Thiết kế chủ đề STEM xe robot tự dò đường nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Trung học cơ sở

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN ĐỨC ANH

THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ STEM

“XE ROBOT TỰ DÒ ĐƯỜNG” DÙNG CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH THCS

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

NGUYỄN ĐỨC ANH

THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ STEM

“XE ROBOT TỰ DÒ ĐƯỜNG” DÙNG CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH THCS

Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

Th.S LÊ HẢI MỸ NGÂN

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2020

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo Đại học, Ban chủ nhiệm, quý Thầy Cô giáo khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh và quý Thầy Cô giáo trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập.

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô là chuyên gia về giáo dục STEM đã cho ý kiến góp ý sâu sắc về đề tài khoá luận. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Hải Mỹ Ngân – người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ, động viên, đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập 4 năm ở trường đại học và trong suốt thời gian thực hiện khoá luận này.

Xin chân thành cảm ơn.

TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2020 Tác giả

NGUYỄN ĐỨC ANH

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU

Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 5

1.1. Giáo dục STEM 5

1.1.1. Khái niệm Giáo dục STEM 5

1.1.2. Mục tiêu của giáo dục STEM 6

1.1.3. Giáo dục STEM ở Việt Nam 7

1.1.4. Quy trình dạy học STEM dựa trên hoạt động thiết kế kĩ thuật 8

1.2. Giáo dục khoa học Robot 13

1.2.1. Giới thiệu Giáo dục khoa học Robot 13

1.2.2. Giáo dục khoa học Robot và Giáo dục STEM 13

1.2.3. Công cụ Robot trong Giáo dục khoa học Robot 14

1.2.4. Cấu trúc hệ thống của robot trong Giáo dục Robot 16

1.3. Dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề 17

1.3.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề 17

1.3.2. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề 17

1.3.3. Giải quyết vấn đề theo Tư duy máy tính (Computational Thinking) 18

1.3.4. Khung năng lực giải quyết vấn đề trong giáo dục khoa học robot 20

Chương 2. THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ STEM “XE ROBOT TỰ DÒ ĐƯỜNG” 24

2.1. Bối cảnh và ý nghĩa thực tiễn chủ đề 24

2.2. Mục tiêu dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề 25

2.3. Phân tích nội dung kiến thức trong chủ đề 27

2.3.1. Môn Khoa học tự nhiên 29

2.3.2. Môn Công nghệ 30

2.3.3. Môn Tin học 30

2.3.4. Môn Toán học 31

2.4. Tiến trình tổng thể các pha hoạt động của tiến trình dạy học 32

2.5. Phương tiện, học liệu 35

2.5.1. Bộ dụng cụ Arduino – based robotic kit 35

2.5.2. Tài liệu hướng dẫn thực hiện sản phẩm 39

2.5.3. Học liệu trong chủ đề 58

2.5.4. Bộ câu hỏi định hướng 61

2.6. Tiến trình tổ chức dạy học chi tiết 65

2.6.1. Hoạt động 1: Đặt vấn đề. Tìm hiểu tổng quan về robot. 65

2.6.2. Hoạt động 2: Khám phá kiến thức 70

2.6.3. Hoạt động 3. Lập bản thiết kế sản phẩm 93

2.6.4. Hoạt động 4: Lắp ráp và vận hành sản phẩm 97

2.6.5. Hoạt động 5: Báo cáo sản phẩm 98

2.7. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh 100

2.7.1. Công cụ đánh giá 100

2.7.2. Khung rubrics đánh giá năng lực giải quyết vấn đề 101

2.8. Một số lưu ý cho GV khi triển khai tổ chức dạy học chủ đề 108

Chương 3. KHẢO SÁT Ý KIẾN CHUYÊN GIA 110

3.1. Mục tiêu khảo sát 110

3.2. Đối tượng khảo sát 110

3.3. Hình thức khảo sát 110

3.4. Nội dung khảo sát 110

3.5. Kết quả khảo sát 111

3.5.1. Danh sách các chuyên gia đã cho ý kiến 111

3.5.2. Kết quả khảo sát ý kiến của chuyên gia 111

3.5.3. Ý kiến của chuyên gia về chủ đề 114

3.6. Nhận xét 117

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Kí hiệu

Chú thích
GV	Giáo viên
HS	Học sinh
GD	Giáo dục
NL	Năng lực
GQ	Giải quyết
GQVD	Giải quyết vấn đề
EDP	Engineering Design Process
THCS	Trung học cơ sở
HĐ	Hoạt động
PHT	Phiếu học tập
PhĐG	Phiếu đánh giá
BCC	Bộ công cụ