tin học
Bảng 2.4. Phân tích nội dung kiến thức môn Tin học
Mạch
Môn
nội dung học
Giải Lập trình – Mô tả được kịch bản đơn giản dưới dạng thuật Tin học
quyết vấn trực quan toán và tạo được một chương trình đơn giản. 8

31
đề với sự – Chạy thử, tìm lỗi và sửa được lỗi cho chương
trợ giúp trình.
của máy
tính
2.3.4. Môn Toán học
Bảng 2.5. Phân tích nội dung kiến thức môn Toán học
Mạch
Môn
nội dung học
Đo lường Biểu tượng – Nhận biết được đơn vị đo độ dài: mm (mi-li- Toán
về đại lượng mét); quan hệ giữa các đơn vị m, dm, cm và học 4 và
và đơn vị đo mm. 5
đại lượng – Nhận biết được các đơn vị đo thời gian: giây,
thế kỉ và quan hệ giữa các đơn vị đo thời gian
đã học.
– Nhận biết được vận tốc của một chuyển động
đều; tên gọi, kí hiệu của một số đơn vị đo vận
tốc: km/h (km/giờ), m/s (m/giây).
Thực hành - Sử dụng một số dụng cụ đơn giản để đo lường
đo lường độ dài, thời gian.
Tính toán và – Thực hiện được việc chuyển đổi và tính toán
ước lượng với các số đo độ dài (mm, cm, dm, m, km); thời
với gian (giây, phút, giờ).
các số đo đại – Giải quyết được một số vấn đề gắn với việc
lượng giải các bài toán liên quan đến chuyển động đều
(tìm vận tốc, quãng đường, thời gian của một
chuyển động đều).

32
2.4. Tiến trình tổng thể các pha hoạt động của tiến trình dạy học
• Đối tượng học sinh: lớp 8 hoặc lớp 9 cấp THCS.
• Tổng thời lượng chủ đề: gồm 7 tiết trên lớp và 3 tuần làm việc tại nhà.
• Đặc điểm lớp học: Lớsp học được chia thành 5-6 nhóm, mỗi nhóm từ 4-5 HS.
Bảng 2.6. Bảng tiến trình tổng thể tóm tắt các pha hoạt động dạy học
Hoạt động
Thời Mục Định hướng cách thức tổ Sản phẩm Học
gian tiêu chức dự kiến liệu
10 GQ1.1
+ GV nêu tình huống học tập và Báo cáo về BCH 1
giao nhiệm vụ cho HS. ưu điểm của
phút GQ1.2
xe robot.
+ GV giới thiệu cho HS về các + Sơ đồ PHT 1
bộ phận cơ bản của xe robot. thông tin cần BCH 2
+ HS hoạt động theo nhóm, xác thiết của
định nhiệm vụ cụ thể và các
GQ2.1 robot.
thông tin cần thiết theo nguyên
GQ2.2 + Sơ đồ cấu
HĐ1: Đặt vấn 25 lí hoạt động của robot, sơ đồ hoá
GQ2.3 cấu trúc hoạt động của robot, trúc và linh
đề, tìm hiểu phút
GQ3,1 dưới sự hướng dẫn của GV. kiện robot.
tổng quan về
GQ3,2 + HS xác định các bộ phận và + Sơ đồ kiến
robot. linh kiện cần thiết cho xe robot.
thức liên
[Confrontation] + HS tìm hiểu và lựa chọn
quan.
những kiến thức liên quan để áp
dụng cho xe robot.
+ GV giới thiệu tiến trình của + Bảng tiêu PhĐG5
chủ đề và thống nhất bảng tiêu chí đánh giá
10 chí đánh giá với HS. thống nhất.
phút + GV giao nhiệm vụ cho HS về
nhà tìm hiểu một số kiến thức
liên quan.

33
HĐ2:
Khám
phá
kiến
thức.
[Decomposition]
[Pattern
Recognition]
HĐ2.0. + HS tìm hiểu, ôn tập một số nội Báo cáo kiến Phiếu
Ôn tập 1
GQ3.3
dung kiến thức liên quan đã học ở thức ôn tập
kiến tuần nhà. kiến
thức thức
+ HS nhắc lại một số kiến thức về + Bản báo kiến BCH 3
HĐ2.1. nguồn điện một chiều, động cơ thức Điện học. PHT 2
Nguồn điện một chiều. + Bản thiết kế PhĐG1
điện và 1 tiết GQ3.4 + GV tổ chức cho HS hoạt động xe.
động nhóm: thực hiện đề xuất phương + Mô hình sản
cơ. án và lắp ráp xe chạy bằng điện phẩm xe.
đơn giản.
+ GV hướng dẫn HS tìm hiểu về + Bản báo cáo BCH 4.
vi điều khiển Arduino, cách kết kiến thức tìm PHT 3,
nối Arduino với các bộ phận của hiểu về Arduino 4, 5
HĐ2.2. robot. và mBlock. PhĐG2
Arduino + GV hướng dẫn HS tìm hiểu về + Mô hình xe Bộ
và lập 2 tiết GQ3.5 lập trình cho Arduino bằng phần robot Arduino. dụng
trình mềm mBlock. + Bản báo cáo cụ.
mBlock + GV tổ chức cho HS hoạt động đo tốc độ xe
nhóm: thực hành đo tốc độ của xe robot.
robot ở các mức công suất khác
nhau.
+ GV yêu cầu HS nhắc lại kiến + Bản báo cáo BCH 5
HĐ2.3.
thức về ánh sáng, sự phản xạ ánh kiến thức. PHT 6
sáng; hướng dẫn HS tìm hiểu về + Bản báo cáo PhĐG3
Cảm
kiến thức mới: sự tán xạ màu sắc. tìm hiểu cảm
biến
+ GV hướng dẫn HS tìm hiều về biến hồng
hồng GQ3.6
1 tiết cảm biến hồng ngoại và cách kết ngoại.
ngoại. GQ5.1
nối cảm biến với Arduino. + Bản thiết kế
Đề xuất
+ GV yêu cầu HS thảo luận theo đơn giản của
giải
nhóm và đề xuất ý tưởng giải sản phẩm chủ
pháp
quyết vấn đề chủ đề dựa trên đề.
những kiến thức đã tìm hiểu

34
+ HS làm việc tại nhà theo nhóm + Bản thiết kế PHT 7
để hoàn thành bản thiết kế sản sản phẩm hoàn
GQ4.1
phẩm gồm: bảng nguyên vật liệu, thiện.
bản thiết kế sản phẩm, sơ đồ mạch + Bài báo cáo
HĐ3: Lập 1 GQ4.2 điện, bản vẽ sơ đồ lập trình, cách bản thiết kế của
bản thiết kế tuần GQ5.1 vận hành xe robot. nhóm.
sản phẩm. GQ5.2 + Bản đánh giá
Báo cáo bản bản thiết kế của
thiết kế. các nhóm khác.
[Abatraction]
+ Các nhóm HS báo cáo bản thiết PHT 7
1 tiết GQ5.2
kế sản phẩm. GV và các nhóm PhĐG
nhận xét, góp ý và phản biện. 4, 7
+ HS lập kế hoạch lắp ráp sản + Bản thiết kế PHT 8,
phẩm gồm: chuẩn bị nguyên vật đã chỉnh sửa. 9
liệu, cách lắp ráp, cách lập trình. + Bản kế hoạch
HĐ4: Lắp
GQ6.1
+ HS làm việc tại nhà theo nhóm lắp ráp sản
ráp và thử và lắp ráp sản phẩm hoàn thiện phẩm.
1 GQ6.2
nghiệm sản như đã lập kế hoạch. + Mô hình sản
tuần GQ7.1
phẩm. + HS vận hành thử sản phẩm, phát phẩm hoàn
GQ7.2
[Algorithm] hiện lỗi, điều chỉnh và cải tiến. thiện.
+ Bản báo cáo
thử nghiệm sản
phẩm.
+ HS báo cáo sản phẩm, vận hành + Bài báo cáo PhĐG
HĐ5: Báo thử để GV đánh giá. mô hình sản 4, 7, 6,
cáo sản
1 tiết GQ7.2
+ HS báo cáo lại quá trình lắp ráp phẩm. 8
phẩm. sản phẩm: những khó khăn, lỗi + Bản đánh giá
[Evaluate] sai, giải pháp khắc phục. HS đề sản phẩm của
xuất cải tiến sản phẩm. các nhóm khác.
*** Chú thích viết tắt:
+ Bộ câu hỏi định hướng: BCH.
+ Phiếu học tập: PHT. + Phiếu đánh giá: PhĐG.

35
Hình 2.3. Sơ đồ tiến trình dạy học
2.5. Phương tiện, học liệu
2.5.1. Bộ dụng cụ Arduino – based robotic kit
Mỗi nhóm được cung cấp một bộ dụng cụ sau dùng cho toàn bộ nội dung chủ đề.
Ngoài ra, mỗi nhóm HS cũng được cung cấp thêm một máy tính cá nhân để lập trình
mBlock. Máy tính cần được cài sẵn phần mềm mBlock bản mới nhất và có thêm
extension “Motor shield L293D” để điều khiển motor (xem chi tiết ở Phụ lục hướng
dẫn lập trình mBlock).

36
Bảng 2.7. Bộ dụng cụ sử dụng trong chủ đề.
Số lượng
Chi phí
STT Thiết bị, linh kiện dự tính Hình ảnh minh hoạ
dự kiến
(VND)
1.
Mạch Arduino Uno
1 bộ 85.000
R3 + dây cáp USB
Mạch điểu khiển
2. động cơ Motor shield 1 bộ 32.000
L293D
3.
Cảm biến hồng ngoại
2 cái 10.000 x2
TCRT5000
4.
Motor DC giảm tốc
2 bộ 25.000 x2
V1 + bánh xe V1
5. Bánh xe đa hướng 1 cái 5.000

37
6.
Hộp đế 4 pin AA có
1 cái 10.000
công tắc
7. Pin AA Panasonic 4 viên 3.000 x4
8.
Dây nối đầu đực –
10 dây 10.000
cái
9.
Cầu đấu dây điện
4 cái 2.000
domino
10.
Công tắc bập bênh
1 cái 4.000
đỏ
10 ốc,
Đinh ốc, bù lông 10 bù
11. + ống trụ đồng lông, 5.000
10mm 10 ống
trụ

38
12.
Bìa foam 50x50cm
1 tấm 10.000
(dày 5mm)
13. Súng bắn keo 1 cái
14. Dao rọc giấy 1 cái
15. Kéo cắt giấy 1 cái
16. Băng keo 2 mặt 1 cuộn
17. Băng keo đen 1 cuộn
18. Tua vít 1 cái
Tổng chi
245.000
phí

39
2.5.2. Tài liệu hướng dẫn thực hiện sản phẩm
2.5.2.1. Bản thiết kế sản phẩm hoàn thiện
Bản vẽ cấu tạo sản phẩm
Chú thích
(1) Khung xe (6) Cảm biến hồng ngoại
(2) Bánh xe (7) Các dây điện nối
(3) Bộ 4 pin AA ghép 6V (8) Bánh xe đa hướng
(4) Công tắc khởi động (9) Động cơ điện 1 chiều (motor)
(5) Mạch Arduino + L293D
Hình 2.4. Bản vẽ cấu tạo mặt trên xe robot

40
Hình 2.5. Bản vẽ cấu tạo mặt dưới xe robot.
Bản vẽ sơ đồ mạch điện:
Hình 2.6. Bản vẽ sơ đồ mạch điện

41
Sơ đồ khối lập trình mBlock:
Hình 2.7. Sơ đồ khối lập trình mBlock

42
2.5.2.2. Hướng dẫn thực hiện sản phẩm theo hoạt động khám phá 2.1: Lắp ráp xe chạy
bằng điện đơn giản.
Bảng 2.8. Hướng dẫn lắp ráp sản phẩm trong HĐ2.1.
Bước Mô tả thực hiện Hình minh hoạ
Cắt bìa form theo kích
1. thước như hình để làm
cho phần khung xe
Đánh dấu vị trí nơi sẽ đặt
2 motor.
2.
Lưu ý các vị trí nên cân
bằng hai bên để xe khi
hoạt đông sẽ không bị
lệch hướng

43
Đánh dấu thêm 2 vị trí:
+ (1) là vị trí để đặt công
tắc
3. + (2) là vị trí để cố định
bánh xe đa hướng (gồm 4
lỗ nhỏ để vặn cố định
bằng ốc vít)
Dùng kéo và dao rọc giấy
4. để đục các lỗ nơi vị trị đã
đánh dấu
Đục thêm 1 số lỗ nữa để
5. có thể nối dây điện từ dưới
gầm xe đi lên cho các
bước sau.
Sử dụng súng bắn keo để
dán dính 2 motor vào 2 vị
trí motor đã đánh dấu.
6. Lưu ý khi dán, dán mặt
ngoài của motor ở ngoài
(mặt có đánh dấu chấm
tròn).

44
Dùng các trụ nhựa và đinh
7. ốc để cố định bánh xe đa
hướng vào khung xe tại 4
lỗ mà ta đã đục trước.
Sử dụng keo 2 mặt để dán
hộp đế pin 4AA ở phần
8. trên của khung xe.
Gắn thêm 1 công tắc tại vị
trí lỗ công tắc đã khoét.
+ Luồn dây nối màu đỏ
của đế pin xuống dưới
gầm xe, cố định vào 1
đầu của công tắc.
9. + Dùng thêm 1 dây đỏ
khác để cố định với đầu
còn lại của công tắc và
nối dây lên phía trên
khung xe.

45
Tiến hành nối dây giữa
nguồn pin và 2 motor
theo sơ đồ mạch sau:
10.
Có thể sử dụng các cầu
đấu dây domino để nối
dây 2 motor song song
được dễ dàng hơn.
Gắn thêm bánh xe vào 2
motor để được xe hoàn
chỉnh.
Sau đó, tiến hành bật công
11. tắc, kiểm tra 2 bánh xe có
cùng chiều quay hay
không. Nếu không, tiến
hành đảo dây nối để đồng
bộ cùng chiều quay của 2
motor.
2.5.2.3. Hướng dẫn thực hiện sản phẩm theo hoạt động 2.2: MODULE khám phá 2:
Arduino và lập trình mBlock
+ Lắp ráp sản phẩm

46
Bảng 2.9. Hướng dẫn lắp ráp sản phẩm trong HĐ2.2
Bước Mô tả thực hiện Hình minh hoạ
Tháo các dây nối motor
1.
với dây nối nguồn điện
đã thực hiện ở hoạt
động 1.
Đặt mạch điều khiển
động cơ L293D phía
2.
trên mạch Arduino và
ghép lại theo đúng vị trí
các chân cắm giữa 2
mạch.
Sử dụng keo 2 mặt
hoặc keo nến để cố
3. định mạch
Arduino+L293D phía
trên khung xe.
Sơ đồ mạch điện ta sẽ
4. kết nối giữa các bộ
phận

Khóa luận tốt nghiệp Khoa Sư phạm trung học Trường Đại học Sư phạm TpHCM.doc

Khóa luận tốt nghiệp Khoa Sư phạm trung học Trường Đại học Sư phạm TpHCM.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Khóa luận tốt nghiệp Khoa Sư phạm trung học Trường Đại học Sư phạm TpHCM.doc

Similar to Khóa luận tốt nghiệp Khoa Sư phạm trung học Trường Đại học Sư phạm TpHCM.doc (20)

More from Dịch vụ viết thuê đề tài trọn gói 👉👉 Liên hệ ZALO/TELE: 0917.193.864 ❤❤

More from Dịch vụ viết thuê đề tài trọn gói 👉👉 Liên hệ ZALO/TELE: 0917.193.864 ❤❤ (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Khóa luận tốt nghiệp Khoa Sư phạm trung học Trường Đại học Sư phạm TpHCM.doc