tác động của cuộc thi robottics đến động lực học tập stem của học sinh trường trung học cơ sở edison

Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài: Việt Nam cũng như nhiều quốc gia khác trên thế giới, nơi mà giáo dục STEM đã và đang trở thành một ưu tiên hàng đầu vì tiềm năng của nó trong việc

Trang 1

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tác động của cuộc thi Robotics đến động lực

học tập STEM của học sinh trường Trung học cơ sở Edison

Nghiêm Xuân Vượng Ngành: Lý luận và phương pháp dạy học

Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Văn Hạnh

Hà Nội, 09-2023

Chữ ký của GVHD

Trang 2

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lâp – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn: Nghiêm Xuân Vượng Đề tài luận văn: Tác động của cuộc thi Robotics đến động lực học

tập STEM của học sinh trường Trung học cơ sở Edison The Impact of Robotics Competition on STEM Learning Motivation of Edison Middle School Students

Ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Mã số HV: 20212054M

Tác giả, người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày… tháng … năm 2023 với các nội dung sau:

1 Nội dung 1: Bổ sung thêm Mục đích, nhiệm vụ, đối tượng, khách

thể, phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu (Trang 1-3)

2 Nội dung 2: Bổ sung thêm mô hình động lực học tập ARCS của

Keller trong phần phương pháp chương 1 (Trang 21-23)

3 Nội dung 3: Kết quả nghiên cứu ở bảng 6-7 cần trình bày khoa học

hơn để tiện theo dõi theo các nhân tố của mô hình ARCS (Bảng 6-7 đã tô màu theo từng nhân tố)

4 Nội dung 4: Chỉnh sửa tính nhất quán về cách gọi “môn học Robotics” trong nội dung chương II

5 Nội dung 5: Chỉnh sửa kết luận chương II, bổ sung kết luận chương

III và nội dung khuyến nghị (Mục 2.3 – 3.5)

6 Nội dung 6: Chỉnh sửa lại thời gian thực nghiệm sư phạm trong thời

gian từ tháng 1-5/2023 (Chương 3)

7 Nội dung 7: Bổ sung thêm nội dung, ý nghĩa của giáo dục STEM

trong giáo dục phổ thông (Mục 1.2.2 trang 8-9)

8 Nội dung 8: Bổ sung tài liệu tham khảo đầy đủ Chỉnh lại các lỗi diễn đạt về văn phong, hình thức và lỗi chính tả

Trang 4

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn về đề tài “Tác động của cuộc thi Robotics đến động lực học tập STEM của học sinh trường Trung học cơ sở Edison” là công

trình nghiên cứu cá nhân của tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS TS Nguyễn Văn Hạnh Mọi số liệu sử dụng phân tích trong luận văn và kết quả nghiên cứu là do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách khách quan, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và chưa được công bố dưới bất kỳ hình thức nào Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sự không trung thực trong thông tin sử dụng trong

công trình nghiên cứu này

NGƯỜI THỰC HIỆN

Nghiêm Xuân Vượng

Trang 5

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập, nghiên cứu tại Viện Sư phạm kỹ thuật – Đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi đã thu nạp được rất nhiều kiến thức bổ ích, giúp nâng cao chuyên môn trong lĩnh vực giáo dục Ngoài ra thời gian làm luận văn tốt nghiệp cũng đã giúp tôi hiểu rõ hơn rất nhiều về các kiến thức sư phạm trong vấn đề tạo động lực cho học sinh

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Hạnh, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tôi chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Viện Sư phạm kỹ thuật – Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã trang bị cho tôi hành trang tri thức và kĩ năng nghiên cứu khoa học

Tôi cũng xin cảm ơn tới Ban Giám hiệu trường THCS Edison Schools đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình điều tra và thử nghiệm

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn những người thân và bạn bè đã luôn ủng hộ và cổ vũ cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Do hạn chế về mặt thời gian và kinh nghiệm trong công tác nghiên cứu khoa học còn chưa nhiều nên luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong nhận được sự góp ý chân thành từ các thầy cô giáo và các bạn

Người thực hiện

Nghiêm Xuân Vượng

Trang 6

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài: 1

2 Mục đích nghiên cứu: 2

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu: 2

4 Giả thiết khoa học 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ TÁC ĐỘNG CUỘC THI ROBOTICS ĐẾN ĐỘNG LỰC HỌC TẬP STEAM CỦA CÁC HỌC SINH TRƯỜNG THCS EDISON 4

1.1 Tổng quan tài liệu nghiên cứu 4

Tìm kiếm tài liệu 4

Robotics trong giáo dục 4

1.2 Các khái niệm 6

STEM và giáo dục STEM 6

Ý nghĩa của STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 7

Cuộc thi Robotics 8

1.2.4 Tiến trình thực hiện cuộc thi Robotics 12

1.3 Động lực học tập STEM của học sinh THCS 13

Thực tiễn dạy học môn STEM-Robotics tại trường Edison 23

Minh họa thiết kế cuộc thi Robotics 33g Nên chọn các chủ đề cuộc thi robot thân quen với học sinh, địa phương 36

Trang 7

2.2 Thiết kế cuộc thi Robotics cho khối 8 trường Edison Schools 37

2.3 Kết luận chương 2 45

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ĐỂ KIỂM TRA TÁC ĐỘNG CỦA CUỘC THI ROBOTICS ĐẾN ĐỘNG LỰC HỌC TẬP STEM CỦA CÁC HỌC SINH TRƯỜNG THCS EDISON 47

Thống kê mô tả chung về kết quả 55

Kiểm định T-Test giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng 56

Kết quả khảo sát động lực học tập bằng mô hình ARCS 58

3.5 Thảo luận 60

3.6 Kết luận chương 3 61

CHƯƠNG 4 Kết luận và khuyến nghị 63

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

PHỤ LỤC 68

Trang 8

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

STEM Science (khoa học), Technology (công nghệ),

Engineering (kỹ thuật) và Math (toán học)

Trang 9

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Các mốc thời gian chính trong cuộc thi Robotics 37

Bảng 2.2 Vị trí và nhiệm vụ của thành viên trong đội thi đấu 43

Bảng 3.1 Tóm tắt các nội dung chính của bảng khảo sát động lực học tập 48

Bảng 3.2 Thông tin 2 lớp đối chứng và thực nghiệm 50

Bảng 3.3 Khung chương trình môn Stem-Robotics của khối 8 50

Bảng 3.4 Kết quả khảo sát về động lực học tập với lớp học thực nghiệm 52

Bảng 3.5 Kết quả khảo sát về động lực học tập với lớp học Đối chứng 53

Bảng 3.6 Bảng điểm cho các mức đánh giá 54

Bảng 3.7 Tiêu chí đánh giá dự án 54

Bảng 3.8 Kết quả thống kê mô tả 2 lớp ĐC và TN 56

Bảng 3.9 Chênh lệch điểm Mean giữa 2 lớp ĐC và TN 57

Bảng 3.10 Kết quả kiểm định Independent Sample T – Test 57

Bảng 3.11 Bảng kết quả kiểm định Independent Sample T – Test 58

Trang 10

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Mô tả thuật ngữ STEM 6

Hình 1.2 Minh họa robot giáo dục 8

Hình 1.3 Các kỹ năng học sinh có thể phát triển với robot giáo dục 9

Hình 1.4 Một số cuộc thi Robotics nổi tiếng hiện nay trên thế giới 11

Hình 1.5 Mô hình động lực học tập ARCS 17

Hình 2.1 Mục tiêu chương trình STEM-Robotics tại trường Edison Schools 20

Hình 2.2 Thời lượng các tiết học STEAM – Robotics tại Edison chools 24

Hình 2.3 Một số dự án tiêu biểu đang thực hiện 24

Hình 2.4 Hình ảnh một số hoạt động ngoại khóa tại trường 31

Hình 2.5 Hình ảnh các hoạt động trong dự án Robotics 32

Hình 2.6 Các hoạt động dự án liên môn 33

Hình 2.7 Minh họa cuộc thi Robotics FLL trên thế giới 34

Hình 2.8 Tổ chức cuộc thi robotics trong lớp học 35

Hình 2.9 Mô tả các linh kiện được sắp xếp trong sa bàn cuộc thi Robotics 39

Hình 2.10 Mô tả các linh kiện được sắp xếp trong sa bàn cuộc thi Robotics 39

Hình 2.11 Kích thước tháp lấy đĩa trong sa bàn cuộc thi Robotics 40

Hình 2.12 Kích thước tháp lấy đĩa trong sa bàn cuộc thi Robotics 41

Hình 2.13 Kích thước tháp đĩa nhiệm vụ trong sa bàn cuộc thi Robotics 42

Hình 2.14 Mô tả vùng ghi điểm trong sa bàn cuộc thi Robotics 42

Hình 3.1 Biểu đồ thể hiện tỉ lệ các thành phần điểm 55

Hình 3.2 Biểu đồ thể hiện số lượng điểm mô hình phân bố ở các lớp 56

Hình 3.3 Biểu đồ khảo sát ĐLHT của học sinh trong lớp thực nghiệm 59

Hình 3.4 Biểu đồ khảo sát ĐLHT của học sinh trong lớp đối chứng 59

Hình 3.5 Biểu đồ so sánh kết quả khảo sát động lực học tập giữa 2 lớp 60

Hình 3.6 Sự hào hứng và tập trung của học sinh trong vòng thi đấu thử 61

Trang 11

MỞ ĐẦU 1 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài:

Việt Nam cũng như nhiều quốc gia khác trên thế giới, nơi mà giáo dục STEM đã và đang trở thành một ưu tiên hàng đầu vì tiềm năng của nó trong việc thu hút học sinh giải quyết vấn đề trong thế giới thực, từ đó nhu cầu cao về các nghề nghiệp liên quan đến STEM có thể được đáp ứng bởi thế hệ trẻ giúp mang lại khả năng cạnh tranh toàn cầu và sự thịnh vượng của một quốc gia Nhưng tại Việt Nam, giáo dục STEM không là một môn học bắt buộc trong chương trình giảng dạy phổ thông Do đó, nhiều sáng kiến giáo dục STEM đã được triển khai trong thực tiễn đưa đến những kết quả tích cực, chẳng hạn như giảng dạy môn khoa học – toán – công nghệ theo định hướng STEM, tổ chức các hoạt động ngoại khóa STEM, câu lạc bộ STEM

Hiện nay chính phủ và các ban ngành cũng rất quan tâm đến chuyển đổi số

Đề án “Nâng cao nhận thức, phổ cập kỹ năng và phát triển nguồn nhân lực chuyển đổi số quốc gia đến năm 2025, định hướng đến năm 2030” đã được

Phó Thủ tướng Vũ Đức Đam ký phê duyệt Mục tiêu đến năm 2030 sẽ hoàn thiện và mở rộng triển khai mô hình "Giáo dục trường học số" tới tối thiểu 50% các trường trường học công lập trong toàn quốc đào tạo được 20.000 kỹ sư, cử nhân, cử nhân thực hành chất lượng cao chuyên ngành công nghệ số tại các trường trường học, cao đẳng có thế mạnh trong đào tạo về chuyển đổi số 80% cơ sở giáo dục các cấp từ tiểu học đến trung học phổ thông có tổ chức các hoạt động giáo dục STEM và kỹ năng số

Các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, trường học, sau trường học ở các lĩnh vực, ngành, nghề mở thêm chuyên ngành đào tạo hoặc cập nhật, bổ sung nội dung đào tạo về chuyển đổi số trong lĩnh vực, ngành nghề của mình Đổi mới chương trình đào tạo và tăng chỉ tiêu đào tạo với các ngành công nghệ, kỹ thuật, ứng dụng công nghệ Sẽ xây dựng và triển khai chương trình STEM trong giáo dục phổ thông

Nhận thức được tầm quan trọng của giáo dục STEM đối với học sinh, nhiều trường phổ thông tư thục tại Việt Nam đã thiết riêng một môn học về STEM cho học sinh, mà điển hình nhất là các khóa học Robotics Trong các khóa học Robotics, học sinh được tham gia vào các dự án về ứng dụng Robot và lập trình Arduino tạo thành các robots thông minh để giải quyết các vấn đề của cuộc sống Ví dụ, trong một dự án lớp 8 về “Khám phá không gian”, học sinh được đối diện với những khó khăn của con người khi khám phá không gian: Cần cung cấp nước uống, thức ăn, không khí Sau đó họ được yêu cầu tìm kiếm thông tin, giải pháp giúp các nhà du hành không gian giải quyết các vấn đề đó Dựa trên bộ lắp ráp robots và lập trình, các nhóm học sinh sẽ hoàn thành một robots thông minh và thuyết trình dự án đó trước lớp

Tuy nhiên, những quan sát thực tế cho thấy các dự án STEM trong khóa học Robotics là có tác động tích cực đến động lực học tập của học sinh trung học cơ sở, nhưng chỉ có một phần học sinh có sự chủ động học một chủ đề mới thông

Trang 12

qua làm dự án Do đó, đề tài này đề xuất một ý tưởng mới bằng cách sử dụng sự cạnh tranh giữa các đội trong một cuộc thi để làm cho các dự án STEM trong khóa học Robotics trở lên hấp dẫn và tạo động lực cho học sinh học tập

2 Mục đích nghiên cứu:

Luận văn này mục đích chính: - Xây dựng kế hoạch – triển khai cuộc thi Robotics trong khuôn khổ trường học cho học sinh THCS

- Đánh giá tác động của việc tham gia cuộc thi Robotics đến động lực học tập Stem của học sinh THCS Cụ thể là học sinh lớp 8 của trường THCS Edison

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu: 3.1 Khách thể nghiên cứu:

Các bằng chứng trong các tài liệu hiện có về hiệu ứng của việc tham gia cuộc thi Robotics đến động lực học tập STEM của học sinh THCS

Quá trình dạy học môn STEM – Robotics theo phương pháp dự án, kết hợp với việc tham gia cuộc thi Robotics

3.2 Đối tượng nghiên cứu:

Đề tài này xác định được đối tượng nghiên cứu gồm: (1) Hiệu ứng của cuộc thi Robotics đến các kết quả học tập của học sinh THCS trong môn học STEM

(2) Hiệu ứng của cuộc thi Robotics đến động lực học tập của học sinh phổ thông, bao gồm động lực học tập, sự quan tâm khi học tập STEM

3.3 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

- Tìm kiếm tài liệu có hệ thống trong cơ sở dữ liệu ERIC và Google Scholar

- Dạy học môn STEM-Robotics 8 (dự án “Xe tự hành”) theo định hướng giáo dục STEM dựa theo phương pháp giảng dạy bằng dự án cho học sinh khối 8 trường THCS Edison

- Thực nghiệm sư phạm tại Trường THCS Edison – huyện Văn Giang – tỉnh Hưng Yên

4 Giả thiết khoa học

Luận văn đã đề xuất hai giả thuyết: - Việc có hoặc không tham gia vào cuộc thi Robotics trong giáo dục STEM đưa đến những kết quả học tập khác nhau của học sinh THCS

- Dạy học môn STEM-Robotics kết hợp với việc tham gia cuộc thi Robotics có hiệu ứng tích cực lên các kết quả học tập của học sinh THCS bao gồm thành tích học tập, động lực học tập, sự quan tâm STEM

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nhiệm vụ số 1: Tổng quan về giáo dục STEM và các yếu tố về động lực học tập STEM của học sinh

Trang 13

- Nhiệm vụ số 2: Thiết kế cuộc thi Robotics dành cho học sinh THCS - Nhiệm vụ số 3: Thực nghiệm dạy học môn STEM – Robotics kết hợp với việc tổ chức cho học sinh tham gia cuộc thi Robotics cho học sinh THCS lớp

8 của trường THCS Edison 6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tổng quan tài liệu có hệ thống đã được sử dụng nhằm tổng hợp, phân tích các tài liệu, số liệu thống kê liên quan đến mô hình ARCS,

triển khai cuộc thi Robotics, phương pháp dạy học STEM

- Phương pháp quan sát sư phạm: với mục đích thu thập các thông tin từ người học, người dạy trong quá trình triển khai lớp học STEM thực

nghiệm và đối chứng

- Phương pháp thực nghiệm sự phạm đã được sử dụng để kiểm tra tác động của việc tham gia cuộc thi Robotics đến học sinh khối 8 tại trường THCS Edison Ngoài ra, các kỹ thuật thống kê toán học được sử dụng để xử lí định lượng cho dữ liệu thu thập từ các kết quả thực nghiệm Tất cả các dữ

liệu thu thập được xử lí bằng phần mềm SPSS v25 với độ tin cậy cao

Trang 14

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ TÁC ĐỘNG CUỘC THI ROBOTICS

ĐẾN ĐỘNG LỰC HỌC TẬP STEAM CỦA CÁC HỌC SINH

TRƯỜNG THCS EDISON 1.1 Tổng quan tài liệu nghiên cứu

Tìm kiếm tài liệu

Việc tìm kiếm và thu thập tài liệu nghiên cứu là bước quan trọng giúp xây dựng nền tảng cho nghiên cứu Quá trình này đã được thực hiện thông qua việc tìm kiếm trong các nguồn tài liệu uy tín như thông qua các bài luận văn, luận văn tốt nghiệp có nội dung tương đồng tại thư viện trường ĐHBKHN Tuy nhiên tài liệu về nội dung này chưa có nhiều và đầy đủ, cần phải bổ sung thêm thông tin trên các tài liệu nước ngoài ở nguồn uy tín như Google Scholar, Eric,

Google Scholar, một công cụ tìm kiếm học thuật mạnh mẽ, cho phép tìm kiếm các bài báo, nghiên cứu, và tài liệu liên quan đến việc tích hợp Robotics vào giáo dục và tác động của nó đối với động lực học tập STEM Ngoài ra, Eric (Education Resources Information Center) cũng là một nguồn tài liệu quan trọng, đặc biệt trong lĩnh vực giáo dục Việc sử dụng các nguồn tài liệu đa dạng sẽ đảm bảo tính toàn diện và đáng tin cậy của các thông tin được thu thập

Robotics trong giáo dục

Sự phát triển của robot giáo dục (Educational Robot) và ứng dụng của nó trong lớp học đã phát triển và được củng cố trong những năm gần đây Robotics được đánh giá là một công cụ tạo động lực cho học sinh trong quá trình dạy-học vì nó cho phép học sinh làm việc theo cách tích hợp, đồng thời phát triển nhiều năng lực cùng một lúc, như Jiménez và Cerdas đã nhận xét trong một nghiên cứu trước đây[1] Trong trường hợp với cuộc thi FIRST ® LEGO ®League, học sinh phát triển năng lực công nghệ thông qua việc lập trình robot và phát triển các năng lực khác thông qua những việc thực hiện dự án khoa học của cuộc thi, trong đó các em phải tìm kiếm một giải pháp sáng tạo để giải quyết một vấn đề liên quan đến thách thức đã nêu trong đề bài và trình bày được giá trị đạt được trong giải pháp đó, học sinh cũng cần thiết kế một tấm áp phích để nêu bật những giá trị chính mà họ muốn thực hiện trong dự án Cuộc thi FLL được coi là rất hữu ích vì thông qua việc sử dụng một số kỹ năng, chẳng hạn như giải quyết vấn đề hoặc ra quyết định, học sinh có thể phát triển các kỹ năng và năng lực cần thiết để đối mặt với xã hội nơi các em đang sống hôm nay và sẽ sống trong tương lai Đây là nền tảng chính của giáo dục STEM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học),

Sự phát triển của các dự án này ngày càng trở nên quan trọng trong trường học và ngày càng có nhiều giáo viên muốn học sinh của mình tham gia vào các hoạt động có tổ chức hoặc giải thi đấu Robotics này Trong bối cảnh này và với sự xuất hiện của bộ dụng cụ thực hành robot “LEGO® Mindstorms®” , đã có nhiều bài báo cáo về việc điều tra ý kiến của giáo viên và học sinh về tác động của robot đối với quá trình dạy-học

Trang 15

Để hiểu rõ hơn về robot giáo dục, chúng ta phải quay trở lại cuối những năm 1960 tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) Công ty LEGO® đã tạo ra phần mềm lập trình đầu tiên dành cho trẻ em, LEGO® , đây là công ty tiên phong trong việc xây dựng các tài liệu giáo khoa Trong 30 năm qua, ER đã được áp dụng rộng rãi trong các trường học, như có thể thấy trong một nghiên cứu trước đây [2] Từ những năm 1980 trở đi, sự phổ biến và phổ biến của nó đã dẫn đến việc đưa các hoạt động vào trường học thông qua các dự án khác nhau [3]

Khái niệm ER hàm ý một cách tiếp cận tổng hợp, xem xét tính bổ sung giữa các lĩnh vực khác nhau Mục đích của ER là nâng cao sự quan tâm và tò mò khoa học, đồng thời, nó nhằm mục đích thúc đẩy một loạt các kỹ năng như tính chủ động, trách nhiệm, quyền tự chủ, tính sáng tạo và tinh thần đồng đội Tương tự như vậy, có những nghiên cứu, chẳng hạn như nghiên cứu của Kandlhofer và Steinbauer [4], cho thấy thành tích cao về kỹ năng xã hội và lòng tự trọng ở học sinh rất quan trọng, từ đó sẽ tạo ra động lực lớn hơn và có ý nghĩa cho chính học sinh đó trong quá trình học tập, phát triển

Chủ đề ER là đối tượng của nghiên cứu sâu rộng nhằm xác định tính phù hợp và tiềm năng của nó Trong xã hội ngày nay, việc làm chủ công nghệ là điều cần thiết và hơn nữa đòi hỏi con người phải phát triển khả năng tư duy và hành động sáng tạo Có thể thấy rằng các tổ chức như MIT hay Đại học Stanford vẫn tiếp tục nghiên cứu cách triển khai công nghệ trong lớp học Dự đoán và tác động của LEGO® Mindstorm® , Scratch hoặc FabLab (Phòng thí nghiệm sản xuất công nghệ) trong việc dạy-học các môn Công nghệ - STEM – ROBOTICS cũng đang được nghiên cứu

Từ quan điểm của quan niệm mô phạm, có thể coi ER được coi là một phương tiện để sáng tạo và hành động [5], trong đó học sinh có thể phát triển các ngôn ngữ kỹ thuật số, trong trường hợp này là ngôn ngữ tính toán Khi học sinh học cách lập trình, nó sẽ ảnh hưởng đến việc cải thiện kỹ năng giải quyết vấn đề và do đó là tính tự chủ cá nhân, dựa trên cách tiếp cận theo chủ nghĩa kiến tạo, trong đó học sinh là tác nhân chính trong quá trình học tập [6] Khi thực hiện các hoạt động với ER, sinh viên cần làm việc theo nhóm vì điều này giúp nâng cao các kỹ năng có được từ công việc hợp tác Tương tự như vậy, động lực học tập có ý nghĩa cũng được tạo ra ở mức độ cao [7] Như nhận xét của Odorico trong một nghiên cứu trước đây [8], việc sử dụng robot cho mục đích giáo dục được phát triển với quan điểm tiếp cận các giải pháp cho các vấn đề, vì học sinh dành phần lớn thời gian để mô phỏng các hiện tượng và xây dựng nguyên mẫu

Trang 16

1.2 Các khái niệm STEM và giáo dục STEM

Hình 1.1 Mô tả thuật ngữ STEM

STEM là viết tắt của các từ Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Math (toán học) Ngay từ cái tên đó, có thể thấy được về bản chất STEM mang tính “liên môn”, giúp trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến bốn lĩnh vực trên, các kiến thức và kỹ năng này sẽ luôn được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày

Như vậy, có thể hiểu đơn giản STEM là phương pháp giáo dục “Học thông qua hành”, thay vì chỉ học lý thuyết thì bây giờ trẻ sẽ thực hành sau đó rút ra được lý thuyết từ kết quả thực tế

Giáo dục STEM hiện nay được rất nhiều tổ chức, nhà giáo dục trên thế giới quan tâm và nghiên cứu Do đó, thuật ngữ “Giáo dục STEM” cũng đươc định nghĩa theo nhiều cách khác nhau: Giáo dục STEM có thể được hiểu theo nghĩa là tích hợp của 4 môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Theo tác giả

Tsupros, N R Kohler, & Hallinen (2009) “Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, ở đó học sinh áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới” [9]

Ngoài ra, giáo dục STEM còn được hiểu theo nghĩa là tích hợp từ hai lĩnh trở lên về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Theo quan niệm này, tác

Trang 17

giả Sander M (2009), định nghĩa “Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác nhau trong nhà trường”[10]

Không thể có nền kinh tế 4.0 dựa trên nền tảng khoa học công nghệ lạc hậu, cũng như không thể có nền khoa học công nghệ phát triển dựa trên nền tảng giáo dục đào tạo lạc hậu Theo chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ

mới đây có nêu rõ: Bộ Giáo dục và Đào tạo thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông, nhằm tăng cường khả năng thích nghi với những yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư

Và điều đó cho thấy, giáo dục STEM đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc cách mạng này

Ý nghĩa của STEM trong chương trình giáo dục phổ thông

Trong dự thảo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, giáo dục STEM đã được chú trọng thông qua các biểu hiện: Chương trình giáo dục phổ thông mới có đầy đủ các môn học STEM Đó là các môn Toán học; Khoa học tự nhiên; Công nghệ; Tin học Vị trí, vai trò của giáo dục tin học và giáo dục công nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông mới đã được nâng cao rõ rệt Điều này không chỉ thể hiện rõ tư tưởng giáo dục STEM mà còn là sự điều chỉnh kịp thời của giáo dục phổ thông trước cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 Theo GS TSKH Đỗ Đức Thái, thành viên Ban Phát triển CT GDPT tổng thể, Chủ biên CT môn Toán cho biết, khi áp dụng STEM, chúng ta được nhiều thứ:

Thứ nhất, giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và thông qua thực hành, ứng dụng Thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế Qua đó, học sinh vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn

Thứ hai, giáo dục STEM đề cao đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học Để giải quyết vấn đề đó, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề (qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công nghệ) và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra

Thứ ba, giáo dục STEM đề cao một phong cách học tập mới cho người học, đó là phong cách học tập sáng tạo Đặt người học vào vai trò của một nhà phát minh, người học sẽ phải hiểu thực chất của các kiến thức được trang bị; phải biết cách mở rộng kiến thức; phải biết cách sửa chữa, chế biến lại chúng cho phù hợp với tình huống có vấn đề mà người học đang phải giải quyết

Trang 18

Như vậy, giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới không chỉ là một phương pháp giảng dạy mà còn là một triển vọng đưa học sinh vào một thế giới mới của sự hiểu biết và sáng tạo Đây là sự kết hợp hoàn hảo giữa lý thuyết và thực tế, giữa kiến thức và ứng dụng Sự hài hòa giữa Toán, Khoa học tự nhiên, Công nghệ, và Tin học không chỉ giúp học sinh hiểu rõ mối quan hệ giữa các môn học mà còn tạo ra một phong cách học tập mới, đánh thức niềm đam mê và sự sáng tạo của học sinh Điều này không chỉ là một bước tiến trong giáo dục mà còn là một bước tiến trong việc định hình tương lai cho thế hệ trẻ, mang lại những cơ hội và khả năng mở rộng đối với xã hội ngày càng phức tạp và đòi hỏi sự đổi mới không ngừng

Cuộc thi Robotics

a Ứng dụng các bộ học liệu Robots trong giáo dục Stem

Robot giáo dục là một trong những công cụ không thể thiếu trong giảng dạy STEM Với robot, chúng ta có thể giới thiệu các khái niệm trong STEM –

Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học tới học sinh một cách thú vị Robot

giáo dục là một mô hình robot, có thể thực hiện được nhiều nhiệm vụ khác nhau Với các dòng robot giáo dục phức tạp, học sinh có thể làm quen với khái niệm người máy và lập trình một cách trực quan nhất

Hình 1.2 Minh họa robot giáo dục

Có thể nói, robot giáo dục là công cụ để minh họa cho phương pháp dạy học STEM (Science – Khoa học, Technology – Công nghệ, Engineering – Kỹ thuật, Maths – Toán học) một cách trực quan nhất Khi sử dụng robot giáo dục, học sinh tập trung vào kiến thức liên môn, và ưu tiên việc thực hành hơn là học lý thuyết

Thông qua việc học cùng robot, các dòng robot giáo dục này sẽ giúp các

em phát triển những kỹ năng và tư duy logic ngay từ nhỏ, hay còn gọi là tư duy tính toán Đây là một trong những tư duy mà chúng ta sử dụng để giải quyết

nhiều vấn đề trong thực tế đời sống, thông qua một chuỗi hoạt động có trật tự, bao gồm thiết kế, lắp ráp, lập trình cho robot hoạt động

Trang 19

Hình 1.3 Các kỹ năng học sinh có thể phát triển với robot giáo dục

Bên cạnh việc phát triển các tư duy tính toán, robot giáo dục còn giúp phát triển nhiều kỹ năng nhận thức khác nhau cho học sinh như:

• Học hỏi và phát triển từ các sai lầm: Việc vấp phải các sai sót trong quá

trình thực hành là điều không thể tránh khỏi Đây là một trong những bài học quý giá cho các em học sinh trong tương lai, để có thể phát triển và sửa sai

• Phát triển kỹ năng làm việc nhóm: Việc thực hiện những dự án STEM

về robot cùng nhau sẽ giúp phát triển kỹ năng cộng tác, thuyết trình và làm việc nhóm cho các em học sinh

• Thích nghi và làm chủ công nghệ mới: Cùng với sự phát triển của tự

động hóa và nhiều loại công nghệ thông minh, việc học hỏi robot từ sớm sẽ giúp các em thích nghi và làm quen với thế giới tương lai dễ dàng hơn

• Sáng tạo: Việc tìm kiếm các giải pháp và tự do sáng tạo ra nhiều tính

năng mới trên robot STEM của mình sẽ kích thích trí tưởng tượng và sáng tạo cho các em

• Rèn luyện sự tự tin: Việc đạt được thành công trong một lĩnh vực mới

giúp học sinh có thể xây dựng sự tự tin từ bé, và củng cố khả năng tự nhận thức cho mỗi em học sinh

• Tinh thần chủ động: Ngoài việc phát triển sự tự tin, việc thành công

trong một lĩnh vực mới còn giúp các em có thể dễ dàng và chủ động hơn trong việc đảm nhiệm những nhiệm vụ mới, trong các lĩnh vực khác

• Tự đánh giá: Qua việc nhìn thấy kết quả của mình ngay lập tức trên

robot, các em có thể tự đánh giá mình đã làm tốt hay chưa tốt mà không cần sự hỗ trợ từ người lớn, từ đó tự cải thiện

• Ứng dụng kiến thức vào thực tế: Các em sẽ áp dụng những kiến thức đã

học của mình trên robot, để áp dụng vào thực tế, ví dụ như chế tạo robot vận chuyển hàng hóa Điều này cũng đúng theo phương pháp giáo dục STEM – gắn kiến thức vào ứng dụng thực tiễn

Trang 20

Một lợi ích quan trọng khác nữa của robot giáo dục mà chúng ta không thể không kể đến là chúng giúp học sinh làm quen với các khái niệm lập trình cơ bản – một trong những kỹ năng ngày càng quan trọng trong thế giới hiện nay

Theo nghiên cứu từ Ủy ban Châu Âu, ở năm 2020, có khoảng 825.000 việc làm chưa có nhân sự đảm nhiệm, do thiếu các chuyên gia về khoa học máy tính và lập trình Và đây cũng là một trong những tình hình thực tế tại Việt Nam

Hơn thế nữa, robot giáo dục rất hữu ích trong các lớp học STEM Việc có thể chuyển động, phát âm thanh và nhiều chức năng khác nhau nữa giúp thu hút sự chú ý của học sinh Ngoài ra với việc lập trình cho robot hoạt động, học sinh có thể hiểu nguyên lý và thực hành được trực tiếp trên robot một cách trực quan Đây là một liên kết hoàn hảo giữa lý thuyết và thực hành

Dựa trên các lý thuyết học tập theo chủ nghĩa xây dựng và kiến tạo, các cuộc thi robot giáo dục được tổ chức nhằm mục đích thúc đẩy sở thích STEM của học sinh, giúp học sinh cân nhắc về con đường sự nghiệp STEM; và hỗ trợ học sinh phát triển các kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo, giao tiếp và cộng tác của thế kỷ XXI Chất lượng của các cuộc thi robot giáo dục có thể được đo lường thông qua kết quả học tập mà chúng tạo ra cũng như cách họ đánh giá sự phát triển và thể hiện những kết quả này (Anwar và cộng sự, 2019 ; Evripidou và cộng sự, 2020)[12]

b Đặc điểm của cuộc thi Robotics

Từ lợi thế của việc sử dụng robot giáo dục trong dạy học Stem, đã có rất nhiều chuyên gia, công ty, tổ chức xây dựng các dòng robots khác nhau để phục vụ cho giáo dục theo từng cấp học

Điển hình hiện nay có bộ dụng cụ robot của các thương hiệu Arduino, Microbit , LEGO® Mindstorms® , VexIQ, trong số rất nhiều những chủng loại robot giáo dục được giới thiệu trên thế giới, các bộ robot này sử dụng lâu đời vá được coi là rất hiệu quả trong việc thúc đẩy hoạt động học tập tích cực, trải nghiệm, thử nghiệm và thực tế Việc áp dụng robot giáo dục và giáo dục STEM cho phép học sinh trở thành chủ thể trong quá trình học tập của chính mình và phát huy hết tiềm năng cũng như khả năng sáng tạo và khả năng trở thành những con người sáng tạo, tài giỏi

LEGO® Group® được thành lập bởi Ole Kirk Kristiansen vào năm 1932 và LEGO® Mindstorms® ra đời vào năm 1998 như một bộ công cụ xây dựng và lập trình với khả năng hoạt động tuyệt vời dựa trên phương pháp do Mitchel Resnick phát triển để giảng dạy các hệ thống động phức tạp

Hệ thống phát minh robot giáo dục đã nâng cao trí tưởng tượng của các thế hệ người hâm mộ LEGO® và robot, hướng tới sự phát triển của cộng đồng người dùng và sinh viên toàn cầu ở mọi lứa tuổi Máy tính đầu tiên có khả năng điều khiển các sản phẩm LEGO® xuất hiện vào năm 1986 Sau đó, LEGO ® Group ® , phối hợp với MIT, đã phát triển “viên gạch thông minh” mang lại sự sáng tạo LEGO® thông qua lập trình máy tính vào năm 1988 Năm

Trang 21

1998, Phát minh Robotics System ® được ra mắt đồng thời tại Hoa Kỳ và Vương quốc Anh

Vào năm đó, chủ sở hữu của LEGO ® Group ® , Kjeld Kirk Kristiansen và nhà phát minh nổi tiếng của FIRST® (Vì Cảm hứng và Công nhận Khoa học và Công nghệ), Dean Kamen, đã phát động FIRST ® LEGO ® League ® Đây là cuộc thi về robot dành cho học sinh tiểu học và trung học nhằm giới thiệu LEGO ® Mindstorms ® trong các cuộc thi trải qua các giai đoạn khu vực, quốc gia và quốc tế Giải vô địch thế giới robot diễn ra tại Atlanta, GA vào năm 2005 Dự đoán và sự quan tâm của nó đối với cộng đồng giáo dục đã dẫn đến sự tham gia vượt quá 100.000 người tham gia vào năm 2007 Cuối cùng, nền tảng LEGO

2009 và LEGO ® Mindstorms ® EV3 xuất hiện vào 2013

Hình 1.4 Một số cuộc thi Robotics nổi tiếng hiện nay trên thế giới

FIRST ® LEGO ® League ® (FLL) là giải vô địch quốc tế nhằm khuyến khích học sinh được thúc đẩy bởi khoa học và công nghệ Thử thách là thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và lập trình robot – sử dụng bộ lắp ráp LEGO ® Mindstorms ® EV3 Đề bài liên quan đến một thử thách đang diễn ra trong thực tế, sau đó đặt ra cho các thí sinh, tập trung vào một chủ đề khoa học hoặc công nghệ khác nhau mỗi năm Mục tiêu là học sinh thể hiện sự quan tâm của mình đối với các môn học này vì một trong những phần thi của giải dựa trên việc đánh giá một dự án khoa học liên quan đến chủ đề được đề xuất Dự án khoa học có cơ sở là học tập dựa trên dự án, vì vậy học sinh xây dựng việc học của mình theo cách xuyên suốt và đa ngành, cải thiện sự tương tác giữa các kiến thức [3]

Công việc hợp tác là một khía cạnh cơ bản khác được phát triển nhờ trụ cột thứ ba của dự án là dự án về các giá trị Tại Tây Ban Nha, giải vô địch này đã được tổ chức từ năm 2006 Đây là cuộc thi quốc tế phù hợp nhất dành cho trẻ em trên thế giới, với sự tham gia của hơn 70 quốc gia Mục đích là thúc đẩy các nghề khoa học và công nghệ thông qua đổi mới, sáng tạo và làm việc theo nhóm [ 4 ] Ngoài ra, nó còn mang lại khả năng hòa nhập tốt hơn cho những sinh viên

Trang 22

có sở thích và khả năng khác nhau, hơn nữa, họ sẽ được yêu cầu trình bày và bảo vệ dự án của mình bằng tiếng Anh bằng cách trả lời các câu hỏi của ban giám khảo quốc tế

Ngoài ra còn có một số cuộc thi Robotics nổi tiếng khác Dưới đây là 2 cuộc thi đang được triển khai ở trên thế giới và có tại Việt Nam

- World Robot Olympiad (WRO) là một cuộc thi quốc tế trong đó các thử

thách khác nhau được đề xuất mỗi năm và người tham gia phải chế tạo một robot dựa trên thử thách mà họ thích nhất Các robot tham gia cuộc thi này phải được chế tạo bằng vật liệu LEGO ®

- VEX IQ Challenges là cuộc thi robot lớn nhất thế giới được tổ chức tại địa

phương, khu vực và quốc gia trong suốt cả năm tại các thành phố trên khắp thế giới, với đỉnh điểm là cuộc thi robot lớn nhất thế giới tại VEX Worlds vào tháng 4 hàng năm VEX Worlds, được tổ chức bởi Robotics Education & Competition (REC) Foundation, có hơn 20.000 sinh viên đến từ 50 tiểu bang và hơn 40 quốc gia tham gia tranh tài đăng quang Nhà vô địch thế giới VEX Các nhà giáo dục tin rằng khi tham gia các cuộc thi Robotics này, học sinh sẽ có thêm động lực bên ngoài trong việc học tập Stem, đồng thời, kỹ năng làm việc nhóm được nâng cao

1.2.4 Tiến trình thực hiện cuộc thi Robotics

a Triển khai cuộc thi Robotics

Để triển khai một cuộc thi Robotics cần rất nhiều bước thực hiện phức tạp, từ việc lập kế hoạch bạn đầu, tổ chức, thực hiện sự kiện Dưới đây các bước cơ bản để có thể thực hiện được một cuộc thi Robotics

Bước 1: Xác định mục tiêu và đối tượng

- Xác định mục tiêu cụ thể của cuộc thi: Mục tiêu có thể là thúc đẩy giáo dục STEM, tìm kiếm tài năng trẻ, hoặc thúc đẩy phát triển công nghệ trong một lĩnh vực cụ thể

- Xác định đối tượng mà cuộc thi sẽ mục tiêu, chẳng hạn như học sinh tiểu học, trung học, sinh viên đại học, hoặc cộng đồng rộng hơn

Bước 2: Lập kế hoạch tổ chức

- Xây dựng kế hoạch tổ chức: Xác định cơ cấu tổ chức, đội ngũ quản lý, ngân sách, và lịch trình tổ chức Điều này bao gồm việc xác định nguồn tài trợ, địa điểm tổ chức, và các chi tiết về sự kiện

Bước 3: Xây dựng sự kiện

- Lập kế hoạch sự kiện cụ thể: Bao gồm việc thiết kế nhiệm vụ cho cuộc thi, xây dựng các bộ quy tắc và hướng dẫn cho người tham gia

- Xác định các yếu tố kỹ thuật: Bao gồm việc cung cấp các loại robot và thiết bị cần thiết, thiết lập hệ thống điều khiển và phần mềm liên quan

- Tạo các tiêu chuẩn an toàn: Đảm bảo rằng các biện pháp an toàn được thực hiện cho cả người tham gia và khán giả

Trang 23

Bước 4: Thu hút người tham gia

- Tiến hành quảng bá: Sử dụng các kênh truyền thông, mạng xã hội và liên hệ với các trường học, trường đại học hoặc cộng đồng để thu hút sự quan tâm và đăng ký tham gia

- Xây dựng cơ hội thú vị: Tạo sự hấp dẫn cho người tham gia bằng cách tạo ra giải thưởng, sự thú vị trong các nhiệm vụ, và các hoạt động thú vị liên quan đến cuộc thi

Bước 5: Thực hiện cuộc thi

- Tổ chức cuộc thi: Bao gồm việc đón tiếp và đăng ký người tham gia, hướng dẫn họ về các quy tắc và nhiệm vụ của cuộc thi

- Xây dựng sân đấu và hệ thống kiểm tra: Đảm bảo rằng môi trường thi đấu đáp ứng các yêu cầu của cuộc thi và an toàn cho tất cả mọi người

- Theo dõi và đánh giá: Theo dõi quá trình diễn ra của cuộc thi, kiểm tra việc tuân thủ quy tắc và tiến hành đánh giá kết quả

Bước 6: Trao các giải thưởng, tôn vinh người tham gia

- Tổ chức buổi lễ trao giải: Tôn vinh và công bố các đội thắng cuộc Điều này thường bao gồm việc trao giải thưởng và giải chứng nhận cho người chiến thắng - Kết thúc cuộc thi một cách suôn sẻ và báo cáo kết quả cho cộng đồng và các bên liên quan

Bước 7: Đánh giá và Điều chỉnh

- Sau cuộc thi, tổ chức nên đánh giá sự thành công của sự kiện và xem xét các điểm mạnh và yếu để cải thiện trong các lần tổ chức tiếp theo

- Điều chỉnh kế hoạch tổ chức và tiến hành sự kiện dựa trên các phản hồi và kinh nghiệm học được từ cuộc thi trước

Quá trình thực hiện một cuộc thi Robotics yêu cầu sự lập kế hoạch kỹ lưỡng, quản lý hiệu quả và cam kết trong việc tạo ra một môi trường thú vị và giáo dục cho tất cả người tham gia

b Tiến trình dự án STEM thông qua cuộc thi Robotics

Đặc thù của dự án STEM được dạy trên lớp khác với việc tổ chức cuộc thi Hiện nay chưa có nghiên cứu nào nghiên cứu về việc xây dựng tiến trình của dự án STEM thông qua cuộc thi Robotics Tuy nhiên hiện nay các cuộc thi đang được triển khai rất nhiều Luận văn này sẽ xây dựng một dự án STEM thông qua cuộc thi Robotics hoàn chỉnh nhất

1.3 Động lực học tập STEM của học sinh THCS Khái niệm động lực học tập

Trên thế giới, khái niệm ĐLHT được một số tác giả nghiên cứu, như: Schunk D.H (2000) [15], Pintrich P.R (2003) [16] cho rằng, động lực là quá trình bên trong, giúp thúc đẩy, định hướng và duy trì hành động ĐLHT giúp người học trở nên nhiệt tình, thích thú, tích cực và thoải mái tham gia các hoạt động học tập (Spratt M., Humphreys G., & Chan V., 2002) [17], ĐLHT ảnh

Trang 24

hưởng đến sự thành công của người học (Huitt W., 2011) [18] Tại Việt Nam, theo Từ điển Bách khoa Tâm lí học, GD học Việt Nam do Phạm Minh Hạc chủ biên (2013): “Động lực là nguồn gốc cung cấp năng lượng thôi thúc để giúp cá nhân có thể phấn đấu vươn lên” [19, tr.253] Nhiều tác giả trong nước cũng đề cập đến khái niệm ĐLHT trong các công trình nghiên cứu của họ: Đoàn Huy Oánh (2004) [20], Đỗ Hữu Tài, Lâm Thành Hiển và Nguyễn Thanh Lâm (2016) cho rằng, ĐLHT là “trạng thái nội tâm lâu dài giúp HS duy trì hứng thú và ham muốn tìm tòi, học hỏi, vượt qua những trở ngại” [21, tr.2] Theo Hoàng Thị Mỹ Nga và Nguyễn Tuấn Kiệt (2016), “ĐLHT là khao khát, mong muốn, hào hứng, cảm thấy có trách nhiệm và đầy nhiệt huyết trong quá trình học tập” [22, tr.107]

Từ quan niệm của các tác giả nói trên, có thể khái quát, ĐLHT của HS là sự thúc đẩy bên trong khiến cho HS tích cực và nỗ lực học tập đạt hiệu quả cao Ở đây, cần phân biệt “ĐLHT” và “động cơ học tập (HT)” Theo Từ điển Tâm lí học do Vũ Dũng chủ biên (2008), động cơ là “cái thúc đẩy hành động, gắn liền với việc thỏa mãn những nhu cầu của chủ thể”, là “nguyên nhân, cơ sở của sự lựa chọn các hành động và hành vi” [23, tr.182] Như vậy, động cơ HT đơn thuần là cái thúc đẩy HS học tập, còn ĐLHT là cái thúc đẩy HS nỗ lực học tập, vượt mọi trở ngại, đạt hiệu quả cao Nói cách khác, động cơ HT trả lời câu hỏi “Vì sao HS học tập?”, còn ĐLHT trả lời câu hỏi “Vì sao HS nỗ lực học tập có hiệu quả như vậy?”

Vai trò của ĐLHT của HS Từ khái niệm ĐLHT của HS và quan điểm của các tác giả nói trên, có thể phân tích vai trò của ĐLHT ĐLHT của HS không chỉ ảnh hưởng tích cực đến quá trình học tập của bản thân HS, mà còn ảnh hưởng tích cực đến hoạt động giảng dạy của GV:

Đối với HS

- Khi có ĐLHT, HS sẽ hăng hái, tích cực học tập; - Khi có ĐLHT, HS sẽ tự nguyện, chủ động học tập; - ĐLHT làm cho HS hứng thú, say mê trong học tập; - Khi có ĐLHT, HS sẽ chăm chỉ trong học tập; - ĐLHT giúp HS nỗ lực, kiên trì vượt mọi khó khăn để hoàn thành nhiệm vụ HT;

- ĐLHT làm cho HS ham muốn tìm tòi, học hỏi, hoàn thiện bản thân - Các lợi ích kể trên giúp HS học tập một cách hiệu quả

Đối với GV

- Khi HS có ĐLLĐ, GV sẽ dễ dàng hơn trong khai thác tiềm năng của HS; - GV sẽ dễ dàng hơn trong sử dụng các phương pháp dạy học tích cực, lôi kéo được sự hưởng ứng nhiệt tình của HS, tạo được bầu không khí học tập hăng say trong lớp học;

- Thái độ học tập tích cực của HS có thể tác động ngược trở lại đối với GV, làm cho GV hứng thú, nhiệt tình giảng dạy, không ngừng học hỏi để nâng cao chất lượng giảng dạy

Trang 25

Các yếu tố về động lực học tập STEM (Chú ý, động lực nội tại, động lực bên ngoài, sự quan tâm)

Có nhiều cách để phân tích và đánh giá động lực học tập (ĐLHT) của học sinh Tuy nhiên theo Nguyễn Thị Thúy Dung [24] ĐLHT của HS được hình thành và phát triển dưới tác động của nhiều yếu tố, chia thành 3 loại như sau:

- Các yếu tố thuộc về cá nhân HS (Nhu cầu, hứng thú, đặc điểm tính cách, năng lực của HS, hoàn cảnh gia đình HS, );

- Các yếu tố thuộc về hoạt động học tập (Mục tiêu, nội dung, phương pháp, hình thức, đánh giá kết quả học tập của HS trong quá trình học tập);

- Các yếu tố thuộc về môi trường học tập (Các mối quan hệ giữa GV với HS, giữa HS với HS; các điều kiện cơ sở vật chất phục vụ học tập như phòng học, cách sắp xếp lớp học, phương tiện học tập, )

Nguyên tắc và biện pháp tạo ĐLHT cho HS Như đã phân tích bên trên, ĐLHT của HS được hình thành và phát triển dưới ảnh hưởng của nhiều yếu tố (Cá nhân HS, hoạt động học tập, môi trường học tập) Vì thế, nguyên tắc để tạo ĐLHT cho HS là người GV cần thực hiện hệ thống các biện pháp nhằm tạo ra các yếu tố thuận lợi để hình thành và phát triển ĐLHT cho HS Với nguyên tắc định hướng này, có thể xác định các biện pháp tạo ĐLHT cho HS bao gồm 3 biện pháp cơ bản sau:

1/ Làm cho cá nhân HS có nhu cầu học tập; 2/ Làm cho hoạt động học tập trở nên lí thú và hấp dẫn; 3/ Làm cho môi trường học tập trở nên thân thiện

Như vậy, có thể nói, năng lực tạo ĐLHT cho HS chính là khả năng của GV thực hiện một cách hiệu quả ba biện pháp trên Nói cách khác, năng lực của GV tạo ĐLHT cho HS bao gồm 3 năng lực thành phần, đó là:

- Năng lực tạo nhu cầu học tập cho HS; - Năng lực tổ chức hoạt động học tập một cách lí thú và hấp dẫn; - Năng lực xây dựng môi trường học tập thân thiện

Làm cho HS có nhu cầu học tập: Động lực là cái thúc đẩy con người nỗ

lực hoạt động để thỏa mãn nhu cầu Như vậy, động lực được hình thành từ nhu cầu Để HS có ĐLHT, trước hết, cần hình thành cho HS nhu cầu học tập Nhu cầu học tập của một số HS có thể được hình thành khi GV đặt ra các yêu cầu về đánh giá và cho điểm kết quả học tập giữa kì, cuối kì Tuy nhiên, một cách để

hình thành nhu cầu học tập lâu dài và bền vững ở HS là: “GV cần chỉ ra cho HS thấy những lợi ích trong hiện tại và tương lai của việc học tập môn học mà GV đang giảng dạy” (Phạm Hồng Quang và Lê Hồng Sơn, 2011) [25, tr.105] Nói

cách khác, GV cần cho HS thấy được ý nghĩa, tầm quan trọng của môn học đối với HS trong giải quyết các vấn đề của cuộc sống hiện tại và tương lai của HS

Làm cho hoạt động học tập trở nên lí thú và hấp dẫn: Trong quá trình

học tập, nếu HS có hứng thú sẽ học tập chăm chỉ, say mê, quên mỏi mệt Hứng

Trang 26

thú là yếu tố quan trọng tạo nên ĐLHT của HS Hứng thú học tập của HS, tương tự nhu cầu, có thể được hình thành trên cơ sở HS hiểu rõ về mục đích, ý nghĩa, tầm quan trọng của điều mà HS được học Mặt khác, cũng có thể được hình thành do tác động của chính hoạt động học tập, do hoạt động này được GV thực hiện một cách lí thú và hấp dẫn Để việc học tập trở nên hấp dẫn HS, GV cần làm cho từng thành tố của hoạt động học tập trở nên hấp dẫn bao gồm các điều sau:

- Về mục tiêu dạy học: GV đặt ra mục tiêu dạy học không phải là truyền

đạt những kiến thức hàn lâm, xa rời thực tế mà là giúp HS vận dụng các kiến thức, kĩ năng đã học vào giải quyết vấn đề thực tiễn của cuộc sống

- Về nội dung dạy học: GV lựa chọn nội dung và các ví dụ minh họa trong

bài học là các nội dung và ví dụ mà HS quan tâm, phù hợp tâm lí lứa tuổi, có lợi ích trực tiếp đối với HS

- Về phương pháp và hình thức dạy học: GV sử dụng các phương pháp

và hình thức dạy học tích cực, tạo cơ hội cho HS tham gia và trải nghiệm, đặt HS vào thế chủ động tìm tòi và chiếm lĩnh kiến thức, hạn chế các phương pháp truyền đạt một chiều, gây nhàm chán đối với HS

- Về đánh giá kết quả học tập của HS: Không chỉ thực hiện đánh giá tổng

kết mà còn thực hiện đánh giá quá trình, có nghĩa là đánh giá trong suốt quá trình học tập của HS, kịp thời biểu dương, ghi nhận, động viên; đánh giá sự tiến bộ của HS so với chính bản thân HS, không so sánh với các HS khác Làm cho môi trường học tập trở nên thân thiện: Môi trường học tập thân thiện là môi trường học tập chứa đựng bầu không khí học tập thân thiện Đây là điều kiện thuận lợi để tạo ĐLHT cho HS

Bầu không khí học tập được xây dựng bởi các mối quan hệ giữa GV với HS, giữa HS với HS Người có vai trò then chốt trong việc xây dựng các mối quan hệ này là GV

Để xây dựng mối quan hệ tốt đẹp giữa GV với HS, GV cần rèn luyện phẩm chất và năng lực chuyên môn, kĩ năng giảng dạy để được HS tôn trọng, là tấm gương cho HS về văn hóa ứng xử Mặt khác, trong quá trình giảng dạy, GV cần thể hiện sự tôn trọng đối với HS và khích lệ các nỗ lực học tập của HS

Để xây dựng mối quan hệ tốt đẹp giữa HS với HS, GV cần GD văn hóa ứng xử cho HS; yêu cầu HS thực hiện đúng các quy tắc ứng xử trong lớp học; rèn luyện cho HS thái độ tôn trọng lẫn nhau, đoàn kết, giúp đỡ lẫn nhau; thi đua với nhau một cách lành mạnh và khích lệ lẫn nhau để cùng hoàn thành các nhiệm vụ học tập Bầu không khí học tập tích cực với các mối quan hệ tốt đẹp giữa HS với

Trang 27

GV và với các bạn cùng lớp sẽ đảm bảo cho hoạt động học tập của HS được diễn ra thuận lợi, HS thích đến trường và có ĐLHT

1.4 Mô hình động lực học tập ARCS

Mô hình ARCS là một mô hình động lực học tập được phát triển bởi John M Keller Mô hình này tập trung vào những yếu tố tâm lý và tư duy ảnh hưởng đến sự học tập của sinh viên ARCS là viết tắt của Attention (Chú ý), Relevance (Liên quan), Confidence (Tự tin), và Satisfaction (Hài lòng)

Hình 1.5 Mô hình động lực học tập ARCS

a Attention (Chú ý): Để học tốt, sinh viên cần có sự chú ý đối với nội dung học Mô hình ARCS cho rằng để tạo ra sự chú ý, giáo viên cần sử dụng các yếu tố như tính thú vị, sự đa dạng, và thách thức trong quá trình giảng dạy

Ví dụ: Giáo viên Robotics bắt đầu bài giảng với một đoạn video về robot thông

minh trong sản xuất công nghiệp Video này minh họa cách robot có thể thực hiện các tác vụ phức tạp và giải quyết vấn đề Ngoài ra, giáo viên cũng có thể sử dụng mô hình robot nhỏ để thực hành trước lớp để thu hút sự chú ý của sinh viên b Relevance (Liên quan): Sinh viên sẽ hứng thú hơn và học hiệu quả hơn nếu họ cảm thấy nội dung học liên quan đến mục tiêu của họ hoặc có ứng dụng thực tế Giáo viên có thể tăng cường sự liên quan bằng cách minh họa cách kiến thức áp dụng trong cuộc sống hàng ngày

Trang 28

Ví dụ: Trong một dự án Robotics, sinh viên được giao nhiệm vụ xây dựng một

robot có thể tự động thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh Giáo viên giải thích rằng kỹ năng lập trình và điều khiển robot sẽ giúp họ giải quyết các vấn đề thực tế như giám sát môi trường hay nghiên cứu khoa học

c Confidence (Tự tin): Sinh viên cần cảm thấy tự tin rằng họ có khả năng học và thành công Cung cấp phản hồi tích cực, hỗ trợ học tập, và thiết kế nhiệm vụ có độ khó tăng dần có thể giúp xây dựng sự tự tin

Ví dụ: Sau mỗi bài giảng lý thuyết, giáo viên cung cấp các bài tập thực hành và

hỗ trợ cá nhân để giúp sinh viên làm quen với việc lập trình và điều khiển robot Phản hồi tích cực về những thành công nhỏ như việc robot thực hiện một chuỗi lệnh đơn giản có thể tăng cường tự tin của sinh viên

d Satisfaction (Hài lòng): Sự hài lòng đến từ việc đạt được mục tiêu học tập và có trải nghiệm tích cực Giáo viên cần tạo ra cơ hội để sinh viên áp dụng kiến thức, đánh giá và thậm chí tự đặt ra những mục tiêu cho bản thân

Ví dụ: Khi dự án Robotics được hoàn thành, sinh viên có cơ hội trình bày kết

quả của họ trước cả lớp Giáo viên và các đồng học cung cấp phản hồi tích cực và đặt câu hỏi để khuyến khích sự phê phán xây dựng Việc chia sẻ thành công và nhận được sự công nhận từ cộng đồng có thể tạo ra trải nghiệm học tập thú vị và hài lòng

Mô hình ARCS được thiết kế để giúp tối ưu hóa sự học tập bằng cách tăng cường sự chú ý, liên quan, tự tin và hài lòng của sinh viên Đây là một công cụ hữu ích cho giáo viên để thiết kế và cung cấp trải nghiệm học tập tích cực và hiệu quả

Bằng cách áp dụng mô hình ARCS trong môn học Robotics, giáo viên có thể tối ưu hóa sự chú ý, liên quan, tự tin và hài lòng của sinh viên, giúp họ phát triển kỹ năng STEM và đam mê trong lĩnh vực Robotics

1.5 Kết luận chương 1

Chương 1 của luận văn đã cung cấp một cái nhìn tổng quan về các khía cạnh quan trọng của STEM và cuộc thi Robotics Từ việc thu thập thông tin trong các nghiên cứu và báo cáo học thuật Chúng ta đã khám phá vai trò của Robotics trong giáo dục Việc tích hợp Robotics vào giảng dạy STEM có thể tạo ra một môi trường học tập đa dạng, thú vị, giúp học sinh áp dụng các kiến thức và kỹ năng cần thiết vào thực tế

Nhiều thông tin quan trọng về động lực học tập của học sinh với các yếu tố ảnh hưởng đến động lực học tập, cách học sinh và giáo viên đưa ra những nguyên tắc chung để giúp học sinh có động lực học tích cực hơn Qua đó nhìn nhận được vai trò của cuộc thi Robotics trong giảng dạy STEM và đã thấy rằng nó cung cấp một nền tảng lý tưởng cho việc thực hiện các dự án STEM thú vị Cuộc thi này thường yêu cầu các yếu tố quan trọng như thiết kế robot, lập trình

Trang 29

và giải quyết vấn đề, đóng góp vào việc phát triển các kỹ năng quan trọng cho

học sinh

Trang 30

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CUỘC THI ROBOTICS DÀNH CHO HỌC SINH

TRƯỜNG THCS EDISON 2.1 Mô tả khái quát về môn học Robotics tại trường THCS Edison

Mục tiêu môn học

Với việc đẩy mạnh vào giáo dục STEM và ROBOTICS, Trường PTLC Edison Schools đã và đang tự xây dựng chương trình với những mục tiêu rộng hơn, chuyên sâu hơn, giúp cho học sinh có nhiều kỹ năng trong việc triển khai các dự án thực tế

Mục tiêu của môn học STEM-Robotics tại Trường THCS Edison là tạo ra một môi trường học tập đa dạng và thú vị để khuyến khích sự quan tâm của học sinh đối với lĩnh vực STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học), thông qua việc tham gia vào các hoạt động Robotics và dự án liên quan Môn học này không chỉ tập trung vào việc truyền đạt kiến thức lý thuyết, mà còn nhằm vào việc phát triển kỹ năng thực hành, sáng tạo, và giải quyết vấn đề của học sinh

Hình 2.1 Mục tiêu chương trình STEM-Robotics tại trường Edison Schools

Khuyến Khích Sự Quan Tâm và Đam Mê trong Lĩnh Vực STEM: Một trong

những mục tiêu chính của môn học Robotics là khuyến khích sự quan tâm và đam mê của học sinh đối với lĩnh vực STEM Qua việc tham gia vào các hoạt động thú vị liên quan đến Robotics, học sinh có cơ hội thấy rằng STEM không chỉ là các khái niệm trừu tượng mà còn liên quan mật thiết đến cuộc sống hàng ngày và có thể thú vị Mục tiêu này khám phá và kích thích sự tò mò tự nhiên của học sinh về thế giới xung quanh và khả năng áp dụng kiến thức STEM vào cuộc sống thường ngày

• Phát triển kiến thức và kỹ năng STEM: Môn học Robotics đặt ra mục

tiêu phát triển kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực STEM Học sinh sẽ

Trang 31

học cách sử dụng các công cụ và phần mềm để thiết kế, xây dựng và lập trình các robot Mục tiêu này bao gồm:

• Lý thuyết và thực hành: Học sinh sẽ học về lý thuyết cơ bản của

STEM-Robotics bao gồm cơ cấu cơ bản, nguyên tắc hoạt động, cảm biến, và lập trình Họ sẽ áp dụng kiến thức này vào thực hành thông qua việc xây dựng và lập trình robot để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể

• Lập trình: Mục tiêu này bao gồm việc học cách lập trình các robot để

thực hiện các chức năng cụ thể Học sinh sẽ phát triển khả năng lập trình bằng cách sử dụng các ngôn ngữ lập trình phù hợp cho mỗi loại robot

• Thiết kế và xây dựng: Học sinh sẽ học cách thiết kế và xây dựng các

robot từ các bộ phận cơ bản Điều này giúp họ phát triển kỹ năng thiết kế và thực hiện các dự án sáng tạo

• Thúc đẩy sự sáng tạo và tư duy logic: Môn học STEM-Robotics thúc

đẩy sự sáng tạo bằng cách cho phép học sinh tham gia vào việc tạo ra các giải pháp độc đáo cho các thách thức liên quan đến robot Họ sẽ học cách suy nghĩ logic để lập trình robot thực hiện các nhiệm vụ cụ thể, từ đó phát triển tư duy logic và khả năng giải quyết vấn đề

• Phát triển kỹ năng làm việc nhóm và lãnh đạo: Môn học

STEM-Robotics thúc đẩy kỹ năng làm việc nhóm và lãnh đạo Học sinh thường làm việc nhóm để xây dựng và lập trình robot, và họ học cách phân công nhiệm vụ, quản lý thời gian, và giải quyết xung đột Điều này giúp họ phát triển kỹ năng giao tiếp và hợp tác, cũng như khả năng lãnh đạo trong nhóm

• Chuẩn bị cho cơ hội nghề nghiệp trong môn học STEM: Cuối cùng,

môn học STEM-Robotics cũng nhằm mục tiêu chuẩn bị học sinh cho các cơ hội nghề nghiệp trong lĩnh vực STEM và công nghệ Bằng việc tiếp xúc với công nghệ và robot, họ có cơ hội khám phá các ngành nghề liên quan đến STEM như lập trình viên, kỹ sư, nhà thiết kế, và nhà nghiên cứu Mục tiêu này giúp họ xây dựng một cơ sở kiến thức và kỹ năng cần thiết để đạt được thành công trong các ngành nghề này trong tương lai

Tóm lại, mục tiêu của môn học STEM-Robotics tại Trường THCS Edison là tạo ra một môi trường học tập đa dạng và thú vị để khuyến khích sự quan tâm của

Trang 32

học sinh đối với lĩnh vực STEM, phát triển kiến thức và kỹ năng STEM, thúc đẩy sự sáng tạo và tư duy logic, phát triển kỹ năng làm việc nhóm và lãnh đạo, và chuẩn bị học sinh cho các cơ hội nghề nghiệp trong lĩnh vực STEM và công nghệ

Chủ đề môn học

Môn học STEM-Robotics tại trường Edison được xây dựng với nhiều chủ đề khác nhau, trải dài nhiều lĩnh vực quan trọng của cuộc sống Giúp xây dựng môi trường học tập đầy sáng tạo và thú vị cho học sinh Các dự án rất phong phú, được xây dựng và sắp xếp theo lượng kiến thức và hiểu biết tăng dần, giúp học sinh biết cách áp dụng nội dung các kiến thức được học trên lớp vào những dự án thực tế trong môn học Dưới đây là một số chủ đề được áp dụng trong môn học:

a STEM - Khoa Học, Công Nghệ, Kỹ Thuật, và Toán Học

Chủ đề này giúp học sinh hiểu rõ hơn về ý nghĩa và vai trò của STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật và Toán học) Giới thiệu tác động của phương pháp giảng dạy STEM cũng giúp phát triển tư duy đa chiều và kỹ năng giải quyết vấn đề cho học sinh Mỗi bài học trong chương trình đều là các tình huống, chủ đề thực tế và học sinh cần phải vận dụng nhiều kiến thức đã học để giải quyết vấn đề hiệu quả nhất Việc này sẽ giúp học sinh hiểu rõ vấn đề và dễ dàng áp dụng kiến thức trên lớp để ứng dụng vào thực tế thông qua những dự án cụ thể

b STEM trong môn học STEM-Robotics:

Chủ đề này khám phá cách STEM được tích hợp vào môn học Robotics Học sinh sẽ thấy rằng khoa học giúp họ hiểu cơ cấu và nguyên tắc hoạt động của robot, công nghệ cung cấp các công cụ và phần mềm để lập trình và điều khiển robot, kỹ thuật giúp họ thiết kế và xây dựng các robot, nghệ thuật giúp trang trí, phối màu robot, và Toán học là cơ sở cho việc tính toán và tối ưu hóa hoạt động của robot Chủ đề này giúp học sinh nhận thức về tầm quan trọng của STEM trong việc phát triển và sáng tạo các dự án Robotics

STEM-c STEM Trong cuộc sống hằng ngày:

Chủ đề này cung cấp ví dụ về cách STEM tồn tại trong cuộc sống hàng ngày của mọi người Học sinh sẽ tìm hiểu về cách Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, và Toán học đóng vai trò quan trọng trong các khía cạnh của cuộc sống, từ sử dụng điện thoại di động đến việc duyệt web và điều khiển máy giặt Chủ đề này giúp học sinh nhận thức rằng STEM không chỉ tồn tại trong sách giáo trình mà còn là một phần không thể thiếu trong thế giới thực

d Cơ hội nghề nghiệp trong lĩnh vực STEM:

Chủ đề này giới thiệu học sinh vào các cơ hội nghề nghiệp mà lĩnh vực STEM có thể mang lại Học sinh sẽ tìm hiểu về các ngành nghề liên quan đến STEM như lập trình viên, kỹ sư, nhà thiết kế, nhà nghiên cứu, và nhiều lĩnh vực khác Chủ đề này giúp học sinh thấy rằng nếu được phát triển kiến thức và kỹ năng STEM theo một lộ trình rõ ràng, thì sẽ có cơ hội đạt được thành công trong các ngành nghề có chất lượng tốt

Trang 33

Tóm lại, các chủ đề của môn học Stem-Robotics tại Trường THCS Edison không chỉ giúp học sinh hiểu rõ hơn về lĩnh vực STEM và Robotics mà còn khuyến khích phát triển tư duy sáng tạo, tò mò, và khả năng giải quyết vấn đề của các em Nó giúp học sinh hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của STEM trong môn học và cuộc sống hàng ngày, cung cấp ví dụ về cách STEM tồn tại trong cuộc sống, và khám phá cơ hội nghề nghiệp trong lương lai

Thực tiễn dạy học môn STEM-Robotics tại trường Edison

Ngày 3/8/2022, Bộ GD&ĐT đã ban hành Thông tư số BGDĐT sửa đổi, bổ sung một số nội dung trong Chương trình giáo dục phổ thông ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26/12/2018 (gọi tắt là Chương trình GDPT 2018) của Bộ trưởng Bộ GD&ĐT

13/2022/TT-Tiếp tục mở rộng định hướng của Bộ GD-ĐT trong việc phát triển môn công nghệ nói chung, cũng như giảng dạy môn STEM-Robotics nói riêng Trường THCS Edison Schools hiện nay đang triển khai chương trình STEM-Robotics cho học sinh từ lớp 1 đến lớp 8 Nhà trường đảm bảo tất cả học sinh sẽ tiếp cận được với nội dung công nghệ từ sớm, qua đó hình thành những kỹ năng cần thiết, trong đó ưu tiên đặc biệt cho chương trình STEM-Robotics với nội dung phong phú, đa dạng ở toàn bộ chương trình học được tối ưu hóa từ chương trình của Bộ giáo dục, ngoài ra còn tích hợp, phát triển theo khung giáo dục STEM của Hoa Kỳ

Mục tiêu của chương trình STEM-Robotics tại trường Edison xoay quanh các nội dung chính như sau: Tăng hứng thú với môn học, Phát triển kiến thức STEM, Thúc đẩy sáng tạo – Tư duy logic, Tăng cường kỹ năng làm việc nhóm, Hình thành và khám phá nghề nghiệp trong tương lai

Với sự quan tâm đặc biệt đó, nhà trường sắp xếp cố định 2 tiết/tuần cho môn STEM-Robotics chia đều thời lượng trong năm học cho 2 nội dung chính:

- STEM: Học về các dự án STEM - Robotics: Học về ứng dụng của Robots trong đời sống thực tế

Ngoài các học liệu thông thường hay được sử dụng, nhà trường còn sử dụng những bộ học liệu nhập khẩu tiên tiến trên thế giới hiện nay như Lego, Microbit, Arduino, để giảng dạy cho học phần Robotics

Trang 34

Hình 2.2 Thời lượng các tiết học STEAM – Robotics tại Edison chools

Những dự án trong môn học STEM-Robotics được xây dựng một cách bài bản, đa dạng, áp dụng các kiến thức môn học vào giải quyết những vấn đề trong thực tế Giúp tăng hứng thú, rèn luyện kỹ năng phân tích và tư duy logic cho học sinh

Hình 2.3 Một số dự án tiêu biểu đang thực hiện

Dưới đây là khung chương trình môn học Stem-Robotics của các khối 8 của trường Edison Schools trong năm học 2023.2024

lớp

Trang 35

a Chương trình môn Robotics khối 6:

STT Tên bài học/

Dự án

Thời lượng

- Làm quen với các chi tiết, linh kiện trong bộ sản phẩm LEGO EV3 dùng để lắp ráp, xây dựng mô hình robot

- Hiểu được thế nào là lập trình, cách thức để lập trình cho robot sử dụng bộ não EV3

- Biết được giao diện và tác dụng của một số câu lệnh cơ bản: Sound, Display - Vận dụng được các kiến thức đã học để giải quyết một số nhiệm vụ được giao

- Biết lắng nghe, có phản hồi tốt và phân chia công việc hợp lý với các bạn trong nhóm - Giải quyết vấn đề sáng tạo: Biết so sánh tác dụng giống và khác nhau của các câu lệnh để lựa chọn đúng theo yêu cầu của bài - Năng lực tính toán: Đo đạc, xác định hướng và vị trí khởi đầu của robot

- Năng lực công nghệ: Sử dụng tốt công cụ lập trình và công cụ hỗ trợ lắp ráp mô hình

- Nâng cao tư duy logic, tư duy sáng tạo và tính tập trung khi giải quyết các vấn đề khó áp dụng vào xây dựng mô hình robot

- Chăm chỉ: Cố gắng tập trung, thực hiện tốt các nhiệm vụ trên lớp

- Trung thực: Tôn trọng các bạn trong lớp, không tự ý lấy đồ dùng của các nhóm khác

- Trách nhiệm: Có ý thức bảo quản và sử dụng hợp lý đồ của môn học

2 Ngôi nhà thông minh 6

- Giới thiệu một số kiến thức về ngôi nhà thông minh, và hệ thống tủ chứa đồ được điều khiển đóng mở bằng nút bấm - Giới thiệu một số kiến thức về cảm biến và cảm biến chạm

- Biết được cách lập trình và tác dụng của cảm biến siêu âm

- Biết được cách lập trình và tác dụng của cảm biến màu – tính năng đo màu - Giới thiệu cách di chuyển của robot hút bụi, sự cần thiết phải kết hợp nhiều cảm biến

để robot di chuyển được thông minh - Giới thiệu tác dụng của việc kết hợp các cảm biến, các kết hợp các cảm biến để điều khiển robot

- Biết lập và tự thực hiện kế hoạch cho các bài tập trên lớp, ở nhà

- Biết lắng nghe, có phản hồi tốt và phân chia công việc hợp lý với các bạn trong nhóm - Giải quyết vấn đề sáng tạo: Biết đánh giá vấn đề của bài học và lên kế hoạch để giải quyết các vấn đề đó

- Năng lực tính toán: Đo đạc, xác định hướng và vị trí khởi đầu của robot cho hợp lý - Năng lực khoa học: Nhận thức tốt khoa học, tìm hiểu về Ưu và nhược điểm để vận dụng vào bài học

- Năng lực công nghệ: Sử dụng tốt công cụ lập trình và công cụ hỗ trợ lắp ráp mô hình - Năng lực thẩm mỹ: Nâng cấp, sáng tạo mô hình giúp gọn gàng, có tính năng tốt hơn với cùng số lượng vật liệu

- Chăm chỉ: Có ý thức tốt thực hiện bài giao về nhà Luôn cố gắng làm đầy đủ các nhiệm vụ trên lớp - Trung thực: Tôn trọng các bạn trong lớp, không tự ý lấy đồ dùng của các nhóm khác

Trang 36

3 Hệ thống xe

hơi thông minh

- Luyện tập lập trình kết hợp các cảm biến lại với nhau để điều khiển xe thông minh

4 Cánh tay

robot 6

- Biết được một số kiến thức về cánh tay robot, và hình ảnh cánh tay robot hoạt động trong thực tế

- Rèn luyện kĩ năng lập trình, điều khiển cánh tay với lệnh Medium motor - Biết thêm các kiến thức về cánh tay robot trong công nghiệp do các bạn tìm hiểu và giới thiệu

- Rèn luyện kĩ năng thuyết trình và nghiên cứu khoa học

Trang 37

b Chương trình môn Robotics khối 7:

STT Tên bài học/ Dự

án

Thời lượng

- Thực hiện được các thao tác lập trình trên máy tính để kết nối và điều khiển robot EV3,

- Nhớ tác dụng của các câu lệnh đã được học: Move, Large motor, Medium motor, Wait, Loop

- Hiểu tác dụng của các cảm biến: Touch, Color, Gyro, Ultrasonic - Nắm được cách lập trình, tác dụng của các câu lệnh với cảm biến, thao tác nối dây truyền dữ liệu

2 Năng lượng xanh

8

- Hiểu và ghi nhớ được các loại năng lượng đặc thù đang được sử dụng trong cuộc sống Phân biệt được năng lượng từ nguồn hóa thạch và năng lượng từ nguồn tái tạo, xanh

- Nêu được hiện trạng đang sử dụng của các loại năng lượng ở Việt Nam và trên thế giới

- Giải thích được tác dụng, ưu và nhược điểm của các nguồn năng lượng xanh bao gồm nước, gió, mặt trời

- Hiểu và áp dụng các câu lệnh điều khiển động cơ: Move, Large motor, Medium motor, Wait, Loop vào phần lập trình - Phân biệt và biết tác dụng của của các cảm biến: Touch, Color, Gyro, Ultrasonic

- Khơi gợi đam mê, tìm hiểu thêm thông tin về năng lượng tái tạo, năng lượng xanh

Trang 38

3 Bảo vệ

môi trường

6

- Hiểu và ghi nhớ được các loại rác thải, khí thải hiện có trong cuộc sống Phân biệt được rác thải tái chế, không tái chế Rác thải hữu cơ, rác vô cơ

- Nêu được hiện trạng thu gom rác, khí thải của Việt Nam và trên thế giới Cách tái chế các loại rác khác nhau

- Giải thích ưu và nhược điểm của các cách xử lý rác thải, khí thải khác nhau - Hiểu và áp dụng các câu lệnh điều khiển động cơ: Move, Large motor, Medium motor, Wait, Loop vào phần lập trình - Áp dụng được cảm biến: Touch, Color, Gyro, Ultrasonic vào trong lập trình - Miêu tả được tác dụng của một số câu lệnh khó trong phần Biến và nối dây

- Có ý thức tốt trong việc bảo vệ môi trường sống, giảm rác thải và sống văn minh

4 Ôn tập - Thi cuối khóa

2

- Ôn tập lại tác dụng của các câu lệnh đã được học: Move, Large motor, Medium motor, Wait, Loop

- Áp dụng tốt các cảm biến: Touch, Color, Gyro, Ultrasonic vào trong lập trình - Mô tả được chuỗi các khối lệnh khi kết hợp với nhau

- Lập trình cho Robot hoạt động theo yêu cầu

Trang 39

c Chương trình Robotics khối 8

STT Tên bài học/ Dự

án

Thời lượng

(Tuần)

Mục tiêu bài học

1 Giới thiệu về Arduino

2

- Ôn tập về mạch Arduino, lịch sử, ứng dụng trong cuộc sống

- Giới thiệu về Tinkercad Cách học sinh tham gia vào lớp học, Cách triển khai bản vẽ mạch điện mẫu trong tinkercad - Thực hành lắp 1 mạch điện đơn giản trong tinkercad sử dụng pin để thắp sáng đèn LED

- Thực hành thay đổi thuộc tính của pin và đèn

- Giải quyết vấn đề sáng tạo: Biết đánh giá vấn đề của bài học và lên kế hoạch để giải quyết các vấn đề đó

- Năng lực tính toán: Đo đạc, xác định hướng và vị trí của robot cho hợp lý

- Năng lực khoa học: Nhận thức tốt khoa học, tìm hiểu về Ưu và nhược điểm để vận dụng vào bài học

2

Hệ thống Barrie

thông minh

- Giới thiệu cảm biến siêu âm, cảm biến rung,cảm biến âm thanh, hồng ngoại, - Thực hành ứng dụng cảm biến siêu âm điều khiển đèn bật tắt

- Thực hành sử dụng cảm biến siêu âm để điều khiển hệ thống thanh chắn xe lửa

Trang 40

3 Robot tự hành 4

- Cách điều khiển động cơ DC từ Arduino, - Ứng dụng cảm biến siêu âm phát hiện vật cảm

- Ứng dụng cảm biến siêu âm vào cho robot dò đường

Tiêu đề	Tác động của cuộc thi Robotics đến động lực học tập STEM của học sinh trường Trung học cơ sở Edison
Tác giả	Nghiêm Xuân Vượng
Người hướng dẫn	PGS. TS. Nguyễn Văn Hạnh
Trường học	Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Lý luận và phương pháp dạy học
Thể loại	Luận văn Thạc sĩ
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	3,25 MB