Khóa luận tốt nghiệp Sư phạm Vật lý: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học nội dung “Mở đầu về điện tử học” – lớp 11 theo hình thức hoạt động trải nghiệm STEM Robotics

Một số công cụ thu thập thông tin dé đánh giá quá trình Nội dung yêu cầu cần đạt của chuyên dé “Mé đầu ve điện tủ học” Mục tiêu về năng lực giải quyết van dé trong kế hoạch tô chức hoạt

BỘ GIÁO DUC VÀ ĐÀO TẠOTRUONG ĐẠI HỌC SU PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

DAHQC SE

SP

TP HỘ CHÍ MINH

NGUYÊN THÀNH VINH

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

PHÁT TRIEN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VAN DE CUA HỌC SINH

TRONG DAY HỌC NỘI DUNG “MO ĐẦU VE ĐIỆN TU HỌC” - LỚP 11

Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí

Mã ngành: 7.140.211

THÀNH PHO HO CHÍ MINH - 04/2024

BỘ GIÁO DỤC VA DAO TẠOTRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

PHÁT TRIEN NANG LỰC GIẢI QUYET VAN DE CUA HỌC SINH

TRONG DAY HỌC NOI DUNG “MO DAU VE ĐIỆN TỬ HỌC” - LỚP 11

THEO HINH THUC HOAT DONG TRAI NGHIEM STEM ROBOTICS

Chuyén nganh: Su pham Vat li

Ma nganh: 7.140.211

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Vinh

Mã số sinh viên: 46.01.102.098

Chủ tịch Hội đồng Người hướng dẫn khoa học

(Kí và ghi rõ họ tên) (Kí và ghi rõ họ tên)

THÀNH PHO HO CHÍ MINH - 04/2024

Thành phó Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 05 năm 2024

Xác nhận của Giảng viên hướng dẫn

TS Nguyễn Thanh Nga

Thành phố Hồ Chi Minh, ngày 12 tháng 05 năm 2024

Xác nhận của Chú tịch Hội đồng

TS Mai Hoàng Phương

LỜI CẢM ƠN

Thực hiện luận văn tốt nghiệp là một quá trình dai và đây cũng là một tiền đề để

em chuân bị cho một hành trình mới mở ra ở phía trước.

Dau tiên, em xin chân thành cảm ơn các quý thay, cô giảng viên khoa Vật lí Trường Đại học Sư Phạm thành phố H6 Chí Minh, đặc biệt là quý thay, cô trong tô bộ

-môn Phương pháp giảng dạy và vật lý ứng dụng đã tận tình chỉ dạy và trang bị cho em

những kiến thức trong suốt khoảng thời gian học tập tại trường

Em xin đặc biệt cảm ơn giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Thanh Nga - người đã

tận tình hỗ trợ, chỉ bảo và hướng dẫn, đóng góp ý kiến cho em trong suốt quá trình

nghiên cứu va thực hiện luận van.

Em xin cảm ơn Ban giám hiệu trường THPT Bùi Thị Xuân, TP Hồ Chí Minh đã

hỗ trợ và tạo điều kiện tốt nhất dé em thực nghiệm luận văn tại trường Cảm ơn thay

Tran Dinh Huong - giáo viên môn Hóa học tại trường đã hỗ trợ, hướng dẫn em thực

hiện luận văn tốt nghiệp Cam ơn thay Bùi Mạnh Tân - Giáo viên môn Vật li tại trường

đã giúp đỡ tan tinh để quá trình thực nghiệm luận văn dién ra thuận lợi Dong thời em

cũng gửi lời cảm ơn đến tập thê lớp 11A4 đã rất năng nỗ trong suốt quá trình tham gia

Em xin chân thành cảm ơn!

Thành phố Hỗ Chí Minh ngày 22 thang 04 năm 2024

Tác giả

Nguyễn Thành Vinh

MỤC LỤC

LOI CẢM ON

DANH MUC CAC CHU VIET TAT

DANH MỤC HiNH ANH

DANH MUC BANG BIEU

DANH MUC SO DO

DANH MỤC BIEU ĐỎ

MỠ ĐẤU oossssnnionnnnidditititdtttittitittitiitbtH0018880000188001088810800188000088800188880000001800000188800080088 1

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VE TO CHỨC HOAT DONG TRAI NGHIỆM STEM

ROBOTICS G TRUONG TRUNG HỌC PHO THONG wou eeesssssssssssseeseescsessssssnnnneeeeeeeessessen 6

1.1 Hoạt động trải nghiệm ở trường THPT - 5 1313131 6

1.1.1 Đinli7i80181N05100n67001n0BI601: 6

1.1.2 Bản chất của hoạt động trải nghiệnm: HH HH HH Hệ, 7

1.1.3 Nội dung của hoạt động trải nghiệm nu tu §

1.1.4 Phương thức tô chức hoạt động trải nghiệm 5c ccvvicrrvrrrrrrrrree 9

1:2 GIáo dục STEMIROBOHGS:::c:::::::ccicccccciciciitiioiiiitiitiiictiitiii11141116111134121331516312383153388538 10

1:2,1.IEBáIimmgi40:d0G/STENMLiiciocooiooiiiiiioiiiiioiitiiii11101401123612114ã3838116188181180881806 10 1,2:2::.Giáo dục STEBMIROĐOfÍS::c:ccccoooooioooioogooogogogititi1111141111131130158858085 12 1,2:3./Mụe tiêu: giáo đục STEMIROBGHGS:::icooooooiioiioidi41141111333134313833361236163 13 1.2.4 Công cu robot trong giáo duc STEM Robotics cá cnehheee 14

1.3 Phát triển nang lực giải quyết van để của học sinh theo định hướng giáo dục STEM

EGDGHES::::::::.2 2222222202201121110010111011331138113023805381588118805885388588055813860885388558158873587355538855555587358535 18

1.3.1 Khai niệm năng lực giải quyết van đề của học sinh -. -cccccccccsscee 18 1.3.2, Cau trúc khung năng lye giải quyết vấn de trong GD STEM Robotics 18

1.4 Quy trình tô chức hoạt động trải nghiệm giáo dục STEM Robotics phát triển năng lực

giải quyết VAN đề - s22 2 2112221111221111.21111211111.11111.21111.21111.11111211110.2111.11 xe 21 1.5 Đánh giá năng lực giải quyết van dé của học sinh trong hoạt động trải nghiệm STEM

KGDOUGS 1 14 4.42 444/2440442//42/2101224./01/44//04/002/2340039003///2/0120 030033090 24

[511 NGHH in tác A a2 acc E ố Sẽ Sẽ 24

1;5:2./CGnE'0U GG S18 coi pgitiitnini00000000000160101G0101103133116033381383315815868138569381883895858358958938589356 25

-410889/910:/0/09) c1 .d43 Ả ÔỎ 31

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG HOAT ĐỘNG TRAI NGHIEM STEM ROBOTICS TRONG

CHUYEN DE “MO ĐẦU VE ĐIỆN TỬ HOC” - VAT Li 11 NHAM PHAT TRIEN NANG

LỰC GIẢI QUYẾT VAN DE CUA HỌC SINH 0 c.cccccccccccessessecseessessessessessecsessesseesessessessease 32

2.1 Phân tích nội dung kiến thức chuyên dé: “Mo dau vẻ điện tử học” - Vật li 11 theo định

biớng(GDISTEMIIE0U0iEEEnunaunnnnbinutnntonttotininttttintointtiotitttinttata0inaaan 32

2.1.1 Vị trí và vai trò của chuyên đẻ 2s 22s 2222 22212221122211211122112 221111 re 32 2.1.2 Yêu cầu cần đạt của chuyên đề á 5s s2 x2 1 221121112111.211 711.11 11.cxee 32 21S Chiinttcis cya) cima 34

2.1.4, Phân tích nội dung kiến thức chuyên dé theo định hướng STEM Robotics 36

2.2 Xây dựng kế hoạch tổ chức hoạt động trai nghiệm STEM Robotics: “Xe robot tự hành”

2.2.6 Mục tiêu kế hoạch tô chức hoạt động trải nghiệm STEM Robotics 53 2.2.7 Thiết kế kế hoạch tô chức hoạt động trải nghiệm STEM Robotics 55 2.2.8 Rubric đánh giá nang lực giải quyết van dé của học sinh trong kế hoạch tô chức hoạt

động trải nghiệm STEM Robotics “Xe robot tự hành'” chư 70

EETINIINICHUONGG cc 0020000 14

CHƯƠNG 3 THUC NGHIEM'SU PHAM bisssiisssssssssssssssssssosssesssssssvsssnsavssvessesvesessesvassavnaseeve0s 75

3:1) Muc dich va nhiéan vw the nghiệm 9W(DÑGHDicccccccccooooocoiipiiiiiioadiiiiaddidiiaadaiai 75

3.2 Đối ttgngifiWE nghiệm stPR4ff::::::::::ccicciiiiitiiiiii111414131143141613633341343334339343554536355355 75

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm nh tê 76

3,3¡ÏI,ÌPhương¡PRAP¡QUan SâL:¡:icicccpiiiipoiiitoiiitittiiiiiiiiiiiiiiiiiiii881381381481184381381381181188686 76

3:3.2.IPhương pháp nghiên cứu trường bOD sissies 76 3.3.3 Phương pháp điều tra phỏng vắn 222222222 2221122211221 E.crrrreee 76 3.4 Thuận lợi và khó khăn trong quá trình thực nghiệm sư phạm 55 76

SAL, Thuận HÍcccccooinibaogiditi220601151181138338138148435148555555555335535535558345438448156 76

3:4'2:IER6IKHĂN:;:::::::::::::::::22222212201210111111111001301361301335351181351530180580588588588538588138738718018835058 835 77

3.5 Kế hoạch thực nghiệm sư DHẬ NH2 22.12111.11.1 1.211122121122212202922.22.202.2 2022.552 77

3:6, Diễn biến thực nghiệm sư phạm ccccccooonoononnninnnnnoninnindndnanaraie 79

3:6:1 Giai đoạn Ì: chuẩn bJ:nnnỳaannnỷ-annnniniiiiiiniiiiniiitiiiiiiiiin10000000108080381080038108088 79 3.6.2 Giai đoạn 2: tô chức hoạt động trải nghiệm STEM Robotics “Xe robot tự hành” 80 3.7 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 66 21 211021121122111 111cc, 91

3:7.1 Đánh: giá Op ND: pnpiiipingitiiii101401331346503183538381551818183438355550818180 9] 5:7:2:E)AN01//EIBI0111H1)ÌI HE: ;;¿;:2:2125523712132351512135321313535141393518149353513139381613333181693553513135381613138357 93

317.3) Dan PA ONS QUAD icin 100 KẾT LUẬN CHUONG 8 coonooiaooaoaooaaaoai i-ii-ớớgggghitingiuiittidtiilidttioing 101

KET LUẬN VA KIÊN NGHI 0 ccccccccccccscssessesseessessessessessessessessessesseessessesressesseesesateseeaeeavenees 102 TẤT LTED THANH HÀ) 620566655555220602010666553552221666006602233535222006000800303333032120316380 104

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIET TAT

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

Câu lạc bộ

NL Năng lực

GQVĐ Giải quyết van đề

TL THỌ TT mm a

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Số

hiệu Tên hình Trang

hình

ot | Truc quan hóa mô hình giáo dục STEM HỘ

Robot điện tử sử dụng mạch lập trình Yolo:bit

cy Bộ robot cơ học LEGO Mindstorms NXT =

Robot người máy Meet Pepper

Cảm biến ánh sáng sử dụng quang điện trở

[Sennen TT

ïm=

Hình minh họa nguyên lý hoạt động của cảm biến đò đường

Hình ảnh thực tế của cảm biến khoảng cách sử dung tia laser

Hình ảnh minh họa nguyên lý hoạt động của cảm biến khoảng

cách sử dụng sóng siêu âm.

Sơ đồ cầu tạo và lắp rap xe robot tự hành

Sơ đô khối xử lí thông tin đò đường của xe robot tự hành

Sơ đô khối xử lí thông tin phát hiện, tránh vật cán của xe robot tự

hành

Bộ linh kiện sử dụng trong hoạt động chế tạo của chủ dé “Xe

hed

robot tự hành”

Danh sách thành viên và vai trò từng thành viên của 05 nhóm

HS nhóm | và 4 thảo luận hoàn thành sơ đô nguyên lí hoạt động 83

w w

của xe robot tự hành

Sản phẩm so đồ nguyên lí hoạt động của của nhóm 2 =

San pham PHT I (nhóm 4), PHT 2 (nhóm 1) va PHT 3 (nhóm 5)

bx Sản phẩm sơ đồ kết nối, lắp các linh kiện của nhóm | và nhóm 2

Sản phẩm sơ đồ khối lập trình dò đường, phát hiện vật can của

ww ~

nhóm 4 3.8 HS nhóm 2 và nhóm 3 thực hiện ban thiết kế xe robot tự hành

a » >» ›

Ww `© Sản phâm thiết kê và danh mục linh kiện của nhóm 3

HS2 và nhóm 2 báo cáo về bản thiết kế và kế hoạch chế tạo xe

robot tự hành của nhóm

Nhóm 2 4 5 thực hiện lap ráp và lập trình xe robot tự hành

Nhóm 3 vận hành sản phâm xe robot tự hành trước lớp

Khung năng lực giải quyết van dé trong GD STEM Robotics

Tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM theo công văn

3089/BGDDT — GDTrH

Tiêu chí đánh giá NL GQVD của HS trong GD STEM Robotics.

Một số công cụ thu thập thông tin dé đánh giá quá trình

Nội dung yêu cầu cần đạt của chuyên dé “Mé đầu ve điện tủ học”

Mục tiêu về năng lực giải quyết van dé trong kế hoạch tô chức

hoạt động trải nghiệm STEM Robotics “Xe robot tự hành”.

Mục tiêu về phẩm chất trong kế hoạch tô chức hoạt động trải

nghiệm STEM Robotics “Xe robot tự hành”.

26

33

Nội dung chỉ tiết các công việc cân thực hiện chuân bị thực nghiệm

sư phạm chủ dé “Xe robot tu hanh”

Dién bién thực nghiệm su phạm hoạt động 1

Diễn biến thực nghiệm sư phạm hoạt động 2

Diễn biến thực nghiệm sư phạm hoạt động 3

Diễn biến thực nghiệm sư phạm hoạt động 4

Diễn biến thực nghiệm sư phạm hoạt động 5

Chỉ số hành vi thuộc năng lực GQVD của HS trong quá trình tham

gia hoạt động trải nghiệm STEM Robotics “Xe robot tự hành"

chọn ngẫu nhiên

Tiêu chí đánh giá mức độ đạt được năng lực GQVD của HS

3.10 | Các mức độ HS đạt được năng lực GQVD qua thực nghiệm

DANH MỤC SƠ ĐÒ

Tên sơ đồ Trang

sơ oa

Mục tiêu của giáo duc STEM Robotics.

Hệ thống và nguyên tắc hoạt động robot giáo dục nh

Tiến trình hoạt động trải nghiệm STEM Robotics

Logic xây dựng các đơn vị kiến thức theo yêu câu can đạt của nội

dung Chuyên đề “Mở đầu về điện tử học'` - Vật lí 11 CT GDPT

DANH MỤC BIEU DO

Biểu đỗ thé hiện mức độ hành vi NL giải quyết van đề của HS1

Biểu đỗ thẻ hiện mức độ hành vi NL giải quyết van dé của HS2

Biểu đỗ thé hiện mức độ hành vi NL giải quyết van dé của HS4

MO DAU

1 L¥ do chon dé tai

Trong một thập ky trở lại đây, sự phát triển vượt bậc của công nghệ đã va dangtác động mạnh mẽ đến nên giáo dục, tạo ra những thay đối trong mô hình đảo tạo nhânlực Đây chính là những thách thức mà giáo dục truyền thống sẽ phải đối mặt dé thíchứng với thị trường lao động rất “moi” và "khác” trong tương lai Cuộc cách mạng tronggiáo dục là cần thiết, cho phép mọi người trên thé giới khai thác cơ hội được tạo ra bởi

sự ra đời của khoa học - công nghệ Giáo dục không tự nhiên mà hình thành, nó là yếu

tổ quan trọng quyết định đến tương lai của con trẻ, của gia đình, của địa phương va củađất nước Giáo dục là tất cả là cánh cửa dé có thê thay đôi tương lai của dân tộc Vay.các nhà sư phạm phải tư duy như thé nào, phải đổi mới phương pháp giảng day ra sao

dé có thê tiếp cận được nên tảng giáo dục tương lai dựa trên sự phát trién của công nghệ

40.

Hiện nay, giáo dục STEM đang là một xu hướng giáo dục mới của cả thé giới,đáp ứng nhu cầu nhân lực vẻ kiến thức và kỹ năng liên tục thay đổi phù hợp với yêu cầucủa một xã hội hiện đại Trong chương trình giáo dục STEM, các môn học vẻ khoa học

công nghệ không giảng dạy độc lập mà tích hợp lại với nhau thành một môn học thông

qua phương pháp giảng day bằng dự án, trải nghiệm, thực hành, từ đó phát triển toàn

điện về năng lực và phâm chât của người học.

Tổng thong Barack Obama phát biêu tại Hội chợ Khoa học Nhà Trắng hang năm

lần thứ ba, tháng 4 năm 2013: “Một trong những điều mà tôi tập trung khi làm Tôngthong là làm thé nào chúng ta tạo ra một phương pháp tiếp cận toàn diện cho khoa học,công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM)” Cũng tại ngày hội này, Tổng thông Mỹ đãdành cả ngày dé trao đôi trò chuyện với các nhà khoa học nhí về các sản phẩm sáng tạocủa học sinh được trưng bày trong văn phòng Nhà Trắng Tháng 9/2013, Thủ tướngMalaysia ông Datuk Seri Najib Razak phát biéu rằng: “Malaysia dự kiến 60% trẻ em và

thanh thiếu niên tham gia chương trình giáo dục vẻ khoa học, công nghệ, kỹ thuật và

toán học (STEM) và sự nghiệp cho một tương lai tốt đẹp hơn của đất nước” Bên cạnh

đó, tại nhiều nước châu Âu và châu Phi đều đã và đang phát triên mạnh mẽ chương trình Giáo dục STEM (Nguyễn Chí Thành & Dặng Văn Sơn, 2019).

Tại Việt Nam, giáo dục STEM được phát triên khá tré so với những nước phat

triển; do không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ chính sách

vĩ mô về nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho học sinh từ cấptiêu học đến trung học phô thông do các tô chức giáo dục tư nhận hợp tác với các công

ty nước ngoài Từ năm 2012, giáo dục STEM dan có sự lan toa và tạo tiếng vang tại ViệtNam, với nhiều hoạt động cộng đồng như Ngày hội STEM, các cuộc thi mô hình STEM

va các CLB STEM với sự hưởng ứng của các bậc phụ huynh cũng như sự tham gia

đông đảo của học sinh tiểu học, THCS, THPT trên cả nước Tiếp nối đến năm 2017,theo Chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ đã đưa ra giải pháp về mặt giáodục chính là phải: “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách nội dung, phương pháp giáo dục

và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thể công nghệ sản xuất mới, trong đỏ can tập trung vào thúc day đào tạo về khoa học, công nghệ, ki

thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông” (Nguyễn Thanh Nga & Hoàng Phước Muội, 2022) Thông qua việc ban hành chi thị

trên, giáo dục STEM chính thức được chú trọng trong đôi mới giáo dục và dao tạo Ganđây nhất, ngày 14/8/2020, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã ban hanh Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH về trién khai dạy học theo chủ đề giáo dục STEM ở các trường

trung học trên cả nước.

Một trong những mang chủ đề STEM được khuyên khích triển khai tại các trườngtrung học là khoa học robot (Robotics) Đây được xem là một chủ đề mang tính thựctiễn, cung cap cho học sinh những kỹ năng cần thiết dé dap ứng nhu cầu của ngành côngnghiệp hiện đại và góp phan thúc day sự phát triển kinh tế của đất nước Chính vì thế

mà van đề gắn kết chủ đề STEM lĩnh vực khoa học robot (STEM Robotics) với nhữngnội dung dạy học cụ thê trong chương trình giáo dục phô thông là vô cùng cấp thiết.Trong chuyên đề Vật lí 11, nội dung về *Mở đầu về điện tử học” là một trong nhữnglĩnh vực quan trong có khả năng gắn kết được với hình thức giáo dục STEM Robotics.Nội dung của chuyên dé này cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản về phânloại, nguyên tắc hoạt động và ứng dụng của các thiết bị cám biến Bên cạnh đó, khi gắnkết với STEM Robotics, chuyên dé nay được lồng ghép các kiến thức thuộc phân môn

Công Nghệ, Toán học và Tin học lập trình Thông qua đó, góp phan hình thành và phat

triển năng lực giải quyết van đề thực tiễn cho học sinh Vì thé, đây là một chuyên đề vừa

có tính kha thì vừa có tính phù hợp để xây dựng theo định hướng giáo dục STEM

Robotics, đặc biệt là dạy học định hướng phát triển năng lực được đề ra trong chươngtrình giáo dục phô thông mới.

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi lựa chọn thực hiện dé tài: Phat triểnHăng lực giải quyết vẫn đề của học sinh trong day học nội dung “Mo dau về điện tử

hoc” — lớp 11 theo hình thức hoạt động trai nghiệm STEM Robotics.

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hoạt động trải nghiệm STEM Robotics trong chuyên đề “Mé đầu vềđiện tử học” — Vật lí 11 nhằm phát triển năng lực giải quyết van đẻ của học sinh.

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Đề đạt được mục đích nghiên cứu của đẻ tài, chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ sau:

- Nhiém vụ 1: Xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài

Nghiên cứu lý luận và thực tiễn về hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo

dục STEM Robotics trong nha trường, cơ sở lí luận dé phát trién năng lực giải quyết vẫn

để cho học sinh

- Nhiệm vụ 2: Thực hiện các nội dung, bao gồm:

+ Phân tích nội dung kiến thức trong chuyên dé *Mở đầu về điện tử hoc” - Vật lí

lớp 11 theo định hướng STEAM - Robotics.

Tìm hiéu ứng dụng các kiến thức chuyên đề trong thực tế

Lựa chọn và sắp xép các nội dung kiến thức hợp lý, đúng định hướng tô chức

hoạt động trai nghiệm giáo dục STEM Robotics, đảm bao tính khoa học của chủ

đề

Xây dựng các tiến trình tô chức hoạt động trải nghiệm STEM Robotics phù hợpvới từng phan nội dung kiến thức của các chủ dé

Xây dựng hệ thống phiếu học tập, phiếu theo đõi, thông tin bỗ sung và các công

cụ hỗ trợ cho học sinh thực hiện chủ đề

Xây dựng hệ thống kiểm tra đánh giá nhằm đánh giá kết quả học tập, năng lực

giải quyết van đề của học sinh lớp 11 Trung học Phé Thông

- _ Nhiệm vụ 3: Tiến hành thực nghiệm sư phạm

Tô chức thực nghiệm sư phạm ở trường THPT trên địa bàn Thành phố Hỗ ChíMinh xây dựng công cụ đánh giá, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm dé kiêm chứnggiả thuyết khoa học của đẻ tài và rút ra các kết luận cần thiết.

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

Hoạt động dạy học môn Vật lí 11 (Chương trình giáo dục phô thông 2018) nhằmphát trién năng lực giải quyết van dé của học sinh THPT

- Phạm vi nghiên cứu:

+ Không gian: Học sinh lớp 1L các trường THPT trên địa bàn TPHCM.

+ Thời gian: tháng 9 năm 2023 — tháng 4 năm 2024

+ Nội dung: Hoạt động trải nghiệm STEM Robotics một số nội dung trong chuyên

đề: "Mở đầu ve điện tử học” — Vật lí 11 nhăm phát triển năng lực giải quyết van

dé của hoc sinh

5 Gia thiét khoa hoc

Nếu thiết kế và tô chức được hoạt động trai nghiệm STEM Robotics trong chuyên

dé “Mở đầu về điện từ hoc” — Vật lí 11 thì sẽ phát trién được năng lực giải quyết van dé

của học sinh.

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về hoạt động trải nghiệm theo định hướng STEM Robotics,

phát trién năng lực giải quyết van đẻ

- _ Nghiên cứu kiến thức có liên quan đến chuyên đề “M6 dau vẻ điện tử học” và các tài

liệu khoa học có liên quan.

6.2 Phương pháp điều tra, quan sát thực tiễn

- Điều tra thực trạng tô chức hoạt động trải nghiệm STEM Robotics với nội dung

chuyên dé “Mo dau về điện tử học”, những hiểu biết của giáo viên về tô chức hoạt

động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM Robotics tại một số trường trunghọc trên địa bàn Thành phố Hỗ Chí Minh.

6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Tiến hành thực nghiệm về việc tô chức hoạt động trải nghiệm các chủ đề STEM

Robotics ở trường THPT theo quy trình, phương pháp và hình thức tô chức đã déxuất.

- Phân tích kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm từ đó rút ra kết luận

của đề tài

- Phuong tiện: phiêu khảo sát, phiếu đánh giá, dung cụ ghi chép, ghi hình

7 Đóng góp mới của đề tài

- Hệ thông hóa được cơ sở lý luận về day học theo định hướng hoạt động trải nghiệm

STEM - Robotics, nang lực giải quyết van dé

- Xây dựng được chủ dé hoạt động trải nghiệm theo định hướng STEM Robotics liên

quan đến chuyên dé “Mở dau về điện tử học” — Vật lí L1

- Xây dựng hệ thông công cụ đánh giá năng lực giải quyết van đề của học sinh trong

chuyên đề “Mở dau vẻ điện tử học” — Vật lí 11 theo định hướng hoạt động trai nghiệm

STEM - Robotics.

CHUONG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VE TO CHỨC HOẠT ĐỘNG TRAI NGHIEM

STEM ROBOTICS Ở TRƯỜNG TRUNG HOC PHO THONG

1.1 Hoạt động trai nghiệm ở trường THPT

1.1.1 Định nghĩa hoạt động trải nghiệm

Trải nghiệm hiệu đơn giản nhất là những gì con người trải qua, kinh qua một hoàn cảnh, môi trường, điều kiện nào đó đề suy ngẫm, suy xét hay chứng thực một điều

gì đó Trải nghiệm là một phần không thé thiếu khi học tập, khi nghiên cứu về lí thuyếthọc trải nghiệm, David A.Kolb (1984) tin rằng: “Hoe tập là quá trình trong do tri thứcđược kiến tạo thông qua sự chuyến hóa cua kinh nghiệm” Qua trai nghiệm, người học

thu nhận được kiến thức và kinh nghiệm sông cho riêng bản thân nhờ đó có thê phát

triển phẩm chat và năng lực, góp phần hoàn thiện bản thân, đồng thời có thé cải tạo được

thực tiền.

Theo Hiệp hội Giáo dục trải nghiệm (Association for Experiential Education

AEE) (1977), “Day học trải nghiệm là một phạm trù bao hàm nhiều phương pháp trong

đó người dạy khuyến khích người học tham gia trải nghiệm thực tế, sau đó phản ánh,tong kết lại dé tăng cường hiểu biết, phát triển kĩ năng, định hình các giá trị sống và pháttriển tiềm năng bản thân tiễn tới đóng góp tích cực cho cộng đồng và xã hội"

Theo Chương trình giáo dục phô thông - Hoạt động trải nghiệm và Hoạt động

trải nghiệm, hướng nghiệp của Bộ Giáo dục và Đào tạo (26/12/2018), “Hoạt động trải

nghiệm là hoạt động giáo dục do nhà giáo dục định hướng thiết kế và hướng dẫn thựchiện tạo cơ hội cho HS tiếp cận thực tế thé nghiệm các cảm xúc tích cực, khai thácnhững kinh nghiệm đã có va huy động tong hợp kiến thức, ki nang của các môn học dé

thực hiện những nhiệm vụ được giao hoặc giải quyết những vấn dé của thực tiễn đời

sông nhà trường gia đình, xã hội phù hợp với lửa tuôi: thông qua đó, chuyên hoá những kinh nghiệm đã trải qua thành tri thức mới, hiểu biết mới, kĩ năng mới góp phan phát huy tiềm năng sáng tạo và khả năng thích ứng với cuộc sống, môi trường và nghề nghiệp

tương lai”

Trong phạm vi khóa luận, chúng tôi giữ nguyên tinh thần định nghĩa về hoạt độngtrải nghiệm của Bộ Giáo dục va Dao tạo và định nghĩa ngắn gọn về hoạt động trải nghiệmnhư sau: Hoạt động trải nghiệm là một phần quan trọng trong chương trình GDPT Hoạt

động trải nghiệm có nội dung, phương pháp và đánh giá cụ thê; được nhà giáo dục định

hướng, thiết kế và hướng dan thực biện; nhằm gợi lên nhu cau trải nghiệm cho HS, tạo

cơ hội cho HS tiếp cận thực tế và giải quyết những van đề của thực tiễn đời sống gópphan phát triển các phẩm chat và năng lực của HS một cách toàn diện.

1.1.2 Bản chất của hoạt động trải nghiệm

Trong lí luận Giáo dục học đã khăng định “Ban chất của giáo dục là trai nghiệm”,

muốn giáo dục nhân cách của học sinh phải tô chức hoạt động giáo dục, không thê bằngcon đường lí thuyết suông

Bản chất của hoạt động trải nghiệm là hoạt động giáo đục được tô chức theo con

đường gắn lý thuyết với thực tiễn, tạo nên sự thông nhất giữa nhận thức và hành động.

hình thành và phát triển cho HS niềm tin, tình cảm, những NL cần có của HS trong tương lai Chính vì vậy trong nội dung, phương pháp, hình thức tô chức của hoạt động

có thể mang dáng dấp của hoạt động theo nghĩa hẹp Tuy nhiên, điểm khác biệt giữa chúng chính là cách làm, cách triển khai hoạt động (Nguyễn Thị Liên, 2016)

Hoạt động trải nghiệm có các đặc trưng sau đây:

- Tính tham gia trực tiếp của HS vào từng hoạt động;

- Tính tự chú của HS trong kế hoạch và hành động của cá nhân;

- Tính tập thé của HS;

- Tính tiếp cận với môi trường sông trong và ngoài nha trường:

- Tinh sáng tạo dé thích ứng và tạo ra cái mới, giá trị mới cho bản thân;

- Tính trọn vẹn của hoạt động thực tiền;

- Tính công dân có trách nhiệm khi đặt người học vào các tình huống mới;

- HS được khăng định giá trị bản thân qua huy động kinh nghiệm và NL của mình;

- HS hình thành các ý thức pham chat cùng chung sông và sông có trách nhiệm với bản thân và xã hội;

- HS được tiếp cận với các giá tri cuộc sông trong các tình huéng thực tiền

1.1.3 Nội dung của hoạt động trải nghiệm

Theo chương trình Giáo duc phd thông - Hoạt động trải nghiệm và Hoạt động

trải nghiệm, hướng nghiệp của Bộ Giáo dục và Đào tạo (26/12/2018) “hoạt động trải

nghiệm được thiết kế theo hướng vừa đồng tâm, vừa tuyến tính, xuyên suốt từ lớp 1 đếnlớp 12 với các mạch nội dung hoạt động thông nhất sau: Hoạt động hướng vào bản thân,Hoạt động hướng đến xã hội Hoạt động hướng đến tự nhiên và Hoạt động hướngnghiệp”

Bang 1.1 Nội dung hoạt động trải nghiệm theo chương trình Giáo dục phổ thông.

Hoạt động Nội dung hoạt động

- HD tim hiéu/ khám phá bản thin;

- HĐ rèn luyện nén nếp, thói quen, tính tuân

Hoạt động hướng vào bản thân thủ, trách nhiệm, ý chí, vượt khó:

- HB phát triển các mỗi quan hệ trong gia đình,

nhà trường và xã hội.

- HD giáo dục truyền thống, tư tưởng, đạo đức;

- HD giáo dục văn hóa, hữu nghị và hợp tác:

; _ |- HD tìm hiểu phong cảnh, đi tích văn hóa —

Hoạt động hướng den xã hội - - ;

lich sử của địa phương va dat nước;

- HB tình nguyện/ nhân đạo và hoạt động giáo

các van dé xã hội.

- HD tìm hiểu và bảo tồn cảnh quan thiên

Hoạt động hướng đến tự nhiên nhiên;

- HD tìm hiểu, lao động bảo vệ môi trường

- HD tìm biểu, trải nghiệm thé giới nghề

Hoạt động hướng nghiệp nghiệp; ; ;

- HD tim hiểu một số pham chat va năng lực

của nghé/ nhóm nghé gan gũi:

Nội dung hoạt động

- HD đánh giá và rèn luyện bản thân phù hợp

với nhóm nghề:

- HD tìm hiểu và lựa chọn các nhóm tri thức

khoa học liên quan đến nghề nghiệp:

- HD tìm hiểu hệ thống giáo dục trung học

chuyên nghiệp và đào tạo nghề và các cơ sở

đào tạo cao đăng, đại học của Trung ương, địa

1.1.4 Phương thức tổ chức hoạt động trải nghiệm

Chương trình GDPT - Hoạt động trải nghiệm và Hoạt động trải nghiệm, hướng

nghiệp của Bộ Giáo dục và Đảo tạo (26/12/2018) đã đưa bốn phương thức tô chức hoạt

động trai nghiệm như sau: (Bộ Giáo dục và Dao tao, 2018)

- Phuong thức Khám phá: là cách tô chức hoạt động tạo cơ hội cho HS trải nghiệm

thé giới tự nhiên, thực tế cuộc sông và công việc, giúp HS khám phá những điềumới lạ, tìm hiểu, phát hiện van dé từ môi trường xung quanh, bồi dưỡng nhữngcám xúc tích cực và tình yêu quê hương đất nước Nhóm phương thức tổ chứcnày bao gồm các hoạt động tham quan, cam trai, thực địa và các phương thức

tương tự khác.

- _ Phương thức Thê nghiệm tương tác: là cách tô chức hoạt động tạo cơ hội cho

HS giao lưu, tác nghiệp và thể nghiệm ý tưởng như dién đàn, đóng kịch, hội

thảo,hội thi, trò chơi và các phương thức tương tự khác.

- Phương thức Công hiến: là cách tổ chức hoạt động tạo cơ hội cho HS mang lại

những giá trị xã hội băng những đóng góp và cống hiến thực tế của mình thông

qua các hoạt động tình nguyện nhân đạo, lao động công ích tuyên truyền và các

phương thức tương tự khác.

- Phuong thức Nghiên cứu: là cách tô chức hoạt động tạo cơ hội cho HS tham gia

các đẻ tài, dự án nghiên cứu khoa học nhờ cảm hứng từ những trải nghiệm thực

tế, qua đó dé xuất những biện pháp giải quyết vấn đề một cách khoa học Nhómhình thức tô chức này bao gdm các hoạt động khảo sát, điều tra, làm dự án nghiên

cứu, sáng tạo công nghệ, nghệ thuật và các phương thức tương tự khác.

Trong phạm vi khóa luận, chúng tôi dựa trên phương thức Khám phá và Nghiên cứu

của Bộ Giáo đục và Dao tạo dé xây dựng và tô chức hoạt động trải nghiệm cho HS vận

dụng kiến thức chuyên dé “Mo đầu về điện tử học - Vật lí 11” để nghiên cứu, thiết kế

và chế tao các sản phẩm theo định hướng giáo dục STEM Robotics.

1.2 Giáo dục STEM Robotics

1.2.1 Khái niệm giáo duc STEM

STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa hoc), Technology (Công

nghệ), Engineering (Kĩ thuật và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn

đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗiquốc gia (Nguyễn Thanh Nga 2018) Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh

khác nhau đó là ngữ cảnh nghề nghiệp và ngữ cảnh giáo dục.

Trong ngữ cảnh giáo dục STEM là sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Quan tâm đến việc tích hợp các mônhọc trên gắn với thực tiễn dé phát triển và nâng cao năng lực của người học

Mô hình giáo dục STEM có thé diễn giải ở ba cấp độ: chính sách STEM (chỉ thi,thông tư, đề án, công văn hướng dẫn, ), chương trình STEM (mục tiêu, nội dung,phương pháp phương tiện và kiêm tra đánh giá) va nguồn lực STEM (nhân lực, vật lực

tài lực) (Nguyễn Thanh Nga, 2018)

Hình 1.1 Trực quan hóa mô hình giáo dục STEM

Giáo dục STEM được nhiều té chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu do đó,khái niệm về giáo dục STEM cũng được định nghĩa dựa trên các cách hiệu khác nhau.Trong đó một số cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay là: (Nguyễn Thanh Nga,

2018)

Quan tam đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Đây là cách

hiểu theo nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM O cách hiểu này, cứ tô chức day

học các môn thuộc lĩnh vực STEM nghĩa là giáo dục STEM.

Tích hợp của bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Tác giá Tsupros định nghĩa: “Giáo dực STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực

tế thông qua việc học sinh được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ,

Ki thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thé tạo nên sự kết nỗi giữa

nhà trường, công đông và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những

kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nên kính tế mới” Với cách hiểu này, giáo dục STEM được hiéu là giáo dục tích hợp STEM.

Tích hợp từ hai lĩnh vực vẻ Khoa hoc, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trở lên.

Theo quan niệm này, tác gia Sanders định nghĩa: “Giáo duc STEM là mô hình

giáo dục dua trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thứcKhoa học, Công nghệ Kĩ thuật và Toán học vào giải quyết mot số vấn dé thựctiền trong bối cảnh cụ thé”

- Tại Việt Nam, Chương trình giáo dục phô thông 2018 định nghĩa giáo dục

STEM: “Giáo duc STEM là mô hình giáo duc dua trên cách tiếp cận liên môn,giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ kĩ thuật và toán học

vào giải quyết mot so van đề thực tiên trong boi cảnh cụ thể”.

Trong phạm vi của khóa luận nay, chúng tôi quan tâm đến quan điểm Giáo dục

STEM là sự tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ Kỹ thuật và Toán học

trở lên.

1.2.2 Giáo duc STEM Robotics

Robotics (hay khoa học Robot) là lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng robot tự động.

Nó tập trung vào thiết kế xây dựng và vận hành các hệ thông tự động kết hợp cơ điện

tử, trí tuệ nhân tạo và lập trình Robotics không chỉ áp dụng trong sản xuất công nghiệp

mà còn có ứng dung rộng rãi trong y tế, giáo dục nông nghiệp và nhiều lĩnh vực khác, mang lại tiềm năng to lớn cho sự tiến bộ của công nghệ và cuộc sông con người.

Giáo dục khoa học robot (hay Educational Robotics) là một lĩnh vực tập trung

vào sự áp dụng của robot trong quá trình giáo dục và học tập Nó không chỉ dừng lại ở

việc sử dung robot làm công cụ, ma con thúc đây việc tích hợp công nghệ vào quá trình giáo dục dé tạo ra môi trường học tập tương tác và kích thích sự sáng tạo cho học sinh.

Trong lĩnh vực này, robot không chỉ được xem như một công cụ hỗ trợ mà còn là cầu

nói giữa lý thuyết giáo dục và thực tế áp dụng, góp phần tăng cường khả năng học tap,

tư duy logic, phát triển năng lực giải quyết van dé và sáng tạo cho học sinh.

Giáo dục khoa học Robot được xem là một cách tiếp cận tốt nhất đối với giáodục STEM ở các trường trung học, được gọi là STEM Robotics Trong cách tiếp cậnnày, robot không chỉ đóng vai trò là công cụ học tập mà còn trở thành đối tượng chính

dé hoc sinh ap dung kiến thức về Khoa hoc, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học vào việcgiải quyết các van dé thực tế theo hướng tự động hóa Đồng thời, việc tham gia vào cáchoạt động STEM Robotics cũng giúp học sinh tiếp cận kiến thức vé cảm biến, machđiện tử, kỹ năng sử dụng các phần mém lập trình, thiết kế và lập trình điều khién tựđộng, tạo nên tảng vững chắc cho sự phát triển của họ trong lĩnh vực này

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tích hợp robot trong giảng dạy, đặc biệt làtrong giáo dục STEM đã đưa ra nhiều lợi ích rất hữu hiệu đối với HS tiểu học và trung

học như: phát triển hoạt động khoa hoc, nâng cao sự tiếp thu kiến thức trong môn vật lí;phát triển ki năng, tư duy thiết kế kĩ thuật; tăng cường hiệu năng trong môn toán học,nhất là học sinh trung bình Ngoài ra cũng đã có nhiều nghiên cứu cho rằng việc sử dụng

robot trong giáo dục STEM giúp tăng cường năng lực đặc thù STEM va tạo sự hứng thú

của HS đối với giáo duc STEM (D B Larkins, 2013)

Dựa vào vai trò của robot trong quá trình học, Giáo dục khoa học Robot tích hợp

trong giáo duc STEM thường được chia làm hai loại chính:

Robot được xem như là một công cụ học tập: Robot sẽ được xem như là một

dụng cụ hỗ trợ trong quá trình tiếp thu kiến thức khoa học và của HS thông quacác hoạt động như thực hành làm thí nghiệm thu thập số liệu (H Altin and M

Pedaste, 2013)

Robot được xem như là một đối tượng học tập: Robot được xem như 1a một môn

học riêng, HS học và khám phá chính con robot thông qua các hoạt động học tập

có sự tương đồng với giáo dục STEM (S E Jung & E S Won, 2018)

1.2.3 Mục tiêu giáo dục STEM Robotics

Giáo dục STEM Robotics được phát triển ở nhiều môi trường giáo dục khác nhau

nên được xây dựng dựa trên các mục tiêu khác nhau, tuy nhiên chúng tôi muôn đề cập

đến ba mục tiêu chính sau đây:

Phát triển năng lực cốt lõi Giáo dục STEM Robotics thúc đây học sinh khámphá và chiếm lĩnh những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa hoc,Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học dé giải quyết các vẫn đề thực tiễn Từ đó, họcsinh có nhiều cơ hội để phát triển một số năng lực cốt lõi như: năng lực tự chủ và

tự học, năng lực giải quyết van dé và sáng tạo, năng lực tính toán, năng lực khoa

học, năng lực công nghệ năng lực tin học (Nguyễn Thanh Nga & Hoàng Phước Muội, 2022)

Đây mạnh giáo duc Robotics ở trưởng phổ thông Như chúng tôi đã đề cập đến

ở phan "Giáo dục STEM Robotics”, giáo dục robotics ở trường trung học phô

thông được chia thành hai loại chính:

Robot là công cụ học tập Robot hỗ trợ học tập các môn học khác liên quan ở các

cấp học khác nhau, đóng vai trò là phương tiện để đạt được các mục tiêu của bài

học thuộc các nội dung hoặc lĩnh vực khác nhau như toán học, vật lí, địa lí,

(Nguyễn Thanh Nga & Hoàng Phước Muội, 2022)

+ Robot là một đối tượng học tập Robotics được nghiên cứu như một môn học

riêng, bao gồm các hoạt động giáo dục nhằm xây dựng một môi trường học tập

tích cực tư duy sáng tạo và trách nhiệm Một môn học lôi cuén học sinh vào giảiquyết vấn dé, tập trung đến thiết kế, chế tạo và vận hành robot theo ý tưởng và giải pháp của mình Qua đó học sinh vừa phát triển được năng lực cá nhân, đồng thời cảm thấy ý nghĩa trong hoạt động tạo ra sản phẩm của bản thân (Nguyễn

Thanh Nga & Hoang Phước Muội, 2022)

- Định hướng nghề nghiệp cho học sinh Giáo dục STEM Robotics sẽ tạo cơ hội

cho HS có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở cácbậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp tương lai của HS Từ đó góp phanxây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước.

(Nguyễn Thanh Nga & Hoàng Phước Muội, 2022)

Mục tiêu giáo dục STEM Robotics

Sơ dé 1.1 Mục tiêu của giáo duc STEM Robotics.

1.2.4 Công cụ robot trong giáo duc STEM Robotics

Trong quá trình giảng dạy STEM Robotics, robot đóng một vai trò quan trong,

có thê là công cụ học tập hoặc đối tượng học tập Việc chọn lựa bộ robot và nên tảng

lập trình phù hợp là không thê thiếu dé đảm bảo đạt được mục tiêu day học mong muốn

của giáo viên đối với học sinh Trên thị trường ngày nay, có nhiều loại robot pho biénnhư LEGO Mindstorms, Micro:bit, Arduino, Yolo:bit, Mỗi loại robot nay đều có đặc điềm và giá thành khác nhau, phù hợp với mục đích cụ thé của giáo viên và đối tượng

học sinh mà họ đang hướng đến Tuy nhiên, có thê phân loại các bộ dung cụ robot trên

thị trường thành ba nhóm khác nhau: (O Mubin; C J Stevens; S Shahi:, A Al

Mahmud; & J.-J, Dong, 2013)

Bộ dụng cu robot điện tứ (Electronic Robot Kit): Bộ dụng cụ nay không chi giúp

học sinh tiếp cận kiến thức về robot mà còn mở rộng kiến thức vẻ điện tử cơ bản Các sản phầm như bộ robot của Yolo:bit và Arduino không chi đỏi hỏi khả nang lắp ráp mà còn đặt ra yêu cầu về kỹ năng lập trình Sau quá trình lắp rap robot,

học sinh có cơ hội học cách lập trình và áp dụng mã nguồn vào robot của mình.

Hình 1.2 Robot điện tử sử dung mạch lap trình Yolo:bit.

Bộ dung cu robot cơ học (Mechanical Robot Kit): Bộ robot này mang lại sự tự

do và linh hoạt cho người sử dụng trong việc tự lắp ráp cấu trúc cơ học của robot.Một ví dụ pho biến là LEGO Mindstorms, nơi người sử dụng có thé tự do lắp rápcác bộ phận và cám biến cho robot Qua quá trình này, học sinh có thẻ tích luy nhiều kiến thức đa dạng như lập trình, vat 1, thiết kế kỹ thuật, và nâng cao hiểu

biết vé khoa học robot.

Hình 1.3 Bộ robot cơ học LEGO Mindstorms NXT

- Bộ dụng cụ robot người máy (Humanoid Robot): Bộ robot này thường có hình

dang tương tự con người hoặc các động vật như chó, mèo, hoặc nhân vật hoạt

hình Những robot nảy được thiết kế sẵn và có khả năng tương tác và giao tiếpvới con người thông qua nhiều phương tiện như âm thanh, biểu hiện khuôn mặt trên màn hình và cử chỉ của cơ thẻ Vai trò của chúng thường là hỗ trợ quá trình học tap, có kha năng tương tác với học sinh, cung cấp thông tin, và hỗ trợ trongviệc nhắc nhở về các khái niệm học thuật Một số ví dụ tiêu biéu trong nhóm nàybao gồm các model như Nao, Beebot, Pepper,

3

'@ ould 4

Hình 1.4 Robot người máy Meet Pepper

Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, giáo viên có thê chọn lựa bộ dụng cụ robot phù

hợp dé giảng dạy học sinh Quá trình lựa chọn này đòi hỏi sự xem xét kỹ lưỡng dựa trên

những yếu tô quan trọng như giá cá của robot, môn học được giảng dạy, và độ tuôi của

học sinh.

Ngoài ra, dé hiểu rõ hơn về Giáo dục robot, không chỉ cân quan tâm đền các loạirobot mà còn can tập trung vào cấu trúc cơ bản của một robot Điều này giúp giáo viênxác định những bộ phận can thiết trong một hệ thong robot, từ đó chọn lựa linh kiện và

bộ phận phù hợp cho việc dạy học Một hệ thống robot thường bao gồm ba bộ phận cơbản chính, được minh họa trong sơ đồ dưới day,

So dé 1.2 Hé thống va nguyên tắc hoạt dong robot giáo dục (D Alimisis, 2012)

- Bộ phan thu thập thông tin (Sensors): thường được gọi là Cam biến chịu trách

nhiệm lay thông tin từ môi trưởng bên ngoài thông qua các cảm biến và truyền

dit liệu cho bộ xử lý Chức nang của bộ phận nay tương đương như "giác quan”

của con người trong robot, giúp cho robot có kha nang cảm nhận và phan ứng với

môi trưởng xung quanh một cách tự động.

- Bộ phận xứ ly và điều khiển (Brain function): thường được xem là Bộ não xử lý

của robot, đóng vai trò trung tâm trong việc điều phối và xử lý thông tin Bộ nãonày nhận dữ liệu đầu vào từ bộ phận thu thập thông tin, sau đó xử lý dữ liệu đề đưa ra quyết định dựa trên các điều kiện được đặt trước Khi các điều kiện đượcdap ứng bộ xứ lý va điều khién gửi tín hiệu điều khién tới bộ phận thực hiện

nhiệm vụ, kích hoạt hành động cụ thé dé phản hồi với thông tin đã nhận được.

Day là bộ phận quan trọng giúp robot thực hiện các tac vụ và phản ứng linh hoạt

theo thông tin môi trường.

~ Bộ phận thực thi nhiệm vu (Actuators): đồng vai tro quan trọng trong việc nhận

và thực hiện tín hiệu điều khién từ bộ xử lý trung tâm Nhiệm vụ chính của bộ phận này là thực hiện các hoạt động cơ học, như đi chuyên bánh xe, vận độngcánh tay hoặc chân theo yêu cầu cụ thê từ bộ xử lý Đồng thời bộ phận này cũng

ghi nhận thông tin về các hoạt động cơ học đã thực hiện và truyền lại cho bộ xử

lý trung tâm, ví dụ như số vòng quay của bánh xe, dé bô sung thông tin và điều

chỉnh hành động của robot.

Trong phạm vi khóa luận này, chúng tôi sẽ áp dụng bộ công cụ robot điện tử sử dụng mạch lập trình Yolo:bit trong quá trình hoạt động trải nghiệm STEM Robotics.

Qua việc hoc trải nghiệm về robot điện tử, học sinh sẽ không chỉ tiếp cận kiến thức vẻ

các môn khoa học mà còn được làm quen với giao điện lập trình kéo thả và lập trình

nâng cao dạng text bằng ngôn ngữ MicroPython

1.3 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh theo định hướng giáo dục

STEM Robotics

1.3.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

Theo kết quả phân tích của PISA năm 2012, “Năng lực giải quyết van dé là khảnăng của cá nhân thông hiểu và giải quyết tình huống van dé khi giải pháp giải quyếtchưa rõ ràng Nó bao gồm sự sẵn sàng tham gia vào tình huống để suy nghĩ vả xây đựng

giải pháp dé giải quyết van đề” (OECD, PISA, 2012)

Trong phạm vi khóa luận nay, năng lực giải quyết van dé của học sinh là dé cập

đến khả năng của học sinh trong việc xác định, phân tích và giải quyết các thách thức

hoặc van dé một cách có chủ đích và có hiệu quá Năng lực này bao gom việc áp dụng

kiến thức và kỹ năng đã học dé tìm ra các giải pháp sáng tao, thông qua quá trình tư duylogic, tìm kiếm thông tin, phân tích tình huồng, và tạo ra các phương án giải quyết van

đề.

Trong môi trường giáo dục việc phát triển năng lực giải quyết van đề của họcsinh không chỉ nhằm mục đích nâng cao kiến thức mà còn hướng tới việc nuôi đưỡng

tư duy linh hoạt, sáng tao và khả năng thích nghĩ với những thách thức đa dang Không

chi là kỹ năng cá nhân, năng lực nay còn đóng vai trò quan trọng trong việc chuẩn bị

cho học sinh trở thành người tự tin và có khả năng đóng góp tích cực vào xã hội thông

qua khả năng giải quyết vấn đề hiệu quả và sáng tạo của họ

1.3.2 Cau trúc khung năng lực giải quyết van đề trong GD STEM Robotics

Trong phạm vi khóa luận nay, nang lực GQVD của học sinh trong lĩnh vực Giáo

duc STEM Robotics được thé hiện qua việc học sinh linh hoạt kết hợp kiến thức từ nhiềulĩnh vực dựa trên cấu trúc và nguyên tắc hoạt động cơ bản của robot đề đề xuất và triển khai các giải pháp công nghệ tiên tiến giải quyết các tình hudng van đẻ thực tiễn.

Theo những đẻ xuất của tác giả Lê Hải Mỹ Ngân và Nguyễn Văn Biên, chúng tôixây dựng khung năng lực GQVD trong giáo dục STEM Robotics gồm 3 hợp phan, 6

thành tố và 13 biểu hiện hành vị Các thành tố, biểu hiện hành vi này không chỉ đượcxây dựng một cách cân nhắc mà còn liên kết chặt chẽ với giáo đục khoa học robot, kháiniệm cơ bản về robot, và được tích hợp với quá trình GQVD theo tư duy máy tính (Lê

Hải Mỹ Ngân & Nguyễn Văn Biên, 2020)

Bảng 1.2 Khung năng lực giải quyết vẫn dé trong GD STEM Robotics.

Hợp Thành tổ Chỉ số hành

phần vi

A.1.1

Tim hiéutính huỗng

HS nhận ra các thông un trong van dé cần giải

quyết cho thay sự phù hợp và cần thiết sử dụng giải pháp robot, từ đó trình bày làm rõ sự đáp ứng

và lợi ích của giải pháp.

HS phân tích nhiệm vụ cụ thê của robot, bao gômthông tin chỉ tiết về nguyên lý hoạt động cơ bảncủa robot với 3 bộ phận (cảm biến, bộ vi xử lí,

vận hành) cùng với thông tin tín hiệu đầu vào,

yêu cầu xử lí thông tin, và thông tin tín hiệu đầu

ra hoặc thao tác robot cần thực hiện

HS xác định và nều rõ các linh kiện phù hợp với từng bộ phận của robot trên cơ sở nhiệm vụ cụ

thé của robot

cứu và lựa chọn thông

tin

B.1.2

Đề xuất

kiên thức - HS đề xuất các kiến thức cần thiết đẻ thiết lập

các mệnh lệnh cho bộ não của robot.

Phan tich va lam rõ các bước “xử lí

robot

C.11

Lập kếhoạch chế

Học sinh làm rõ quy trình 'xứ lí thông tin’ của

robot đề thu thập dữ liệu từ cảm biến và thực hiệnnhiệm vụ theo yêu cầu Sơ đồ khối là cơ sở dé

HS tiễn hành lập trình cho robot.

HS xác định danh mục các linh kiện và trình bày

bằng hinh vẽ sơ đồ lắp ráp các bộ phận của robotphù hợp với yêu cầu nhiệm vụ

HS trình bày thiết kế sản phẩm hoàn thiện thông

qua một phương thức phù hợp, bao gồm thông tin về cấu trúc, kích thước nguyên vật liệu đề

chế tạo robot.

HS làm rõ các bước cần thực hiện dé hoàn thành sản phẩm, bao gôm các bước chuẩn bi, lắp ráp và

các bước lập trình cho robot.

HS thực hiện chế tạo robot theo kế hoạch và bản

thiết kế

1.4 Quy trình tổ chức hoạt động trải nghiệm giáo due STEM Robotics phát triển

- aus & & À

năng lực giải quyết van đề

Hoạt động trải nghiệm STEM trong nhà trường được tô chức các thông qua hình

thức câu lạc bộ hoặc hoạt động trải nghiệm thực tế, tạo điều kiện linh hoạt đề học sinh

tham gia theo sở thích, năng khiếu và sự lựa chọn cá nhân Nhà trường cần có các hoạtđộng đa dang và phong phú trong lĩnh vực STEM, tạo không gian trải nghiệm hap dan,giúp học sinh tìm hiểu, khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kĩ thuật trong thực

tiến đời sống Đồng thời, những hoạt động trải nghiệm được thiết kế như bài học có nội

dung cụ thé, mô ta rõ ràng mục đích, yêu cầu, tiến trình trải nghiệm và dự kiến kết quả

Nội dung của hoạt động trải nghiệm STEM được xây dựng với mục tiêu chặt chẽ,

hướng đến việc thực hiện các mục tiêu của chương trình giáo dục phô thông hiện hành.Mục tiêu là tạo sự hứng thú và động lực học tập phát triển phẩm chat va năng lực cho

học sinh Đồng thời, nội dung cũng có thé liên kết với các hoạt động nghé nghiệp trong

lĩnh vực STEM để hỗ trợ quá trình học tập và đồng thời định hướng nghiệp cho học sinh Chú trọng vào các hoạt động tiếp nỗi ở mức vận dụng, như thiết kế, thử nghiệm,

thảo luận và chính sửa Nội dung của hoạt động trải nghiệm STEM tập trung vào việc

giải quyết các van đề thực tế trong xã hội, khoa học và công nghệ Diều này nhằm mụcđích tôi đa hóa trải nghiệm học tập của học sinh, đồng thời thúc đây sự áp dụng kiến

thức STEM vào thực tiễn.

Theo tác giả Nguyễn Thanh Nga và Hoang Phước Muội, hoạt động trải nghiệm

STEM có thẻ tê chức thành 5 hoạt động chính tương tự như bài học STEM đã được dé

cập trong công văn 3089/BGDDT — GDTrH.

Bang 1.3 Tiền trình tổ chức hoạt động trai nghiệm STEM theo công văn

3089/BGDDT - GDTrH.

Hoat dong Nội dung

Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ hoc tập chứa dung

vấn dé Trong đó, học sinh phải hoàn thành một sản phẩmhọc tập hoặc giải quyết một van dé cụ thé với các tiêu chí

Hoạt động 1 đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức mới trong bài họcXác định vấn dé dé dé xuất, xây dựng giải pháp Tiêu chí của sản phẩm là

yêu cau hết sức quan trọng, buộc học sinh phải nắm vữngkiến thức mới thiết kế, giải thích được thiết kế cho san phamcan làm.

Hoạt động 2 Tô chức cho học sinh thực hiện hoạt động học tích cực, tăng

cường mức độ tự lực tuỳ thuộc từng đối tượng học sinh dưới

Nghiên cứu kiến : ee 1s tp sóâ ‘x sự hướng dẫn một cách linh hoạt của giáo viên Khuyến

thức nền và dé xuất : _ wt i= ah- —_ khích học sinh hoạt động tự tim tòi, chiếm lĩnh kiến thức dé

giải pháp sử dụng vào việc dé xuất, thiết kế sản phâm.

Tô chức cho học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bảnthiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới họcHoạt động 3 và kiến thức đã có); giáo viên tô chức góp ý, chú trọng việcLựa chọn giải pháp Chỉnh sửa và xác thực các thuyết minh của học sinh để học

sinh nắm vững kiến thức mới và tiếp tục hoàn thiện ban thiết

kế trước khi tiến hành chế tao, thử nghiệm.

Hoạt động 4 Tô chức cho học sinh tiên hành chê tao mau theo bản thiết

kế, kết hợp tiền hành thử nghiệm trong quá trình chế tạo.

Chẻ tạo mau, thử — Hướng dân học sinh đánh giá mau và điều chính thiết kế ban

nghiệm và đánh giá dau dé bao đảm mẫu chế tạo là khả thi

Hoạt động Š Tô chức cho học sinh trình bày sản pham học tập đã hoànChia sẻ, thảo luan, thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh,

điều chỉnh hoàn thiện.

Căn cứ vào tiễn trình trên và các đặc trưng cơ bản của giáo dục khoa học robot, trong phạm vi của khóa luận này, tiến trình hoạt động trải nghiệm giáo dục STEM Robotics được triển khai thành các hoạt động sau:

- Hoạt động 1: Xác định van dé và nhiệm vụ của robot;

- Hoat động 2: Nghiên cứu các bộ phận của robot;

- _ Hoạt động 3: Trình bày ban thiết kế robot:

- Hoạt động 4: Ché tao và vận hành robot;

Sơ dé 1.3 Tiến trình hoạt động trải nghiệm STEM Robotics.

1.5 Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong hoạt động trải nghiệm

STEM Robotics

1.5.1 Nguyên tắc đánh giá

Trong phạm vi khóa luận, đánh giá năng lực trong giáo dục STEM Robotics tuân

theo nguyên tắc đánh giá năng lực Qua trình này đòi hỏi việc tập trung thu thập và đốichiếu các biểu hiện của học sinh với các tiêu chí hành vi và xác định mức độ phản ánh

và phù hợp với các tiêu chí chất lượng cụ thé Mỗi chi số hành vi tương ứng với một năng lực cụ thé có the yêu cầu trong các hoạt động khác nhau Dựa trên biéu hiện củahanh vi, giáo viên đánh giá mức độ năng lực đạt được, từ đó điều chỉnh để hỗ trợ pháttriển năng lực của học sinh Ba nguyên tắc cần được tuân theo trong quá trình đánh giá

như sau: (Lê Xuân Quang và cộng sự, 2017) (Nguyễn Văn Biên & Tưởng Duy Hải, 2019)

Nguyên tắc 1: Đánh giá bam sát mục tiêu phát triển năng lực.

Dánh giá năng lực cần phải bám sát mục tiêu phát triển năng lực đã dé ra Nếumục tiêu dạy học thé hiện rõ cả ba yếu to: nội dung cốt lõi cần đạt, hành vi can thuc hiện và mức độ chat lượng cần có của hanh vi đó, thì việc đánh giá cũng sẽ phải théhiện được cả ba yếu tô này Đánh giá bám sát mục tiêu phát triển năng lực giúp giáo

viên đánh giá được mức độ đạt được năng lực của học sinh, từ đó có những điều

chinh phù hợp dé giúp học sinh phát triên năng lực ở các mức độ cao hơn

Nguyên tắc 2: Đánh giá quá trình kết hợp với đánh giá kết quả.

- Danh giá quá trình thông qua quan sát trực tiếp, thông qua sản pham của quá trình

là một phương pháp đánh giá năng lực Theo phương pháp này, giáo viên sẽ đánh

giá năng lực của học sinh thông qua việc quan sắt trực tiếp các hoạt động của họcsinh và sản phẩm của quá trình học tập.

- _ Đánh giá quá trình thông qua quan sát trực tiếp giúp giáo viên có cái nhìn chính

xác hơn vẻ năng lực của học sinh, từ đó có thê đưa ra những điều chỉnh phù hop

dé giúp học sinh phát triển năng lực ở các mức độ cao hơn.

- Danh giá thông qua sản phẩm của quá trình cũng giúp giáo viên đánh giá được

mức độ đạt được nang lực của học sinh thông qua sản phẩm cuỗi cùng, thông quabài kiểm tra.

phương pháp đánh giá này, họ có thé đánh giá năng lực của học sinh một cách chính

xác và phù hợp, từ đỏ có thé đưa ra những điều chỉnh phù hợp dé giúp học sinh phát

triên nang lực ở các mức độ cao hơn.

Đồng thời trong quá trình đánh giá cần thường xuyên động viên, khuyến khích

tính tích cực vả vượt khó trong học tập rèn luyện của HS: giúp HS phát huy năng

khiếu cá nhân; đảm bao kip thời, công bằng, khách quan, không tạo áp lực cho HS.

1.5.2 Công cụ đánh giá

Rubric là một công cụ đánh giá do giáo viên tạo ra dé hỗ trợ việc đánh gia chi

tiết san phâm hoặc hoạt động học tập Được thiết kế tùy thuộc vào mục dich cụ thé,Rubric đánh giá kết quả so với các chuẩn đã dé ra trước đó Thường được thiết kế dưới đạng ma trận hai chiều với các mức đánh giá và tiêu chí tương ứng, phù hợp với yêu cầu

của hoạt động học tập.

Hiện nay, Rubric được chia thành hai loại chính: Rubric phân tích (Analytical

Rubric) và Rubric tông hợp (Holistic Rubric) Rubric phân tích thường đánh gia toàn bộ quá trình hoặc sản phẩm cụ thẻ, trong khi Rubric tông hợp đánh giá từng giai đoạn vàtổng hợp kết quả thành phân Trong phạm vi khóa luận này, chúng tôi sử dụng Rubricphân tích dé đánh năng lực giải quyết van dé của học sinh trong hoạt động trải nghiệm

STEM Robotics.

Theo nghiên cứu và tham khảo các tài liệu về năng lực giải quyết van dé, chúngtôi quyết định chọn tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết van đè trong GD khoa họcrobot được dé xuất bởi tác giả Lê Hải Mỹ Ngân và Nguyễn Văn Biên Thang đánh giá

NL GQVD này gồm 4 mức độ phát triển cho từng biểu hiện hành vi dựa trên cau trúc

NL GQVD trong giáo dục khoa học robot (3 hợp phan, 6 thành tổ và 13 biéu hiện hành

vỉ) mà chúng tôi đã trình bày trước đó (Lê Hải Mỹ Ngân & Nguyễn Văn Biên, 2020)

- Mức 1: HS ghi nhớ và tái hiện nội dung/hành vi với sự hỗ trợ chỉ tiết và cụ thể

của GV đề thực hiện với các vấn đề cụ thé

- Mức 2: HS thực hiện với sự định hướng chung hoặc câu hỏi gợi mở của GV đối

với các vấn đẻ cụ thẻ.

- Mức 3: HS tự lực thực hiện hành vi không cần sự hướng dẫn của GV, thê hiện

được ý kiến cá nhân với các van dé cụ thẻ.

- Mức 4: HS tự lực thực hiện hành vi không cần sự hướng dan của GV, có lập luận

và quan điểm bảo vệ ý kiến cá nhân, với van dé có tính phức hợp và kết nối vớithông tin thực tiễn cuộc sống

Bang 1.4 Tiêu chí đánh gia NL GOVD của HS trong GD STEM Robotics.

Chi số Các mức độ biểu hiện của hành vi

wee | MEI | Mẽ | Me? | Ms |

Nêu lại được | Nêu được định |Tự lựa chọn | Tự nhận định và

định hướng và |hướng và giải | được thông tin | trình bày được yếu

A1.2 giải pháp sứ | pháp sử dụng | trong vấn dé từ đó | tố cần thiết và lợiTrình bày dụng robot để |robot dé giải | nêu được định | ich sử dụng robotvấn đề | #iải quyết vấn | quyết vấn đẻ |hướng và giải | để giải quyết vấncần giải dé do GV giải | dưới sự gợi ý |pháp sử dụng | dé

thích và trình | của GV robot để giải

quyết