Nghiên cứu thực trạng dạy học theo Định hướng stem lĩnh vực robotics Ở việt nam và thế giới

công cia gio due roboties trong trường học Alimisis & Kynigos, 2009; Mataric, 2004 Để cập sâu hơn việc triển khai giáo đục roboties với các linh vực khoa học khác, một số nghiên cứu đã c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 'TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM

BAO CAO TONG KET

DE TAI KHOA HOC VA CONG NGHE CAP CƠ SỞ

NGHIEN CUU THUC TRANG DAY HQC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM LĨNH VỰC ROBOTICS Ở

'TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM

BAO CAO TONG KET

DE TAI KHOA HOC VÀ CÔNG NGHỆ CÁP CƠ SỞ

NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM LĨNH VỰC ROBOTICS Ở VIỆT NAM VÀ

THÊ GIỚI

MA SO: CS.2019.19.46 Xác nhận của cơ quan chủ tì

TRUONG KHOA VAT LY 'Chủ nhiệm đề tài

‘ThS Lê Hải Mỹ Ngân

Thình phố Hồ Chí Minh ~ 3/2021

'VÀ ĐƠN VỊ PHÓI HỢP CHÍNH

1 Th§.NCS Lê Hải Mỹ Ngân, chủ nhiệm để tài

2 8V Nguyễn Thị Hoài Phương, thành viên chính

3 SV Nguyễn Thanh Tú, thành viên chính

DANH SÁCH NUNG NGƯỜI THAM GIÁ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ

3 DANH MỤC HÌNH VỀ VÀ ĐỎ THỊ 4

‘TOM TAT KET QUA NGHIÊN CỨU 5 SUMMARY 7 MODAU 1

CHUONG 1 TONG QUAN GIAO DUC STEM LINH VUC ROBOTICS 5 1.1 Robot vi Tinh ve Roboties 5 1.2 Vai ud cia robot trong giáo dục 5 1,3 Giáo đục roboties (Educational Robotics) 7 1.4, Mối liên hệ giáo dye Robotics va giáo dục STEM 9 1,5 Công cụítài nguyên robot trong giáo dục " 1.6 Hình thức tổ chức giáo dục STEM - robotics 14 1.7 Nhận thức của giáo viên đối với giáo dục STEM lĩnh vực roboties 15 1.8 Tác động của giáo dục STEM- Roboties đối với học sinh 7 1.9, Một số dự án giáo duc STEM - Roboti 19

L 9.1 Dựán giáo dục châu Âu TI

phạm xây dựng tăng cường robot

1.9.2 Dự ấn ER4STEM — Educational Robotics for STEM (hups:H/repository.er4stem.com/home) 20 1,10, Một số chương trình giáo dục roboties 2

CHƯƠNG 2 _ TINH HÌNH, NHAN THUC CUA GIAO VIEN VA HUNG THU

CUA HOC SINH 6 MOT SO TRUONG TRUNG HOC TREN BIA BAN TP HO CHi MINH DOI VOI giéo dục STEM - ROBOTics

2.1 Giáo dục STEM -Roboties ở Việt Nam,

2.2, Tĩnh hình hoại động robotics và sự tham gia của GV ở một trung học tại Tp Hỗ Chí Minh

Một số kết quả nghiên cứu khảo sát đối với giáo viên

2.3.1 Công cụ khảo sắt a

23.3.2 Nhận định của giáo viên trung học đổi với giáo dục robotics 9)

và sự chuẩn bị đối với giáo dục robotics,

2.4, Mộtsố kết quảnghiên cứu khảo sát đổi với học sinh W

24.4.2 Tình hình HS THCS nhận thức và tham gia vào các hoạt động, robotics 49

2.4.4.3 Sự khác biệt về sự tò mò và sự tự tin đối với lĩnh vực khoa học robot

giữa hai nhóm HS nam và nữ; giữa hai nhóm HS đã học và chưa học lập trình 52 2444, Sự tương quan giữa nhận thức của HS về tầm quan trọng của lĩnh

‘vue khoa học robol và sự tỏ mỏ cũng như sự tự tin trong lĩnh vực này

CHƯƠNG 3 MỘT SỐ ĐỊNH HƯỚNG CHO TÔ CHỨC HOAT DONG STEM - ROBOTICS TRONG NHA TRUONG

3.1, Bo dung ey roboties 35 3.2 Noi dung day hoe gido dye STEM -roboties 58 KÉT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ “

“TÀI LIỆU THAM KHẢO 3 PHULUC 67

'THUYẾT MINH DE TAI VA CAC SAN PHAM KHOA HOC 75

Bảng 1 Các nhóm công cụ robotics theo phn fost ia (Roboter2016) 13 Bảng L2 Các khái niệm và hành động thực hành liên quan đến chương tình tích

Bảng 2.1 Mé ta ee thành tổ khảo sắt và nguồn tham khảo 35

Bảng 2.3 Hệ số Cronbach Alpha, trưng bình và đọ lệch chuẩn của 5 thang đo 7

Bảng 2.4 KMO và kiểm định Bartlett sau khi phân tích nhân tổ khám phá 31

Bảng 26, Cu tr li mã hoá cho ác câu hồi tự luận B, B2, Bà ” Bảng 27 Phân tích nhân tổ khím phá BPA của bảng hồi khảo si thứ nghiện Bảng 2 8 Bảng hỏi chính thức về các thành tổ về thái độ, nhận thức bản thân về các hoạt động khoa học robot - công nghệ

Bảng 29 Mô tả mẫu khảo sắt theo giới tính và cấp lớp (N - 388) 46 Bảng 2.10 Kết quả kiểm định Cronbach's alpha của các thành tổ 47

Bảng 2.12 Mô tả thông kế cho từng nhóm giới tính của học inh đối với thành tổ

Hình 1.1 Sơ đồ các bộ phận và ngu)

Pedaste, 2013) n tic oat déng của hệ thống robot (Altin &

tài báo mỗi năm được truy xuất từ Web of Science bằng các truy

áo dục và robofies” lấy các bài viết có chứn bắt kì từ nào có nguồn

ốc từ "gião dục” và "khoa học robot" (b) Giáo đục khoa học robot, trong đồ lấy các bài viết có chứa từ khớp chính xác của các từ mà không có từ nào khác ở giữa

Hình 13 Hai quan điểm vỀ m |-Fernandez & Vineze liên hệ giữa giáo dye roboties va gido due STEM (Gung & Won, 2018) " Hình 1.4 Các loại công cụ robot trong giáo dục (Virnes, 2014) 12 Hinh 2.1 Biểu đỗ số lượng GV đã tham gia các hoạt động robotics 34 Hình 2.2 Biểu đồ t lệ trường học đã trang bị các bộ sản phim dung cu robotics 34

Hình 2.3 Sơ đồ khái quát công cụ khảo sát nhận thức của GV trung học đối với

giáo dục roboties 35 Hình 2.4 Kết quả phân tích câu hỏi tự luận về lĩnh vực Robotics 40 Hình 2.5 Kết quả phân tích câu hỏi tự luận về Giáo dục roboties _ Hình 2/6, Kết quả phân tích câu hỗi tự luận về Hoạt động roboties a2 Ninh 2.7 Đỗ thị biểu diễn mức độ tự đánh giá của GV đối với khả năng công nghệ

Hinh 2.9 Ké quả thẳng kê HS tham gia các hoat ding robotics 49

Hình 2.11, Kết quả thông kệ tải nghiệm dụng cụ robotics của HS si Hình 2.12 Kết quá thông kệ tri nghigm công cụ lập trình của HS 51

Hình 3.3 Sự gắn kết các lĩnh vực với các bộ phận của robot 59

‘TRUONG DH SU PHAM TP.ICM Die ập Ty do = Hạnh phúc

Tp, HCM, ngây: thẳng nấm 2020

TOM TAT KET QUA NGHIEN CUU

1 Thing tin chung

- Tên để tà: NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG DẠY HỌC THEO ĐỊNH

HƯỚNG STEM LĨNH VỰC ROBOTICS Ở VIỆT NAM VẢ THỂ GIỚI -_ Mã số: C$.2019.1946

-_ Chủ nhiệm đề tài: Thể.Lê Hải Mỹ Ngân Tại: (+84) 938 257 289 E-mail: nganlhm @hemue.edu.va

Co quan chi tri đề tài: Khoa Vật lí, Trường Dại học Sư phạm TP.HCM

“Cơ quan và cá nhân phối hợp thực hiện: Khoa Vật lí, ĐH Sư phạm Tp.HCM,

SV Nguyễn Thị Hoài Phương và SV Nguyễn Thanh Tú Thời gian thực hiện: 12/2019 ~ 12/2020,

2 Mgetiu

Nghiên cứu tả liệu về thực trạng dạy học theo định hướng STEM lĩnh vực khoa học chí khoa học kết hợp khảo sắt thực trạng về khoa học robot, quan niệm, nhận thức đối với lĩnh vực này Từ đó có những nhận định

tos động STEM Tinh vue roboties trong chương trình giáo dục phỏ thông Kết quả đạt được

“Tổng quan về gido due STEM lĩnh vực robotics

Kết quả khảo sát nhận thức/hứng thủ của học sinh trung học cơ sở (địa bàn

định hướng cho việc tổ chức các,

TpHCM) đối với lĩnh vực robotics

~ Kết quả khảo sắt nhận hức của giáo viên trung học đối với linh vực giáo đục robotic

~ Một số nhận định về định hướng cho việc tổ chức các hoạt động STEM lĩnh vực robotcstrong chương trình iáo đục phỏ thông

4 Sin phim ~_ Sản phẩm công bổ: 0f bài báo trên tạp chi trong nước

Lẻ Hải Mỹ Ngân, Nguyễn Thanh Tú, Mai Thị Kim Ngọc, Đặng Đông

hứng thủ đối với lĩnh vực robotes của học sinh một số trường trung học

cơ sở ở tại Tp.Hồ Chí Minh”, Tạp chí khoa học Trường Đại học Sư phạm TpHCM tập 17, số § (2020): 1337-1350

~_ Sản phẩm đào tạo: 01 đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên

tự Nguyễn Văn Biên, “Một số v

inh vién nghiên cứu khoa học,

với lĩnh vực khoa học robot (Robotics),

“Trường Đại học Sư phạm Tp.HCM

“Xác nhận của cơ quan chủ trì

TRUONG KHOA VẬT LÝ “Chủ nhiệm để tài

General information

Project Title: STUDY ON EDUCATION ROBOTICS INTEGRATED STEM EDUCAION IN THE WORLD AND IN VIETNAM Code number: CS.2019.19.46

~ Principle Investigator: M.Ed Le Hai My Ngan

- _ E-mail: nganlhmhcmue edu.vn

- Implementing Institution: Faculty of Physics, Ho Chi Minh City University of, Education

= Cooperating Institution(s): Nguyen Thi Hoai Phuong and Nguyen Thanh Tu, Students, Ho Chi Minh City University of Education

= Duration: from Dec-2018 to Dee-2019

= Publication: 0f national journal articles

Le Hai My Ngan, Nguyen Thanh Tu, Mai Thi Kim Ngoc, Dang Dong, Phuong, Vu Quoc Thang, Nguyen Van Bien, “Factors affecting students interest in robotics at some secondary schools ~ Ho Chi Mink city”, HCMUE Journal of Science, Education Science, Vol 17, No 8 (2020) 1337-1360

= Education: 01 scientific project of student

Nguyen Thanh Tu, Mai Thi Kim Ngoc, Dang Dong Phuong, Vu Quoc

‘Thang (2019), “Invetigation on high school students’ perceptions and

University of Education

Approval of the Implementing Institution

Dean of Physics Department Principle Investigator

1 Tổng quan tinh hình nghiên cứu

Giáo dục STEM đã ra đồi từ Mỹ và phát tiễn trong nhiễu năm ở nhiễu nước

trên thể giới có thể kể đến như Anh, Pháp, Thái Lan Thuật ngữ STEM có nguồn

gốc ban đầu trong chính sách của chính phủ và được Quỹ khoa học quốc gia đặt ra vào đầu những năm 1990 Thuật ngữ ban đầu thực ra à SMET - khoa học, toán học,

kĩ thuật và công nghệ, thuật ngữ này có cách phát âm giống từ *SMUT” - một từ có

ÿ nghĩa không tích cục, tổ chức NSF da dé xuất để điều chính SMET thánh STEM (ohnson etal., 2015) STEM hàm ý để chỉ những ngành hoặc lĩnh vực có sự kết hợp của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán Song vẫn đỀ này sinh đối với nguồn

nhân lực đang ngày có xu hướng giảm trong lĩnh vục này, do đó chính phủ của nhiều

nước đặc biệt là Mỹ đã có những chính sách để thúc đầy việc dạy học theo định hướng bồi dưỡng và gia tăng sự hứng thú, yêu thích của học sinh đối với lĩnh vực này, Từ

đó giáo dục tích hợp STEM đã được quan tâm nghiên cứu ở Mỹ và nhiều quốc gia trên th giới trong những năm gần đây Chương trình Giáo dục phổ thông tổng thể do

Bộ Giáo dục và Đảo tạo công bố năm 2018 đã định hướng “Giáo dục STEM là một trong những xu hưởng giáo dục đang được coi trọng ở nhiều quốc gia trên tiề giới

và được quan tâm thích đẳng trong đối mới giáo dục phổ thông lần mày Nghiên cứu tổng hợp về giáo dục Robodcs và giáo dục STEM của lung năm

2018 nhắn mạnh quan điểm tiếp cận giáo đục robotiestheo hướng robot vừa là công

cụ vừa là đỗi tượng có liên quan chặt chẽ với giáo dục STEM sử dụng bộ công

cụ robot trong giáo dục, đặc bit là các dòng sản phẩm thương mại, đã rộng rãi ở nhiều nước tử khi có ý tưởng đưa robot vào giáo dục: từ mẫu giáo đến cả đại học (Bredenftld et al., 2010, Demeiu, 2011, Miller et al, 2008) , Giáo dye roboties

được xem như lĩnh vực phủ hợp và hiệu quả để tạo điều kiện cho việc phát triển giáo

hội cho IS đạt được kết quả cả về kiến thức các môn học liên quan như vật í, sinh

học, địa lí toán học, khoa học, điện tử và cơ khí, và cả các năng lực quan trọng, nhự

kĩ năng giao tiếp, và kĩ năng thiết kể và tư duy tính toán (Alimisis & Kynigos, 2009; Benidi, 2012: Eguchi, 2014; Nourbakhsh etal 2004) Trong giáo due STEM link chỉ là người tiêu thụ sản phẩm robot, để sử dụng một sản phẩm hoàn thiện (Blikstcin, môi trường học tập và phương pháp giảng dạy là cơ sở cần thiết cho sự kết hợp thành

công cia gio due roboties trong trường học (Alimisis & Kynigos, 2009; Mataric, 2004) Để cập sâu hơn việc triển khai giáo đục roboties với các linh vực khoa học khác, một số nghiên cứu đã có những nhận định về giá trị của lĩnh vực này với một số bộ dục roboties có liên quan đến các khái niệm trong vật lí và công nghệ Nghiên cứu

(Milropoulos & Bellou, 2013) cũng để xuất giáo dục roboties là công cụ tư duy trong cứu (Beniti, 2012), hầu hết các nghiên cứu (80%) khám phá các chủ đề giáo dục robotics li quan đến các nh vực vật és và toán học Qua đó cho thấy giéo duc STEM

cần được quan tâm nghiên cứu để có được những định hướng hiệu quả trong quá trình triển khai thực hiện

2 Tính cấp thiết của đề

Trong chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM đã được định

nghĩa một cách rõ rằng như sau “Giáo đục STEM là m2 lình giáo dục dựa trên cách lĩnh vực roboties là phù hợp

tiếp cận liên môn, giúp hoc sinh (HS) áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ tật và toàn học vào giải quyết mật s vẫn để thực iễn trong bồi cảnh cụ thể" (Bộ Giáo dục và Đảo tạo Việt Nam, 2018) Hiện nay, việc tổ chức dạy học STEM đa phần tập trung tích hợp khoa học và toán học, hai thành tổ T-công nghệ và E-ki thuật đối

tích hợp nhiều hơn vào các hoạt động gido due STEM dé ting cường mỗi liên hệ giữa các thành tổ của STEM Một trong những điểm mới trong chương tình 2018 à đổy mạnh vả củng cố lĩnh vực giáo dục công nghệ vả tin học với mục tiêu phát triển năng lực và khả năng tiếp cận thực tiễn hiệ đại cũng như phát tr tư duy trong thời đại hiện nay Trong bối cảnh hiện nay, một số lĩnh vực có tính thực tiễn được dé cập bao gồm biển đổi lậu (Climate change), năng lượng ti tạo (renewable Enery), khoa học robot (Roboties) và công nghệ Nano (Nano technolosy) Trong đó lĩnh vực công nghệ (T),kĩ thuật (E) và toán học (M), và cũng thể hiện tác động đáng kể tong

& Zhong, 2018) Gido duc robotics cho phép HS khám phá các ứng dụng thực tiễn al., 2015), rắt phủ hợp cho việc phát triển giáo duc STEM trong nhà trường Do đó

việc triển khai giáo dục STEM lĩnh vực robotieslà một vẫn đề quan tâm của nhiều tiếp cận giáo dục STEM Tinh ve robotics, robot vữa là công cụ vữa là đối tượng để

HS kim phá tìm hiểu Bên cạnh đó, như đã để cập ở trên, một số nghiên cứu cũng

sử cần thiết cho sự kết hợp thành công của giáo dục roboties trong nhà trường (Alimisis & Kynigos, 2009)

Hiện nay, ở Việt Nam, giáo dục STEM

quan tâm Nhiều trung tâm STEM đã tổ chức các hoạt động robotics, song tap trung chủ yếu ở các dạng hoạt động khám phá theo bộ sản phẩm có sẵn, phổ biến nhất là Lego Mindstorm Hiện nay, khỉ định hướng giáo dục STEM được đưa vào nhà trường ngày một rõ nét hơn, một số trung tâm đã có định hướng sâu hơn vẻ việc xây dựng những gói sản phẩm để thực hiện việc dạy và học theo tình độ HS, chẳng hạn như

trung tâm Kidscode ở Hà Nội Chính vì li do đó, để tài định hướng tìm hiểu việc dạy

học theo định hướng STEM mảng lĩnh vực Roboes thông qua việc nghiên cứu các bài bảo khoa học quốc tẾ và nghiên cứu thực trạng, quan điểm, nhận thức của giáo viên lẫn học sinh đối với lĩnh vực robotics ở TPHCM, một đơn vị tỉnh thành đặc trưng

về tính hiện đại của Việt Nam,

định hướng cho việc tô chức các

vue robotics cing thu hút nhiều sự

đối với lĩnh vực này Từ đó có những nhận định

hoại động STEM lĩnh vực robotiestrong chương trình giáo dục phỏ thông

4 —— Phương pháp nghiên cứu

+ Nghiên cứu lí luận

"Nghiên cứu cơ sở í luận về giáo dục STEM, giáo dục roboties

Xghiễn cứu công cụ khảo sắt nhận thức

Phân ích, tổng hợp và hệ thông các t liệu khoa học (bầi báo, sách )

® Nghiên cứu thực tiễn

Điều ra bằng bảng hồi về nhận thức của giáo viên và họ sinh

Phương pháp tổng kết kinh nghiệm thực tiễn

4 Thắng kê toán học

“hông tin thu thập được đưa vào xử lí bằng hai phần mềm phân ích dữ liệu nghiên cứu là Microsoft Excel chủ yếu đùng phân tích các câu hỏi danh nghĩa, thứ bậc và để vẽ các đỗ thị, SPSS 20.0 dùng để thông kế và phân ích định lượng

"Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

© bi tượng nghiên cứu

Gio dc STEM Tinh vực robotics trên thể giới

Hoạt động STEM lĩnh vực robotics ở một số trường trung học hận thức vé giáo dục STEM lĩnh vực roboties của GV và HS ở một số trường

trung học ở TPHCM

‘© Pham vi nghién et

Giới han về địa bàn nghiên cứu: một số trường trung học tại TP HCM Các bài bảo trên các database có thể truy cập được ở Việt Nam: ERIC, Science

Direct, Google scholar

6 Néidung nghiên cứu

~_ Cơsởli luận của đề ti Ý Lịch sử nghiên cứu vẫn đỀ trong nước và ngoài nước

⁄ˆ Cơ sở lí thuyết về giáo dục robotics theo định hướng STEM

~ Công cụ khảo sắt nhận thức STEM-Roboties đối với GV và HS

~ Nhận thức của GV và HS tại một số trường trung học ở TP.HCM

- Thực trạng hoạt động STEM lĩnh vực robotics ở một số trường trên địa bàn TPHCM

- Để xuất định hướng hoạt động STEM robotics

để thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu

Nghiên cứu của (Serepanũ, 2019) đã đề cập *Roborics l mộ ngành khoa học

có nhiện vụ nghiên cứu về tất kế, chế ạo cúc robot và ứng dạng chúng trong các lnnh vực hoạt động thúc nhau của xã hội loài người như nghiên cứu khoa học = Ht thuật, kinh tế, quốc phỏng và dân sinh.” Robotics là một ngành khoa học liên kết kĩ thuật và khoa học gồm các lĩnh vụ kĩ th

tính có h

lật cơ khí, kì thuật thông in, khoa học máy

vụ nghiên cứu, thiết kể và chế tạo ra các robot Như vậy, lĩnh vực roboties bao gồm cả thiết ế, chế tạo, vận hành và sử đụng robot, cũng như các hệ thống máy tỉnh để điểu #đñễn, thú nhận thông tin và xử

thông tin ứng dụng giải trong cuộc sống, hỗ trợ và thay thể lột số hoạt động của con người 1.2 Vai trò của robot trong giáo đục

Khi đưa vào giáo due, robot được sử đụng với các vai trỏ khác nhau, tủy vào tính năng của robot và phụ thuộc vào mục tiêu sử dụng của người dạy

¥ Robot dng vai tri 1a “gia su hi trợ học tập (tutor)

¥ Robot dng vai tr la ban hd try hoc tip (peer)

¥ Robot dng vai tr Ii edng ev hoe t8p (tool)

Dưới đầy là một vĩ đụ cho thấy vai tr cia robot trong việc học tập của học sinh đối với các lĩnh vục khác nhau (Mubin etal, 2013)

Băng 1.1 Vai trồ của robot khi sử dụng trong dạy học các lĩnh vực

“Gia sự hỗ trợ học Ô “Bạn “hỗ trợhọc | “Cong ey™ hoe tp tập (tutor) tập (peer) (tool) Ngôn | Robot giúp HS shỉ KhiHSphátảmIIi|HS học ngoại ngữ

ngữ nhớ từ vựng đúng, robot sẽ khen | bằng cách chơi game

thưởng Với robot

Khoahọc Robot phin hoi véi Robot và HS hợp tác | Càm biến và bộ phận

cac bài tập số học dựa ¡ để cùng giải bài tập | vận hành trong robot

của HS trên kết quả làm bài khoa học giúp HS học về vật lí Công | Robot thio luận với Robot chơi một bai [HS sir dung ede bộ nghệ HS những khó khăn nhạc vui vẻ khi HS |dụng cụ Lego

đó, ong giáo dục STEM ~ roboties thì robot phải đồng vai tr là công cụ học tập

để thực tiễn để giải quyết và thông qua d6 tim hiểu kiến thức mới này, robotics chính là đối tượng học tập, một nội dung thực tiễn để học sinh tìm hiểu

vì vậy ở khía cạnh

khám ph về chỉnh hệ thống robot Đó cũng là định hướng khi các nhà giáo đục thực hiện nghiên cứu về STEM lĩnh vực robotcstrên thể giới (Amatzidou eLal, 2018; Chen & Chang, 2018; Searadozzi etal, 2020) Tit d

Auge tgp cfm theo mt s6 dinh hung nr sau trong gio due STEM,

¥ Robotics được tiếp cận như một môn học cụ thể, khám phá tri thức vẻ chính son robot và công nghệ chế tao cũng như điều khiển robot Robotics được tiếp cận là mốt nợ dưng đạy học để thông qua đó học sinh khám phá các kiến thức liên quan thuộc các lĩnh vực khác, chẳng hạn như Khoa học, kĩ thuật, ngôn ngữ

Robotics được tiếp cận như một hoạr động tự do, trải nghiên, người học sử dung robot cũng như các vật dụng liên quan để tạo ra một vật th bắt à

)

Trong khoảng 20 năm trở ại đây, khi ngành công nghiệp chế ạo robot cũng

vực có tiềm năng lớn để tác động đến

giáo due (Alimisis, 2012; Khine, 2017) Do đó việc đưa robot vào giáo dục ngày càng

urge quan tâm và nhiều nghiên cứu trên th giới đã được thực hiện Mỗi quan tâm mày được phản ánh qua số lượng ngày cảng tăng các bài báo có từ khóa “khoa học người mấy - roboties" và "giáo dục -cdueation” Sổ liệu đã được thẳng kề như trong hình 1.1(a) và tương tự vậy, việc sử dụng khái niệm giáo dục robotics (Educational' Robotics) cing ting len trong hai thập kỉ qua, như được tình bảy trong Hình L (b) Kết quả được ghỉ nhận trong nghiên cứu tổng quan vỀ giáo đục roboties nim 2018

(Angel-Fernandez & Vincze, 2018),

“rong Hội thảo về robodies tại Ao vito nim 2018, tic gid Angle-Fernandez véi nghiên cứu phân ích tổng hợp các bài báo về sử dụng robot trong giáo dục (Roboties đưa ra một định nghĩa phù hợp về lĩnh vục giáo dục robofes

Giáo dục robotics la

‘mot link vực nghiên cứu nhằm cải thiện quá trình học tập của người học thông qua kết hợp với công nghệ, trong đó robol đồng vai trỏ công cự hỗ tợ tích cực và các oạt động giáo dục được xây dựng dựa trên cơ sở lï thuyết sự phạm ” (Angel- Fernandez & Vineze, 2018) Theo định nghĩa

về giáo đục roboties, các hoạt động roboties trong trường học có thể được phân thành 2018)

ày cũng như một số nghiên cứu khác

(2) Robotics đồng vai trỏ hỗ trợ các môn học khác, kh đó roboi được xem lễ một sản phẩm đã hoàn tiện Trong cích tiếp cân này, robot được để uất

như một công cụ để hỗ trợ học tập các môn học khác li khác nhau Các robot trong đạy học sẽ đóng vai trò là phương tiện để dat VậtHí toán học, địa Hướng tiếp cận này đã cho thấy nhiều kết quả tốt đối đạt được ở các môn học, HS không chỉ chiếm lĩnh được kiến thức mà còn tăng được sự hứng thú trong học tập (Ashdown & Doria, 2012; Barak & Zadok, 2009; Yanik etal, 2016)

(2) Robotics là đối tượng học tập, nghĩa là HS sẽ học tập về chính hệ thẳng

cquan ở các cấp học, với mục tiêu cổ

zobot và thực hành với các bộ phận của robor Theo cách tiếp cận này, các

tiếng Nó bao gồm các hoại động giáo dục nhằm tạo một ôi trường học tập

sẽ tích cực lõi kéo người học vào giải quyết các vẫn đề xác thực tập trung

vào các môn học liên quan đến thiết kế, chế tạo và vận hành robot (Alimisis, 2012; Ashdown & Doria, 2012) Trong nghỉ

một chuỗi cá nhiệm vụ và hoạt động được xây dựng để HS trong khi vừa cứu của Alimisis năm 2012, lip ráp xe hơi robot vừa nghiệm ra các kiến thức về khoa học, toán học,

Nghiên cứu tổng quan của (Jung & Won, 2018) đã phân tích và cho t nghiên cứu trước đây về giáo dục roboes phần nhiều tập trung vào hướng tiếp cận

số (1), robot là một công cụ hay phương tiện đẻ hỗ trợ các môn học khác Bên cạnh

đó theo phân tích của nhóm nghiên cứu, lĩnh vực oboties cũng phải là một đi tượng thể tạo ra một sản phẩm vật chất theo thiết k và gái pháp của mình (desien ~ based leaming), qua đó người học có thể vừa phát triển được các năng lực đồng thời vừa

cảm thấy ý nghĩa trong hoại động tạo ra sẵn phẩm của bản thân (Chen & Chang, 2018: vực hỗ trợ dạy học và sử dụng robot như một công cụ và phương tiện, thì vẫn đẻ cách thức ch tạo và lập trình robot là một "hộp đen” đi với HS, ức HS sử dụng sản phẩm robot nhưng chưa hiểu được cắu tạo và nguyên lí vận hành của nó Sự chuyển đổi từ các công nghệ "hộp đen" (sản phẩm hoàn thiện) sang thiết kế các kĩ thuật cụ thể trong giúp ede em sing tao và tích eye hon (Chen & Chang, 2018: Kynigos, 2008) Nehién

xem robot như một công cụ để dạy chính lĩnh vực khoa học về robot Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra4I bài báo tiếp cận theo quan điểm xem robofies là một môn học được

dạy cho HS

1.4 Mối hệ giáo dục Robotics và giáo dục STEM

cứu thiết

Robotics la ngành khoa hoe ngl ;à chế tạo robot, vận dụng tri

thức từ nhiều môn học khác nhau: toán học, vật lí, khoa học máy tính, công nghệ kĩ thuật Lĩnh vực này giúp HS phát triển các kĩ năng mễm: tr duy chiến lược, giải cho HS khám phá các ý tưởng giải quyết vấn đẻ theo hướng công nghệ hiện đại sử dung cúc công cụ học tập liên quan đến đổi tượng robot (Khine, 2017) Nghiên cứu

hướng tàu lồ công cụ vừa là đãi tượng có liên quan chặt chế với giáo dục S Nghiên cứu đã đỀ cập và chỉ ra rằng giáo đục robotics bao gbm kiến thức và kĩ năng giao thoa trong các lĩnh vực STEM như kiến thức về vật lí và kĩ năng về mặt công nghệ kĩ thuật Trong khuôn khổ giáo dục STEM, giáo đục roboles được hiểu không chỉ là một hoạt động trải nghiệm, hay sử dụng công cụ lắp ráp mà là quá trình tiếp cận của HS từ Hết kế, chế tạo, đn lập trình, thidt lip ne duy cho robot Véi giéo duc STEM - roboties, HS không đơn thuần chỉ học tập trên các kiến thức mà còn có cơ

hội tri nghiệm suy nghĩ về sản phẩm, định hinh về thất kế và chế tạo robot từ những (Chen, 2018)

Theo nghién cin (Komis & Misti, 2016) cho ring hiện nay giáo dục roboties

cn duge xem la viée day hoc trong 46 H!

chính robot hoặc với sự trư giáp của roi Đề xây đựng ki thúc cho robot, người học cần sử dụng kiến thức của nhiều lĩnh vực, chứ không đơn thuần là sử dụng robot

te dung robot để xây dụng kiến thức cho

đề nhận được dữ liệu Để người học trở thành chủ thể của việc sử dụng và vận hành

công nghệ mới, mà quan trọng đổ là l thuyết giáo dục và chương trình dạy học phù hiệu qua học tập khi sử dụng robot trong giáo dục Ngoài ra, hdu hét các nghiên cứu đầu côn chưa đỀ cập nhiễu đến tính tích hợp toán và khoa học rong lnh vực roboties

nh (Alimisis, 2013) véi cd eam thigp ngin (Benitt, 2012) Vi viy trong nghin cia

(Chen, 2018), tac gia da đề xuất cần có sự nghiên cứu để đào sâu các khoá học tích

hợp STEM-sobolis với tác động đãi đội với học ịnh Một số nghiên cứu thực nghiệm

2011; Ntemngwa & Oliver, 2018)

Hiện nay, với định hướng tiếp cận mở rộng tạo điều kiện cho HS không chỉ sử dụng robot như hộp den và côn có thể tự thiết lập chế tạo thì các kết quả tác động về

tr duy cũng như các năng lực cần thiết hơn Thông qua các hoạt động robotics (lắp ráp, chế tạo robot theo hướng dẫn hoặc định hướng cu thé),

1IS cảm thấy rất hứng thú đối với lĩnh vực này (Asís & Orcos, 2019; Chen & Chang,

2018) Qua đồ cho thấy, giáo dục roboties có một sự gắn kết chất chế với giáo dục được xem một môi trường hiệu quả để phat trién giáo dục STEM trong nhà trưởng

Mataric, 2004) Qua đó, có thể thấy giáo dục robotics có thể triển khai trong trưởng

học trên nền tảng cơ sở í luận giáo dục STEM

Nghiên cứu tổng hợp (tung & Won, 2018) nhắn mạnh quan điểm tiếp cận giáo

dục robotics theo hưởng vừa là công cụ vừa là đối tượng, thể hiện mỗi in quan chặt chất ngành của lĩnh vực roboties, Các nghiên cứu được phân tích trong nghiên cứu dung 2018) đều đã xem xét xây dựng về mục tiê giảng dạy, nội dung giảng dạy hoặc phương pháp giảng đạy giáo dục robotics liên quan đến giáo dục STEM Nhóm tắc giả tong nghiên cứu tổng quan Jung.2018) đã lập uận rằng giáo dục roboties cổ thể là lĩnh vực học tập phủ hợp nhất để tiếp cận giáo dục STEM Nghiên cứu cũng đã

đồ cập ai quan điểm về mồi liên hệ giữa go duc robotics vi điểm thứ nhất (hình 1.4a) thì giáo dục roboties là một lĩnh vực thuộc giáo dục STEM,,

Hinh 1.3 Hai quan điễn về mỗi liên hệ giữa giảo đực robotic và giáo dục STEM

(dung & Won, 2018)

'Nghiên cứu cũng khẳng định không dễ để phân biệt được rõ mối liên hệ giữa

gio đục robotics vi giáo dục STEM Tuy nin, tay vào mức độ và mỗi trường giáo

2018)

š được xác định rõ hơn (Jun;

5 Công cy/tai nguyén robot trong gio duc

'Việc sử dụng bộ công cụ robot trong giáo dục, đặc biệt là các đòng sản phẩm

thương mại, đã rộng rãi ở nhiều nước từ mẫu giáo đến cả đại học (Bredenfeld et al

2010; Miller et al., 2008) Theo phân tích của (Virnes, 2014), sản phẩm robot trong giáo đục được phân thành đ loi tình 1.3) bao gồm (1) bộ đụng eụ robot (Roborics ki); (2) Bộ dụng cụ xây dyng/lip rip (construction kits); (3) robot xã hội (social robots) và (4) Robot giáo duc v6 hinh (transparent educational robots) Trong 46, hai loi sản phẩm (1) và (2) là công cụ để lắp áp và chế tạo robot the thiết kế hoặc

ý tưởng của người sử dụng, nói cách khác, đó chính là công cụ robot cho hướng tiếp sân thứ 2 (rbotieslà một đối tượng học tập), còn hai loại (3) và (6) thuộc dòng sản phẩm robot tự vận bảnh, tức sản phẩm đã hoản thiện Do đó, hai bộ công cụ robot (obotics kits) vi b6 đụng cụ lắp rấp (construcsion kit) chính là đổi tượng được sử dụng trong gio due STEM

{© Bộ công cụ thiết kế robot (oboticskảt) là bộ dụng cụ để thiết kể, lắp ráp

và lập tình một sản phẩm robot, bao gdm các khối để lắp rấp chế tạo a

roboL

Bộ dụng cụ xây dưng/ lắp ip robot (construction kts a cic Khai wt dung

đã co hình dạng nhất định, được lập trnh sử dụng để o ra các đỗ sản phẩm

robot, chẳng hạn như bộ sản phẩm topobo (blIp://www.fopobo.com) Sản

phẩm có tính chất robot là tính năng phần biệt bộ dụng cụ xây dụng với các khối xây dựng truyền thông, phi kĩ thuật số, chẳng hạn như các khối

gỗ hoặc nhựa mà không có chức năng được lập trình

“Theo phân tích (Virnes, 2014) trên cơ sở loại công cụ robotics được sử dụng mả hoạt động họ tập sẽ được thiết kể phủ hợp (hình 1.3)

(hps/fuwew.makewonder.com) và BeeBot by Terrapin Software (hups:/iwww.bee-

HS tiểu học bot.us) Mat trong những bộ dụng cụ robot đễ tiếp cận nhất phù hợp v

cđến trung học là bộ công cụ LEGO, bao gồm LEGO Wedo cho HS tiểu học và LEGO

Mindstorms (htp://wvww.mindstorms.lego.com/) cho HS trung học, đã có mặt trên

'GO Mindstomns EV3 ra đời năm 2012, và sau đó 1a Lego NXT với bộ điều khiển và cảm biến tỉnh vỉ so với các bộ trước Daisen

thi trường trong gần hai thập kỉ, L

(hp/idaisen-netstore.com), một công ty điện tử của Nhật Bản, có một số bộ dụng cụ robot bao gồm loạt tiện ích điện tử có thể được mỡ rộng với các cảm biển và động cơ mạnh mẽ hơn (Khine, 2017) Trên đây chỉ là một vài

.đó một số nghiên cứu đã cho thấy tinh hiệu quả bộ sin phim eta LEGO trong việc 2012; Ashdown & Doria, 2012) Hiện nay một số công ty ở Việt Nam cũng phát triển

„ng sản phẩm điển hình, trong các dòng sản phẩm robot sử dụng trong trường học Chẳng hạn như sản phẩm phát triển các chương trình hoặc khóa học về khoa học robot với công cụ của trung trải nghiệm cho HS trung học ở khoa Sư phạm kĩ thuật, Đại học Sư phạm Hả Nội

Hiện nay, nguồn cơ sử dữ iệu cũng như công cụ robottrons giáo đục rit phong phú và đa dạng Trang web của nhà nghiên cứu Roboter đã cung cẤp một cái nhìn

loại các hoạt động, tài liệu và các tài nguyên khác liên quan đến giáo dục khoa học

robot Trang web này chỉa nguồn tải nguyên công cụ của giáo đục robotiesthẳnh bảy loại, liên quan đến STEM vi Robotis (Roboter, 2016) Baing 1.1 Céc nhém céng cu roboties theo phân loại cia (Roboter 2016)

các đồ chơi, robot và | Gane

trang web đình cho tr | 225 ~

CCác liên kết đến các dự | (Re với (Bia esennsssse

án robot được tài trợ Eyal "7=

đựng cho robot như | so scoccacrnse

5 | SD printed robots | Bssssosnsuas

“Các robot duge tao bai |) 0s

Dua vào danh sách trên, cỗ thể thấy các bộ công cụ robot trong giáo dục hiện

nay được cung cấp gồm 2 hình thức cơ bản:

(1) Bộ đụng cự lắp ráp với bộ não (bộ điều khiển) đã được thiét lập sẵn, thông thưởng kết hợp với các dạng lập trình khối để trực quan và dễ dàng đổi với học

sinh,

ing han nbut Lego Mindstorm hay NXT là những bộ công cụ obol được

sử đụng rất nhiều rong các nghiên cứu ( ), hoặc như bộ VEX Robotics; (2) 06 dung ey robot tth

mye dich vige ging day ma log robot s duge st dung

và chế tạo robot bằng cúc linh kiện rồi rạc Tu vàn 1.6 Hình thức tổ chức giáo dục STEM - robotics

Giáo dục STEM lĩnh vực roboties (hoặc STEM — robotics) được triển khai theo

2 hình thúc: (1) giáo dục không gắn với hoạt động trong nhà trường và (2) giáo dục trả nghiện nhằm mục đích tạo hớn thú cho HS Các buổi học tạo hông thú cho HS

trong việc sử dụng c 1 song chưa đặt mục giáo dục và sự phạm cũng như không nhằm mục đích đánh giá các hoạt động học tập Mặc dù vậy, người học có cơ hội học hỏi theo cách không chính thức về robot, tư duy

được hoặc máy tự động) hoặc thậm

;hông chính thức,

sản phẩm robot theo hướng dị

thuật toán (rong trường hợp robot có th lập

chí là toán học và khoa học Trong các hoạt động giáo dục roboties

người tham gia có thể học hỏi từ nhăng thất bại và thành công của họ trong bổi cảnh không có áp lực học tập (Kơnis «tai 2016)

cận thứ 2 là một thử thách đối với việc tổ chức giáo dục STEM -

«1 (Khine, 2017), một số hình thức lồng ghép

6V có thể đưa giáo dục khoa học robot trong chương trình giảng dạy chính thức Một số ví

di 66 thé 8 cp «dy nur chug trnh robot VEX va VEX robotics Autodesk dinh

cho HS lớp 9-12, phù hợp với bến tiêu chuẩn chương trình giảng dạy Tiêu chuẩn

ITEEA về kiến thức công nghệ (ITEEA standards for Technological Literacy), chun

i diva ra bảng tiêu chuẳn cuộc thí tong đó các hoạt động được sắp xếp với bn têu chuẩn chương trình giảng dạy - Common Core State

va ist Century Learning Skills (FIRST Robotics Competition 2016) Vigetich hop trực tiếp các nội dung giáo dục khoa học trong chương trình chính thức còn gặp nhiều khó khăn, song xây đựng một module trong đổ các hoạt động được sắp xếp để phù

dục khoa học robot trong khuôn khổ giáo dục STEM vào trường học Theo nghiên cứu (Beniti, 2012) hầu hết các hoạt động về roboties trong nhà trường đa phần dưới hình thức các hoạt động ngoại khóa, hoặc trại hè Việc đưa khoa học robot trong chương trình giảng dạy chính khóa còn gặp nhiều khỏ khăn do áp lực thi cử và chế độ thi cử vẫn chưa nhiều thay đối Do đó, chương trình giảng dạy khoa học robot chủ yêu được xây dựng dưới hình thức câu lạc bộ ngoài iờ học Hơn nữa,

một số nghiên cứu cũng nhận định sự cằn thiết triển khai các hoạt động robotics trong,

nhà trường với mã nguồn mỡ với mức chỉ phí phủ hợp và hoạt động robotie có sự với lĩnh vực robotics vì chưa có kinh nghiệm và được đảo tạo một cách chỉnh thức và

có thể đòi hỏi những trì thức nhất định vỀ công nghệ, mấy tỉnh Một điểm cũng đáng lưu ÿ là sự khó khăn kết hợp vào chương trình học tập, hình thức đánh giá đối với học sinh vẫn côn lâm hạn chế việc phát tiễn học sinh theo định hướng năng lực và các kĩ năng thế yêu (Khine, 2017)

1.7 Nhận thức của giáo viên đối với giáo dục STEM lĩnh vực roboties Một trong những đối tượng edn quan tâm khi tổ chức giáo dục STEM — Robotics trong nh trường là giáo viên (GV), với các quan điểm, suy nghĩ và nhận thức của họ quan trọng đối với sự phát triển của HS Một số khảo sát về nhận thức của GV về tính tích hợp của giáo dục STEM nhằm phục vụ cho việc hỗ trợ GV và phát triển giáo dục STEM đã được thực hiện và cho nhiều kết quả đáng lưu ý Nghiền cứu (Margot & Ketler, 2019) được thực hiện dựa trên biểu đồ dòng chảy PRISMA đánh giá tổng sing loc Kết quả nghiên cứu cho thấy số năm kinh nghiệm giững dọy có ảnh hưởng

«in việc GV tiếp nhận cúc kiến thức về công nghệ, mức độ quan tâm đến giáo dục TEM ngoài ra số năm kính nghiệm còn ảnh hưởng đến sự tín, thoái mái rong

ST

giảng dạy STEM Khi một GV chuyển từ giảng dạy một môn học chuyển sang dạy chương trình có kiến thức liên môn thì cằn thời gian sáng tạo và ích lãy, ấp thủ kiến thức mới Nghiên cứu của (Kim etal, 2015) về giáo dục robotics thực hiện Khảo sắt, phỏng vấn, và ghi lai thai độ của GV trong các lớp học thiết kế bai day robotics nhằm tmụe đích ci thiện việc dạy học ở bộc iu học Nghiên cứu được ghí nhận kết quả thông qua quan sát của nhả nghiên cứu và máy video ghi hình nhằm đảm bảo cho bài khảo st được phân ích chỉnh xác hơn về mặt tái độ của GV Do đó

đđộtún cậy đáng kể Nghiên cứu cho thấy các ŒV được khảo sắt có thái độ hăng say và hứng thú trong hoạt động học tập, nghiên cứu vả thảo luận về giáo dục robotics nhưng một số GV vẫn gặp khỏ khăn và e ngại khỉ tiếp xúc với công nghệ Những người tham gia vào lớp học thiết kế bài dạy STEM - robotics không chỉ dừng lại ở việc họ chỉ chăm chú vào yếu tổ thiết kế bài dạy mà họ đã có những cái nhìn mới, kiến thức mới khi tham gia các hoạt động liên quan đến giáo dục STEM - robotics Trước khảo sắt họ lo lãng và e ngại đối với những hiễu bit của mình liên

hảo hớng với các hoạt động ấy Kết quả nghiên cứu cho thấy việc tham gia lớp học

qua suy nghĩ, phê phán, phân tích một cách rõ rằng và hiệu quả hơn rất nhiều so với trước đây Song nghiên cứu vẫn còn hạn chế vì số lượng người được khảo sắt vẫn còn khá nhỏ dẫn đến sự khác biệt giữa dữ liệu định lượng và dữ liệu định tính Ngoài ra, nghiên cứu của Ahmad Khanlari và Fatemeh Mansour Kisie được thực hiện trước đó vào năm 2015 nhằm khảo sắt về nhận thức của GV đổi với việc (Khanlari & Mansoutkiaie, 2015) Kết quả khảo sắt cho thấy các GV đã phần nào

nhận thức được robot à một công cụ hữu ch trong việc dạy học, thâm chỉ côn cỏ thể

có thể phát triển tư duy và tiếp tục nghiên cứu sâu hơn ở những cắp học cao hơn Mặc

dù những GV được khảo sắt vẫn chưa đầy đủ kiến thức về robot, nhưng đa số đồng tình rằng robotics sẽ giúp cho các em tích cực tham gia vào các hoạt động bài học, giấp các em tr duy tốt hơn và phần nào sẽ tạo cho các em thôi quen học tập để trở

thành người học tập suốt đời Bên cạnh đó, quan điểm của GV vẻ thách thức của

việc sử dụng robot rong giảng dạy cũng là một vẫn để đáng quan tâm Đa phin GV

các hoạt động giảng dạy các môn bởi họcho rằng đầy là tiết bị công nghệ cao, không tên Từ đồ các GV được khảo sắt cũng thể hiện quan điểm của mình là cần được phía nhà giáo dục Ở bài khảo sắt thông qua một kênh trực tuyến của Kennedy, Leemaignan, vi Belpaeme vào năm 2016 về thái độ thận trọng của GV đổi với việc đưa robot vào trường học đã chỉ a rằng phần lớn những GV có quan điểm robotchỉ là một thết bị giải trí đối với các HS, một số khác cho rằng robot sẽ gây xao nhãng việc học chứ Không có lợi ch về mặt giáo đụ và các hoạt động giảng dạy Trong kết quả có khoảng 15% GV được khảo sát cho rằng rằng robot nên được sử dụng để giáo dục nhằm kích

thích HS tìm tồi và khám phá môi trường xung quanh Bên cạnh đó, trong nghiên cứu

cũng đề cập rằng khảo sắt cho thấy khả năng về công nghệ của GV cũng là điều đáng lưu ý khi triển khai giáo dục robotics

1.8 Tác động của áo dục STEM- Robotics đối với học sinh Một trong những hình thức phố biến nhất trong việc tiếp cận giáo dục robotics cho HS là các cuộc thì robot, Một số

Olympiad (WRO), International Robot Olympiad Committee (ROC), Federation of Nam như Robotacon, Mini Eret Challenge (MEC) đều được ắt nhiều HS hướng ứng nghiệm, khá năng hoạt động độc lập của HS Từ đó nâng cao khả năng tư duy, thúc đây củng nhau tiến bộ ở môi trường học tập và với sự phối hợp, giúp đỡ từ GV việc này tạo ra môi trường học tập, rên luyện mới mẻ và tích cực cho HS (Benke, 2012)

"Phổ biến nhất hiện nay có thể để cập tới là WRO (World Roboties Olympiađ) - cuộc thi robot toàn cầu dành cho HS, SV từ 10 uổi đến 25 tuổi được chia thinh 4 hang

cao Cuộc thí sử dụng thiết bị chủ yếu là bộ dụng cu Lego Mindstorm và được vận

hành bằng bộ nguồn và các sensor riêng biệt EV3, NXT, Robolsb, các ngôn ngữ lập trình cơ bản như C, Ct+, Java,

i thi ndi bat có thể kể đến như World Robotics

“heo khio sit SITS (Student intrest in Technology and Seiencs) về sự hứng thứ của HS đối với công nghệ và khoa học, nghiên cứu của nhóm Romine cho ring thúc đây học tấp theo định hướng STEM và đặc biệt trong hướng nghiệp Presidents

Council of Advisors on Science and Technology (PCAST), 2010) (Romine et al

2014) Sự hứng thú, tựtn về công nghệ có th tạo kết quả hồng thú với các hoạt động công nghệ tếp cận, tham gia và học tập các hoạt dng hoe tip higu qua (Schiefele et aqua việc áp dụng kiến thức và kĩ năng họ đã học trên nhiều lĩnh vực (Nugent etal, hoặc toán học có liên quan trong việc thiết kế kĩ thuật hoặc công nghệ, để kết nỗi các

ÿ tưởng một cách hiệu quả và sắp xếp li các ý tưởng của mình theo cách phân ảnh khoa học một cách chuẩn mực

dồi, mô phòng các vẫn đề cho phép các cả nhân phân ích và giải thích các giải pháp

có thể được năng cao thông qua việc giáo đục

phân ích, trừu tượng hóa vấn đề, giải quyết thuật oán (Beand & Wilensky, 2015), Tên cạnh đó, một số nghiên cứu cũng thực hiện tìm hiểu xu hướng tiếp cận và tham gia ác hoạt động robotis hoặc sự phát triển năng lực liên quan lĩnh vực robotiex

về khia cạnh giới tính (Atmatzidou & Demetriadis, 2016) Tại Mỹ, số lượng HS nam đăng kí vào các trường đại học Khoa học máy tính, khoa học robot và các chuyên

(ẤP) ở trường trong học Ở trường trưng họ, nữ sinh ít có tham gia hơn nam sin

học máy tính và thống kế (Nourbakhsh e al., 2002), Nghiễn cứu (Blumenfeld etal.,

2004) về sự khác biệt giới tính trong khóa học robot 7 tuần cho học sinh trung học và

thấy ring HS nữ thường gặp phải những khó khăn đối với lập trình hơn nam và HS

nữ tham gia khỏa học tự tin hơn các bạn nam:

9 Một số dự án giáo dục STEM - Robotics

1.9.1 Dự án giáo dục châu Âu TERECoP- Giáo dục GV

sự phạm xây dựng tăng cường robot

Trong giải đoạn 2006-2009, dự án giáo dục châu Âu TERPCoP - Giáo dục GV

về phương pháp sư phạm xay dmg ting ciimg robot (Teacher Education in Robotics Enhanced Consiructivist Pedagogical Methods, www terecop.cu), 6% lâm việc với học như là đổi tượng học tập và công cụ học tập (D Alimisis, 2010; D Alimisis & Kynieos, 2009) Dự án TERECoP bắt đầu vào tháng 10 năm 2006 trong khuôn khô

Chương trình Châu Âu Socrates / Comenius / Action 2.1 (Đào tạo Nhân viên Giáo

Khoa Giáo dục (CZ), Đại học Công lập Navarre (ES) Thời gian 3 năm dé thực hiện

và hoàn thiện một dự án rắt có ý nghĩa đối với giáo viên trong đạy học lĩnh vực

i Vin), Institut Universitaire de Formation des Maitres d'Aix-Marseille

roboties Trong ném đầu tiên, một khung lí huyết chung được nghiên cứu trên cơ sở cho giáo viên sẽ được xây dụng Trong năm thứ hai, một khóa học thí điểm được thực trường, Cuối cùng trong năm thứ ba, việc đảnh giả các khóa học và phát triển các hoạt động phổ biển sẽ diễn ra Quá trình triển khai dự án là xuyên suốt và được theo huẫn cần phải dp dung ngay tại nơi công tắc của mình để được đánh giá

My tigu của dự án là thuyết phục GV bằng chỉnh kính nghiệm cá nhân của họ năng của robot như một công cụ học tập Dựa rên nguy cưền phát triển và triển khai khóa đào tạo GV để hỗ trợ phát triển nghề nghiệp của giáo viên Những người tham gia khỏa học là GV sẽ được tạo cơ hội để kiểm tra cách sử dụng robot dé thúc đây việc dạy học Mục tiêu tổng thể của dự án là phát triển một khung

lí luận cơ sở cho các khóa học dành cho GV nhằm cho phép GV thực hiện phương

®© Lựa chọn vả tổ chức một loạt các môi trường học tập có tích hợp robotics có thể

hỗ trợ các hoạt động học tập về robodic và tạo r một bộ các vĩ dụ cho GV cấp trung học về các môn khoa học và công nghệ

+ Kiém tra và đánh giá việc triển khai thực tế của các công cụ đã chọn cả trong các khóa đảo tạo và rong tỉnh huồng thực tế của lớp học (của học viên)

« _ Tạo cộng đồng thực hành giữa các nhà giáo dục và giáo viên nhằm tạo điều kiện

và duy t sự phát triển nghề nghiệp của giáo viên trong việc sử dụng các công cụ Kiến thức mới trong xã hội

Các nhóm đối trợng của dự án bao gi

a) HS-gido vien được giáo dục theo cách mà việc học tập dựa trên công nghệ robot

sẽ đồng một vai trò quan trọng trong công việc tương lai của họ với tư cách là giáo viên hoặc nhà giáo dục chuyên nghiệp

b) các giáo viên tại chức được mong đợi nhận thức được việc học tập dựa trên công, nghệ robotics va ede hoạt động sử dụng trong lớp học khác nhau để cải thiện việc

học tập của học sinh về khoa học và công nghệ

9) cắc nhà giáo dục, giáo viên dự kiến sẽ được thông báo để cung cắp các Khóa học

tương tự ở cấp địa phương và

-8) các cơ quan giáo dục dự kiến sẽ thực hiện các hành động trong tương lai về giáo dục dựa trên công nghệ dành cho giáo viên và đào tạo thêm

Dự án TERECop đã cho thấy được mỗi quan tâm để diy manh Robotics wong giáo đảo tạo, bồi dưỡng đề nâng cao năng lực chuyên môn cho GV Song, một mặt cũng

trong các bài báo hoặc báo cáo hội nghi thi nén ting cơ sở cho đạy học robotics trong, nhà trường là các bộ dụng cụ lắp ráp đã được thiết kế, điền hình là Lego Mindstorm 1.9.2, Dy án ER4STEM - Educational Robotics for STEM

Dự án ER4STEM được tài trợ từ chương trình nghiên cứu và đổi mới của Liên mình Chiu Au (European Union's Horizon 2020) theo thoa thuận ải trợ số 665972 (inxpsfcordis.curopa.ew/projectid/665972), Theo quan dié

Lĩnh vực robotics là một lĩnh vực đa ngành và có tính sáng tạo cao bao gồm vat li, toán học, in học và thậm chỉ cả thiết kế công nghiệp công như khoa học xã hội Hơn

là đối với lĩnh vực robot

cộng tác, viết mã) Các phương pháp tiếp cận đối mới sẽ được phát triển dé đạt được

tr Kh nig chap va hất quán nhầm đón rẻ ở các độ uỗi thắc nành, tần

(ví dụ: toán) và có được các kỹ năng (ví dụ:

từ cắp tiêu họ và đồng hình với chứng cho đến kh tốt nghiệp trung học cơ ở Nội cách khác, dự án tập trung vào 2 mục ti chỉnh: (1) Xây dựng quy

công cụ và công cụ cho phép sử dụng robot trong các môi trường học tập; (2) Đóng vai trò chất

"rong môi trường lớp học và cả các hoạt động ngoại khóa

ERASTEM

ệu chỉ tiết và nhiều bài báo liên

Dự án đã hoàn thiện và hoàn thành một bộ tài

quan dén việc xây dựng khung lí huyết đối với giáo dục STEM — robotcs, Cúc kết

‘qua có thể tham khao min phi trén trang web https://repository er4stem.com/papers

Đây là một sản phẩm chất lượng và chính là một kho tư liệu được thực hiện bởi nhiễu nhà nghiên cứu giáo dục và cũng ghi nhận được nhiễu kết quả trong lĩnh vực này:

1 10 Một số chương trình giáo đục robotics

1.10.1.—— Chương trình Waterbotics ~ giảng dạy robotics tich hợp chương trình nhà trường

WaterBotics (hitp://waterbotics org/) là một chương trình giảng dạy thực hiện

chế tạo một robot hoạt động dưới nước do quỹ NSF (National Science Foundation)

tải trợ đành cho HS trung học được phát triển bởi Trung tâm đổi mới giáo đục kỉ thuật

đ& khoa học Stevens tại Viên công nghệ Stevens Chương trình sử dụng bộ dung cụ LEGO Mindstorms NXT và một số các bộ phận khác để chế tạo robot dưới nước, Chương tình WaterBoties ghỉ nhận rằng chương trình này có tác động tích cực đến việc học tập các khái niệm khoa học vả kiến thức lập trình, dựa trên chương trình toàn tiễu bang với hơn 2.600 HS trung học cơ sở và trung học Neve Jersey trong giai đoạn 2006 đến 2009 RoboCup!unior (RC)) (http://robocupjunior.org) là một sáng kiến robot giáo dục nhằm thúc đấy học tập STEM dựa trên dự án và hướng đến mục với mong muốn giáo dục các nhà khoa học robot trẻ tuổi chứ không tập trung thuần túy vào sự cạnh tranh Những thông tin trên để minh chứng cho việc Robofics là một

chủ đề phủ hợp với định hướng phát triển giáo dục trong thời đại 4.0 đặc biệt à trong giáo dục STEM (Eguchi, 2014a)

Chương trinh WaterBoties duge phát triển bởi Trung tâm Đổi mới trong Giáo diye Ki thugt va Khoa hoe (CIESE) tai Vign Cong ngh Stevens & Hoboken, NJ thong khai với hàng nghĩn học inh THCS và THPT trên toàn quốc, Dữ iệu từ khoảng 1.500 thanh niên chỉ ra rằng 53% là trẻ em gái Số lượng thanh niên gần như bằng nhau đã tham gia vảo các môi trường chính thức, trong lớp học cũng như các môi trường ngoài trường học,

Chương trình học WatorBoties được thiết kế để sinh viêm

* Học hỏi, tải nghiệm và áp dụng các thực bảnh của thiết kế công trình; + Ning cao hiểu biết về các ý tưởng cốt lời trong khoa học vật lí, kĩ thuật và khoa học máy tính

Có được các kĩ năng thể kỉ 21, chẳng hạn như giải quyết vấn để, làm việc theo nhóm và đổi mới / sáng lạo

* _ Nâng cao nhận thức và quan tâm đến nghề nghiệp STEM Trong WaterBotis, các nhóm HS trung học cơ sở và trung học phổ thông tham gia vào việc học tập dựa trên vẫn đề khi họ cộng tác để thiết kế, chế tạo, thử nghiệm

và thiết kế lại các robot dưới nước được làm bằng linh kiện LEGO®, động cơ, cánh

quạt và các vật liệu Khác Các robot được phát triển thông qua một quy trình thiết kế

kỹ thuật lặp đi lặp lại Các nhóm sinh viên hoàn thành một loạt các thứ thách thiết kế hoặc “nhiệm vụ” tăng độ phức tạp và yêu cầu các giải pháp phúc tạp hơn Cuối cùng, các sinh viên đã tạo ra một robot đưới nước đầy đủ chức năng có khả năng cơ động trong một vục sâu 3 feel Sinh viên cũng học lập trình máy tính khi họ thiết kế và lập trình bộ điều khiến tùy chỉnh cho rô bắt của họ bằng phần mềm NXT và LEGO® MINDSTORMS®

ia B

1.18.2, Chong triah eh hop STEM Life on Mars

Choon enh ih hyp STEM, Life on Mas, hm thu ht HS tham ga học tập về

một nhóm liên ngành bao gồm các giảng viên về công nghệ giáo dục, giáo dục toán

một số chuyên gia STEM Chương trình giảng dạy về người máy này cho phép HS khám phá và thử nghiệm các khái niệm STEM và robot trong một khoảng thời gian tương đối dồi chẳng hạn 16 buổi trong 8 tuần Chương trình tổ chức cho người học tiếp xúc với một chủ đề cụ thể trong một khoảng thời gian phù hợp với nhiều cơ hội

để ứng dụng kiến thức và thực hành Chủ để bao hàm được một số các khái niệm và

én Việc thiết kế chương trình giảng day để cập rõ rằng đế: và thực

tiễn về khoa học, công nghệ vàlử thuật Các khái niệm và thực hành liên quan đến toán học được cho là đã tồn tại trong kiến thức trước đây của học sinh, và do đó không .được giảng dạy rõ rằng trong chương trình học này

Bang 1.2 Các khái niệm và bảnh động thực hảnh liên quan đến chương trình tích hợp STEM robotics - Life on Mi

các khái

Khoa hoc “Công nghệ Kĩ thuật Toán

Khái — Hìnhthúcciasv | Robot (mue dich; | Quy trinh tide | Gác;đöo¿ng rigs | sng: Sao Hos (vi | thànhphẩn:chức |kếM thuật — | các: Phép tí, mỗi trường, địa | năng); nhân

hình, khí hậu); Dầu

và thảo luận robot véicim — | phic thio |(choroboreZ biên robot; Tit robot: Ché tao | thé xoay)

nghiệm chương

tình

“Cương trình giảng dạy được thiết kế dựa trên dự ấn sử đụng bộ câu hỏi định

hướng để dẫn đắt các hoạt động tìm hiễu Với các hoạt động tìm hiểu, ác khái niệm

khoa học, robot và lập trình được khám phá trong 4 tuần đầu tiên của chương trình

học, HS nghiên cứu và thảo luận về khoa học sự sống và các chủ đề liên quan đến sao Hỏa trong các nhóm nhỏ do giáo viên hướng dẫn Kết hợp với hoạt động tìm hiểu,

HS cũng tham gia một số hoạt động thực hảnh sử dụng bộ dụng cụ Lezo EV3 Bắt

Jing hữu ích cho việc tìm kiếm sự sống trên sao Hóa

‘ Sis teem sine =o slg fo aii)

1.11 Một số kết quả từ các nghiên cứu về giáo đục STEM robotics

“Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thục hiện phân tích các bải báo được công

tố trên một số tạp chí uy tín trong khoảng thời gian 4 năm gần đây (2016 ~ 2020).

cứu thực nghiệm

—¬ Barker B Grandgenet, N-

Barak, M., & Assal, M (2016) Robotics and STEM solving, ad poets Iemaional tran of Technology and Design Education, G

(2016) Ri Revs fom US rots le: Robolc and ‘camps, clubs, and competitions: Autonomous Systems, 75, 686-6 210 101602ebax201507011

ont + Cecchi, F., Valente, E,, Salvini, P., &

170 Journal of Computer Assisted Learning, 34(6), 9 7 1111/eal.12304

Ntemngwa, of integrated science technology, engineering and C., & Oliver, J S (2018) The implementation

‘mathematics (STEM) instruction using robotics in the middle school science classroom, International Journal

of Education in Mathematics Science and Technology 0.18404

by means of educational robotics Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 14(12) hitps://doi.org/10

hen, integrated robotics STEM course with a sailboat topic Y., & Chang, C C 2018) The impact of an

of Mathematics, Science and Technology Education, 14(12), hutps://doi,org/10,29333/ejmste/943 14 tis, N., & Oreos, L, (2019) Educational Robotics in the

‘Stage of Secondary Edueation: Empirical Study on Motivation and STEM Skills Education Sciences, 9(2),

7 k Am ha B ‘2000; Students’ attitudes towards x robotics and STEM: Differences based on gender and robotics experience International Journal of Child- Computer Interaction, 23-24, 100167

.động roboties thì hình thức hội trại robotics thú vị hơn và liên quan nhiễu hơn đến

trong các hình thức tổ chức hoạt

các hoạt động thục hành Chương trình được thực hiện rong nghiên cứu gồm 40 giờ NXT Học sinh hoạt động theo các nhóm nhỏ với các hoạt động khám phá và làm việc thành nhóm 3-4 HS để giải quyết các nhiệm vụ phức tạp hơn câu lạc bộ, chương trình cũng tương tự, tuy nhiên các GV có nhiễu thời gian và điều kiện để điều chỉnh chương trình đáp ứng nhu cẫu và Khả năng của HS, chyong trinh tai hé HS được trải nghiệm khung thời gian dài với 40 giờ học một

Trong khoảng 8 năm thực hiện dự án, nghiên cứu thu thập 6 năm dữ liệu

từ 1825 tại sinh, 3 năm dữ liệu từ 44§ thí sinh tham gia thì đầu, và 2 năm từ 126

thành viên câu lạc bộ Mẫu trại sinh chủ yếu là từ 23 bang của Mỹ với khoảng 70%

lâm việc sau

lờ học Ngoài ra còn có các cuộc thi

am và 3096 nữ Các thí sinh tham gi hi du hi tp rung 6 ving ining ty, khaongr 70% nam va 30% nữ, Dữ liệu từ câu lạ bộ chủ yếu từ Nebraska, nhưng dữ liệu cũng

được thụ thập từ các bạn trẻ từ 7 bang Tổng thể, khoảng 67% là nam và 33 % là nữ, Không giống như với nh thức ti và các cuộc thị, nghiên cứu ít có kiểm soát đội

với tổ chức câu lạc bộ, do đô số lượng mẫu cho câu lạc bộ nhỏ hơn sơ với hai hình thức kia Công cụ khảo sắt là các câu hỏi về kiến thức, thái độ va kĩ năng liên quan đến STEM: STEM cognitive assessment (cu hoi nhiều lựa chọn) và STEM attitudes

lạc bộ hằng năm Bảng câu hỏi về thái độ gồm 33 câu hỏi thuộc dạng Likert,

Nghiên cứu cũng đưa ra một số kết quả nhất định liên quan đến học sinh như kiến thức, thái độ, hứng thú ngh nghiệp Kết quả cho thấy cả 3 hình thức đều có biệt là kiến thức về kĩ thuật và lập trình Nghiên cứu cũng cho thấy kết quả tích cực

đổi với húng thủ ngh nghiệp của học sinh sau khi kết thúc các chương trình, đặc biệt

là đối với lĩnh vục kĩ thuật Đối với hình thức ti, học sinh cho rằng c thành công hoàn thành cá hoạt động robotics, hiểu được STEM tác động thể nào với

xã hội và đồi sống, giúp họ trong trường học Theo các em th kĩ năng lã thuật và

›ng nghệ được sử dụng nhiều hơn so với khoa học và toán Các em lĩnh hội được dãng kể các kiến thức khoa học, ử thuật và công nghệ hơn toán Các em đều cho rằng

học tập đạng trại thú vị hơn và nhiễu hoạt động thực hành hơn

secondary school I class), and LEGO Mindstorms for lower secondary school Đồ

tượng lả giáo viên tình nguyện đề tham gia 16h tp huan, sau d6 ap dung lai với việc:

dạy học cho học sinh Nghiên cứu cũng đã cho thấy chương trình giáo dục robotics

‘6 thể tích hợp trong chương trình STEM để thúc dy day học biễu quả Song bên

cạnh đó, cần phải cổ bỗi cảnh sư phạm và giáo dục phủ hợp để cổ thể thiết kể các (GV hướng dẫn với những khoảng thời gian học sinh thir sai Nei thấy, không có sự khắc biệt nam nữ trong việc tiếp cận robotics cứu cũng cho,

Nghiên cứu Niemngwa năm 2018 được thực hiện đối với cúc khóa học Khoa học, và có sự ích hợp các bài học STEM đối với HS THCS „trong lớp học (formal

claseroom) Để đạt được mục tiêu này, các tắc giả đã xem xét quả trình thực hiện bao gốm: bàn chất của hướng dẫn, cách xây dựng bãi, thách thức mà giáo viên phải đối

mi, sự ương ác giữa go viên và nhận thúc cña HS và GV về hoại động STEM

công nghệ chuyên nghiệp để hoàn thành việc triển khai thành công STEM tích hợp

‘i robot trong lớp học, Ngoài ra, người a thấy rằng GV không sửa đổi chương trình

ối các mục tiêu và mục tiêu tổng thể của khóa học khoa học, Nghiên cứu với mục

chương trình môn khoa học cấp trừng học cơ sở để ích hợp các mục tiêu STEM nhắn viên và học sinh về việc tích hợp STEM vào giảng dạy môn khoa học đơn lẻ trong lớp học là như thể nào

Mục tiêu của nghiên cứu Julia 2018 là nghiên cứu tiềm năng phương pháp của roboties trong vige hinh thin năng lục nghiên cứu của học sinh và để đề xuất một

nhiệm vụ nghi cứu Bai báo trình bảy các phương pháp nghiên cứu roboties, việc sử dụng các phương pháp giúp hình thinh các kĩ năng nghiên cứu vía và dự án nghi

độc ập cũng như khả năng áp dụng các công nghệ hiện đại vào giải quyết các vẫn

đề thực tiễn Mục tiêu của bài báo hướng đến có cả đổi với việc đưa vào chương trình

dạy học cho nhà trường Phương thức tiễn hành: thông qua một số hoạt động như trại

hè Enrcka: một sổ chương trình ở nhà trường; các khỏa tập huỗ:

"Mục địch của nghiên cứu Chơn 2018 (Sailboa) là phát triển một chương trình dạy học tích hợp STEM và sử dụng phần mềm và phần cứng mở, đồng thỏi kiểm tra

ảnh hưởng của nó đối với kết quả học tập, sự quan tâm và nhận thức của học sinh

trung học vỀ STEM Nghiên cứu cổ sự tham gia của 82 học sinh lớp 10: được chỉa thành hai nhóm, nhóm thực nghiệm trải nghiệm khóa học STEM robottích hợp trong khi nhóm so sánh tham gia chương trình giảng dạy với robot thương mại (các bộ dụng cut robot lắp rấp) Bài báo theo định hướng lĩnh vực giáo dục roboties cần phải cho

mỡ và lĩnh kiện lình hoạt Kết quả cho thấy chương trình giảng dạy tích hop STEM

có những cải thiện tích cực đánh kể đổi với sự nhận thức của học sinh về tẩm quan

trọng STEM, sự quan tâm và định hướng nghề nghiệp