Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh đổi mới giáo dục hiện nay, giáo dục STEM đã trở thành định hướng quan trọng tại nhiều quốc gia và được quy định cụ thể trong Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 tại Việt Nam đối với các môn Toán học, Khoa học tự nhiên, Tin học và Công nghệ. Mục tiêu trọng tâm của giáo dục STEM là phát triển các năng lực đặc thù liên môn, năng lực cốt lõi (tự chủ, giao tiếp - hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo) cùng định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Trong các phương thức triển khai, giáo dục robotics (Educational robotics) được xác định là môi trường học tập thực hành tích hợp, giúp học sinh trải nghiệm việc thiết kế, lắp ráp và lập trình các sản phẩm kỹ thuật gắn liền với thực tiễn.

Tuy nhiên, việc triển khai giáo dục robotics tại các trường phổ thông hiện nay còn gặp một số rào cản. Phần lớn các chương trình robotics sử dụng bộ công cụ thương mại như LEGO Mindstorms. Mặc dù thuận tiện trong lắp ráp cơ học, bộ công cụ này có giá thành cao, tính tùy biến mạch điện tử bị giới hạn trong chuẩn đóng gói sẵn và chưa tạo điều kiện tối đa để học sinh can thiệp sâu vào việc thiết kế cấu trúc vi điều khiển cũng như tích hợp linh kiện đa dạng. Nhằm khắc phục hạn chế này, khóa luận lựa chọn giải pháp khai thác nền tảng phần cứng mã nguồn mở Arduino Uno R3 kết hợp các linh kiện điện tử rời rạc, có chi phí thấp và tính linh hoạt cao.

Chủ đề được lựa chọn là "Robot hút bụi tự động tránh vật cản" xuất phát từ bối cảnh tự động hóa các công việc nội trợ (household tasks), hướng tới giải phóng sức lao động và hỗ trợ các đối tượng đặc thù như người khuyết tật. Đề tài kết hợp nội dung kỹ thuật này với mô hình dạy học hợp tác nhằm nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh bậc trung học cơ sở.

Mục tiêu nghiên cứu: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề "Robot hút bụi" cho học sinh trung học cơ sở theo định hướng dạy học hợp tác, qua đó bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

Giả thuyết khoa học: Nếu tổ chức dạy học hợp tác chủ đề robot hút bụi theo tiến trình phù hợp thì sẽ bồi dưỡng được năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học cơ sở.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động học tập hợp tác của học sinh trong chủ đề STEM – Robotics tại trường trung học cơ sở.
  • Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy và học các môn Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Tin học theo Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 cấp THCS; thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại Trường THCS – THPT Hoa Sen, TP. Hồ Chí Minh.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Tìm hiểu cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học theo định hướng giáo dục STEM, đặc biệt là giáo dục STEM trong lĩnh vực robotics.
  2. Tìm hiểu về cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong môi trường giáo dục robotics.
  3. Nghiên cứu tiến trình dạy học chủ đề STEM robotics và tiến trình dạy học hợp tác.
  4. Phân tích chương trình và xây dựng nội dung chủ đề "Robot hút bụi tự động dò tránh vật cản".
  5. Thiết kế tiến trình tổ chức dạy học hợp tác chủ đề robot hút bụi (bao gồm hệ thống công cụ dạy học, kế hoạch bài dạy và bộ tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề).
  6. Tiến hành thực nghiệm sư phạm một phần của đề tài và xử lý, đánh giá kết quả thực nghiệm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và mô hình áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên sự giao thoa của bốn trụ cột lý thuyết sư phạm và kỹ thuật:

  • Giáo dục STEM và Quy trình thiết kế kĩ thuật (EDP): Áp dụng quy trình thiết kế kỹ thuật gồm 6 bước của NASA (NASA's BEST, 2011): Đặt câu hỏi (Ask) $\rightarrow$ Tưởng tượng (Imagine) $\rightarrow$ Lập kế hoạch (Plan) $\rightarrow$ Sáng tạo (Create) $\rightarrow$ Kiểm tra (Test) $\rightarrow$ Cải tiến (Improve).
  • Giáo dục Robotics: Tiếp cận mô hình cấu trúc 3 khối chức năng của robot (Alimisis, 2012; Biển & Ngân, 2020) gồm: Khối cảm biến (thu nhận thông tin đầu vào) $\rightarrow$ Não xử lý (vi điều khiển xử lý và điều phối) $\rightarrow$ Khối vận hành (động cơ, cơ cấu chấp hành xuất tín hiệu đầu ra).
  • Năng lực giải quyết vấn đề trong giáo dục STEM – Robotics: Sử dụng khung năng lực và rubric đánh giá của Biển & Ngân (2020) với các nhóm chỉ số hành vi:
    • Tiêu chí A (Xác định vấn đề và yêu cầu): A.1 (Trình bày vấn đề), A.2 (Mô tả bối cảnh), A.3 (Xác định nhiệm vụ và yêu cầu kỹ thuật).
    • Tiêu chí B (Nghiên cứu và đề xuất giải pháp): B.1.1 (Xác định linh kiện), B.1.2 (Nghiên cứu thông tin), B.2.1 (Xác định sơ đồ mạch điện), B.2.2 (Xây dựng sơ đồ xử lý thông tin), B.2.3 (Đề xuất thiết kế cấu trúc robot).
    • Tiêu chí C (Thực hiện và đánh giá giải pháp): C.1.1 (Lập trình điều khiển theo sơ đồ khối), C.1.2 (Chế tạo sản phẩm theo thiết kế), C.2.1 (Thử nghiệm và đánh giá), C.2.2 (Cải tiến và điều chỉnh).
  • Lý thuyết Dạy học hợp tác (Cooperative Learning): Dựa trên Thuyết động lực (Deutsch, 1949; Slavin, 1981), Thuyết nhận thức (Piaget, Vygotsky), Thuyết phát triển nhận thức và Thuyết gắn kết xã hội/phụ thuộc lẫn nhau (Johnson & Johnson, 1998). Vận dụng mô hình 5 thành tố PIGSFACE (Sự phụ thuộc tích cực, Trách nhiệm giải trình cá nhân, Quá trình xử lý nhóm, Kỹ năng xã hội, Tương tác thúc đẩy mặt đối mặt) và triển khai theo hình thức Dạy học hợp tác chính thức (Formal cooperative learning).

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp nghiên cứu lý luận: Phân tích, tổng hợp các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về giáo dục STEM, robotics giáo dục, dạy học hợp tác và các mô hình đo lường năng lực giải quyết vấn đề.
  • Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Phân tích nội dung chương trình GDPT 2018 các môn Khoa học tự nhiên, Tin học, Công nghệ, Toán học; khảo sát thực trạng trang thiết bị và khả năng tiếp nhận của học sinh THCS.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực tế cho học sinh tại Trường THCS – THPT Hoa Sen, kết hợp quan sát định tính (phiếu ghi chép, hình ảnh, video) và định lượng (chấm điểm theo Rubric, Bảng kiểm quan sát hành vi và Bảng câu hỏi khảo sát sau học tập).

Nguồn dữ liệu và trang thiết bị nghiên cứu

  • Thiết bị phần cứng: Vi điều khiển Arduino Uno R3, board mở rộng điều khiển động cơ L293D, module cảm biến vật cản hồng ngoại (khoảng cách điều chỉnh 3–15 cm), động cơ DC giảm tốc 6V kèm bánh xe, bánh xe đa hướng, quạt hút DC 12V, hộp chứa bụi, ống hút bụi, pin/nguồn 12V và các vật liệu gia công khung thân.
  • Phần mềm: Môi trường lập trình trực quan kéo thả mBlock (nền tảng Scratch hỗ trợ biên dịch mã nguồn Arduino).
  • Công cụ đo lường: Bộ phiếu học tập, phiếu nhiệm vụ nhóm chuyên gia/mảnh ghép, Rubric đánh giá năng lực 4 mức độ, bảng kiểm chỉ số hành vi và bảng hỏi khảo sát thái độ học sinh.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận của đề tài

Chương này hệ thống hóa toàn bộ khung lý thuyết nền tảng phục vụ cho việc thiết kế chủ đề. Tác giả phân tích bản chất liên ngành của STEM, nhấn mạnh vai trò của tư duy kỹ thuật thông qua quy trình EDP 6 bước. Trong phân tích về công cụ giáo dục robotics, tác giả lập bảng đối sánh giữa hai nền tảng phổ biến:

Tiêu chí so sánh LEGO Mindstorms EV3 Arduino Uno R3
Giá thành Cao Thấp
Kích thước Lớn (4.7 x 3 x 1.1 inch) Nhỏ gọn
Khối lượng > 240 g Khoảng 25 g
Nguồn cấp Pin chuyên dụng / 9V 7 – 12 V
Môi trường lập trình Phần mềm trực quan của hãng C/Java, Scratch, mBlock, Ardublock
Tính tương thích linh kiện Giới hạn trong hệ sinh thái LEGO Rất cao (Mã nguồn mở, đa dạng module)
Độ linh hoạt cấu trúc Lắp ghép module cơ học sẵn có Tự do thiết kế cơ khí và mạch điện tử

Nguồn: Tổng hợp dựa trên Chen & Chang (2018) và phân tích của tác giả.

Về dạy học hợp tác, chương 1 phân tích chi tiết cấu trúc 5 thành tố của mô hình PIGSFACE và 9 dạng phụ thuộc tích cực (mục tiêu, phần thưởng, nguồn lực, vai trò, bản sắc, môi trường, trí tưởng tượng, nhiệm vụ, đối thủ cạnh tranh), làm rõ sự khác biệt giữa học nhóm tự phát và nhóm hợp tác có cấu trúc.


Chương 2: Thiết kế chủ đề STEM “Robot hút bụi tự động tránh vật cản” theo dạy học hợp tác

Chương 2 mô tả chi tiết giải pháp kỹ thuật và kế hoạch dạy học thực nghiệm. Sản phẩm được xác định có 2 chức năng chính: hút bụi bằng quạt hút DC 12V tạo áp suất thấp liên tục và tự động phát hiện vật cản bằng cảm biến hồng ngoại để gửi tín hiệu số (Digital: 0 khi có vật cản, 1 khi không có vật cản) về vi điều khiển Arduino Uno, từ đó điều khiển mạch L293D đảo chiều động cơ bánh xe để chuyển hướng.

STT Tên bộ phận / Dụng cụ Chức năng trong hệ thống
1 Khung xe và bánh xe Tạo kết cấu chịu lực và dẫn động di chuyển
2 Động cơ DC 6V (2 động cơ) Dẫn động 2 bánh xe chủ động
3 Quạt điện DC 12V Tạo lực hút chân không hút rác nhẹ/bụi vụn
4 Bánh xe đa hướng Giữ cân bằng và hỗ trợ đổi hướng chuyển động
5 Cảm biến vật cản hồng ngoại Phát hiện chướng ngại vật trong khoảng 3–15 cm
6 Vi điều khiển Arduino Uno R3 + L293D Xử lý thuật toán điều khiển và cấp dòng cho động cơ
7 Hộp/Ngăn đựng bụi Chứa bụi bẩn và rác sau khi hút
8 Ống hút bụi Dẫn luồng không khí cuốn bụi vào ngăn chứa
9 Màng lọc bụi Giữ bụi lại trong ngăn chứa, bảo vệ cánh quạt
10 Bộ nguồn 12V (Pin/Ắc quy) Cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống

Nội dung kiến thức tích hợp được đối chiếu cụ thể với chương trình THCS:

  • Khoa học tự nhiên: Áp suất chất lưu, lực hút không khí, chuyển động cơ học, mạch điện một chiều.
  • Công nghệ: Bản vẽ kỹ thuật, gia công lắp ráp vật liệu, cơ cấu dẫn động.
  • Tin học: Tư duy thuật toán, cấu trúc rẽ nhánh (If-Else), lập trình điều khiển cổng vào/ra trên mBlock.
  • Toán học: Tính toán kích thước hình học, góc quay, tỉ lệ bản vẽ, ước tính thông số kỹ thuật.

Tiến trình bài dạy được thiết kế gồm 5 hoạt động theo cấu trúc dạy học hợp tác chính thức:

  1. Hoạt động 1: Đặt vấn đề và giới thiệu dự án học tập (35 phút): Học sinh quan sát video thực tế về công việc nội trợ, nhận diện vấn đề và lập nhóm hợp tác, bầu nhóm trưởng và phân chia vai trò.
  2. Hoạt động 2: Khám phá kiến thức (4 tiết): Tổ chức theo kỹ thuật mảnh ghép kết hợp kỹ thuật khăn trải bàn. Các nhóm chuyên gia tìm hiểu từng trạm kiến thức: Trạm cảm biến, Trạm vi điều khiển/lập trình mBlock và Trạm cơ cấu hút bụi. Sau đó, các thành viên trở về nhóm ban đầu để chia sẻ và tổng hợp kiến thức.
  3. Hoạt động 3: Lập bản thiết kế sản phẩm robot hút bụi (1 tuần tại nhà và 2 tiết trên lớp): Nhóm học sinh tính toán, vẽ sơ đồ nối dây mạch điện, xây dựng thuật toán điều khiển và phác thảo bản vẽ cấu tạo chi tiết.
  4. Hoạt động 4: Lắp ráp và vận hành sản phẩm (1 tuần tại nhà): Các nhóm nhận kit linh kiện, tiến hành gia công khung vỏ, lắp ráp phần cứng, nạp code điều khiển từ mBlock và vận hành thử nghiệm.
  5. Hoạt động 5: Báo cáo và cải tiến sản phẩm (2 tiết trên lớp): Trưng bày sản phẩm, cho robot chạy thử trên sa bàn, đánh giá chéo giữa các nhóm, báo cáo nguyên nhân lỗi kỹ thuật và đề xuất phương án cải tiến.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày việc triển khai thực tế kế hoạch bài dạy tại Trường THCS – THPT Hoa Sen với 5 nhóm học sinh. Tiến trình ghi nhận các dữ liệu học tập thông qua video, ảnh chụp thao tác, sản phẩm sơ đồ tư duy khăn trải bàn, bản vẽ thiết kế, mã nguồn lập trình và sản phẩm robot hoàn chỉnh.

Quá trình đánh giá được thực hiện qua hai kênh:

  • Đánh giá định tính: Phân tích diễn biến các buổi học, sự tương tác hỗ trợ lẫn nhau giữa các thành viên, cách học sinh xử lý các lỗi phát sinh trong quá trình gia công cơ khí (lực hút yếu do hở hộp bụi, bánh xe trượt do mất cân bằng trọng tâm, cảm biến nhận diện sai do góc chiếu ánh sáng).
  • Đánh giá định lượng: Chấm điểm sự phát triển của từng chỉ số hành vi năng lực giải quyết vấn đề (từ A.1 đến C.2.2) cho từng học sinh và từng nhóm dựa trên khung Rubric. Kết quả cho thấy sự chuyển dịch rõ rệt từ mức 1, mức 2 (phụ thuộc vào hướng dẫn của giáo viên) lên mức 3, mức 4 (tự lực đề xuất sơ đồ khối, tự sửa lỗi lập trình và cải tiến kết cấu hút). Bảng hỏi khảo sát sau dự án ghi nhận phản hồi tích cực của học sinh về mức độ hứng thú học tập và khả năng làm việc nhóm.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Bộ hồ sơ sư phạm hoàn chỉnh: Xây dựng kế hoạch bài dạy 5 hoạt động tích hợp liên môn theo quy trình kỹ thuật EDP và mô hình dạy học hợp tác, đi kèm hệ thống phiếu nhiệm vụ, phiếu học tập và tài liệu hướng dẫn lắp ráp.
  • Sản phẩm kỹ thuật khả thi: Chế tạo thành công mô hình robot hút bụi tự động tránh vật cản sử dụng Arduino Uno R3 và mBlock đáp ứng đúng hai yêu cầu kỹ thuật: hút được rác nhẹ/bụi vụn và tự động đảo chiều di chuyển khi phát hiện chướng ngại vật trong phạm vi 3–15 cm.
  • Bộ công cụ đánh giá năng lực thực chứng: Xây dựng và kiểm chứng bộ tiêu chí gồm Rubric 4 mức độ và Bảng kiểm hành vi chi tiết theo khung Biển & Ngân (2020), hỗ trợ giáo viên đánh giá khách quan năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong môi trường robotics.
  • Dữ liệu thực nghiệm sư phạm: Kết quả tại 5 nhóm học sinh Trường THCS – THPT Hoa Sen chứng minh sự tiến bộ về khả năng tư duy thuật toán, kỹ năng lắp ráp mạch điện và năng lực hợp tác giải quyết vấn đề kỹ thuật.

Đóng góp về mặt phương pháp và thực tiễn

  • Đề xuất giải pháp thay thế hiệu quả cho các bộ kit đắt tiền (như LEGO Mindstorms) bằng việc sử dụng phần cứng mã nguồn mở Arduino Uno giá thành thấp, giúp tăng khả năng tiếp cận giáo dục STEM - Robotics cho các trường phổ thông có điều kiện cơ sở vật chất trung bình.
  • Cụ thể hóa phương pháp dạy học hợp tác vào một chủ đề kỹ thuật thực tế, chứng minh tính khả thi của việc kết hợp kỹ thuật mảnh ghép, kỹ thuật khăn trải bàn với quy trình thiết kế kỹ thuật EDP 6 bước.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Mẫu thực nghiệm sư phạm chỉ mới được tiến hành trên phạm vi 5 nhóm học sinh tại một trường THCS (Trường THCS – THPT Hoa Sen), chưa mở rộng đối chứng trên quy mô nhiều trường hoặc nhiều khối lớp khác nhau.
  • Do giới hạn thời lượng tiết học chính khóa trên lớp, một số khâu trong Hoạt động 3 (hoàn thiện bản vẽ) và Hoạt động 4 (gia công, lắp ráp chi tiết) phải giao về nhà cho học sinh tự thực hiện, gây khó khăn nhất định cho giáo viên trong việc giám sát trực tiếp 100% quá trình hợp tác thời gian thực.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng phạm vi thực nghiệm sư phạm sang nhiều trường THCS khác nhau với các nhóm đối tượng học sinh có năng lực đầu vào đa dạng để kiểm chứng độ tin cậy của tiến trình.
  • Nghiên cứu nâng cấp phần cứng và thuật toán của robot (ví dụ: bổ sung cảm biến siêu âm đo khoảng cách chính xác hơn, cảm biến đo độ bụi không khí hoặc thuật toán điều hướng thông minh).
  • Xây dựng thêm các chủ đề STEM - Robotics mã nguồn mở khác phục vụ chương trình Khoa học tự nhiên và Công nghệ cấp THCS và THPT.

Giá trị tham khảo

  • Đối với giáo viên phổ thông: Là tài liệu tham khảo trực tiếp cho giáo viên các môn Vật lí, Khoa học tự nhiên, Công nghệ và Tin học THCS trong việc thiết kế bài dạy STEM, áp dụng kỹ thuật dạy học hợp tác và thiết lập công cụ chấm điểm theo định hướng phát triển năng lực.
  • Đối với sinh viên ngành Sư phạm: Cung cấp quy trình mẫu về cách chuyển hóa kiến thức chuyên môn kỹ thuật (vi điều khiển, cảm biến, lập trình) thành tiến trình sư phạm phù hợp với lứa tuổi THCS; tham khảo cấu trúc một khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học Vật lí.
  • Nội dung đáng tham khảo nhất: Hệ thống Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề theo từng chỉ số hành vi cụ thể, sơ đồ phân tích liên môn STEM trong chủ đề Robot hút bụi và tài liệu hướng dẫn kết nối phần cứng vi điều khiển Arduino Uno với mạch cầu L293D.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao khóa luận lựa chọn nền tảng Arduino Uno R3 thay vì bộ công cụ LEGO Mindstorms EV3?

Theo phân tích của tác giả dựa trên nghiên cứu của Chen & Chang (2018), LEGO Mindstorms EV3 có giá thành cao, kích thước và khối lượng lớn (>240g), cấu trúc cơ học đóng khung làm hạn chế khả năng can thiệp sâu vào kỹ thuật mạch điện. Ngược lại, Arduino Uno R3 có chi phí thấp, kích thước nhỏ gọn (khoảng 25g), là nền tảng mã nguồn mở có tính linh hoạt và tương thích cao, cho phép học sinh tự do thiết kế mạch điện tử, tích hợp nhiều loại cảm biến rời và tiếp cận lập trình từ trực quan (mBlock) đến dòng lệnh.

2. Quy trình thiết kế kĩ thuật nào được vận dụng làm khung tiến trình dạy học?

Khóa luận vận dụng Quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP) 6 bước của NASA (NASA's BEST, 2011) gồm: Đặt câu hỏi (Ask) $\rightarrow$ Tưởng tượng (Imagine) $\rightarrow$ Lập kế hoạch (Plan) $\rightarrow$ Sáng tạo (Create) $\rightarrow$ Kiểm tra (Test) $\rightarrow$ Cải tiến (Improve). Quy trình này được tích hợp xuyên suốt qua 5 hoạt động học tập của chủ đề.

3. Nguyên lý hoạt động dò tránh vật cản của robot được thiết kế như thế nào?

Robot sử dụng cảm biến vật cản hồng ngoại để phát hiện chướng ngại vật trong khoảng cách cài đặt từ 3 đến 15 cm. Tín hiệu gửi về vi điều khiển Arduino Uno là tín hiệu số (Digital): mức 0 khi có vật cản và mức 1 khi không có vật cản. Khi nhận tín hiệu mức 0, vi điều khiển thông qua mạch điều khiển động cơ L293D sẽ ra lệnh cho 2 động cơ DC bánh xe thực hiện thao tác dừng, lùi hoặc quay một góc để đổi hướng di chuyển.

4. Dạy học hợp tác được tổ chức thông qua những kỹ thuật dạy học cụ thể nào trong chủ đề?

Khóa luận vận dụng hình thức dạy học hợp tác chính thức (Formal cooperative learning) kết hợp hai kỹ thuật dạy học tích cực: kỹ thuật khăn trải bàn (sử dụng trong Hoạt động 1 và Hoạt động 2 để từng cá nhân ghi ý kiến độc lập trước khi thống nhất ý kiến nhóm) và kỹ thuật mảnh ghép/nhóm chuyên gia (sử dụng trong Hoạt động 2 để các thành viên phân tán đi nghiên cứu sâu từng trạm kiến thức rồi quay về giảng giải lại cho nhóm).

5. Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh được đánh giá bằng công cụ nào?

Năng lực giải quyết vấn đề được đo lường dựa trên Khung năng lực giải quyết vấn đề trong giáo dục robotics cho học sinh THCS của Biển & Ngân (2020), được cụ thể hóa thành: (1) Khung Rubric định lượng gồm 4 mức độ phát triển cho 12 chỉ số hành vi (thuộc 3 nhóm tiêu chí A, B, C); (2) Bảng kiểm quan sát hành vi theo từng hoạt động; và (3) Bảng hỏi khảo sát mức độ tiếp nhận và thái độ của học sinh sau dự án.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Đặng Đông Phương đã giải quyết hoàn chỉnh mục tiêu thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM "Robot hút bụi tự động tránh vật cản" cho học sinh trung học cơ sở theo mô hình dạy học hợp tác. Nghiên cứu đã kết nối hiệu quả các lý thuyết giáo dục hiện đại (quy trình EDP 6 bước, mô hình PIGSFACE 5 thành tố) với giải pháp kỹ thuật mã nguồn mở Arduino Uno R3 có chi phí thấp và tính khả thi cao. Dữ liệu thực nghiệm sư phạm tại Trường THCS – THPT Hoa Sen đã chứng minh tính đúng đắn của giả thuyết khoa học, khẳng định tiến trình dạy học đề xuất có tác dụng bồi dưỡng rõ rệt năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Đây là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao đối với giáo viên và sinh viên ngành sư phạm trong công tác triển khai giáo dục STEM tại trường phổ thông.