Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Lĩnh vực công nghệ thông tin và lập trình đang phát triển mạnh mẽ, kéo theo nhu cầu cấp thiết về nguồn nhân lực số chất lượng cao. Theo Báo cáo thị trường IT năm 2023 của TopDev, nhu cầu nhân lực ngành công nghệ thông tin tại Việt Nam dự kiến cần khoảng 650.000 người vào năm 2024 và tăng lên 700.000 người vào năm 2025. Tuy nhiên, công tác đào tạo nguồn nhân lực vẫn chưa có sự đột phá tương xứng, đặc biệt là giai đoạn giáo dục công nghệ nền tảng từ sớm cho trẻ em. Việc thiếu hụt nền tảng tư duy máy tính từ nhỏ là một trong những nguyên nhân khiến sinh viên đại học gặp khó khăn khi tiếp cận các ngôn ngữ lập trình bậc cao, dẫn đến tỷ lệ chuyển ngành hoặc bỏ học gia tăng. Các nghiên cứu thực tiễn chỉ ra rằng học sinh được tiếp cận sớm với các công cụ lập trình trực quan (như Scratch) sẽ tiếp thu tốt hơn các khái niệm cấu trúc vòng lặp, rẽ nhánh khi học các ngôn ngữ như C# hay Java ở bậc trung học phổ thông.

Trong bối cảnh triển khai Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 và Đề án "Nâng cao nhận thức, phổ cập kỹ năng và phát triển nguồn nhân lực chuyển đổi số quốc gia đến năm 2025, định hướng đến năm 2030", Việt Nam đặt mục tiêu đến năm 2025 có ít nhất 50% cơ sở giáo dục triển khai hoạt động giáo dục STEM/STEAM và kỹ năng số. Mặc dù lập trình Robotics đã được nhiều quốc gia (tiêu biểu như Nhật Bản) đưa vào chương trình giáo dục tiểu học, nhưng tại Việt Nam, các nghiên cứu học thuật về việc giảng dạy lập trình cho độ tuổi tiểu học và đầu trung học cơ sở còn rất hạn chế. Các kết quả tra cứu trên những cơ sở dữ liệu học thuật như IEEE, ResearchGate và Google Scholar với các từ khóa "Teaching programming in elementary school in Vietnam" hay "VEX IQ in Vietnam" ghi nhận rất ít công trình, trong đó nghiên cứu về VEX IQ hầu như chỉ tập trung vào đối tượng học sinh lớp 11.

Bên cạnh đó, việc triển khai Robotics và giáo dục STEM tại Việt Nam còn đối mặt với bốn vấn đề tồn tại chính:

  1. Thiếu hụt tài nguyên giáo viên và các chương trình đào tạo chuyên môn sâu về Robotics và hệ thống VEX IQ.
  2. Rào cản chi phí đầu tư trang thiết bị bộ kit thực hành đối với các cơ sở giáo dục có ngân sách hạn hẹp.
  3. Khó khăn trong việc tích hợp nội dung Robotics một cách có hệ thống vào chương trình giáo dục chính thống.
  4. Hạn chế về tính phổ cập và khả năng tiếp cận của học sinh tại các khu vực ngoài đô thị lớn.

Nhằm giải quyết các vấn đề trên, đề tài "Xây dựng khóa học lập trình Robotics với VEX IQ" do nhóm tác giả Nguyễn Trường Phú và Võ Minh Nhật (ngành Sư phạm Tin học, Khoa Công nghệ Thông tin, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh) thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của ThS. Nguyễn Trần Phi Phượng, với sự hỗ trợ thực nghiệm từ Trường học Công nghệ MindX.

  • Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng một khóa học lập trình Robotics hoàn chỉnh sử dụng bộ mô hình VEX IQ nhằm phát triển tư duy logic, kỹ năng lập trình, kỹ năng lắp ráp cơ khí, giải quyết vấn đề và làm việc nhóm cho học sinh.
  • Nhiệm vụ nghiên cứu:
    1. Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEM, mô hình dạy học 5E và các hệ thống robot giáo dục phổ biến, đặc biệt là hệ thống VEX IQ.
    2. Xác định nguyên tắc và quy trình 5 bước để thiết kế khung chương trình, kế hoạch dạy học và tiêu chí đánh giá cho khóa học.
    3. Xây dựng kế hoạch bài dạy minh họa, bài giảng điện tử và công cụ rubric đánh giá sản phẩm.
    4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm, thu thập và xử lý số liệu đánh giá trước - sau thực nghiệm để kiểm chứng tính hiệu quả và khả thi của khóa học.
  • Đối tượng nghiên cứu: Quy trình và nội dung xây dựng khóa học lập trình Robotics với VEX IQ dành cho học sinh.
  • Phạm vi nghiên cứu: Khóa học được thiết kế và áp dụng thực nghiệm sư phạm trên nhóm đối tượng học sinh độ tuổi từ 10 đến 13 tuổi (giai đoạn cuối tiểu học và đầu trung học cơ sở) tại các trung tâm giáo dục ở Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập nền tảng nghiên cứu dựa trên sự kết hợp giữa lý luận giáo dục STEM, mô hình dạy học kiến tạo 5E và phân tích kỹ thuật hệ thống phần cứng VEX IQ:

  • Khung lý thuyết giáo dục STEM:
    • Khái niệm và mục tiêu: Tiếp cận định nghĩa của Hiệp hội các Giáo viên Dạy Khoa học Quốc gia Mỹ (NSTA) và 3 mục tiêu cốt lõi của Rodger Bybee (2018) gồm: xây dựng năng lực nhận thức STEM, chuẩn bị nguồn nhân lực thế kỷ 21, tập trung vào nghiên cứu và đổi mới.
    • Môi trường và kỹ năng: Phân loại 3 môi trường học tập theo UNESCO (chính quy - formal, không chính quy - non-formal, không chính thống - informal); hệ thống 4 nhóm kỹ năng STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học); phân loại hình thức STEM (đầy đủ/khuyết, cơ bản/mở rộng, dạy kiến thức mới/vận dụng).
    • Cơ sở pháp lý và định hướng tại Việt Nam: Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/05/2017 của Thủ tướng Chính phủ; Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH của Bộ Giáo dục và Đào tạo; các định hướng tích hợp liên môn trong Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 (môn Tin học, Công nghệ, Khoa học tự nhiên, Toán học, Vật lý). Đề tài cũng trích dẫn nhận định của PGS. Nguyễn Danh Nam về thực trạng tỷ lệ sinh viên theo học lĩnh vực STEM tại Việt Nam còn thấp (khoảng 55 sinh viên/vạn dân).
  • Mô hình dạy học 5E (Cognitive Constructivism): Khóa học vận dụng mô hình 5E gồm 5 giai đoạn: Gắn kết (Engage), Khảo sát/Khám phá (Explore), Giải thích (Explain), Củng cố/Mở rộng (Elaborate), và Đánh giá (Evaluate), lấy người học làm trung tâm để học sinh chủ động kiến tạo tri thức từ trải nghiệm thực hành.
  • Phân tích so sánh các nền tảng Robot giáo dục: Khóa luận khảo cứu lịch sử phát triển robot (từ cơ chế Antikythera thế kỷ 2 TCN, robot của Leonardo da Vinci thế kỷ 13, rùa điện tử của William Gray Walter năm 1948, Unimate của George Devol năm 1954, hệ thống NC/CNC của FANUC những năm 1958-1960, đến LOGO Turtle tại MIT năm 1967) và tổng hợp đặc điểm kỹ thuật của các bộ kit hiện hành:
Tiêu chí G-Robot (Garastem) LEGO® Education SPIKE™ Essential VEX IQ Education (VEX Robotics)
Phần cứng & Linh kiện Hơn 100 chi tiết nhựa, 22 loại cảm biến tích hợp bo mạch Arduino. Các viên gạch LEGO kết nối không ốc vít, phần cứng thông minh, nhân vật Minifigures. Hơn 1000 chi tiết nhựa lắp ráp không cần ốc vít; 4 Smart Motor tích hợp cảm biến đo góc/tốc độ; Brain hỗ trợ 12 cổng thông minh, pin NiMH 2000mAh.
Cảm biến chính Cảm biến tích hợp theo chuẩn Arduino. Cảm biến màu sắc, cảm biến lực, động cơ thông minh cỡ nhỏ. Bumper Switch, Touch LED (14 màu), Cảm biến khoảng cách Distance Sensor (laser 20-200mm, tối đa 2400mm), Cảm biến màu sắc Optical Sensor (256 màu, đo RGB).
Ngôn ngữ lập trình Scratch, Python, C++. Lập trình kéo thả (Scratch-based), Python. Lập trình khối kéo thả, C++, Python thông qua phần mềm VEXcode IQ; hỗ trợ thuật toán PID, duyệt mê cung.
Hệ sinh thái & Giải đấu Tài liệu Garastem STEM Labs 4.0, Chuyên đề Tin học 10. FIRST® LEGO® League, World Robot Olympiad (WRO). VEX Robotics World Championship (REC Foundation), VEX IQ Challenge, giải VIQRC toàn quốc; thư viện VEX STEM Labs.
  • Phương pháp nghiên cứu:
    • Phương pháp nghiên cứu lý luận: Thu thập, phân tích, tổng hợp tài liệu về giáo dục STEM, mô hình 5E và tài liệu kỹ thuật VEX IQ.
    • Phương pháp thiết kế và phát triển chương trình: Áp dụng quy trình 5 bước (Phân tích học viên mục tiêu $\rightarrow$ Lập kế hoạch thiết kế $\rightarrow$ Phát triển tài liệu $\rightarrow$ Thử nghiệm khóa học $\rightarrow$ Đánh giá và chỉnh sửa).
    • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học thực nghiệm, sử dụng bài kiểm tra đánh giá trước thực nghiệm, đánh giá sau thực nghiệm, thang điểm rubric đánh giá sản phẩm cuối khóa và phiếu khảo sát ý kiến người học, người dạy.
  • Nguồn dữ liệu: Tài liệu chính thức từ VEX Robotics (VEXcode IQ, STEM Labs), các văn bản chỉ đạo của Bộ Giáo dục và Đào tạo, số liệu từ Báo cáo thị trường IT của TopDev (2023), dữ liệu thống kê từ Giải vô địch quốc gia VEX Robotics 2024 và số liệu khảo sát, đánh giá điểm số thu thập trực tiếp trong quá trình thực nghiệm sư phạm.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lý thuyết

Chương 1 hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài:

  • Lịch sử và phân loại robot giáo dục: Phân tích các mốc phát triển của robot tự động hóa và giáo dục; so sánh ưu thế của VEX IQ so với G-Robot và LEGO SPIKE Essential về độ an toàn linh kiện nhựa, tính chuẩn hóa trong thi đấu quốc tế và khả năng mở rộng thuật toán điều khiển.
  • Thực trạng và tiềm năng của VEX IQ tại Việt Nam: Nêu bật sự phát triển của phong trào Robotics thông qua Giải vô địch quốc gia VEX Robotics 2024 tổ chức tại Hà Nội (theo chuẩn REC Foundation). Sự kiện quy tụ hơn 248 đội thi từ 194 trường học thuộc 31 tỉnh thành với hơn 1.300 học sinh, diễn ra 2.208 trận đấu bảng VIQRC và 281 trận bảng VRC, chọn ra 7 đội đại diện Việt Nam tham dự VEX Robotics World Championship 2024 tại Texas, Hoa Kỳ. Đồng thời, ghi nhận việc triển khai giảng dạy VEX IQ tại các trường tiêu biểu như THPT Chuyên Cao Bằng, THPT FPT Cần Thơ, THPT Tây Úc, PTLC Edison, THCS & THPT Đông Du.
  • Phân tích phần cứng VEX IQ thế hệ 2 (2nd Generation): Khảo sát chi tiết cấu trúc Bộ não robot (Brain) với 12 cổng thông minh, giao tiếp không dây WiFi/Bluetooth, bộ nhớ 8 vị trí lưu chương trình; Bộ điều khiển (Controller); 4 Động cơ thông minh (Smart Motor); các loại cảm biến chuyên dụng (Bumper Switch, Touch LED, Distance Sensor, Optical Sensor) và hệ thống cơ khí hơn 1000 chi tiết gồm bánh xe (bánh 250mm, bánh đa hướng 200mm), bánh răng (12, 36, 60 răng), ròng rọc (10-40mm), đai cao su (30-60mm), thanh dầm (Beams), ghim (Pins), ghim cách (Standoffs từ 0.5x đến 6x) và đầu nối góc (Corner Connectors).
  • Lý luận giáo dục STEM và mô hình 5E: Phân tích thực trạng giáo dục STEM tại Việt Nam với 5 thách thức lớn (thiếu chương trình hóa, năng lực giáo viên đơn môn, thiếu liên kết với viện/trường/doanh nghiệp, hình thức kiểm tra đánh giá trắc nghiệm chưa tương thích, thiếu cơ sở vật chất phòng lab). Khảo sát tại TP. Hồ Chí Minh cho thấy 90% giáo viên được tập huấn STEM nhưng có tới 83% chưa áp dụng vào dạy học thực tế. Từ đó, chương 1 khẳng định sự phù hợp của mô hình 5E trong việc tổ chức dạy học phân hóa và phát triển năng lực học sinh.

Chương 2: Xây dựng khóa học lập trình Robotics với VEX IQ

Chương 2 trình bày chi tiết quy trình thiết kế và nội dung khóa học:

  • Nguyên tắc và quy trình thiết kế: Đặt trọng tâm vào nguyên tắc "Lấy người học làm trung tâm" theo thuyết kiến tạo nhận thức. Quy trình xây dựng gồm 5 bước chặt chẽ từ phân tích học viên mục tiêu (độ tuổi 10-13), lập kế hoạch thiết kế, phát triển học liệu, thử nghiệm đến đánh giá và hoàn thiện.
  • Vận dụng mô hình 5E vào cấu trúc bài học:
    • Engage (Hứng thú): Đặt câu hỏi, nêu tình huống thực tế đời sống để kích thích tư duy.
    • Explore (Khám phá): Học sinh trực tiếp thao tác lắp ráp cơ khí và thử nghiệm lập trình khối lệnh trên phần mềm VEXcode IQ.
    • Explain (Giải thích): Giáo viên hướng dẫn chuẩn hóa kiến thức STEM, giải thích nguyên lý chuyển động, cơ chế hoạt động của cảm biến và cấu trúc thuật toán.
    • Elaborate (Mở rộng): Học sinh vận dụng kiến thức để cải tiến mô hình robot, tối ưu hóa code để hoàn thành các thử thách phức tạp hơn.
    • Evaluate (Đánh giá): Giáo viên và học sinh đánh giá thông qua quan sát hoạt động nhóm, bài tập thực hành và sản phẩm robot.
  • Khung chương trình và kế hoạch dạy học (Bảng 2.1 & Bảng 2.2): Chương trình gồm 18 bài học được phân bổ thành 3 phân kỳ nội dung:
    • Chương 1: Robotics cơ bản - Nhập môn Robotics với VEX IQ: Gồm các bài học về làm quen bộ kit VEX IQ, giao diện VEXcode IQ, mô hình Super Car; điều khiển Robot di chuyển cơ bản với mô hình Base Bot; cấu trúc truyền động bánh răng (tỷ số truyền, tốc độ và sức kéo); bài ôn tập "Hành trình của Robot"; lập trình cảm biến Bumper Switch (mô hình cối xay gió Windmill, robot đổi hướng); lập trình cảm biến khoảng cách Distance Sensor (mô hình máy đo chiều cao); cảm biến Optical Sensor & Touch LED; bài ôn tập "Cuộc thi đóng băng".
    • Chương 2: Robotics nâng cao - Vận hành Robot: Tập trung vào các chuyên đề Robot tự động, An toàn robot, Robot dò đường và xử lý điều kiện rẽ nhánh nâng cao.
    • Chương 3: Robotics chuyên sâu - Robot trong ứng dụng thực tế: Triển khai các dự án thiết kế robot giải quyết bài toán thực tế và hoàn thiện sản phẩm cuối khóa.
  • Học liệu và công cụ đánh giá: Xây dựng kế hoạch bài dạy mẫu chi tiết, bài giảng điện tử minh họa và Bảng Rubric đánh giá sản phẩm cuối khóa (Bảng 2.3) bao gồm các tiêu chí: thiết kế cơ khí, độ chính xác của chương trình lập trình, khả năng vận hành thực tế, kỹ năng làm việc nhóm và thuyết trình.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 mô tả quá trình triển khai và kết quả thực nghiệm sư phạm:

  • Tổ chức thực nghiệm: Triển khai giảng dạy thực tế khóa học cho đối tượng học sinh từ 10 đến 13 tuổi với sự phối hợp của Trường học Công nghệ MindX.
  • Phương pháp thu thập và phân tích dữ liệu: Thực hiện đánh giá chẩn đoán năng lực của học sinh trước khi tham gia khóa học (Bảng 3.1, Bảng 3.2, Bảng 3.3) và tiến hành đánh giá tổng kết sau khi hoàn thành khóa học (Bảng 3.4, Bảng 3.5, Bảng 3.6). Sử dụng các bảng điểm minh họa và biểu đồ so sánh kết quả học tập.
  • Khảo sát phản hồi thực tế: Sử dụng hai bộ công cụ khảo sát định lượng gồm Phiếu khảo sát người học (Phụ lục 1) và Phiếu khảo sát người dạy (Phụ lục 2). Dữ liệu được tổng hợp thành: Bảng thống kê cảm nhận của người học về khóa học (Bảng 3.7), Bảng thống kê mức độ tiếp thu kiến thức của khóa học (Bảng 3.8), và Bảng thống kê cảm nhận của người dạy về khóa học (Bảng 3.9 cùng Biểu đồ mức độ hài lòng).
  • Minh chứng sản phẩm học tập của học viên: Ghi nhận và phân tích các hình ảnh thực tế từ các buổi học: học sinh thực hành vận dụng bài 1, bài 2, hoạt động cải tiến từ mô hình Base Bot sang Claw Bot, hoạt động làm việc nhóm chế tạo sản phẩm cuối khóa. Các sản phẩm cuối khóa hoàn chỉnh của học sinh bao gồm các chủ đề: Xe đua công thức, Robot vận tải (mô hình 1 và 2), và Mô hình robot xây dựng.

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả nghiên cứu chính:
    • Thiết kế thành công khung chương trình và kế hoạch dạy học 18 bài học chi tiết cho khóa học lập trình Robotics với VEX IQ, tích hợp đầy đủ kiến thức cơ khí, lập trình và phương pháp sư phạm 5E.
    • Xây dựng hệ thống học liệu đồng bộ bao gồm giáo án chi tiết, bài giảng điện tử và bộ công cụ rubric đánh giá sản phẩm dành riêng cho học sinh lứa tuổi 10-13.
    • Kết quả thực nghiệm sư phạm chỉ ra sự tiến bộ rõ rệt của học sinh: điểm số đánh giá sau thực nghiệm về kỹ năng lập trình, tư duy thuật toán và khả năng lắp ráp mô hình tăng trưởng tích cực so với điểm khảo sát trước thực nghiệm.
    • Kết quả khảo sát từ người học và người dạy (Bảng 3.7, 3.8, 3.9) ghi nhận mức độ hài lòng và đồng thuận rất cao về tính trực quan, tính hấp dẫn của thiết bị VEX IQ cũng như tính khoa học, mạch lạc của tiến trình bài dạy theo mô hình 5E.
  • Đóng góp của khóa luận:
    • Về mặt lý luận: Bổ sung tài liệu nghiên cứu ứng dụng mô hình dạy học 5E trong môn Robotics cho lứa tuổi tiểu học và THCS tại Việt Nam – một mảng nghiên cứu đang có rất ít công bố học thuật.
    • Về mặt thực tiễn: Cung cấp một chương trình đào tạo mẫu hoàn chỉnh, có thể chuyển giao và áp dụng trực tiếp tại các trung tâm giáo dục STEM, các câu lạc bộ Robotics trong trường phổ thông hoặc các khóa học ngoại khóa.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Phạm vi thực nghiệm sư phạm chủ yếu được triển khai tại môi trường trung tâm giáo dục công nghệ (Trường học Công nghệ MindX), chưa có điều kiện mở rộng thực nghiệm quy mô lớn tại các trường tiểu học và THCS công lập chính quy do rào cản về kinh phí trang bị bộ kit VEX IQ.
    • Thời lượng thực nghiệm giới hạn trong khuôn khổ khóa luận tốt nghiệp, chưa đánh giá được tác động dài hạn của khóa học đối với việc hình thành năng lực nghề nghiệp công nghệ thông tin trong các năm học tiếp theo của học sinh.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Tiếp tục thử nghiệm và điều chỉnh khung chương trình để tích hợp linh hoạt vào các hoạt động trải nghiệm STEM, câu lạc bộ Tin học trong các trường phổ thông công lập theo Chương trình GDPT 2018.
    • Mở rộng nội dung khóa học lên mức độ chuyên sâu hơn, đưa vào các thuật toán điều khiển tự động nâng cao (như thuật toán điều khiển PID, thuật toán duyệt mê cung) phục vụ đào tạo các đội tuyển tham dự giải đấu VIQRC quốc gia và quốc tế.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho nhiều nhóm đối tượng:

  • Sinh viên và giảng viên ngành Sư phạm Tin học, Giáo dục STEM: Tham khảo quy trình thiết kế giáo án, bài giảng điện tử và phương pháp vận dụng mô hình dạy học 5E vào các chủ đề kỹ thuật - công nghệ trực quan.
  • Giáo viên Tin học, giáo viên STEM tại các trường phổ thông: Sử dụng trực tiếp khung chương trình 18 bài học và kế hoạch dạy học chi tiết để xây dựng nội dung câu lạc bộ Robotics hoặc các chuyên đề giáo dục STEM tự chọn.
  • Chuyên viên phát triển chương trình tại các trung tâm công nghệ: Tham khảo hệ thống bài tập thực hành, cấu trúc chuyển đổi mô hình (từ Super Car, Base Bot sang Claw Bot, xe kéo hàng, xe đua) và bộ tiêu chí rubric đánh giá sản phẩm của học sinh độ tuổi 10-13.

Câu hỏi thường gặp

Khóa học trong đề tài được thiết kế cho lứa tuổi nào và vận dụng mô hình dạy học nào làm cốt lõi?
Khóa học được thiết kế dành riêng cho đối tượng học sinh từ 10 đến 13 tuổi (học sinh cuối cấp tiểu học và đầu trung học cơ sở). Mô hình dạy học cốt lõi được áp dụng là mô hình 5E (Engage - Explore - Explain - Elaborate - Evaluate) dựa trên nền tảng thuyết kiến tạo nhận thức (Cognitive Constructivism).

Bộ kit VEX IQ được sử dụng trong khóa học gồm những thành phần phần cứng và cảm biến chính nào?
Bộ kit VEX IQ bao gồm Bộ não robot (Brain) với 12 cổng thông minh và màn hình LED; Bộ điều khiển cầm tay (Controller); 4 Động cơ thông minh (Smart Motor); các cảm biến chuyên dụng: Bumper Switch (công tắc chạm), Touch LED (cảm biến chạm kết hợp đèn LED 14 màu), Distance Sensor (cảm biến khoảng cách laser từ 20mm đến 200mm, tối đa 2400mm), Optical Sensor (cảm biến quang học đo màu sắc 256 màu và RGB); cùng hơn 1000 chi tiết cơ khí (bánh xe rãnh/đa hướng, bánh răng 12-36-60 răng, ròng rọc, thanh dầm, ghim cách, đầu nối góc) lắp ráp hoàn toàn không dùng ốc vít.

Khung chương trình đào tạo của khóa học có cấu trúc như thế nào?
Khung chương trình gồm 18 bài học chia làm 3 chương: Chương 1 (Robotics cơ bản - Nhập môn với VEX IQ, tìm hiểu phần cứng, lập trình di chuyển Base Bot, cấu trúc truyền động bánh răng, các cảm biến Bumper Switch, Distance Sensor, Optical Sensor); Chương 2 (Robotics nâng cao - Vận hành Robot, Robot tự động, an toàn, robot dò đường); và Chương 3 (Robotics chuyên sâu - Robot trong ứng dụng thực tế, thiết kế và hoàn thiện sản phẩm cuối khóa).

Quy trình xây dựng khóa học của nhóm tác giả gồm những bước nào?
Quy trình xây dựng khóa học gồm 5 bước: Bước 1: Phân tích học viên mục tiêu; Bước 2: Lập kế hoạch thiết kế; Bước 3: Phát triển tài liệu khóa học; Bước 4: Thử nghiệm khóa học; Bước 5: Đánh giá và chỉnh sửa khóa học.

Các sản phẩm cuối khóa tiêu biểu được học sinh chế tạo trong đợt thực nghiệm sư phạm là gì?
Trong quá trình thực nghiệm, học sinh đã vận dụng kiến thức cơ khí và lập trình để thiết kế và chế tạo các sản phẩm cuối khóa hoàn chỉnh theo các chủ đề: Xe đua công thức, Robot vận tải (phiên bản 1 và phiên bản 2), và Mô hình robot xây dựng.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp "Xây dựng khóa học lập trình Robotics với VEX IQ" của nhóm tác giả Nguyễn Trường Phú và Võ Minh Nhật đã giải quyết thành công bài toán thiết kế chương trình giáo dục STEM công nghệ cao cho học sinh lứa tuổi 10-13 tại Việt Nam. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa hệ thống phần cứng VEX IQ và mô hình dạy học 5E, đề tài đã phát triển trọn vẹn bộ khung chương trình 18 bài học kèm kế hoạch dạy học, bài giảng điện tử và rubric đánh giá sản phẩm chuẩn mực. Kết quả thực nghiệm sư phạm phối hợp cùng Trường học Công nghệ MindX đã chứng minh tính khả thi, hiệu quả nâng cao năng lực tư duy logic và kỹ năng thực hành công nghệ cho học sinh, đồng thời cung cấp nguồn tài liệu tham khảo có giá trị ứng dụng thực tiễn cao cho giáo viên và sinh viên ngành Sư phạm Tin học.