Giúp học sinh tiếp cận các bài toán thực tiễn khi dạy lập trình c++ thông qua nền tảng arduino

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Giúp học sinh tiếp cận tốn thực tiễn dạy lập trình C++ thơng qua tảng Arduino Lĩnh vực: Tin học MỤC LỤC PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ I Lý chọn đề tài II Mục đích nghiên cứu III Đối tượng nghiên cứu IV Phạm vi nghiên cứu V Phương pháp nghiên cứu VI Tính đề tài PHẦN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I Cơ sở lí luận Khái niệm lực Năng lực đặc thù môn Tin học theo CT CDPT 2018 Năng lực “Giải vấn đề với hỗ trợ công nghệ thông tin truyền thông” 10 II Cơ sở thực tiễn 10 Việc dạy học lập trình trường THPT 10 Các thi khoa học kỹ thuật 11 Khảo sát đánh giá thực trạng mức độ yêu thích học lập trình mối quan tâm học sinh ứng dụng lập trình thực tiễn 11 III Nền tảng Ardunio 11 Arduino gì? 11 Cấu tạo Arduino 12 Khả kết nối Arduino 12 Ứng dụng tảng Arduino 12 Arduino mang lại cho giáo dục? 13 Một số IDE thông dụng 13 Tổng hợp lệnh hữu ích để code Arduino 13 IV Một số tốn thực tiễn lập trình mạch Arduino 16 Đèn tín hiệu giao thơng 16 Nhấn nút còi kêu 17 Đèn sáng đuổi 19 Bật/tắt đèn theo ánh sáng môi trường 21 Chữ số đồng hồ điện tử (Led thanh) 23 Xe điều khiển từ xa 26 Xe tránh vật cản 30 V Thực nghiệm sư phạm 34 Mục đích thực nghiệm 34 Nội dung thực nghiệm 34 2.1 Dạy học kết hợp ví dụ mơ toán thực tiễn sử dụng mạch Arduino tiết học 34 2.2 Hướng dẫn học sinh tìm hiểu tốn thực tiễn qua internet 35 2.3 Giới thiệu chia sẻ cho học sinh biết đến sản phẩm có tính ứng dụng thực tiễn cao thi nghiên cứu khoa học 36 Tổ chức thực nghiệm 38 Kết đạt 38 Một số lưu ý an toàn làm việc với linh kiện 39 Một số tốn thực tiễn lập trình mạch Arduino thực trình thực nghiệm 40 PHẦN III KẾT LUẬN 41 I Quá trình nghiên cứu 41 II Ý nghĩa đề tài 41 III Kiến nghị, đề xuất 41 IV Kết luận khoa học 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 PHỤ LỤC 43 CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Ý nghĩa KHKT Khoa học kĩ thuật PPDH Phương pháp dạy học HS Học sinh GV Giáo viên THPT Trung học phổ thông GD&ĐT Giáo dục đào tạo CT Chương trình GDPT Giáo dục phổ thơng PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ I Lý chọn đề tài Giáo dục Việt Nam năm gần tập trung đổi mới, hướng tới giáo dục tiến bộ, đại, bắt kịp xu hướng nước khu vực giới Một mục tiêu lớn giáo dục nước ta hoạt động giáo dục phải gắn liền với thực tiễn Chính vậy, GDPT nước ta thực bước chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận lực người học, nghĩa từ chỗ quan tâm đến việc học sinh học đến chỗ học sinh vận dụng qua việc học Để đảm bảo điều đó, định phải thực thành công việc chuyển từ phương pháp dạy học theo lối “truyền thụ chiều” sang dạy cách học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kỹ hình thành lực phẩm chất; đồng thời phải chuyển cách đánh giá kết giáo dục từ nặng kiểm tra trí nhớ sang kiểm tra, đánh giá lực vận dụng kiến thức giải vấn đề Trong trình đổi bản, tồn diện giáo dục đào tạo, công tác nghiên cứu khoa học hoạt động thiếu trường phổ thông Đây hoạt động giúp học sinh áp dụng kiến thức học vào sống, học đôi với hành; đồng thời cách tiếp cận, làm quen với phương pháp, kỹ nghiên cứu khoa học, rèn luyện cách làm việc độc lập, làm việc nhóm phát huy tính tích cực, chủ động, tạo hứng thú học tập Từ đó, phát tài năng, sở để xây dựng phát triển đội ngũ nhân lực chất lượng cao cho xã hội Chương trình Tin học 11 số hạn chế: Áp dụng cơng thức tốn học q nhiều; Học sinh phải có kiến thức tốt tốn học giải tập sách giáo khoa; Học sinh chưa hiểu lập trình để làm ngồi việc tính tốn với số; Học sinh tự hỏi lập trình có ứng dụng thực tế đa phần tập sách liên quan đến tính tốn túy tốn học, khơng gắn liền với thực tiễn… Vì để học sinh vận dụng kiến thức môn học vào giải vấn đề thực tiễn khó vào lý thuyết túy giáo viên truyền đạt Từ thực tiễn công tác giảng dạy, nhận thấy dạy lập trình, mơn học mà địi hỏi phải tư sáng tạo nhiều cần phải có phương pháp dạy học phù hợp nhằm đạt hiệu cao, giúp học sinh có trải nghiệm thú vị với mơn học Vì việc áp dụng phương pháp để tạo hứng thú, u thích mơn học, làm cho học sinh nắm nội dung học lớp, nắm bắt kiến thức cách logic có hệ thống,… đặc biệt giúp học sinh biết cách tiếp cận ngơn ngữ lập trình để giải toán ứng dụng vào thực tiễn, khơi dậy niềm đam mê nghiên cứu khoa học học sinh Qua muốn chia sẻ kinh nghiệm nhỏ mà thân có trình dạy học, “Giúp học sinh tiếp cận tốn thực tiễn dạy lập trình C++ thơng qua tảng Arduino” II Mục đích nghiên cứu - Giúp học sinh tiếp cận toán thực tiễn thơng qua ngơn ngữ lập trình - Rèn luyện cho em khả biết vận dụng kiến thức học lập trình để giải số toán thực tiễn đời sống hàng ngày thường gặp - Hình thành dần cho em thói quen biết đặt (giải quyết) vấn đề sống góc độ tin học với câu hỏi: Nguồn gốc tốn (hay tình thực tiễn, tốn thực tiễn) xuất phát từ đâu? Vận dụng kiến thức để giải nó? - Từng bước tạo niềm đam mê xóa bỏ dần tâm lý e ngại em học sinh học lập trình - Khơi dậy niềm đam mê nghiên cứu khoa học; kích thích sáng tạo học sinh; bước hướng em biết nghiên cứu vận dụng kiến thức môn học vào giải vấn đề thực tiễn đời sống III Đối tượng nghiên cứu Học sinh lớp 11 trường THPT Tương Dương IV Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu việc dạy học ngơn ngữ lập trình C++ chương trình phổ thơng - Một số tốn thực tiễn áp dụng dạy lập trình V Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận: Tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu vấn đề liên quan đến đề tài sáng kiến kinh nghiệm - Điều tra quan sát: Thực trạng việc dạy học lập trình trường THPT khả tiếp cận toán thực tiễn học sinh trung học phổ thông - Thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm để xem xét tính khả thi hiệu biện pháp sư phạm đề xuất VI Tính đề tài - Góp phần thực thành cơng đổi CT GDPT 2018 phát triển lực tin học cho học sinh, đặc biệt lực “Giải vấn đề với hỗ trợ công nghệ thông tin truyền thông” - Giúp học sinh thấy mối quan hệ tương hỗ tin học với thực tiễn ngược lại - Góp phần đổi phương pháp giáo dục phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo học sinh, bồi dưỡng cho học sinh phương pháp tự học, vận dụng kĩ năng, vận dụng kiến thức,… đem lại niềm vui, hứng thú trách nhiệm học tập cho học sinh - Khơi gợi niềm đam mê nghiên cứu khoa học giúp học sinh phát khả thân - Giúp cho HS có hiểu biết hình dung ban đầu trí tuệ nhân tạo - Góp phần định hướng giáo dục STEM Tin học - Sáng kiến sử dụng làm tài liệu tham khảo cho giáo viên Tin nhằm góp phần nâng cao hiệu dạy học môn Tin trường trung học phổ thông PHẦN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I Cơ sở lí luận Khái niệm lực Năng lực thuộc tính cá nhân hình thành, phát triển nhờ vào tố chất trình học tập, rèn luyện, cho phép người huy động tổng hợp kinh nghiệm, kĩ thuộc tính cá nhân khác hứng thú, niềm tin, ý chí, thực đạt kết hoạt động điều kiện cụ thể Chương trình giáo dục phổ thơng 2018 xác định mục tiêu hình thành phát triển cho học sinh lực cốt lõi bao gồm lực chung lực đặc thù Năng lực chung lực bản, thiết yếu cốt lõi, làm tảng cho hoạt động người sống lao động nghề nghiệp Năng lực đặc thù lực hình thành phát triển sở lực chung theo định hướng chuyên sâu, riêng biệt loại hình hoạt động, cơng việc tình huống, mơi trường đặc thù, cần thiết cho hoạt động chuyên biệt, đáp ứng yêu cầu hoạt động toán học, âm nhạc, mĩ thuật, thể thao - Các lực chung hình thành, phát triển thông qua môn học hoạt động giáo dục: lực tự chủ tự học, lực giao tiếp hợp tác, lực giải vấn đề sáng tạo; - Các lực đặc thù hình thành, phát triển chủ yếu thơng qua số môn học hoạt động giáo dục định: lực ngơn ngữ, lực tính tốn, lực khoa học, lực công nghệ, lực tin học, lực thẩm mĩ lực thể chất Năng lực đặc thù môn Tin học theo CT CDPT 2018 Năng lực tin học bao gồm năm thành phần lực sau đây: - NLa: Sử dụng quản lí phương tiện cơng nghệ thơng tin truyền thông; - NLb: Ứng xử phù hợp môi trường số; - NLc: Giải vấn đề với hỗ trợ công nghệ thông tin truyền thông; - NLd: Ứng dụng công nghệ thông tin truyền thông học tự học; - NLe: Hợp tác mơi trường số * Chương trình mơn Tin học cấp THPT Chương trình mơn Tin học cấp trung học phổ thơng thể phân hố sâu định hướng nghề nghiệp Do vậy, chương trình có u cầu cần đạt chung lực tin học bắt buộc học sinh có yêu cầu bổ sung riêng tương ứng với học sinh chọn định hướng Tin học ứng dụng Khoa học máy tính a) Yêu cầu chung Thành phần lực Biểu NLa Phối hợp sử dụng cách hệ thống kĩ thuật số thông dụng; mô tả chức phận bên máy tính, thơng số thiết bị số; bước đầu tuỳ chỉnh chế độ hoạt động cho máy tính; trình bày khái quát mối quan hệ phần cứng, hệ điều hành chương trình ứng dụng; biết sử dụng số chức chủ yếu hệ điều hành để nâng cao hiệu sử dụng máy tính; so sánh mạng LAN Internet, biết khái niệm IoT; giới thiệu chức số thiết bị giao thức mạng thông dụng, sử dụng số ứng dụng thiết thực mạng; nhận biết vai trò quan trọng hệ thống tự động hố xử lí truyền thơng tin xã hội tri thức NLb Trình bày nêu ví dụ minh họa số quy định quyền thông tin quyền, tránh vi phạm sử dụng thông tin, tài nguyên số; hiểu khái niệm, chế phá hoại, lây lan phần mềm độc hại cách phòng chống; biết cách tự bảo vệ thông tin, liệu tài khoản cá nhân; hiểu rõ ràng mặt trái Internet, nhận diện hành vi lừa đảo, thông tin mang nội dung xấu biết cách xử lí phù hợp; thể tính nhân văn tham gia giới ảo; có hiểu biết tổng quan nhu cầu nhân lực, tính chất cơng việc ngành nghề lĩnh vực tin học ngành nghề khác có sử dụng ICT; sẵn sàng, tự tin, có tinh thần trách nhiệm sáng tạo tham gia hoạt động tin học NLc Biết cấu trúc liệu bản, thuật toán xếp tìm kiếm bản, viết chương trình, tạo trang web đơn giản; biết khái niệm hệ sở liệu, biết kiến trúc hệ sở liệu tập trung phân tán; sử dụng máy tìm kiếm để khai thác thơng tin cách hiệu quả, an tồn hợp pháp; tìm kiếm, lựa chọn thông tin phù hợp tin cậy; sử dụng công cụ kĩ thuật số để tổ chức, chia sẻ liệu thông tin trình phát giải vấn đề; có hiểu biết hình dung ban đầu trí tuệ nhân tạo nêu số ứng dụng điển hình trí tuệ nhân tạo NLd Khai thác dịch vụ tra cứu trao đổi thông tin, nguồn học liệu mở để cập nhật kiến thức, hỗ trợ học tập tự học; sử dụng số phần mềm hỗ trợ học tập, tự tin, sẵn sàng tìm hiểu phần mềm tương tự, qua có ý thức khả tìm kiếm tri thức mới, tìm hiểu nghề quan tâm NLe Biết cách hợp tác công việc; sử dụng phần mềm để lập kế hoạch, phân chia quản lí cơng việc; lựa chọn sử dụng kênh phù hợp để trao đổi thông tin, thảo luận, hợp tác mở mang tri thức; giao tiếp, hoà nhập cách an tồn mơi trường số, biết tránh tác động xấu thông qua số biện pháp phòng tránh b) Yêu cầu bổ sung theo định hướng ICT CS Thành phần lực Biểu Định hướng ICT NLa – Kết nối PC với thiết bị số thông dụng NLc – Biết tổ chức lưu trữ, khai thác liệu phục vụ tốn quản lí đơn giản thực tế – Sử dụng số chức phần mềm quản lí dự án Định hướng CS – Hiểu biết nguyên lí hoạt động hệ thống thơng tin bao gồm máy tính thiết bị số khác – Hiểu phép toán nhị phân ứng dụng hệ nhị phân tin học – Biết bảo vệ liệu, cài đặt hay gỡ bỏ phần mềm máy tính thiết bị – Trình bày sơ lược việc thiết kế mạng di động cần thiết – Sử dụng phần mềm thiết kế – Biết mục tiêu đồ hoạ, chỉnh sửa ảnh làm phim số thành tựu Khoa hoạt hình để tạo sản phẩm số phục học liệu Học máy vụ học tập đáp ứng sở thích cá – Biết vai trị phần nhân mềm mô – Sử dụng thành thạo phần mềm tin học văn phòng, tạo sản phẩm số có chất lượng thơng qua dự án giải vấn đề thực tế –Phân tích liệu với phần mềm bảng tính Năng lực “Giải vấn đề với hỗ trợ công nghệ thông tin truyền thông” - Biết cấu trúc liệu bản, thuật toán xếp tìm kiếm bản, viết chương trình, tạo trang web đơn giản; - Biết khái niệm hệ sở liệu, biết kiến trúc hệ sở liệu tập trung phân tán; sử dụng máy tìm kiếm để khai thác thơng tin cách hiệu quả, an tồn hợp pháp; - Tìm kiếm, lựa chọn thông tin phù hợp tin cậy; - Sử dụng công cụ kĩ thuật số để tổ chức, chia sẻ liệu thông tin trình phát giải vấn đề; - Có hiểu biết hình dung ban đầu trí tuệ nhân tạo nêu số ứng dụng điển hình trí tuệ nhân tạo II Cơ sở thực tiễn Việc dạy học lập trình trường THPT Việc dạy học lập trình trường THPT phần lớn trọng giải toán toán học Học sinh chưa hiểu lập trình để làm ngồi việc tính tốn với số; Học sinh tự hỏi lập trình có ứng dụng thực tế đa phần tập sách liên quan đến tính tốn túy tốn học, khơng gắn liền với thực tiễn,… Vì để học sinh vận dụng kiến thức môn học vào giải vấn đề thực tiễn khó vào lý thuyết túy giáo viên truyền đạt Khi dạy học để mô kiến thức học giáo viên chủ yếu dựa vào phần mềm để test thử câu lệnh mà chưa có ví dụ trực quan để mơ Vì học sinh khó khăn việc tiếp thu kiến thức cảm thấy nhàm chán học lập trình 10 digitalWrite(in4, LOW); digitalWrite(in3, HIGH); } else if (dir == 1)//motor phải quay lùi { digitalWrite(in4, HIGH); digitalWrite(in3, LOW); } else if (dir ==2)//motor phải dứng lùi { digitalWrite(in3, LOW); digitalWrite(in4, LOW); } analogWrite(enB, spd ); } void forw () // chay { Serial.println("motor di thang"); motor_right(spd , 0); motor_left( spd , 0); } void back () // chay lui { Serial.println("motor di lui"); motor_right(spd , 1); motor_left( spd , 1); } void right () // quay trai { Serial.println("motor cua trai"); motor_right(spd , 0); motor_left( spd , 2); } void left () // quai phai { Serial.println("motor cua phai"); spd = 200; break; case('8'): spd = 230; break; case('9'): spd = 255; break; case ('S'): tack(); break; case ('F'): forw(); break; case ('B'): back(); break; case ('L'): left(); break; case ('R'): right(); break; case ('H'): leftback(); break; case ('J'): rightback(); break; case ('I'): rightforw(); break; case ('G'): leftforw(); break; } 29 motor_left( spd , 0); motor_right( spd , 2); } void leftforw () // quai phai cham { Serial.println("motor cua phai nhanh"); } void loop() { robot_android(); } Xe tránh vật cản 7.1 Mơ hình thực tế: Các robot nhà máy với khả tìm đường tránh vật cản thực nhiệm vụ xác an tồn dịng tơ đại ln có hệ thống cảnh báo trước va chạm xe tơ đồ chơi trẻ tự động tránh vật cản chạy,… 7.2 Mô hình Tin học: Lập trình xe tơ tự động tránh vật cản 7.3 Sơ đồ thuật toán: Bắt đầu Cài đặt chức chân Đọc giá trị cảm biến siêu âm Khoảng cách tới vật cản lớn 20cm Đ Cài đặt động trái, phải quay tiến S Cài đặt động trái, phải quay lùi 7.4 Các linh kiện cần thiết sơ đồ đấu nối: Tên linh kiện Arduino Uno R3 Số lượng Sơ đồ đấu nối 30 L298N Cảm biến siêu âm HC-SR04 (SR05) Động servo Motor Bánh đa hướng Khung xe Dây cắm 23 Nguồn pin 3,7V 6.5 Giải vấn đề lập trình: Code #include #include //our L298N control pins const int LeftMotorForward = 13; // banh ben trai tien const int LeftMotorBackward = 12; // banh ben trai lui const int RightMotorForward = 11; // banh ben phai tien const int RightMotorBackward = 10; // banh ben phai lui const int ena = 6; const int enb = 5; //sensor pins SR04 #define trig_pin #define echo_pin #define maximum_distance 200 boolean goesForward = false; int distance = 100; NewPing sonar(trig_pin, echo_pin, maximum_distance); // nhin trai lai khoang cach int lookLeft(){ servo_motor.write(170); delay(500); int distance = readPing(); delay(100); servo_motor.write(90); return distance; delay(100); } int readPing() { delay(70); int cm = sonar.ping_cm(); if (cm==0){ cm=250; } return cm; } // dung lai void moveStop() 31 Servo servo_motor; //our servo name void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(RightMotorForward, OUTPUT); pinMode(LeftMotorForward, OUTPUT); pinMode(LeftMotorBackward, OUTPUT); pinMode(RightMotorBackward, OUTPUT); pinMode(ena, OUTPUT); pinMode(enb, OUTPUT); servo_motor.attach(9); //our servo pin servo_motor.write(90); delay(2000); distance = readPing(); delay(100); distance = readPing(); delay(100); distance = readPing(); delay(100); distance = readPing(); delay(100); analogWrite(ena, 200); // chinh toc dong co ben trai analogWrite(enb, 200); // chinh toc dong co ben trai } void loop() { int distanceRight = 0; int distanceLeft = 0; delay(50); if (distance = khoang cach ben trai if (distance >= distanceLeft){ turnRight(); //re phai moveStop(); } else{ // ko thi turnLeft(); // re trai moveStop(); } } else{ moveForward(); // ko phai truong hop tren thi chay thang } distance = readPing(); } // nhin phai lay khoang cach int lookRight(){ servo_motor.write(10); delay(500); int distance = readPing(); delay(100); servo_motor.write(90); return distance; } { digitalWrite(LeftMotorForward, HIGH); digitalWrite(RightMotorBackward, HIGH); digitalWrite(LeftMotorBackward, LOW); digitalWrite(RightMotorForward, LOW); delay(300); digitalWrite(LeftMotorForward, HIGH); digitalWrite(RightMotorForward, HIGH); digitalWrite(LeftMotorBackward, LOW); digitalWrite(RightMotorBackward, LOW); } void turnLeft(){ digitalWrite(LeftMotorBackward, HIGH); digitalWrite(RightMotorForward, HIGH); digitalWrite(LeftMotorForward, LOW); digitalWrite(RightMotorBackward, LOW); delay(300); digitalWrite(LeftMotorForward, HIGH); digitalWrite(RightMotorForward, HIGH); digitalWrite(LeftMotorBackward, LOW); digitalWrite(RightMotorBackward, LOW); } 33 V Thực nghiệm sư phạm Mục đích thực nghiệm Thực nghiệm sư phạm để kiểm nghiệm tính khả thi hiệu việc lựa chọn số ví dụ có nội dung phù hợp để phát triển kĩ lập trình cho học sinh thơng qua tiếp cận toán thực tiễn, đồng thời nhằm kiểm nghiệm tính đắn đề tài Thực nghiệm sử dụng tập có nội dung thực tiễn cấu trúc rẽ nhánh, cấu trúc lặp, mảng chiều, chương trình con, viết tảng Arduino sử dụng ngôn ngữ C++ Đưa vào toán với số lượng mức độ phù hợp với dạy, quỹ thời gian thực hiện, phù hợp với trình độ nhận thức chung học sinh, có tính thực tiễn cao Nội dung thực nghiệm 2.1 Dạy học kết hợp ví dụ mơ tốn thực tiễn sử dụng mạch Arduino tiết học a) Thực trạng: Là học sinh miền núi tiếp cận với công nghệ thông tin nên hầu hết học sinh học chưa thực hiểu lập trình ứng dụng Vì đa số em chưa định hướng học lập trình để làm có ứng dụng quan trọng đời sống Vì dạy học lập trình giáo viên thường nghe câu “thầy (cô) ơi, học để làm gì?” Trong tiết dạy lập trình thường giáo viên chăm chăm dạy câu lệnh rèn luyện cho học sinh kĩ giải toán túy toán học sử dụng câu lệnh học Ít giáo viên để ý liên hệ cho học sinh toán thực tiễn sử dụng câu lệnh Khi tiếp cận câu lệnh lập trình thường học sinh chủ yếu thực hành giải tốn thơng qua phần mềm mà chưa có mơ hình mơ cách trực quan câu lệnh Vì học sinh thường khơng có hứng thú với mơn học, cảm thấy môn học tẻ nhạt b) Giải pháp: Từ toán thực tiễn gần gũi sống ngày, tùy vào kiến thức kĩ cần đạt tiết học mà giáo viên thực lồng ghép giới thiệu để học sinh tiếp cận với ứng dụng lập trình thực tiễn Kết hợp với phương pháp lập trình mạch Arduino tạo mơ hình thực tế giáo viên thực để học sinh quan sát, kiểm nghiệm tính đắn, hiệu thực thi câu lệnh Với cấu trúc học sinh làm quen với tốn “Đèn tín hiệu giao thơng” Cấu trúc rẽ nhánh giáo viên sử dụng số toán thực tiễn như: “Nhấn nút còi kêu”; “Bật/tắt đèn theo ánh sáng mơi trường” ví dụ trực quan 34 rõ ràng cấu trúc rẽ nhánh Cấu trúc lặp học sinh làm quen với toán “Đèn sáng đuổi nhau” Từ toán “Đèn sáng đuổi nhau” sử dụng câu lệnh for giáo viên phát triển sang kiểu mảng chiều Đối với chương trình GV sử dụng tốn “Led thanh” Ngồi ví dụ tiếp cận kiến thức học, HS làm quen với ví dụ nâng cao tự động hóa điều khiển “Xe điều khiển từ xa Bluetooth” “Xe tránh vật cản” c) Hiệu quả: - Qua ví dụ mơ sống thường nhật cung cấp kết nối tự nhiên chân thực cho việc tiếp thu kiến thức học sinh Học sinh hiểu câu lệnh sử dụng nào, trường hợp nào, toán ứng dụng vào toán thực tiễn - Học sinh hiểu mơn học, thấy ý nghĩa mục đích việc học lập trình từ có đam mê, hứng thú môn học - Thấy tầm quan trọng ngơn ngữ lập trình học tập, đời sống, xã hội,… - Giúp học sinh có trải nghiệm thú vị với mơn học - Là tiền đề thúc đẩy đam mê học hỏi tiếp cận đến công nghệ cho HS - Giúp HS có hiểu biết hình dung ban đầu trí tuệ nhân tạo 2.2 Hướng dẫn học sinh tìm hiểu tốn thực tiễn qua internet a) Thực trạng: Thời lượng tiết học, học nên khơng thể giới thiệu hết tất toán thực tiễn đến học sinh Học sinh muốn học hỏi kinh nghiệm tìm hiểu thêm tốn thực tiễn khơng biết lấy thơng tin từ đâu Một số học sinh có ý tưởng thực toán thực tiễn chưa biết nên bắt đầu b) Giải pháp: Giáo viên tìm hiểu chia sẻ cho học sinh trang tài liệu thống, mang tính giáo dục cao để học sinh tìm hiểu nghiên cứu Một số trang web hỗ trợ học sinh tìm hiểu lập trình, tốn thực tiễn, khoa học công nghệ, sáng chế KHKT, phát triển ý tưởng khởi nghiệp: Dành cho người chưa biết lập trình/điện tử có kinh nghiệm: http://arduino.vn/ Tìm hiểu phần cứng, hướng dẫn cài đặt phần mềm lập trình Arduino https://www.youtube.com/channel/UCpxWS5h_Pv8VWKIo9-N4nHw/playlists Hoặc https://arduinokit.vn/ 35 Kênh sáng tạo trẻ: https://www.youtube.com/c/K%C3%AAnhS%C3%A1ngT%E1%BA%A1oTr%E1 %BA%BB0902/featured?app=desktop Kênh Sáng Tạo COM: Từ nguyên vật liệu đơn giản thường thấy ngày tạo nên đồ vật hữu ích thiết thực https://www.youtube.com/channel/UCyhbCnDC6BWUdH8m-RUJHug Make: Những sáng chế thú vị hữu ích sống https://www.youtube.com/user/makemagazine Robot cho người https://www.youtube.com/channel/UCk7DBrxA4J8qSKYrCcTn4qQ … Sự nỗ lực, chịu khó cộng với niềm đam mê nghiên cứu giúp em Trần Hữu Phúc lớp 11E trường THPT Tương Dương thành công với sản phẩm “Cánh tay Robot thông minh” (Giải nhất) “Thiết bị điều hướng pin mặt trời” (Giải khuyến khích) thi Sáng tạo thiếu niên nhi đồng Nghệ An 2018-2019 c) Hiệu quả: - Nâng cao khả tự học, tự tìm tịi nghiên cứu học sinh, khuyến khích học tập suốt đời - HS biết thêm kiến thức, kĩ lập trình, khí, điện, điện tử điều khiển tự động - Khơi dậy niềm đam mê nghiên cứu, sáng tạo, phát triển ý tưởng phục vụ sống 2.3 Giới thiệu chia sẻ cho học sinh biết đến sản phẩm có tính ứng dụng thực tiễn cao thi nghiên cứu khoa học a) Thực trạng: Thực tế sản phẩm học sinh đạt giải thi nghiên cứu khoa học dự án khởi nghiệp chưa học sinh biết đến nhiều Một phần học sinh quan tâm phần việc tuyên truyền chưa thật tốt 36 b) Giải pháp: Để truyền cảm hứng cho HS tìm tịi, nghiên cứu, tìm kiếm ý tưởng cho thân Giáo viên chia sẻ đến học sinh biết thi sản phẩm có tính thực tiễn cao đạt giải thi thông qua tiết học trang Zalo, Facebook, lớp Cuộc thi KHKT - Dự án “Sử dụng Adunio xây dựng cảnh báo chặt phá rừng” Giải thi KHKT Nghệ An năm 2020-2021 - Dự án “Sử dụng tinh bột Gelatin để sản xuất vật liệu bao gói hữu đựng gia vị” lĩnh vực Hóa học tác giả Lê Huy Thành Trần Phương Linh, học sinh Trường THCS Đặng Thai Mai - thành phố Vinh Giải thi KHKT Nghệ An năm 2020-2021 Giải thi KHKT Nghệ An năm 2020-2021 - Dự án “Nghiên cứu tách sử dụng sợi thiên nhiên từ lưỡi hổ” thuộc lĩnh vực Khoa học vật liệu tác giả Nguyễn Thị Anh Thư Nguyễn Thị Lê Na, học sinh Trường THCS Hòa Hiếu - Thị xã Thái Hòa Giải thi KHKT Nghệ An năm 2020-2021 Giải thi KHKT Nghệ An năm 2020-2021 - Dự án “Cải tiến xe lăn bổ trợ dụng cụ phục hồi chức năng” nhóm tác giả Trương Văn An, Phan Quỳnh Trang - học sinh lớp Trường THCS Trà Lân (Con Cuông) dự án đạt giải Nhất thi Sáng tạo KHKT dành cho học sinh trung học tỉnh Nghệ An Cuộc thi sáng tạo thiếu niên nhi đồng - Dự án “Cánh tay robot” Giải thi sáng tạo thiếu niên nhi đồng Nghệ An 2018-2019 em Trần Hữu Phúc trường THPT Tương Dương - Dự án "Guồng nước đa năng" Giải thi sáng tạo thiếu niên nhi đồng toàn quốc năm 2020 học sinh Trường THCS Diễn Hải (Diễn Châu) - Dự án “Bee tracking system – Hệ thống theo dõi ong” em Trần Thị Hồng Thắm HS trường THPT Anh Sơn giải ba thi sáng tạo thiếu niên nhi đồng toàn quốc lần thứ 17, năm 2020-2021 Cuộc thi “Solve for Tomorrow” (Kiến tạo tương lai) - Dự án “Thiết bị truyền dịch thông minh” áp dụng lĩnh vực y tế HS Trường PTDTNT-THCS Tương Dương năm 2021 đạt giải cộng đồng thi “Solve for Tomorrow” (Kiến tạo tương lai) Đề án khởi nghiệp quốc gia dành cho học sinh, sinh viên https://dean1665.vn/ - Dự án “Phở khô rau củ quả” học sinh Lê Hồ Phương Linh, Võ Minh Anh, Lê Nguyễn Thùy Linh, Vi Xuân Thái - Trường THCS thị trấn Quỳ Hợp Đạt đạt giải ba ngày hội khởi nghiệp quốc gia năm 2022 … 37 Dự án “Thiết bị truyền dịch thông minh” đạt giải cộng đồng thi “Solve for Tomorrow” Dự án “Phở khô rau củ quả” đạt giải ba ngày hội khởi nghiệp quốc gia năm 2022 c) Hiệu quả: - Truyền cảm hứng đến HS - Lan tỏa tinh thần nghiên cứu khoa học - Giúp HS thay đổi tư duy, nhận thức, dám nghĩ, dám làm có khát vọng lớn để biến ước mơ, ý tưởng thành thực Tổ chức thực nghiệm Thực nghiệm sư phạm tiến hành số lớp Trường THPT Tương Dương năm học 2021-2022 Thời gian thực nghiệm tiến hành vào khoảng thời gian từ đầu tháng 10 đến đầu tháng Giáo viên dạy lớp thực nghiệm: Nguyễn Thị Hương Trà Giáo viên dạy lớp đối chứng: Nguyễn Thị Nhàn Kết học tập lớp tương đương Kết đạt Theo dõi tiến trình thực nghiệm sư phạm, chúng tơi thấy rằng: Nhìn chung đa số học sinh học tập tích cực, sơi hơn, thích thú với tốn có nội dung thực tiễn Sự hấp dẫn tốn có nội dung thực tiễn chỗ gắn kiến thức lập trình với ứng dụng học tập đời sống, lao động, sản xuất Điều kích thích hứng thú giáo viên lẫn HS thời gian thực nghiệm Giúp học sinh có trải nghiệm thú vị với mơn học, đặc biêt lan tỏa tinh thần nghiên cứu, sáng tạo KHKT Từ giúp cho học sinh phát triển trí tuệ, rèn luyện khả lao động sáng tạo, tham gia học tích cực đặc biệt yêu thích, hứng thú việc tiếp cận với lập trình, khơi dậy niềm đam mê nghiên cứu khoa học học sinh Góp phần quan trọng việc đổi dạy học, gắn dạy học lý luận vào thực tiễn 38 Nhận định chung cho rằng, điều khó khăn cần vượt qua ý tưởng triển khai sau lựa chọn hệ thống tập có nội dung thực tiễn thích hợp cho tiết học để phát triển khả lập trình cho học sinh Qua tiết dạy thầy giáo, cô giáo tiếp tục khuyến khích em tự xây dựng đề tài nghiên cứu xuất phát từ suy nghĩ, ý tưởng Thành đạt động, tích cực, sáng tạo khơng học tập mà cịn có ý nghĩa sống sau * Khảo sát sau thực nghiệm: Như vậy, so với kết khảo sát trước chưa thực nghiệm phần làm thay đổi nhận thức kiến thức học sinh Mức độ HS yêu thích học lập trình, HS quan tâm muốn tìm hiểu, muốn thực toán thực tiễn tăng lên HS dần xác định mục tiêu định hướng học tập cho thân Một số lưu ý an toàn làm việc với linh kiện a) An tồn điện - Dùng dây nối có vỏ bọc, không để mạch điện bị đoản va chạm - Không chạm vào thiết bị tay, chân bị ướt - Sửa chữa thay thiết bị điện bị hỏng - Không cấp nguồn vượt ngưỡng điện áp linh kiện - Khi kết nối phận điện tử cần đặc biệt lưu ý chân âm, dương Nếu kết nối nhầm chân làm hỏng linh kiện b) An toàn học - Bảo vệ thiết bị không bị va chạm mạnh, rơi,… - Tránh dùng tay chân cản đường vận động thiết bị Nếu cần dừng sử dụng công tắc nguồn - Các thiết bị hoạt động sau nạp chương trình, cần vơ hiệu hóa khả di chuyển cách không cho bánh xe tiếp xúc với bề mặt di chuyển (mặt đất, mặt bản,…) 39 Một số tốn thực tiễn lập trình mạch Arduino thực trình thực nghiệm Cảm biến ánh sáng Led giao thông Led sáng dần tắt dần Nhấn nút còi kêu Led Xe điều khiển từ xa bluetooth Xe tránh vật cản 40 PHẦN III KẾT LUẬN I Quá trình nghiên cứu - Từ 06/09/2021 đến 15/10/2021: Chọn đề tài, viết đề cương nghiên cứu - Từ 16/10/2021 đến 02/12/2021: Đọc tài liệu lý thuyết, viết sở lý luận - Từ 03/12/2021 đến 01/04/2022: Áp dụng đề tài vào thực tiễn - Từ 02/04/2022 đến 10/04/2022: Viết báo cáo, trình bày báo cáo trước tổ chuyên môn xin ý kiến đóng góp - Từ 11/04/2022 đến 20/04/2022: Hồn thiện đề tài II Ý nghĩa đề tài - Đề tài có ý nghĩa quan trọng việc phát triển tư sáng tạo, kĩ lập trình kỹ sống cho em học sinh Bước đầu hình thành cho em thói quen tự học, tự nghiên cứu, tự khám phá, đồng thời giúp em linh hoạt hơn, chủ động không rập khn máy móc việc học lập trình Mặt khác, qua nội dung đề tài góp phần vào việc khơi gợi niềm đam mê lập trình, nghiên cứu khoa học, biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn để giải nhiều tình đời sống - Đề tài làm rõ vai trò quan trọng việc rèn luyện cho học sinh lực vận dụng kiến thức lập trình vào thực tiễn Đồng thời xây số tốn có nội dung thực tiễn nhằm phát triển kĩ lập trình cho học sinh - Đề tài góp phần vào dạy học STEM, định hướng nghiên cứu khoa học, sáng chế thiết bị hữu ích phục vụ đời sống - Từng bước phấn đấu thực thành công CT GDPT 2018 với mục tiêu phát triển lực phẩm chất người học - Thúc đẩy giáo viên tự bồi dưỡng, nâng cao lực chuyên môn nghiệp vụ, đáp ứng thực hiệu CT GDPT 2018 III Kiến nghị, đề xuất - Bồi dưỡng thường xuyên cho giáo viên đổi phương pháp dạy học - Tăng cường đầu tư sở vật chất, trang thiết bị phù hợp đáp ứng hình thức dạy học tích cực - Tăng cường đầu tư thiết bị đáp ứng nhu cầu dạy học tin học trường học - Đề xuất phát triển phương pháp toàn khối lớp 11 trường, nhân rộng trường bạn - Mặc dù thân cố gắng tìm tịi đúc rút kinh nghiệm, trao đổi đồng nghiệp chắn đề tài nhiều thiếu sót Để đề tài có tác dụng tích cực việc dạy học phát triển lực cho học sinh, kính mong hội đồng khoa 41 học quý thầy (cơ) góp ý bổ sung để đề tài ngày hồn thiện hơn, có ứng dụng rộng q trình dạy học Trường THPT IV Kết luận khoa học Quá trình nghiên cứu thực nghiêm túc, đảm bảo sở khoa học, mang tính khách quan, huy động nguồn lực tài liệu, người đảm bảo tính pháp lý độ tin cậy cao Đề tài vận dụng có hiệu số lớp Trường THPT Tương Dương học năm học 2021-2022 chỉnh sửa, bổ sung thêm phù hợp với thực tiễn hơn, có hiệu cao trường THPT 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO Chương trình GDPT 2018 tổng thể Chương trình GDPT 2018 mơn Tin học Tài liệu tập huấn C++, Sở Giáo dục Nghệ An Sách chuyên đề Khoa học máy tính 10 mẫu NXB Đại học sư phạm - Hồ Sĩ Đàm (Tổng chủ biên) Trang web http://arduino.vn/ , https://arduinokit.vn/ Một số tài liệu mạng internet PHỤ LỤC PHIẾU THĂM DÒ Ý KIẾN (Mẫu: Dành cho học sinh trường THPT Tương Dương 1) Phiếu số 1: Em thích học lập trình vì? Bài học sinh động dễ hiểu, gắn liền với thực tiễn  Được thực hành máy tính  Bình thường  Khơng thích trừu tượng, khó hiểu  Phiếu số 2: Mối quan tâm em ứng dụng lập trình thực tiễn? Không quan tâm  Mới nghe nói đến  Rất muốn tìm hiểu  Đang tìm hiểu  Đang thực  43 ... q trình dạy học, “Giúp học sinh tiếp cận tốn thực tiễn dạy lập trình C++ thơng qua tảng Arduino? ?? II Mục đích nghiên cứu - Giúp học sinh tiếp cận toán thực tiễn thơng qua ngơn ngữ lập trình - Rèn... học sinh tốn thực tiễn sử dụng câu lệnh Khi tiếp cận câu lệnh lập trình thường học sinh chủ yếu thực hành giải tốn thơng qua phần mềm mà chưa có mơ hình mơ cách trực quan câu lệnh Vì học sinh. .. kết nối Arduino - Arduino hoạt động độc lập - Kết nối với máy tính, cho phép truy cập liệu cảm biến từ giới bên cung cấp thông tin phản hồi - Các Arduino liên kết với - Mạch điều khi? ??n Arduino