Khóa luận tốt nghiệp: 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

iii

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

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Các pha hoạt động của quy trình dạy học STEM theo thiết kế kĩ thuật ....... 11

Bảng 1.2. So sánh tư duy GQVD và tư duy máy tính[27] ........................................... 19

Bảng 1.3. Khung năng lực giải quyết vấn đề trong GD khoa học robot ...................... 20

Bảng 2.1. Bảng mục tiêu năng lực giải quyết vấn đề trong chủ đề .............................. 25

Bảng 2.2. Phân tích nội dung kiến thức môn KHTN .................................................. 29

Bảng 2.3. Phân tích nội dung kiến thức môn Công nghệ ............................................ 30

Bảng 2.4. Phân tích nội dung kiến thức môn Tin học ................................................. 30

Bảng 2.5. Phân tích nội dung kiến thức môn Toán học ............................................... 31

Bảng 2.6. Bảng tiến trình tổng thể tóm tắt các pha hoạt động dạy học ........................ 32

Bảng 2.7. Bộ dụng cụ sử dụng trong chủ đề. .............................................................. 36

Bảng 2.8. Hướng dẫn lắp ráp sản phẩm trong HĐ2.1. ................................................ 42

Bảng 2.9. Hướng dẫn lắp ráp sản phẩm trong HĐ2.2 ................................................. 46

Bảng 2.10. Hướng dẫn lắp ráp sản phẩm trong HĐ2.3 ............................................... 50

Bảng 2.11. Hướng dẫn lắp ráp hoàn thiện sản phẩm ................................................... 54

Bảng 2.12. Nguyên lí hoạt động sản phẩm ................................................................. 56

Bảng 2.13. Danh sách học liệu sử dụng trong chủ đề.................................................. 58

Bảng 2.14. Bộ câu hỏi định hướng số 1 ...................................................................... 61

Bảng 2.15. Bộ câu hỏi định hướng số 2. ..................................................................... 62

Bảng 2.16. Bộ câu hỏi định hướng số 3. ..................................................................... 63

Bảng 2.17. Bộ câu hỏi số 5. ........................................................................................ 63

Bảng 2.18. Bộ câu hỏi định hướng số 4. ..................................................................... 64

Bảng 2.19. Tiến trình dạy học Hoạt động 1. ............................................................... 65

Bảng 2.20. Tiến trình dạy học Hoạt động 2.1 ............................................................. 71

Bảng 2.21. Tiến trình dạy học hoạt động 2.2 .............................................................. 73

Bảng 2.22. Tiến trình dạy học Hoạt động 2.3 ............................................................. 82

Bảng 2.23. Tiến trình Hoạt động 3.1 .......................................................................... 94

vii

Bảng 2.24. Tiến trình dạy học Hoạt động 3.2 ..............................................................95

Bảng 2.25. Tiến trình Hoạt động 4 ..............................................................................97

Bảng 2.26. Tiến trình dạy học Hoạt động 5. ................................................................98

Bảng 2.27. Bảng công cụ đánh giá năng lực GQVD.................................................. 100

Bảng 2.28. Khung rubrics đánh giá năng lực GQVD................................................. 101

Bảng 3.1. Danh sách chuyên gia cho ý kiến .............................................................. 111

Bảng 3.2. Kết quả khảo sát nhận xét chung chủ đề STEM “xe robot tự dò đường” .. 112

Bảng 3.3. Kết quả khảo sát về Kế hoạch dạy học chủ đề "Xe robot tự dò đường" ..... 112

Bảng 3.4. Kết quả khảo sát về Phương tiện, học liệu chủ đề "Xe robot tự dò đường" 113

Bảng 3.5. Kết quả khảo sát về Công cụ đánh giá chủ đề "Xe robot tự dò đường" ...... 114

Bảng 3.6. Kết quả khảo sát về Hình thức của hồ sơ chủ đề "Xe robot tự dò đường" .. 114

Bảng 3.7. Ý kiến chuyên gia về Bộ hồ sơ dạy học..................................................... 114

Bảng 3.8. Ý kiến chuyên gia về sự phù hợp chủ đề với qui trình EDP ....................... 115

Bảng 3.9. Ý kiến chuyên gia về sự phù hợp với định hướng GD STEM .................... 115

viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Mục tiêu giáo dục STEM[3] ......................................................................... 7

Hình 1.2. Sơ đồ các bước quy trình thiết kế kĩ thuật EDP ............................................. 9

Hình 1.3. Sơ đồ Quy trình dạy học STEM theo thiết kế kĩ thuật ................................. 10

Hình 1.4. Electronic Robot kit .................................................................................... 15

Hình 1.5. Mechanical Robot kit ................................................................................. 15

Hình 1.6. Humanoid robot.......................................................................................... 15

Hình 1.7. Sơ đồ các bộ phận của robot[23] ................................................................. 16

Hình 2.1. Giao thông ở việt nam ................................................................................ 24

Hình 2.2. Sơ đồ mối liên hệ kiến thức và các bộ phận của robot ................................. 28

Hình 2.3. Sơ đồ tiến trình dạy học .............................................................................. 35

Hình 2.4. Bản vẽ cấu tạo mặt trên xe robot ................................................................. 39

Hình 2.5. Bản vẽ cấu tạo mặt dưới xe robot................................................................ 40

Hình 2.6. Bản vẽ sơ đồ mạch điện .............................................................................. 40

Hình 2.7. Sơ đồ khối lập trình mBlock ....................................................................... 41

Hình 2.8. Khối lệnh điều khiển xe chạy thẳng ............................................................ 49

Hình 2.9. Khối lệnh điều khiển xe đi lùi ..................................................................... 49

Hình 2.10. Khối lệnh điều khiển xe đi tới 3s, đi lùi 3s. ............................................... 49

Hình 2.11. Sơ đồ thu gọn tiến trình chủ đề ................................................................. 70

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Theo Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng

công nghiệp lần thứ tư, giáo dục Việt Nam hiện nay cần 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 thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào

thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin

học trong chương trình giáo dục phổ thông”. Thông qua việc ban hành chỉ thị trên, giáo

dục STEM chính thức được chú trọng trong đổi mới giáo dục và đào tạo hiện nay.

Kể từ năm 2012 đến nay, giáo dục STEM đã được du nhập vào Việt Nam qua nhiều

hình thức khác nhau, ví dụ như thông qua các cơ sở giáo dục tư nhân. Sau đó giáo dục

STEM đã bắt đầu tạo được tiếng vang tại Việt Nam với nhiều hoạt động cộng đồng như

Ngày hội STEM, các cuộc thi mô hình STEM,… với sự tham gia đông đảo của các

trường trung học cơ sở và trung học phổ thông trong cả nước. Chính vì thế mà trong

chương trình giáo dục phổ thông mới thực hiện từ năm 2019, giáo dục STEM được xác

định là phương thức dạy học thông qua các môn khoa học, công nghệ, tin học và toán.

Cho đến nay, giáo dục STEM đang được khuyến khích triển khai trong nhà trường.

Một trong những mảng chủ đề thực tiễn trong giáo dục STEM là khoa học robot

(robotics). Nội dung này cũng đã được triển khai đa phần dưới hình thức câu lạc bộ ngoài

giờ, sử dụng các bộ công cụ lắp ráp như Lego, WeDo,.... Các hoạt động này tạo điều

kiện cho học sinh được trải nghiệm và tìm hiểu về lĩnh vực khoa học robot. Nhiều nghiên

cứu trên thế giới cũng khẳng định hiệu quả của việc tích hợp lĩnh vực khoa học robot

vào dạy học (D. J. S. o. P. Alimisis & Education, 2009; Benitti, 2012; Eguchi, 2014;

Nourbakhsh, Hamner, Crowley, & Wilkinson, 2004). Chính vì thế mà vấn đề quan tâm

ở đây là một chủ đề STEM lĩnh vực khoa học robot (STEM – Robotics) gắn kết với các

nội dung dạy học cụ thể trong chương trình có sự gắn kết như thế nào? Và việc dạy học

một chủ đề STEM - khoa học robot có thể phát triển năng lực giải quyết vấn đề như thế

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

nào? Đó là lí do em nghiên cứu thực hiện thiết kế làm rõ sự gắn kết một chủ đề STEM

khoa học robot với các nội dung trong chương trình môn học.

Chủ đề STEM – Robotics mà em nghiên cứu trong đề tài là chủ đề “Xe robot tự dò

đường” sử dụng cảm biến hồng ngoại, đây là một chủ đề được lồng ghép các kiến thức

thuộc môn Công nghệ, Khoa học tự nhiên, Tin học và Toán học trong Chương trình giáo

dục phổ thông mới. Thông qua chủ đề này, học sinh biết các vận dụng các kiến thức khác

nhau để giải quyết các vấn đề thực tiễn thông qua việc tìm hiểu các cơ cấu hoạt động của

xe robot, vi mạch Arduino, cảm biến hồng ngoại và lập trình vi điều khiển, để từ đó giúp

học sinh phát triển được các năng lực đặc thù. Do đó đây là một chủ đề vừa có tính thực

tiễn vừa có nhiều khả thi áp dụng trong cả chương trình dạy học ở các tiết học hoạt động

trải nghiệm, từ đó cho thấy được tính phù hợp để xây dựng chủ đề theo định hướng giáo

dục STEM, đặc biệt là dạy học định hướng phát triển năng lực được đề ra trong chương

trình giáo dục phổ thông mới.

Trên cơ sở đó, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “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”.

2. Mục tiêu của đề tài

Thiết kế chủ đề STEM “xe robot tự dò đường” theo quy trình thiết kế kĩ thuật

(EDP) nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong chương trình Trung

học cơ sở.

3. Giả thuyết khoa học

Nếu đề xuất thiết kế một chủ đề “xe robot tự dò đường” theo quy trình thiết kế kĩ

thuật (EDP) theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ bồi dưỡng được năng lực giải quyết

vấn đề cho học sinh trong chương trình Trung học cơ sở.

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

+ Đối tượng nghiên cứu: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học

cơ sở thông qua chủ đề dạy học STEM.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

+ Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy và học các môn học STEM, đặc biệt là môn

Khoa học tự nhiên theo chương trình phổ thông mới cấp Trung học cơ sở.

5. Nhiệm vụ đề tài

- Tìm hiểu cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học theo định hướng giáo dục STEM.

- Tìm hiểu hệ thống lý thuyết về quy trình dạy học thiết kế kĩ thuật EDP.

- Tìm hiểu về khoa học robot và giáo dục khoa học robot trong nhà trường.

- Phân tích chương trình Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Tin học và Toán học trong

chương trình giáo dục phổ thông mới để đưa ra một số nội dung liên quan khoa học robot

trong nhà trường.

- Phân tích và xây dựng nội dung chủ đề xe robot tự dò đường.

- Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM xe robot tự dò đường theo quy trình thiết kế kĩ

thuật EDP:

• Xây dựng một hệ thống các công cụ dạy học: bộ dụng cụ xe, hướng dẫn lắp ráp,

video, tranh ảnh, phiếu bài tập, thông tin thêm.

• Thiết kế tiến trình dạy học để tổ chức các hoạt động.

• Xây dựng hệ thống các câu hỏi, bảng tiêu chí đánh giá năng lực GQVD của học

sinh khi học chủ đề.

- Tham khảo ý kiến đánh giá của chuyên gia về chủ đề, tiến trình dạy học và các công

cụ hỗ trợ đã xây dựng hoặc thực nghiệm (nếu có thể).

6. Phương pháp nghiên cứu

- Đọc và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài.

- Phân loại và hệ thống hóa lý thuyết.

- Phân tích, tổng hợp thông tin.

- Quan sát khoa học.

- Lấy ý kiến chuyên gia.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

7. Cấu trúc khoá luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các tài liệu tham khảo và phụ lục, đề tài gồm 3

chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận.

Chương 2: Thiết kế chủ đề “Xe robot tự dò đường”

Chương 3: Tham khảo ý kiến chuyên gia

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Giáo dục STEM

1.1.1. Khái niệm Giáo dục STEM

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

Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học). Hiện nay thuật ngữ STEM được dùng

trong nhiều ngữ cảnh khác nhau, phổ biến nhất là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề

+ Trong ngữ cảnh giáo dục, STEM là sự quan tâm của nền giáo dục đối với lĩnh vực

khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Thông qua việc dạy học tích hợp các môn

học trên với các nội dung gắn với thức tiễn, người học sẽ được phát triển và nâng cao

năng lực [1]

+ Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực khoa

học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Ví dụ: Nhóm ngành nghề về Công nghệ thông tin;

Y sinh; Kĩ thuật; Điện tử và Truyền thông…[1]

nghiệp.

Giáo dục STEM có nhiều cách hiểu khác nhau. Trong đó có một số cách hiểu chính về

giáo dục STEM hiện nay là:

- Giáo dục STEM là sự quan tâm 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. Ở cách hiểu này,

cứ tổ chức dạy học các môn thuộc lĩnh vực STEM nghĩa là giáo dục STEM.[1]

- Giáo dục STEM là định hướng tích hợp liên môn của bốn lĩnh vực/ môn Khoa

học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Tác giả Tsupros định nghĩa “Giáo dục 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, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo

nên sự kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học

phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả nặng cạnh tranh trong nền kinh tế mới”.

Với cách hiểu này, giáo dục STEM được hiểu là giáo dục tích hợp STEM.[1]

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

- Giáo dục STEM là sự tích hợp từ ít nhất hai lĩnh vực/ môn học về Khoa học, Công

nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Theo quan niệm này, tác giả Sanders định nghĩa

“Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa 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 một số

vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể”.[1]

- Ngoài ra, theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018, Bộ Giáo dục định nghĩa

“Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa 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 một số

vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể.”[2]

Trong phạm vi của khoá luận này, chúng tôi quan tâm hơn đến quan điểm Giáo dục

STEM là sự tích hợp từ ít nhất hai lĩnh vực/môn học về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật

và Toán học trở lên.

1.1.2. Mục tiêu của giáo dục STEM

Theo tác giả Nguyễn Thanh Nga, giáo dục STEM gồm 3 mục tiêu chính như sau: [3]

+ Phát triển năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho học sinh. Đó là

những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật

và Toán học. Theo Chương trình tổng thể 2018, những năng lực đặc thù được phát

triển thông qua các môn học trên bao gồm: Năng lực khoa học; Năng lực công nghệ;

Năng lực tin học; Năng lực tính toán.

+ Phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh. Dạy học phát triển năng lực tuân theo

một số nguyên tắc nhất định, một trong những nguyên tắc quan trọng đó là học sinh

cần phải trải nghiệm quá trình hoạt động thực tiễn để từng bước hình thành và phát

triển năng lực của mình. Theo Chương trình tổng thể 2018, Năng lực cốt lõi của học

sinh bao gồm những Năng lực chung và những Năng lực đặc thù. Trong đó nhóm

Năng lực chung bao gồm: Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo; Năng lực tự chủ

và tự học; Năng lực giao tiếp và hợp tác.[2]

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

+ Định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh có

những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn

cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao

động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp

Mục tiêu giáo dục

STEM

Phát triển năng lực đặc thù STEM

Phát triển năng lực cốt lõi

Định hướng nghề nghiệp

ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước.

Hình 1.1. Mục tiêu giáo dục STEM[3]

1.1.3. Giáo dục STEM ở Việt Nam

Ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường

năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Chỉ thị của Thủ tướng đề ra

những giải pháp và nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục tại Việt Nam. Trong đó Thủ tướng nhấn

mạnh giải pháp: “…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 thế công nghệ

sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kĩ

thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ

thông…”[4]. Với Chỉ thị trên, Việt Nam đã chính thức ban hành chính sách thúc đẩy giáo

dục STEM trong nhà trường, tạo điều kiện để liên kết các sáng kiến và hoạt động giáo

dục STEM hiện nay.

Trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM cũng được chú trọng rất

rõ ràng. GS. Nguyễn Minh Thuyết - Tổng Chủ biên Chương trình giáo dục phổ thông

2018 - cho rằng: “Chương trình cải thiện rõ vị trí của Giáo dục tin học và Giáo dục công

nghệ. Điều này không chỉ thể hiện rõ tư tưởng giáo dục STEM, mà còn là sự điều chỉnh

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

kịp thời của giáo dục phổ thông trước cuộc cách mạng công nghiệp 4.0”[5]. Trong đó

giáo dục STEM thể hiện thông qua các biểu hiện cụ thể như sau: [5]

- Chương trình giáo dục phổ thông mới có đầy đủ các môn học STEM: Khoa học

tự nhiên, Công nghệ, Tin học, Toán học. Giáo dục STEM cũng được thể hiện rõ trong

các chương trình môn học này.

- Vị trí của giáo dục tin học và giáo dục công nghệ được cải thiện rõ rệt.

- Yêu cầu dạy học tích hợp và đổi mới phương pháp giáo dục tạo điều kiện tổ chức

các chủ đề STEM trong chương trình môn học, góp phần phát triển năng lực vận dụng

kiến thức liên môn giải quyết các vấn đề thực tiễn cho học sinh.

- Tính mở của Chương trình GDPT mới cho phép một số nội dung giáo dục STEM

có thể được xây dựng thông qua nội dung giáo dục của địa phương, kế hoạch giáo dục

của nhà trường và những hoạt động giáo dục được xã hội hoá.

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

Quy trình thiết kế kĩ thuật (Engineering Design Process hay EDP) là một chuỗi các bước

thực hiện mô tả lại cách mà các kĩ sư sử dụng để giải quyết vấn đề; người kĩ sư bắt đầu

bằng đặt câu hỏi, hình dung các giải pháp, thiết kế kế hoạch, tạo mô hình, thực nghiệm

và kiểm thử mô hình, sau đó thực hiện cải tiến.[1] Đây cũng là các bước mà kĩ sư tại

NASA thực hiện. [6]

Quy trình thiết kế kĩ thuật dùng để xác định và giải quyết vấn đề có bốn đặc trưng gồm:

(1) tính lặp lại cao; (2) tính kết thúc mở, tức là một bài toán có thể có nhiều lời giải; (3)

ngữ cảnh có ý nghĩa cho việc học các khái niệm khoa học, toán học và kĩ thuật; (4) kích

thích tư duy hệ thống, mô hình hoá và phân tích[7]. Cũng theo NASA’s Best, quy trình

EDP khác biệt với các quy trình dạy học khác ở hai điểm chính: thứ nhất, không có một

lời giải cụ thể nhất định cho một bài toán; thứ hai, người học cần tự thiết kế bản thiết

kế[6]. Có thể mô tả cụ thể quy trình EDP gồm 6 bước như sau: [1]

(1) Đặt câu hỏi (Ask): Học sinh xác định vấn đề, các đòi hỏi cần phải đáp ứng và

các ràng buộc được xem xét.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

(2) Tưởng tượng (Imagine): Học sinh suy nghĩ về các giải pháp và ý tưởng nghiên

cứu. Học sinh cũng cần xác định những gì người khác đã làm.

(3) Lập kế hoạch (Plan): Học sinh chọn từ 2 đến 3 ý tưởng hay nhất từ danh sách

liệt kê của họ và phác thảo các thiết kế có thể có, cuối cùng chọn một thiết kế

duy nhất cho nguyên liệu.

(4) Sáng tạo (Create): Học sinh xây dựng một mô hình làm việc, hoặc nguyên

mẫu phù hợp với các yêu cầu thiết kế và các ràng buộc thiết kế.

(5) Kiểm tra (Test): Học sinh đánh giá các giải pháp thông qua thử nghiệm; thu

thập và phân tích dữ liệu; tóm tắt điểm mạnh và điểm yếu của thiết kế đã được

tìm thấy trong quá trình thử nghiệm.

(6) Cải tiến (Improve): Dựa vào kết quả kiểm tra, học sinh thực hiện các cải tiến

về thiết kế. Học sinh cũng xác định những thay đổi sẽ thực hiện và giải thích

Đặt câu hỏi

Cải tiến

Tưởng tượng

Kiểm tra

Lập kế hoạch

Sáng tạo

cho các sửa đổi này.

Hình 1.2. Sơ đồ các bước quy trình thiết kế kĩ thuật EDP

Cụ thể hoá quy trình thiết kế kĩ thuật, trong tài liệu tập huấn của Bộ giáo dục trung học

có đề xuất quy trình tổ chức hoạt động STEM theo các bước sau:

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Xác định vấn đề hoặc nhu cầu thực tiễn

Nghiên cứu lí thuyết nền (học kiến thức mới)

Lí

Toán Hoá Sinh Tin Công nghệ

(Nội dung dạy học theo chương trình được sắp xếp phù hợp)

Đề xuất các giải pháp khả dĩ

Chọn giải pháp tốt nhất

Chế tạo mô hình hoặc mẫu thử nghiệm

Thử nghiệm và đánh giá

Điều chỉnh thiết kế

Chia sẻ và thảo luận

Hình 1.3. Sơ đồ Quy trình dạy học STEM theo thiết kế kĩ thuật

Tuy nhiên, tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu trên nhưng bước

trong quy trình có thể không cần thực hiện theo trình tự hết bước này mới đến bước tiếp

theo, mà có những bước có thể thực hiện đồng thời, hỗ trợ lẫn nhau. Cụ thể việc “Nghiên

cứu kiến thức nền” có thể được thực hiện đồng thời “Đề xuất giải pháp”; “Chế tạo mô

hình” được thực hiện đồng thời với “Thử nghiệm và đánh giá”, trong đó bước này vừa

là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia. Vì vậy, mỗi bài học STEM được tổ

chức theo 5 pha hoạt động như sau:[8]

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Bảng 1.1. Các pha hoạt động của quy trình dạy học STEM theo thiết kế kĩ thuật

Mục đích Nội dung Dự kiến sản phẩm của HS Cách thức tổ chức hoạt động

HĐ1: Xác định vấn đề

Xác định tiêu sản chí phẩm; phát hiện vấn đề/nhu cầu. Tìm hiểu, đánh giá về tượng, hiện sản phẩm, công nghê.

Các mức độ hoàn thành nội dung (Bài ghi chép thông tin, bài đánh giá, đặt câu hiện về hỏi tượng, sản phẩm, công nghệ,…)

+ GV giao nhiệm vụ (nội dung, phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); + HS thực hiện nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video; cá nhân hoặc nhóm); + HS báo cáo, thảo luận. + HS phát hiện, phát biểu vấn đề.

thành Hình thức kiến mới và đề xuất giải pháp

HĐ2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

Các mức độ hoàn thành nội dung (Xác định và ghi được thông tin, dữ giải liệu, thích, kiến thức mới, giải pháp/thiết kế).

Nghiên cứu dung nội SGK, tài liệu, thí nghiệm đề tiếp nhận, thành hình kiến thức mới và đề xuất giải pháp/thiết kế.

+ GV giao nhiệm vụ (Nêu, đọc, nghe, nhìn để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích kiến thức mới). + HS nghiên cứu SGK, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân hoặc nhóm). + HS Báo cáo, thảo luận.; + GV điều hành, “chốt” kiến thức mới. + HS đề xuất giải pháp, thiết kế mẫu thử nghiệm.

HĐ3: Lựa chọn giải pháp Lựa chọn pháp, giải bản thiết kế. Giải pháp, bản thiết kế được lựa chọn và hoàn thiện. + GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu HS trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp, thiết kế); Trình bày, thích, giải bảo về giải pháp, bản thiết kế để

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

lựa chọn và hoàn thiện.

+ HS báo cáo, thảo luận; + GV điều hành, nhận xét, đánh giá và hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp, thiết kế mẫu thử nghiệm.

Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế.

HĐ 4: Chế tạo mẫu thử nghiệm và đánh giá Dụng cụ/thiết bị/ đồ hình/ mô vật,… đã chế tạo và thử nghiệm, đánh giá.

Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm, chế tạo mẫu theo thiết kế; thử nghiệm và điều chỉnh. + GV giao nhiệm vụ (lựa chọn dụng cụ/ thiết bị thí nghiệm để lắp ráp…); + HS thực hành chế tạo, lắp ráp và thử nghiệm; + GV hỗ trợ HS trong quá trình thực hiện.

Trình bày và thảo luận.

Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu.

HĐ5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh. Dụng cụ/thiết bị/ mô hình/đồ vật,… đã được chế tạo + Bài trình bày báo cáo.

+ GV giao nhiệm vụ (mô tả rõ yêu càu và sản phẩm trình bày); + HS báo cáo, thảo luận (bài báo cáo, trình chiếu, video, dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật đẽ chế tạo,…) theo các hình thức phù hợp (trưng bày, triển lãm, sân khấu hoá); + GV đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện.

Trong phạm vi đề tài này, tác giả sẽ áp dụng quy trình dạy học STEM theo quy trình

thiết kế kĩ thuật gồm 5 bước hoạt động nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho

học sinh.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

1.2. Giáo dục khoa học Robot

1.2.1. Giới thiệu Giáo dục khoa học Robot

Robotics (hay khoa học Robot) là một ngành có sự liên kết giữa khoa học và kĩ thuật.

Robotics bao hàm các việc thiết kế, lắp ráp, vận hành và sử dụng robot, với mục đích

cuối cùng là tạo ra các robot thay thế cho con người hoặc mô phỏng lại hành động của

con người[9].

Giáo dục khoa học robot (hay Educational Robotics) là một lĩnh vực nghiện cứu nhằm

cải thiện trải nghiệm học tập của người học thông qua việc thiết lập, thực hiện, cải thiện

và xác nhận các hoạt động sư phạm, công cụ cụ thể và công nghệ, trong đó robot đóng

vai trò tích cực vào các hoạt động giáo dục được xây dựng dựa trên cơ sở lí thuyết sư

phạm[10].

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng giáo dục khoa học Robot tạo ra nhiều tín hiệu tích cực

trong việc phát triển tư duy phản biện và tư duy giải quyết vấn đề thông qua việc trải

nghiệm các hoạt động như thiết kế, lắp ráp, lập trình, vận hành, thử nghiệm, kiểm thử

robot, với sản phẩm là một con robot nhằm giải quyết vấn đề đã được đặt ra[11].

Ngoài ra, thông qua các hoạt động học tập với robot, học sinh còn có khả năng phát triển

tư duy máy tính[12].

Giáo dục khoa học Robot hiện nay trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng được

tích hợp trong nhiều hoạt động học tập khác nhau như hoạt động ngoại khoá, câu lạc bộ,

trại hè, không gian sáng tạo (makerspace), cuộc thi khoa học, chương trình dạy học chính

khoá trong nhà trường [13]. Trong đó hình thức cuộc thi khoa học robot là một trong

những hình thức phổ biến nhất trong việc tiếp cận giáo dục khoa học robot.

1.2.2. Giáo dục khoa học Robot và Giáo dục STEM

Giáo dục Khoa học Robot được xem như là một cách tiếp cận tốt nhất đối với Giáo dục

STEM trong nhà trường [14]. Giáo dục Khoa học Robot trong đó robot vừa là đối tượng

vừa là công cụ học tập luôn luôn đi đôi với nhưng kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

thuật và Toán học nhằm cho HS kết nối với khoa học, tạo sự hứng thú, đam mê với công

nghệ cũng như khoa học[15].

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tích hợp robot trong giảng dạy, đặc biệt là trong

giáo dục STEM đã đưa ra nhiều lợi ích rất hữu hiệu đối với HS tiểu học và trung học cơ

sở như: phát triển hoạt động khoa học [16], nâng cao sự tiếp thu kiến thức trong môn vật

lí [17]; phát triển kĩ năng, tư duy thiết kế kĩ thuật [18]; tăng cường hiệu năng trong môn

toán học, nhất là học sinh trung bình [19]. 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

và tạo sự hứng thú của HS đối với giáo dục STEM [20].

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

giáo dục STEM thường được chia làm 2 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 qua các hoạt động

như thực hành, làm thí nghiệm, thu thập số liệu[21].

- Robot được xem như là một đối tượng học tập: Robot được xem như là 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[14].

1.2.3. Công cụ Robot trong Giáo dục khoa học Robot

Robot là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong hoạt động dạy học của giáo dục

Robot [22], dù cho robot đóng vai trò là công cụ học tập hay là đối tượng học tập, thì

việc lựa chọn phù hợp bộ robot và nền tảng lập trình là một việc thiết yếu nhằm phát

triển đúng mục tiêu dạy học mà GV mong muốn cho HS. Hiện nay trên thị trường có rất

nhiều bộ dụng cụ robot cho dạy học, phổ biến như LEGO Mindstorms, VEX, Mircro:bit,

GaraSTEM, Arduino… các bộ dụng cụ này đa dạng về chức năng và có mức giá thành

dao động khác nhau, phù hợp cho từng mục đích sử dụng của GV và đối tượng HS.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Tuy nhiên, có thể chia ra các bộ dụng cụ robot trên thị trường thành 3 nhóm khác nhau:

+ Bộ dụng cụ robot điện tử (Electronic Robot Kit): các bộ

dụng cụ này giúp HS không chỉ học về robot mà còn học về

kiến thức điện tử cơ bản, ví dụ như bộ robot của Arduino,

Boebot. Những bộ dụng cụ này cũng yêu cầu khả năng lập

trình tốt, HS sau khi lắp ráp robot, HS được học cách lập trình

và tải mã nguồn vào robot[22]. Hình 1.4. Electronic Robot kit

+ Bộ dụng cụ robot cơ học (Mechanical Robot Kit):

các bộ dụng cụ này cho phép người sử dụng có được

tự do và linh hoạt trong việc lắp ráp cấu trúc cơ học

của robot, có thể kể đến bộ robot phổ biến nhất là

LEGO Mindstorms. Thông qua việc lắp ráp các bộ

phận và cảm biến cho robot, HS có thể được tích luỹ

rất nhiều kiến thức đa dạng như lập trình, vật lí, thiết Hình 1.5. Mechanical Robot kit kế kĩ thuật, khoa học robot[22].

+ Bộ dụng cụ robot người máy (Humanoid Robot): những robot này

thường có hình dạng như động vật (chó, mèo), nhân vật hoạt hình, hay

hình dạng giống cơ thể người. Những robot này đã được lập trình sẵn

và có thể tương tác, giao tiếp với con người thông qua âm thanh giọng

nói, biểu hiện khuôn mặt trên màn hình, cử chỉ tay chân. Những robot

này giúp hỗ trợ người học như là một người bạn, có thể tương tác, nhắc

nhở đúng sai. Một số robot điển hình trong nhóm này có thể kể đến

như Nao, Beebot[22]. Hình 1.6. Humanoid robot

Tuỳ vào mục đích sử dụng mà GV có thể lựa chọn bộ dụng cụ robot

phù hợp cho việc dạy học HS. Sự lựa chọn phù hợp này cần phải được xem xét dựa trên

các yếu tố chính là: giá thành của robot, môn học giảng dạy, độ tuổi của học sinh [22].

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Trong phạm vi của đề tài này, tác giả sẽ sử dụng bộ công cụ robot điện tử trong dạy học

STEM, thông qua việc HS tìm hiểu về robot và điện tử, HS còn được tiếp thu kiến thức

về các môn khoa học, lập trình trên nền tảng mBlock.

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

Ngoài việc quan tâm đến các loại robot, thì ta cũng cần phải quan tâm đến cấu trúc hệ

thống cơ bản của một robot trong Giáo dục robot gồm những bộ phận nào để từ đó có

thể lựa chọn những linh kiện, bộ phận phù hợp cho mục đích sử dụng trong dạy học.

Một hệ thống robot thường sẽ gồm 3 bộ phận cơ bản chính được thể hiện sơ đồ sau:

Hình 1.7. Sơ đồ các bộ phận của robot[23]

+ Bộ phận thu nhận thông tin: hay còn gọi là Cảm biến dùng đề thu thập, ghi nhận các

thông tin từ môi trường bên ngoài thông qua các cảm biến, những thông tin này sẽ được

cung cấp cho bộ não xử lí. Bộ phận này xem như là “giác quan” giống như con người

của robot để robot cảm nhận môi trường xung quanh.

+ Bộ não xử lí, điều khiển: là trung tâm hoạt động của robot, đây là nơi tiếp nhận thông

tin đầu vào từ bộ phận thu nhận tín hiệu. Thông tin sẽ được xử lí và nếu đáp ứng đúng

một điều kiện nào đó, bộ não sẽ tiến hành gửi tín hiệu điều khiển đến bộ phận thực hiện

nhiệm vụ để thực thi một hành động cụ thể phản hồi với thông tin đầu vào.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

+ Bộ phận thực hiện nhiệm vụ: là nơi nhận tín hiệu điều khiển từ trung tâm xử lí, bộ

phận này sẽ tiến hành thực hiện các thao tác cơ học (như quay bánh xe, cánh tay gắp,

chân bước…) theo đúng yêu cầu của bộ não. Bộ phận này cũng sẽ gửi các thông tin

ngược trở lại bộ não xử lí (ví dụ như số vòng quay bánh xe,…).

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

1.3.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề

Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá

trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng

và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,... thực hiện thành công một

loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể. (Theo

Chương trình Tổng thể, 2018)[2].

Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh được hiểu là sự huy động tổng hợp kiến thức,

kĩ năng, thái độ, xúc cảm của học sinh đó để giải quyết các tình huống thực tiễn trong

bối cảnh cụ thể mà các giải pháp không có sẵn ngay lập tức[24].

1.3.2. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề

Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh được thể hiện thông qua những hoạt động trong

quá trình giải quyết vấn đề. Theo tác giả Đỗ Hương Trà, phân tích cấu trúc của năng lực

giải quyết vấn đề qua tiến trình giải quyết vấn đề có thể thấy có bốn thành tố sau[24]:

+ Năng lực tìm hiểu vấn đề: Nhận biết, phát hiện vấn đề, xác định đượ những

thông tin đã cho, thông tin cần tìm.

+ Năng lực đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề: Phân tích, sắp xếp, kết nối các

thông tin với kiến thức đã biết và đưa ra giải pháp, lựa chọn giải pháp tốt nhất để

giải quyết vấn đề. Năng lực thiết lập không gian vấn đề bao gồm mô tả vấn đề

bằng ngôn ngữ vật lí, thiết lập mối quan hệ giữa các đại lượng để giải quyết tình

huống.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

+ Năng lực thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề: Trình bày giải pháp, điều chỉnh

giải pháp cho phù hợp với thực tiễn khi có sự thay đổi.

+ Năng lực đánh giá và phản ánh giải pháp, xây dựng vấn đề mới: Đánh giá giải

pháp đã thực hiện và vấn đề đặt ra; phản ánh giá trị của giải pháp, xác nhận những

kiến thức và kinh nghiệm.

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

Tư duy máy tính (hay Computational Thinking) là thuật ngữ được giới thiệu lần đầu bởi

Wing (2006)[12]. Theo Wing, “Tư duy máy tính (hay Computational Thinking) là các

quá trình tư duy của con người nhằm hình thành vấn đề và đề xuất ra giải pháp cho vấn

đề đó sao cho giải pháp này được thể hiện dưới dạng mà có thể được thực thi hiệu quả

bởi các công cụ xử lí thông tin” [25]. Wing cũng cho rằng Tư duy máy tính là một trong

những kĩ năng cần thiết mỗi người cần biết trong thế kỉ 21.

Tư duy máy tính liên quan đến nhiều quá trình tư duy khác nhau, có thể kể đến một số

quá trình quan trọng nhất trong tư duy máy tính gồm[26]:

+ Phân tích (Decomposition): Chia nhỏ vấn đề, tiến trình thành các thành phần nhỏ hơn

có thể dễ dàng xử lí.

+ Xác định các mối liên hệ (Patter Recognition): Quan sát và tìm ra các điểm tương

đồng, các mẫu hình, mối liên hệ của giữa các vấn đề.

+ Hệ thống hoá (Abstraction): Xác định và rút trích các thông tin cần thiết để giải quyết

vấn đề chính.

+ Thiết kế thuật toán (Algorithm design): đề xuất ra một chuỗi các bước thực thi nhằm

giúp giải quyết các vấn đề mang tính tương tự.

+ Tự động hoá (Automation): sử dụng máy móc hoặc máy tính để thực hiện các công

việc mang tính lặp lại.

Thông qua các quá trình của tư duy máy tính, ta có thể thấy tư duy máy tính có mối liên

hệ tương đồng với tư duy giải quyết vấn đề. Mối quan hệ tương đồng này có thể được

thể hiện qua bảng sau:

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Bảng 1.2. So sánh tư duy GQVD và tư duy máy tính[27]

Tư duy máy tính

Tư duy GQVD Xác định và trình bày vấn đề Nghiên cứu tìm hiểu thông tin

Đối chiếu (Confrontation) Phân tích (Decomposition) Xác định mối liên hệ (Pattern recognition)

thống hoá

Hệ thông tin Hệ thống hoá (Abstraction)

Đề xuất kế hoạch và thực hiện Tư duy thuật toán (Algorithm)

Kiểm tra và điều chỉnh Đánh giá (Evaluation)

Mô tả Xác định, làm rõ vấn đề và các thông tin cần thiết liên quan. Lập luận phân tích vấn đề thành các đối tượng nghiên cứu thành phần. Xác định các thông tin liên hệ phản ánh sự kết nối giữa các đối tượng nghiên cứu trong tổng thể chung để tìm được các giải pháp hiệu quả. Lựa chọn các thông tin và đặc tính quan trọng, hoặc các quy luật với các đối tượng nghiên cứu, cần thiết đối với giải pháp. Đề xuất các bước cụ thể hoặc tiến trình một cách hệ thống, chặt chẽ để giải quyết vấn đề. Vận hành, thử nghiệm sản phẩm/giải pháp để ghi nhận kết quả, phân tích hiệu quả trên cơ sở đối chiếu với các thông đã tổng hợp ở pha hệ thống hoá.

Giáo dục khoa học Robot là một công cụ học tập quan trọng nhằm giúp học sinh phát

triển tư duy máy tính[28]. Nhiều minh chứng chỉ ra rằng học sinh khi tham gia các hoạt

động lắp ráp và lập trình robot tự động cho thấy được sự hữu dụng của robot như là một

công cụ dạy học cho mọi lứa tuổi học sinh. Việc bắt đầu dạy học phát triển tư duy máy

tính cho học sinh từ lứa tuổi nhỏ sẽ giúp học sinh có được thuận lợi trong học tập không

những trong lĩnh vực lập trình hay tính toán mà còn trong nhiều ngành học có liên quan

đến kĩ năng giải quyết vấn đề[28].

Hơn thế nữa, một trong những cách tiếp cận tốt nhất trong giáo dục STEM là tích hợp

STEM với yếu tố tư duy máy tính[29]. Chính nhờ những sự tương đồng giữa giáo dục

STEM, giáo dục khoa học Robot và Tư duy máy tính, mà nếu như ta kết hợp ba yếu tố

này với nhau trong một chủ đề dạy học, có thể là một cách hữu hiệu nhằm phát triển

năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

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

Theo tác giả Lê Hải Mỹ Ngân và Nguyễn Văn Biên, cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề

có sự kết hợp với Giáo dục khoa học Robot và Tư duy máy tính dành cho HS trung học

cơ sở được thể hiện trong bảng sau[27]:

Bảng 1.3. Khung năng lực giải quyết vấn đề trong GD khoa học robot

Thành tố Chỉ số hành vi

Mô tả

Hợp phần

A.1.1 Trình bày vấn đề thực tiễn cần giải quyết.

HS phát hiện các thông tin trong vấn đề thực tiễn cần giải quyết trong tình huống hoặc bối cảnh, từ đó phát biểu vấn đề sử dụng ngôn ngữ cá nhân.

A.1 Phát hiện vấn đề

A.1.2 Làm rõ ý tưởng liên hệ giải pháp sử dụng robot.

HS nhận ra các thông tin trong vấn đề cần giải quyết để thấy 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

A.2.1 Xác định nhiệm vụ cụ thể và các thông tin liên quan trên cơ lí nguyên sở chung của robot.

A. TÌM HIỂU VẤN ĐỂ

HS làm rõ nhiệm vụ cụ thể robot cần thực hiện để giải quyết vấn đề, kèm theo các thông tin chi tiết cần thiết theo nguyên lí hoạt động cơ bản của robot, bao gồm: thông tin tín hiệu đầu vào, các yêu cầu trong việc xử lí thông tin, và thông tin tín hiệu đầu ra hoặc thao tác robot cần thực hiện. **Nhiệm vụ và các thông tin có thể được phát biểu bằng ngôn ngữ nói, ví dụ: Robot/hệ thống cần ghi nhận được thông tin A. Nếu thông tin của A thoả điều kiện B thì robot/hệ thống sẽ thực hiện nhiệm vụ cụ thể là C để giải quyết vấn đề. → A, B, C trong ví dụ này là thông tin HS cần làm rõ.

A.2 Phân tích vấn đề

A2.2 Hệ thống hoá nhiệm vụ cụ thể trong sự gắn kết với các thông tin cần thiết của robot một cách khoa học.

HS sử dụng phương thức trình bày phù hợp để diễn đạt nhiệm vụ cụ thể và các thông tin cần thiết đối với robot sau khi đã xác định được. Việc hệ thống hoá các thông tin của robot một cách khoa học sẽ chính là kết quả cụ thể nhất của quá trình đối chiếu (Confrontation) trong tư duy tính toán. Đây cũng chính là cơ sở để HS tiếp tục các

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

pha hoạt động tiếp theo trong tiến trình giải quyết vấn đề. **Các phương thức trình bày: (1) văn bản viết; (2) sơ đồ; (3) hình vẽ.

B.1.1 Xác định các bộ phận của robot phù hợp với nhiệm vụ.

HS xác định và nêu rõ các linh kiện phù hợp với từng bộ phận của robot trên cơ sở nhiệm vụ cụ thể của robot, bao gồm: cảm biến (thu nhận thông tin), bộ não xử lí và bộ phận thực hiện tác động ra bên ngoài.

B.1.2 Tìm kiếm và trình bày các kiến liên thức quan các bộ phận robot và nhiệm vụ cần thực hiện.

HS huy động và làm rõ các kiến thức thông tin liên quan cần thiết để thực hiện thiết kế, chế tạo và làm chương trình hoạt động cho robot. - Kiến thức về cấu tạo, nguyên lí vận hành của từng bộ phận. - Kiến thức cần thiết để thiết lập các mệnh lệnh cho bộ não của robot.

B. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

B.1 Nghiên cứu và lựa chọn thông tin

**Ghi chú: + Mũi tên màu đỏ thể hiện các nội dung cơ bản tìm hiểu về một robot và robot chính là đối tượng học tập. + Mũi tên màu xanh thể hiện các nội dung thông qua thiết kế robot giải quyết vấn đề, HS sẽ tìm hiểu kiến thức để đưa vào cho robot, khi này robot đóng vai trò công cụ học tập.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

B.1.3 Thực hành tìm hiểu các bộ phận robot.

HS thực hiện các hoạt động khám phá và ghi nhận kết quả để tìm hiểu và vận dụng những kiến thức đã tổng hợp vào làm rõ các bộ phận của robot.

HS trình bày bằng hình vẽ hoặc văn bản viết về cách lắp ráp các bộ phận của robot phù hợp với yêu cầu nhiệm vụ.

B.2.1 Trình bày cách lắp ráp các bộ phận của robot.

B.2 Đề xuất giải pháp

B.2.2 Phân tích và làm rõ các bước “xử lí thông tin” cho bộ não robot.

HS thể hiện rõ các bước “xử lí thông tin” robot cần thực hiện để ghi nhận được thông tin từ cảm biến và thực hiện đúng nhiệm vụ theo yêu cầu. Sơ đồ là cơ sở để HS tiến hành lập trình cho robot.

B.3.1 Kết nối hệ thống robot vào điều kiện sử dụng thực tiễn.

Dựa vào điều kiện thực tiễn sử dụng, HS đề xuất phương án thiết kế sản phẩm hoàn thiện để giải quyết vấn đề. Kết cấu các bộ phận của robot được gắn kết trong một sản phẩm hoàn thiện ứng với điều kiện thực tiễn khi sử dụng.

B.3 Thiết kế sản phẩm

B.3.2 Trình bày phương án thiết kế sản phẩm hoàn thiện đáp ứng thực điều kiện tiễn.

HS trình bày cụ thể thiết kế sản phẩm hoàn thiện bằng một phương thức phù hợp để thể hiện được các nội dung cơ bản: - Cấu trúc và kích thước chi tiết đối với sản phẩm - Nguyên vật liệu sử dụng - Các sử dụng sản phẩm

C.1.1 Thiết lập kế hoạch chế tạo robot.

HS làm rõ các bước cần thực hiện để hoàn thành sản phẩm, bao gồm các bước chuẩn bị, lắp ráp và các bước lập trình đối với một công cụ cụ thể (mBlock, Scratch, …)

C.1 Chế tạo sản phẩm

C.1.2 Chế tạo sản phẩm robot theo kế hoạch.

HS thực hiện theo kế hoạch đã đề ra và hoàn thiện sản phẩm, là giải pháp cụ thể cho vấn đề đặt ra ban đầu.

C. THỰC HIỆN, ĐÁNH GIÁ

HS thử nghiệm vận hành hoạt động của robot, ghi nhận kết quả hoạt động so với yêu cầu trong nhiệm vụ.

C.2.1 Đánh giá sự phù hợp của giải pháp và việc thực hiện tiến theo trình.

C.2 Vận hành và điều chỉnh

C.2.2 Cải tiến và điều chỉnh.

HS phát hiện lỗi sai của sản phẩm; trình bày dự định cải tiến và điều chỉnh.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

TỔNG KẾT CHƯƠNG 1

Trong chương này, tác giả đã tìm hiểu và làm rõ một số nội dung sau:

+ Khái niệm, mục tiêu của GD STEM và vị trí của GD STEM ở Việt Nam hiện nay.

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

+ Khái niệm của GD khoa học robot, mối quan hệ giữa GD khoa học robot và GD STEM.

+ Công cụ và cấu trúc của robot trong dạy học Robotics.

+ Khái niệm, cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề.

+ Sự tương quan giữa NL GQVD và tư duy máy tính (Computational thinking).

+ Khung NL GQVD trong giáo dục khoa học robot.

Trên cơ sở này, tác giả tiếp tục nghiên cứu và vận dụng vào thiết kế chủ đề STEM “Xe

robot tự dò đường” dựa trên quy trình EDP và giáo dục khoa học robot nhằm phát triển

NL GQVD cho HS Trung học cơ sở.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

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

ĐƯỜNG”

2.1. Bối cảnh và ý nghĩa thực tiễn chủ đề

❖ Bối cảnh:

Từ khi Việt Nam bước vào giai đoạn phát triển

công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, nền kinh

tế của Việt Nam có nhiều điểm sáng, mức sống

của người dân được cải thiện từng bước, đạt nhiều

thành tựu đổi mới trong quá trình xây dựng đất

nước. Tuy có nhiều sự cải tiến đáng kể nhưng đi

Hình 2.1. Giao thông ở việt nam liền với nó là vấn đề về tai nạn giao thông và

ùn tắc giao thông, đặc biệt là giao thông đường bộ, khi số vụ giao thông không ngừng

tăng cả về quy mô và số lượng.

An toàn giao thông luôn là một vấn đề nhức nhối trong nhiều năm qua, đã có rất

nhiều biện pháp được đề xuất nhưng vẫn không cải thiện tình hình.

Nguyên nhân chủ yếu dẫn tới tình trạng này thì có rất nhiều như:

+ Do sự gia tăng quá nhanh của các phương tiện giao thông cá nhân.

+ Ý thức của người tham gia giao thông còn quá kém và chưa được cải thiện nhiều

trong những năm gần đây.

+ Cơ sở hạ tầng yếu kém: đường xá của chúng ta quá nhỏ hẹp, chất lượng đường xá

không tăng theo số lượng các phương tiện giao thông, vỉa hè thì bị lấn chiếm, nhiều đoạn

đường xuống cấp quá nhanh có nguy cơ tiềm ẩn tai nạn giao thông.

Những nguyên nhân trên là một trong số ít dẫn đến vấn đề tai nạn và ùn tắc giao

thông hiện nay. Theo thống kê (báo Thanh niên), mỗi năm số vụ tai nạn giao thông dao

động từ 16.000 – 20.000, gây thiệt mạng 6000-8000 người và bị thương hàng chục ngàn

người.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Chính vì thế mà đảm bảo an toàn giao thông trong cộng đồng nói chung và trong môi

trường học đường nói riêng là một vấn đề rất quan trọng, đặc biệt là đối với các đối

tượng học sinh nhỏ tuổi còn chưa đủ nhận thức.

❖ Ý nghĩa thực tiễn:

Nhận thấy vấn đề an toàn giao thông là một trong những vấn đề hiện nay, một trong

những biện pháp khả thi trong tương lai gần của con người là thiết kế các phương tiện

tham gia giao thông tự động như xe robot, các phương tiện này có rất nhiều lợi ích so

với phương tiện hiện nay như:

+ Tự động di chuyển trên đường một cách có trật tự, giúp hạn chế ùn tắc giao thông,

và di chuyển nhanh chóng, ổn định từ nơi này đến nơi khác

+ Không cần sự điều khiển của con người, tránh được sự thiếu ý thức của con người

khi tham gia giao thông dẫn đến tai nạn giao thông.

+ Có thể ứng dụng để vận chuyển hàng hoá, hạn chế được nguồn nhân lực lao động.

+ Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo, giúp bảo vệ môi trường tốt hơn.

Thông qua việc tìm hiểu những lợi ích của các phương tiện robot tự động so với

phương tiện hiện hành, với tư cách là kĩ sư tương lai, học sinh cảm nhận được sự cần

thiết của các phương tiện này, từ đó đề xuất và thiết kế phương tiện xe robot tự động dò

đường giúp khắc phục và hạn chế vấn nạn giao thông hiện nay.

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

Bảng 2.1. Bảng mục tiêu năng lực giải quyết vấn đề trong chủ đề

Thành tố Biẻu hiện hành vi Mã

GQ1.1 HS nhận ra và trình bày được bối cảnh vấn đề cần giải quyết bằng ngôn ngữ cá nhân: thiết kế xe robot tự dò đường theo vạch kẻ nhằm nâng cao chất lượng giao thông hiện nay.

Phát hiện vấn đề

GQ1.2 HS nhận ra được và liên hệ được vấn đề với thực tiễn: trình bày được những ưu thế của việc sử dụng xe robot tự động so với các phương tiện hiện hành.

GQ2.1 Phân tích vấn đề HS xác định rõ được các thông tin cần thiết theo nguyên lí hoạt động cơ bản của xe robot: thông tin đầu vào, các yêu cầu trong

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

việc xử lí thông tin, và thông tin tín hiệu đầu ra hay thao tác robot cần thực hiện.

GQ2.2 HS làm rõ được nhiệm vụ cụ thể của xe robot cần thực hiện để giải quyết vấn đề trên cơ sở nguyên lí chung của robot.

GQ2.3

HS có khả năng hệ thống hoá nhiệm vụ cụ thể của xe robot để thể hiện mối liên hệ giữa các thông tin cần thiết của xe robot một cách khoa học.

GQ3.1 HS phân tích và lựa chọn được các linh kiện phù hợp với từng bộ phận của robot dựa trên cơ sở nhiệm vụ của xe robot.

GQ3.2 HS phân tích và lựa chọn được các kiến thức liên quan cần sử dụng để vận dụng cho việc thiết kế, chế tạo xe robot.

GQ3.3 HS tìm hiểu, trình bày được các nội dung kiến thức liên quan đến: nguồn điện một chiều, động cơ điện một chiều, tốc độ và chuyển động, ánh sáng và sự phản xạ ánh sáng.

GQ3.4

HS tìm hiểu cấu tạo cơ bản của một chiếc xe chạy bằng điện: thực hành lắp ráp xe điện đơn giản sử dụng nguồn điện một chiều và động cơ điện một chiều. Từ đó HS hiểu được về bộ phận cơ bản đầu tiên của robot: bộ phận thực hiện nhiệm vụ. Nghiên cứu và lựa chọn thông tin

GQ3.5

HS tìm hiểu về cách sử dụng vi điều khiển Arduino (kết hợp mạch L293D) để điều khiển các bộ phận của robot và lập trình trực quan bằng mBlock. Từ đó HS hiểu được về bộ phận quan trọng nhất của robot: bộ não xử lí, điều khiển và lập trình cho bộ não.

GQ3.6 HS tìm hiểu nguyên lí hoạt động của cảm biến hồng ngoại và vận dụng để xác định được vạch kẻ đen. Từ đó HS hiểu được về bộ phận cơ bản đầu tiên của robot: bộ phận thu nhận thông tin.

GQ4.1 HS vận dụng kiến thức đã tìm hiểu để trình bày được sơ đồ kết nối các bộ phận của robot với nhau nhằm thiết kế được xe robot đi theo vạch kẻ.

Đề xuất giải pháp

GQ4.2

HS trình bày được sơ đồ khối hay sơ đồ lập trình mBlock thể hiện các bước “xử lí thông tin” của bộ não cho xe robot đi theo vạch kẻ.

GQ5.1 Thiết kế sản phẩm. HS đề xuất được phương án thiết kế xe robot và nguyên lí hoạt động của xe robot vận dụng các nội dung kiến thức đã tìm hiểu.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

GQ5.2 HS trình bày bản thiết kế sản phẩm hoàn thiện gồm các nội dung chính: cấu tạo và kích thước, nguyên vật liệu sử dụng, sơ đồ mạch điện, sơ đồ khối lập trình, cách vận hành sản phẩm.

GQ6.1

HS thiết lập được kế hoạch chế tạo, lắp ráp xe robot, gồm đầy đủ các nội dụng: chuẩn bị nguyên vật liệu, các bước lắp ráp, các bước lập trình điểu khiển bằng phần mềm mBlock. Chế tạo sản phẩm

GQ6.2 HS thực hiện lắp ráp và chế tạo xe robot theo kế hoạch đã đề xuất để ra được sản phẩm hoàn thiện.

GQ7.1 HS vận hành thử nghiệm sản phẩm, ghi nhận được các trường hợp chạy thử đúng và chạy thử sai của sản phẩm.

Vận hành và điều chỉnh GQ7.2 HS phát hiện được các lỗi sai trong các lần chạy thử sai của xe robot và đề xuất được các giải pháp nhằm khắc phụ lỗi để tiến hành cải tiến và điều chỉnh phù hợp.

2.3. Phân tích nội dung kiến thức trong chủ đề

Chủ đề STEM “Xe robot tự dò đường” có nội dung kiến thức đầy đủ ở cả 4 môn học:

Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Tin học, Toán học. Các nội dung kiến thức này gắn liền

với từng bộ phận riêng lẻ của robot, robot sẽ đóng vai trò vừa là đối tượng học tập vừa

là công cụ học tập.

+ Robot đóng vai trò là một đối tượng học tập khi HS tìm hiểu về các nội dung kiến

thức liên quan đến robot và nguyên lí hoạt động của robot, các kiến thức này sẽ nằm

chủ đạo trong môn Công nghệ và Tin học.

+ Robot đóng vai trò là một công cụ học tập khi HS vừa tìm hiểu kiến thức mới vừa

vận dụng các kiến thức đã học vào việc thiết kế, sử dụng robot để giải quyết vấn đề.

Các kiến thức này sẽ tập trung chủ đạo ở các môn Khoa học tự nhiên và Toán học.

Thông qua nghiên cứu nguyên lí hoạt động của xe robot tự dò đường, tác giả đề xuất các

nội dụng kiến thức liên quan để áp dụng trong chủ đề dựa trên Chương trình Tổng thể

2018. Trong đó tác giả không tập trung mục tiêu kiến thức mà chỉ phân tích các nội dung

kiến thức HS có thể đạt được khi thực hiện chủ đề. Ngoài ra, có thể lưu ý là vì đối tượng

HS cho chủ đề là HS khối lớp 8, tuy nhiên có một số nội dung kiến thức liên quan đến

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

chủ đề Ánh sáng thuộc khối lớp 9, nên có thể xem các nội dung kiến thức này là kiến

thức mới HS cần tìm hiểu.

Mối liên hệ giữa các kiến thức STEM và các bộ phận của robot được thể hiện thông qua

sơ đồ dưới đây.

Hình 2.2. Sơ đồ mối liên hệ kiến thức và các bộ phận của robot

*** Ghi chú:

+ Dấu mũi tên xám thể hiện sự tương tác giữa các bộ phận của robot.

+ Mũi tên màu đỏ thể hiện các nội dung cơ bản tìm hiểu về một robot và robot chính là đối tượng học

tập.

+ Mũi tên màu xanh thể hiện các nội dung thông qua thiết kế robot giải quyết vấn đề, HS sẽ tìm hiểu và

vận dụng kiến thức để đưa vào cho robot, khi này robot đóng vai trò công cụ học tập

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

2.3.1. Môn Khoa học tự nhiên

Bảng 2.2. Phân tích nội dung kiến thức môn KHTN

Nội dung Yêu cầu cần đạt Mạch nội dung Môn học

và Tốc độ chuyển động KHTN 7

Lực chuyển động

– Nêu được ý nghĩa vật lí của tốc độ, xác định được tốc độ qua quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian tương ứng, tốc độ = quãng đường vật đi/thời gian đi quãng đường đó. – Liệt kê được một số đơn vị đo tốc độ thường dùng.

Ánh sáng Sự phản xạ KHTN 7

ánh sáng

– Vẽ được hình biểu diễn và nêu được các khái niệm: tia sáng tới, tia sáng phản xạ, pháp tuyến, góc tới, góc phản xạ, mặt phẳng tới, ảnh. – Vận dụng được định luật phản xạ ánh sáng trong một số trường hợp đơn giản.

KHTN 9 Sự tán sắc và Màu sắc

- Nêu được khái niệm ánh sáng trắng là ánh sáng tổng hợp từ vô số màu sắc khác nhau từ đỏ đến tím. – Nêu được màu sắc của một vật được nhìn thấy phụ thuộc vào màu sắc của ánh sáng bị vật đó hấp thụ và phản xạ. – Vận dụng kiến thức về sự truyền ánh sáng, màu sắc ánh sáng, giải thích được một số hiện tượng đơn giản thường gặp trong thực tế.

Điện học Dòng điện KHTN 8

– Định nghĩa được dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện.

Nguồn điện

– Nêu được nguồn điện có khả năng cung cấp năng lượng điện và liệt kê được một số nguồn điện thông dụng trong đời sống.

điện

Mạch đơn giản

– Vẽ được sơ đồ mạch điện với kí hiệu mô tả: điện trở, biến trở, chuông, ampe kế (ammeter), vôn kế (voltmeter), đi ốt (diode) và đi ốt phát quang. – Mắc được mạch điện đơn giản với: pin, công tắc, dây nối, bóng đèn, động cơ điện.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

2.3.2. Môn Công nghệ

Bảng 2.3. Phân tích nội dung kiến thức môn Công nghệ

Nội dung Yêu cầu cần đạt Mạch nội dung Môn học

hiểu Tìm thiết kế Công nghệ 5

Công nghệ và đời sống

– Nhận thức được muốn tạo ra sản phẩm công nghệ cần phải thiết kế; thiết kế là một quá trình sáng tạo. – Vẽ phác thảo, nêu được ý tưởng thiết kế một sản phẩm công nghệ đơn giản. – Thiết kế được một sản phẩm thủ công kĩ thuật đơn giản theo hướng dẫn.

Thủ công kĩ thuật Lắp ráp mô hình xe điện Công nghệ 5

– Kể tên, nhận biết được các chi tiết của bộ lắp ghép mô hình xe điện chạy bằng pin. – Lắp ráp, vận hành được được mô hình xe điện chạy bằng pin.

Vẽ kĩ thuật – Đọc được bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp đơn giản Công nghệ 8

Công nghệ và thiết kế kĩ thuật

Kĩ thuật điện – Trình bày được cấu trúc chung của mạch điện, thành phần và chức năng của các bộ phận chính trên mạch điện. – Vẽ và mô tả được sơ đồ khối của mạch điện điều khiển đơn giản. – Lắp ráp được các mạch điện điều khiển đơn giản có sử dụng một mô đun cảm biến.

Thiết kế kĩ thuật

– Mô tả được các bước cơ bản trong thiết kế kĩ thuật. – Thiết kế được một sản phẩm đơn giản theo gợi ý, hướng dẫn

2.3.3. Môn Tin học

Bảng 2.4. Phân tích nội dung kiến thức môn Tin học

Nội dung Yêu cầu cần đạt Mạch nội dung Môn học

trình Giải quyết vấn Lập trực quan – Mô tả được kịch bản đơn giản dưới dạng thuật toán và tạo được một chương trình đơn giản. Tin học 8

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

– Chạy thử, tìm lỗi và sửa được lỗi cho chương trình.

đề với sự trợ giúp của máy tính

2.3.4. Môn Toán học

Bảng 2.5. Phân tích nội dung kiến thức môn Toán học

Nội dung Yêu cầu cần đạt Mạch nội dung Môn học

Đo lường Biểu

Toán học 4 và 5 tượng về đại lượng và đơn vị đo đại lượng

– Nhận biết được đơn vị đo độ dài: mm (mi-li- mét); quan hệ giữa các đơn vị m, dm, cm và mm. – Nhận biết được các đơn vị đo thời gian: giây, thế kỉ và quan hệ giữa các đơn vị đo thời gian đã học. – Nhận biết được vận tốc của một chuyển động đều; tên gọi, kí hiệu của một số đơn vị đo vận tốc: km/h (km/giờ), m/s (m/giây).

hành

Thực đo lường - Sử dụng một số dụng cụ đơn giản để đo lường độ dài, thời gian.

Tính toán và ước lượng với các số đo đại lượng

– Thực hiện được việc chuyển đổi và tính toán với các số đo độ dài (mm, cm, dm, m, km); thời gian (giây, phút, giờ). – Giải quyết được một số vấn đề gắn với việc giải các bài toán liên quan đến chuyển động đều (tìm vận tốc, quãng đường, thời gian của một chuyển động đều).

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

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

• Đối tượng học sinh: lớp 8 hoặc lớp 9 cấp THCS.

• Tổng thời lượng chủ đề: gồm 7 tiết trên lớp và 3 tuần làm việc tại nhà.

• Đặc điểm lớp học: Lớsp học được chia thành 5-6 nhóm, mỗi nhóm từ 4-5 HS.

Bảng 2.6. Bảng tiến trình tổng thể tóm tắt các pha hoạt động dạy học

Hoạt động Thời gian Mục tiêu Định hướng cách thức tổ chức Sản phẩm dự kiến Học liệu

BCH 1 + GV nêu tình huống học tập và giao nhiệm vụ cho HS. 10 phút GQ1.1 GQ1.2 Báo cáo về ưu điểm của xe robot.

PHT 1 BCH 2

25 phút

GQ2.1 GQ2.2 GQ2.3 GQ3,1 GQ3,2

HĐ1: Đặt vấn tìm hiểu đề, tổng quan về robot. [Confrontation] đồ + Sơ thông tin cần thiết của robot. + Sơ đồ cấu trúc và linh kiện robot. + Sơ đồ kiến thức liên quan.

+ GV giới thiệu cho HS về các bộ phận cơ bản của xe robot. + HS hoạt động theo nhóm, xác định nhiệm vụ cụ thể và các thông tin cần thiết theo nguyên lí hoạt động của robot, sơ đồ hoá cấu trúc hoạt động của robot, dưới sự hướng dẫn của GV. + HS xác định các bộ phận và linh kiện cần thiết cho xe robot. + HS tìm hiểu và lựa chọn những kiến thức liên quan để áp dụng cho xe robot.

PhĐG5

+ Bảng tiêu chí đánh giá thống nhất.

10 phút

+ GV giới thiệu tiến trình của chủ đề và thống nhất bảng tiêu chí đánh giá với HS. + GV giao nhiệm vụ cho HS về nhà tìm hiểu một số kiến thức liên quan.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

tập Báo cáo kiến thức GQ3.3 1 tuần + HS tìm hiểu, ôn tập một số nội dung kiến thức liên quan đã học ở nhà.

HĐ2.0. Ôn tập kiến thức Phiếu ôn kiến thức

BCH 3 PHT 2 PhĐG1

1 tiết GQ3.4

HĐ2.1. Nguồn điện và động cơ. + Bản báo kiến thức Điện học. + Bản thiết kế xe. + Mô hình sản phẩm xe.

+ HS nhắc lại một số kiến thức về nguồn điện một chiều, động cơ điện một chiều. + GV tổ chức cho HS hoạt động nhóm: thực hiện đề xuất phương án và lắp ráp xe chạy bằng điện đơn giản.

2 tiết GQ3.5

BCH 4. PHT 3, 4, 5 PhĐG2 Bộ dụng cụ.

HĐ2.2. Arduino và lập trình mBlock

] n o i t i n g o c e R n r e t t a P [ ] n o i t i s o p m o c e D [ . c ứ h t

n ế i k

+ Bản báo cáo tìm thức kiến hiểu về Arduino và mBlock. + Mô hình xe robot Arduino. + Bản báo cáo đo tốc độ xe robot.

á h p m á h K

+ GV hướng dẫn HS tìm hiểu về vi điều khiển Arduino, cách kết nối Arduino với các bộ phận của robot. + GV hướng dẫn HS tìm hiểu về lập trình cho Arduino bằng phần mềm mBlock. + GV tổ chức cho HS hoạt động nhóm: thực hành đo tốc độ của xe robot ở các mức công suất khác nhau.

BCH 5 PHT 6 PhĐG3

: 2 Đ H

1 tiết GQ3.6 GQ5.1

HĐ2.3. Cảm biến hồng ngoại. Đề xuất giải pháp + Bản báo cáo kiến thức. + Bản báo cáo tìm hiểu cảm hồng biến ngoại. + Bản thiết kế đơn giản của sản phẩm chủ đề.

+ GV yêu cầu HS nhắc lại kiến thức về ánh sáng, sự phản xạ ánh sáng; hướng dẫn HS tìm hiểu về kiến thức mới: sự tán xạ màu sắc. + GV hướng dẫn HS tìm hiều về cảm biến hồng ngoại và cách kết nối cảm biến với Arduino. + GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm và đề xuất ý tưởng giải quyết vấn đề chủ đề dựa trên những kiến thức đã tìm hiểu

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

PHT 7

1 tuần + HS làm việc tại nhà theo nhóm để hoàn thành bản thiết kế sản phẩm gồm: bảng nguyên vật liệu, bản thiết kế sản phẩm, sơ đồ mạch điện, bản vẽ sơ đồ lập trình, cách vận hành xe robot. GQ4.1 GQ4.2 GQ5.1 GQ5.2

+ Bản thiết kế sản phẩm hoàn thiện. + Bài báo cáo bản thiết kế của nhóm. + Bản đánh giá bản thiết kế của các nhóm khác. HĐ3: Lập bản thiết kế sản phẩm. Báo cáo bản thiết kế. [Abatraction]

1 tiết GQ5.2 + Các nhóm HS báo cáo bản thiết kế sản phẩm. GV và các nhóm nhận xét, góp ý và phản biện.

PHT 7 PhĐG 4, 7

PHT 8, 9

Lắp thử sản 1 tuần

GQ6.1 GQ6.2 GQ7.1 GQ7.2 HĐ4: ráp và nghiệm phẩm. [Algorithm] + HS lập kế hoạch lắp ráp sản phẩm gồm: chuẩn bị nguyên vật liệu, cách lắp ráp, cách lập trình. + HS làm việc tại nhà theo nhóm và lắp ráp sản phẩm hoàn thiện như đã lập kế hoạch. + HS vận hành thử sản phẩm, phát hiện lỗi, điều chỉnh và cải tiến.

+ Bản thiết kế đã chỉnh sửa. + Bản kế hoạch lắp sản ráp phẩm. + Mô hình sản phẩm hoàn thiện. + Bản báo cáo thử nghiệm sản phẩm.

PhĐG 4, 7, 6, 8 1 tiết GQ7.2

HĐ5: Báo sản cáo phẩm. [Evaluate]

+ HS báo cáo sản phẩm, vận hành thử để GV đánh giá. + HS báo cáo lại quá trình lắp ráp sản phẩm: những khó khăn, lỗi sai, giải pháp khắc phục. HS đề xuất cải tiến sản phẩm. + Bài báo cáo mô hình sản phẩm. + Bản đánh giá sản phẩm của các nhóm khác.

*** Chú thích viết tắt:

+ Bộ câu hỏi định hướng: BCH.

+ Phiếu học tập: PHT. + Phiếu đánh giá: PhĐG.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Hình 2.3. Sơ đồ tiến trình dạy học

2.5. Phương tiện, học liệu

2.5.1. Bộ dụng cụ Arduino – based robotic kit

Mỗi nhóm được cung cấp một bộ dụng cụ sau dùng cho toàn bộ nội dung chủ đề.

Ngoài ra, mỗi nhóm HS cũng được cung cấp thêm một máy tính cá nhân để lập trình

mBlock. Máy tính cần được cài sẵn phần mềm mBlock bản mới nhất và có thêm

extension “Motor shield L293D” để điều khiển motor (xem chi tiết ở Phụ lục hướng dẫn

lập trình mBlock).

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Bảng 2.7. Bộ dụng cụ sử dụng trong chủ đề.

STT Thiết bị, linh kiện Hình ảnh minh hoạ Số lượng dự kiến Chi phí dự tính (VND)

1. 1 bộ 85.000 Mạch Arduino Uno R3 + dây cáp USB

2. 1 bộ 32.000 Mạch điểu khiển động cơ Motor shield L293D

3. 2 cái 10.000 x2 Cảm biến hồng ngoại TCRT5000

4. 2 bộ 25.000 x2 Motor DC giảm tốc V1 + bánh xe V1

5. Bánh xe đa hướng 1 cái 5.000

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

6. 1 cái 10.000 Hộp đế 4 pin AA có công tắc

7. Pin AA Panasonic 4 viên 3.000 x4

8. 10 dây 10.000 Dây nối đầu đực – cái

9. 4 cái 2.000 Cầu đấu dây điện domino

10. 1 cái 4.000 Công tắc bập bênh đỏ

11. 5.000 Đinh ốc, bù lông + ống trụ đồng 10mm 10 ốc, 10 bù lông, 10 ống trụ

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

12. 1 tấm 10.000 Bìa foam 50x50cm (dày 5mm)

13. Súng bắn keo 1 cái

14. Dao rọc giấy 1 cái

15. Kéo cắt giấy 1 cái

16. Băng keo 2 mặt 1 cuộn

17. Băng keo đen 1 cuộn

18. Tua vít 1 cái

245.000 Tổng chi phí

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

2.5.2. Tài liệu hướng dẫn thực hiện sản phẩm

2.5.2.1. Bản thiết kế sản phẩm hoàn thiện

Bản vẽ cấu tạo sản phẩm

Chú thích

(1) Khung xe (2) Bánh xe (3) Bộ 4 pin AA ghép 6V (4) Công tắc khởi động (5) Mạch Arduino + L293D (6) Cảm biến hồng ngoại (7) Các dây điện nối (8) Bánh xe đa hướng (9) Động cơ điện 1 chiều (motor)

Hình 2.4. Bản vẽ cấu tạo mặt trên xe robot

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Hình 2.5. Bản vẽ cấu tạo mặt dưới xe robot.

Bản vẽ sơ đồ mạch điện:

Hình 2.6. Bản vẽ sơ đồ mạch điện

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Sơ đồ khối lập trình mBlock:

Hình 2.7. Sơ đồ khối lập trình mBlock

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

2.5.2.2. Hướng dẫn thực hiện sản phẩm theo hoạt động khám phá 2.1: Lắp ráp xe chạy

bằng điện đơn giản.

Bảng 2.8. Hướng dẫn lắp ráp sản phẩm trong HĐ2.1.

Bước Mô tả thực hiện Hình minh hoạ

1. Cắt bìa form theo kích thước như hình để làm cho phần khung xe

Đánh dấu vị trí nơi sẽ đặt 2 motor. Lưu ý các vị trí nên cân bằng hai bên để xe khi hoạt đông sẽ không bị lệch hướng

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Đánh dấu thêm 2 vị trí: + (1) là vị trí để đặt công tắc + (2) là vị trí để cố định bánh xe đa hướng (gồm 4 lỗ nhỏ để vặn cố định bằng ốc vít)

4. Dùng kéo và dao rọc giấy để đục các lỗ nơi vị trị đã đánh dấu

Đục thêm 1 số lỗ nữa để có thể nối dây điện từ dưới gầm xe đi lên cho các bước sau.

Sử dụng súng bắn keo để dán dính 2 motor vào 2 vị trí motor đã đánh dấu. Lưu ý khi dán, dán mặt ngoài của motor ở ngoài (mặt có đánh dấu chấm tròn).

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Dùng các trụ nhựa và đinh ốc để cố định bánh xe đa hướng vào khung xe tại 4 lỗ mà ta đã đục trước.

Sử dụng keo 2 mặt để dán hộp đế pin 4AA ở phần trên của khung xe. Gắn thêm 1 công tắc tại vị trí lỗ công tắc đã khoét.

+ Luồn dây nối màu đỏ của đế pin xuống dưới gầm xe, cố định vào 1 đầu của công tắc. + Dùng thêm 1 dây đỏ khác để cố định với đầu còn lại của công tắc và nối dây lên phía trên khung xe.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Tiến hành nối dây giữa nguồn pin và 2 motor theo sơ đồ mạch sau:

10.

Có thể sử dụng các cầu đấu dây domino để nối dây 2 motor song song được dễ dàng hơn.

11.

Gắn thêm bánh xe vào 2 motor để được xe hoàn chỉnh. Sau đó, tiến hành bật công tắc, kiểm tra 2 bánh xe có cùng chiều quay hay không. Nếu không, tiến hành đảo dây nối để đồng bộ cùng chiều quay của 2 motor.

2.5.2.3. Hướng dẫn thực hiện sản phẩm theo hoạt động 2.2: MODULE khám phá 2:

Arduino và lập trình mBlock

+ Lắp ráp sản phẩm

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Bảng 2.9. Hướng dẫn lắp ráp sản phẩm trong HĐ2.2

Bước Mô tả thực hiện Hình minh hoạ

Tháo các dây nối motor với dây nối nguồn điện đã thực hiện ở hoạt động 1.

Đặt mạch điều khiển động cơ L293D phía trên mạch Arduino và ghép lại theo đúng vị trí các chân cắm giữa 2 mạch.

Sử dụng keo 2 mặt hoặc keo nến để cố định mạch Arduino+L293D phía trên khung xe.

4. Sơ đồ mạch điện ta sẽ kết nối giữa các bộ phận

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Arduino + L293D M+ 5.

GND

Nối dây từ nguồn pin với mạch Arduino + L293D. Chú ý: Cần nối dây đúng thứ tự: Nguồn pin Dây đỏ cực (+) Dây đen cực (-)

*** Không nên thực hiện ngược lại vì có thể gây hỏng mạch. Sử dụng tua vít để cố định đầu dây nối.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Nối dây từ 2 motor đến mạch Arduino+L293D ở vị trí M2 (motor trái), M3 (motor phải). Sử dụng tua vít để cố định đầu dây nối. Lưu ý các cách nối dây ở trên chỉ là tham khảo, bạn có thể hoàn toàn nối dây motor theo vị trí tuỳ ý trong 4 đầu nối M1 – M4.

Sau khi nối dây xong ta có được xe robot đã kết nối với vi xử lí hoàn chỉnh.

Cắp cáp kết nối USB vào mạch Arduino. Cắm đầu cáp còn lại vào đầu USB của máy tính để chuẩn bị cho phần lập trình.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

+ Lập trình mBlock

Dưới đây là một số khối lệnh tham khảo có thể sử dụng trong Hoạt động dạy học.

+ Khối lệnh có chức năng di chuyển xe về tiến phía trước. Hướng dẫn: sử dụng 2 khối

lệnh quay tới 2 motor M2, M3 ở mức công suất 100%.

Hình 2.8. Khối lệnh điều khiển xe chạy thẳng

+ Khối lệnh có chức năng di chuyển xe lùi về phía trước. Hướng dẫn: sử dụng 2 khối

lệnh quay lùi 2 motor M2, M3 ở mức công suất 100%.

Hình 2.9. Khối lệnh điều khiển xe đi lùi

+ Khối lệnh có chức năng di chuyển xe tiến về trước trong 3s, sau đó lùi về sau trong 3s,

lặp lại liên tục quá trình này, mức công suất 50%. Hướng dẫn: sử dụng cặp khối lệnh

quay tới motor trong 3s, và cặp khối lệnh quay lùi motor trong 3s, lồng tất cả khối lệnh

này trong khối lệnh lặp vô hạn “forever”.

Hình 2.10. Khối lệnh điều khiển xe đi tới 3s, đi lùi 3s.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

2.5.2.4. Hướng dẫn thực hiện sản phẩm theo hoạt động 2.3: MODULE khám phá 3: Cảm

biến hồng ngoại.

Kết nối cảm biến hồng ngoại và Arduino.

Bảng 2.10. Hướng dẫn lắp ráp sản phẩm trong HĐ2.3

Bước Mô tả thực hiện Hình minh hoạ

Sơ đồ nối dây giữa cảm biến hồng ngoại và mạch Arduino.

Arduino 1.

Cảm biến hồng ngoại VCC GND A0 5V GND A0

2. Tiến hành nối dây theo sơ đồ nối dây như trên.

Đọc dữ liệu từ cảm biến hồng ngoại sử dụng Microsoft Excel

Để đọc thông tin từ cảm biến truyền đến máy tính, ta sẽ sử dụng tính năng Data Streamer

của Microsoft Excel. Data Streamer là tính năng cho phép chúng ta đọc dữ liệu theo thời

gian thực từ các bộ vi xử lí điều khiển (Arduino, micro:bit,…) truyền tín hiệu đến máy

tính. Ngoài ra Data Streamer còn giúp sơ đồ hoá dữ liệu đọc được thành các đồ thị trực

quan.

+ Kích hoạt tính năng Data Streamer:

Đầu tiên, ta cần kích hoạt tính năng này trên Microsoft Excel theo các bước sau:

B1. Đảm bảo chúng ta đang sử dụng bản Office 365 mới nhất từ Microsoft.

B2. Mở Microsoft Execl. Vào mục File ở hàng thanh công cụ phía trên. Sau đó chọn

mục Options.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

→

B3. Bảng chọn Excel Options hiện ra. Tiến hành chọn mục Add-ins ở cột trái → chọn

Manage →Chọn COM Add-ins → Chọn GO.

B3. Bảng chọn COM Add-ins hiện ra → Tích chọn Microsoft Data Steamer for Excel

→ Nhấn OK.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

B4. Sau khi hoàn thành, chúng ta sẽ thấy có thêm mục chọn Data Streamer ở thanh

công cụ phía trên

Lập trình cho Arduino để gửi tín hiệu dữ liệu từ cảm biến hồng ngoại về máy tính

B1. Kết nối cáp USB (đã kết nối với Arduino) với máy tính thông qua cổng USB.

B2. Lập trình với các khối lệnh sau đây bằng phần mềm mBlock. Chức năng của khối

lệnh này là: đọc dữ liệu từ chân cắm A0 (chân cắm với cảm biến hồng ngoại), lưu dữ

liệu vào biến “hong_ngoai”, sau đó truyền dữ liệu về máy tính thông bằng khối lệnh

“Write … to serial port”; tất cả các khối lệnh trên sẽ được lặp đi lặp lại nên tục nên sẽ

được đặt trong khối “forever”.

B3. Upload (nạp) khối lệnh đã lập trình vào Arduino.

Đọc dữ liệu bằng Data Streamer

B1. Mở nguồn cho mạch Arduino hoạt động, kết nối Arduino với máy tính bằng cổng

USB.

B2. Mở Microsoft Excel, chọn mục Data Streamer ở thanh trên cùng.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

B3. Chọn Connect a Device. Chọn thiết bị Arduino Uno đã kết nối.

B4. Sau khi hoàn thành, dữ liệu sẽ được đọc và hiển thị trên màn hình như bên dưới.

Tiến hành ghi nhận dữ liệu đọc được từ cảm biến.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

2.5.2.5. Hướng dẫn lắp ráp hoàn thiện sản phẩm chủ đề

Bảng 2.11. Hướng dẫn lắp ráp hoàn thiện sản phẩm

Bước Mô tả thực hiện Hình minh hoạ

Dùng 2 trụ đồng gắn cố định vào 2 cảm biến hồng ngoại, vặn chặt bằng đinh ốc.

Dùng kéo để đục 2 lỗ nhỏ cách nhau 10 cm ở phía đầu của xe robot, nhằm để gắn cố định 2 cảm biến hồng ngoại tại các vị trí này.

Dùng đinh ốc gắn cố định 2 cảm biến hồng ngoại tại 2 vị trí đã đục. Dùng 3 dây nối khác màu cho mỗi cảm biến và nối đầu dây vào các chân cắm của cảm biến hồng ngoại (chỉ nối với chân A0, VCC, GND).

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

4. Sơ đồ nối dây 2 cảm biến:

Tiến hành nối dây kết nối cảm biến hồng ngoại với mạch Arduino. Cảm biến bên trái:

Arduino

5. Cảm biến hồng ngoại VCC GND A0

5V GND A2 Cảm biến bên phải:

Arduino

Cảm biến hồng ngoại VCC GND A0 5V GND A0

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Sau khi nối dây, ta có mô tự dò hình xe robot đường hoàn chỉnh.

Nguyên lí hoạt động của xe robot tự dò đường

Như ta đã ghi nhận dữ liệu cảm biến hồng ngoại từ hoạt động 2.3, ta thấy rằng nếu như

cảm biến hồng ngoại đặt ngay mặt phẳng trắng thì dữ liệu ta nhận được là khoảng từ

400 – 600, còn mặt phẳng đen thì dữ liệu ta nhận được là khoảng từ 800 – 900. Vậy ta

có thể chọn giá trị trung bình 700 làm điểm mốc, và ta quy ước:

• Nếu giá trị cảm biến > 700 → cảm biến ở vạch đen. • Nếu giá trị cảm biến < 700 → cảm biến ở nển trắng.

Ta sẽ thiết kế xe robot dò đường gồm tối thiểu 2 cảm biến hồng ngoại được gắn ở phía

trước xe giống như bản thiết kế mẫu. Xe robot sẽ xử lí tự động theo 4 trường hợp sau:

Bảng 2.12. Nguyên lí hoạt động sản phẩm

Trường hợp Cách xử lí

Ở trường hợp này, ta nhận được giá trị từ cả 2 cảm biến là < 700, tức cả 2 cảm biến đều ở vị trí nền trắng, lúc này ta sẽ cần điều khiển cả 2 motor M3 (trái) và M2 (phải) quay tiến → Xe chạy thẳng.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Ở trường hợp này, ta nhận được giá trí từ 2 cảm biến như sau: + Cảm biến trái > 700 → Ở vạch đen. + Cảm biến phải < 700 → Ở nền trắng. → Xe lúc này đang bị đi lệch sang phải Ta sẽ cần điều khiển xe rẽ trái để trở về đúng đường đi vạch đen bằng cách: + Điều khiển motor trái (M3) quay lùi hoặc dừng quay. + Điều khiển motor phải (M2) quay tới. → Xe rẽ trái.

Ở trường hợp này, ta nhận được giá trí từ 2 cảm biến như sau: + Cảm biến trái < 700 → Ở nền trắng + Cảm biến phải > 700 → Ở vạch đen. → Xe lúc này đang bị đi lệch sang trái Ta sẽ cần điều khiển xe rẽ phải để trở về đúng đường đi vạch đen bằng cách: + Điều khiển motor trái (M3) quay tới + Điều khiển motor phải (M2) quay quay lùi hoặc dừng quay. → Xe rẽ phải.

Ở trường hợp này, ta nhận được giá trị từ cả 2 cảm biến là > 700, tức cả 2 cảm biến đều ở vị trí vạch đen, lúc này ta sẽ cần điều khiển cả 2 motor M3 (trái) và M2 (phải) dừng lại → Xe dừng lại.

Ta sẽ tiến hành cho Arduino kiểm tra giá trị cảm biến liên tục lặp đi lặp lại và cũng xử lí

điều khiển motor liên tục theo từng trường hợp giá trị thu được từ cảm biến.

Lập trình cho sản phẩm chủ đề:

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

B1. Kết nối mạch Arduino với máy tính thông qua cáp USB.

B2. Mở phần mềm mBlock. Dựa vào nguyên lí hoạt động đã nêu trên, ta sẽ lập trình

bằng mBlock cho Arduino theo mẫu Hình 2.7. Sơ đồ khối lập trình mBlock

B3. Nạp (Upload) khối lệnh đã lập trình vào mạch Arduino.

2.5.3. Học liệu trong chủ đề

Dánh sách các học liệu và hướng dẫn sử dụng. Chi tiết nội dung Phiếu học tập có thể

xem ở phần Phụ lục.

Bảng 2.13. Danh sách học liệu sử dụng trong chủ đề.

Tên học liệu Số lượng Hướng dẫn sử dụng

1 phiếu/HS Phiếu ôn tập kiến thức

+ Gồm các câu hỏi ôn tập kiến thức. + Mỗi HS có 1 phiếu để tự ôn tập một số kiến thức liên quan trong chủ đề đã học ở môn Khoa học tự nhiên.

Phiếu học tập số 1 1 phiếu/nhóm + Gồm phần hoạt động nhóm để tìm hiểu cấu

tạo của robot. + Mỗi nhóm có 1 phiếu để thảo luận nhóm cho các nhiệm vụ học tập trong Hoạt động 1. + GV dựa trên trả lời của HS để đánh giá cho biểu hiện NL GQ2.1, GQ2.2, GQ2.3, GQ3.1, GQ3.2.

Phiếu học tập số 2

1 phiếu/nhóm + Gồm phần trả lời ôn tập kiến thức chủ đề 1. “Nguồn điện, mạch điện và hiệu điện thế” và phần hoạt động nhóm cho Hoạt động 2.1.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

+ Mỗi nhóm có 1 phiếu để trả lời ôn tập kiến thức và thảo luận nhóm đề xuất bản thiết kế xe điện đơn giản trong Hoạt động 2.1. + GV dựa trên trả lời của HS để đánh giá cho biểu hiện NL GQ3.3, GQ3,4.

Phiếu học tập số 3 1 phiếu/HS

+ Gồm phần ghi nhận kiến thức tìm hiểu Arduino và mạch điều khiển động cơ L293D dành cho cá nhân HS trong Hoạt động 2.2. + Gồm phần hoạt động nhóm vẽ sơ đồ nối dây giữa Arduino và motor. Cá nhân HS thảo luận theo nhóm và điền vào phiếu của mình. + GV dựa trên trả lời của HS để đánh giá cho biểu hiện NL GQ3,5.

Phiếu học tập số 4 1 phiếu/HS

+ Gồm phần ghi nhận kiến thức tìm hiểu lập trình bằng phần mềm mBlock trong Hoạt động 2.2. + Gồm phần hoạt động nhóm vẽ sơ đồ lập trình. Cá nhân HS thảo luận theo nhóm và điền vào phiếu của mình. + GV dựa trên trả lời của HS để đánh giá cho biểu hiện NL GQ3,5.

Phiếu học tập số 5

1 phiếu/nhóm + Gồm phần trả lời ôn tập kiến thức chủ đề 2. “Tốc độ và chuyển động” và phần hoạt động nhóm cho Hoạt động 2.2. + Mỗi nhóm có 1 phiếu để trả lời ôn tập kiến thức và thảo luận nhóm đề xuất phương án đo tốc độ xe và ghi báo cáo. + GV dựa trên trả lời của HS để đánh giá cho biểu hiện GQ3.3, GQ3,5.

Phiếu học tập số 6

1 phiếu/nhóm + Gồm phần trả lời ôn tập kiến thức chủ đề 3. “Ánh sáng, sự phản xạ ánh sáng” và phần hoạt động nhóm cho Hoạt động 2.3. + Mỗi nhóm có 1 phiếu để trả lời ôn tập kiến thức cũ, ghi nhận kiến thức mới, tìm hiểu về nguyên lí hoạt động cảm biến hồng ngoại. + GV dựa trên trả lời của HS để đánh giá cho biểu hiện NL GQ3.3, GQ3,6.

Phiếu học tập số 7 1 phiếu/HS; 1 phiếu/nhóm + Gồm các mục đề xuất cho bản thiết kế sản phẩm.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

+ Mỗi HS đề xuất bản thiết kế theo ý tưởng cá nhân. + Mỗi nhóm HS thống nhất ý tưởng cá nhân điền vào phiếu chung của nhóm + GV dựa trên trả lời của HS để đánh giá cho biểu hiện NL GQ4.1, GQ4.2, GQ5.1, GQ5.2

Phiếu học tập số 8 1 phiếu/nhóm + Gồm các mục đề xuất kế hoạch lắp ráp sản

phẩm hoàn thiện theo bản thiết kế. + Mỗi nhóm HS thảo luận đề xuất kế hoạch. + GV dựa trên trả lời của HS để đánh giá cho biểu hiện NL GQ6.1, GQ6.2.

Phiếu học tập số 9 1 phiếu/nhóm + Gồm phần báo cáo vận hành thử nghiệm sản

phẩm tại nhà của nhóm HS. + Mỗi nhóm HS thảo luận vận hành thử nghiệm sản phẩm và ghi lại kết quả. + GV dựa trên trả lời của HS để đánh giá cho biểu hiện NL GQ7.1, GQ7.2

Phiếu đánh giá số 1 1 phiếu/nhóm + GV dùng để đánh giá phần hoạt động của mỗi

nhóm HS ở Hoạt động 2.1. + GV dùng kết quả để đánh giá cho biểu hiện GQ3.3, GQ3,4.

Phiếu đánh giá số 2 1 phiếu/nhóm + GV dùng để đánh giá phần hoạt động của mỗi

nhóm HS ở Hoạt động 2.2. + GV dùng kết quả để đánh giá cho biểu hiện NL GQ3.3, GQ3,5.

Phiếu đánh giá số 3 1 phiếu/nhóm + GV dùng để đánh giá phần hoạt động của mỗi

nhóm HS ở Hoạt động 2.3. + GV dùng kết quả để đánh giá cho biểu hiện NL GQ3.3, GQ3,6.

Phiếu đánh giá số 4 1 phiếu/nhóm + GV dùng để đánh giá bản thiết kế sản phẩm

của mỗi nhóm HS. + GV dùng kết quả để đánh giá cho biểu hiện NL GQ5.1, GQ5.2.

Phiếu đánh giá số 5 1 phiếu/nhóm + GV dùng để đánh giá sản phẩm hoàn thiện

của mỗi nhóm HS. + GV dùng kết quả để đánh giá cho biểu hiện NL GQ6.2.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Phiếu đánh giá số 6 1 phiếu/nhóm + GV dùng để đánh giá phần trình bày (bản

thiết kế, sản phẩm) của mỗi nhóm HS.

Phiếu đánh giá số 7 1 phiếu/nhóm + Nhóm HS dùng để đánh giá bản thiết kế của các nhóm HS khác.

Phiếu đánh giá số 8 1 phiếu/nhóm + Nhóm HS dùng để đánh giá sản phẩm hoàn thiện của các nhóm HS khác.

2.5.4. Bộ câu hỏi định hướng

BỘ CÂU HỎI ĐỊNH HƯỚNG SỐ 1

CÂU HỎI TRỌNG TÂM: “Vì sao chúng ta cần phải chế tạo ra những phương tiện

như vậy trong cuộc sống hiện đại ngày này?”

Bảng 2.14. Bộ câu hỏi định hướng số 1

CÂU TRẢ LỜI MONG ĐỢI STT

1 Xe chạy bằng năng lượng điện. CÂU HỎI Các xe robot trong video chạy bằng loại nhiên liệu gì?

So với nhiên liệu xăng hiện nay, nhiên liệu mà xe robot sử dụng có ưu điểm gì hơn? Và ưu điểm này giúp ích cho môi trường sống của chúng ta? Sử dụng năng lượng điện giúp chúng ta tiết kiệm nhiên liệu, hạn chế việc thải khí CO2 ra môi trường, giúp bảo vệ môi trường, hạn chế hiệu ứng nhà kính, biến đổi khí hậu,...

3 Có thể giải quyết nạn ùn tắc giao thông, kẹt xe, giảm thiểu tai nạn giao thông.

Giúp giảm nguồn nhân lực lao động là tài xế, tiết kiệm chi phí thuê nhân công. Trong video, các xe tự động di chuyển rất có trật tự, nếu áp dụng điều này cho giao thông thì sẽ giúp giải quyết được những vấn nạn giao thông gì? Các xe robot di chuyển tự động không cần người lái, vậy việc không cần tài xế sẽ có ích như thế nào cho chúng ta? Chẳng hạn như đối với kinh tế.

BỘ CÂU HỎI ĐỊNH HƯỚNG SỐ 2

CÂU HỎI TRỌNG TÂM: “Dựa vào sơ đồ các bộ phận của robot đã đề xuất, hãy cho

biết những nội dung kiến thức (đã học, chưa học hoặc mong muốn học) nào gắn kết

với các bộ phận của xe robot?”

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Bảng 2.15. Bộ câu hỏi định hướng số 2.

CÂU HỎI CÂU TRẢ LỜI MONG ĐỢI STT

+ Nguồn điện, ví dụ như pin. + Cung cấp dòng điện. + Hiệu điện thế của nguồn điện. + Sơ đồ mạch điện. + Hiệu điện thế định mức. + Động cơ điện hay motor.

+ Lập trình cho vi điều khiển hoạt động theo ý muốn. + Cách nối dây dẫn giữa Arduino và động cơ. + Tốc độ chuyển động.

Đối với bộ phận động cơ và bánh xe: + Xe chạy bằng nguồn năng lượng điện, dụng cụ nào sẽ giúp chúng ta có được năng lượng này? + Nguồn điện có khả năng cung cấp thứ gì cho các thiết bị điện trong mạch điện? + Trên mỗi cực của nguồn điện có ghi số hiệu gì đặc trưng cho nguồn điện? + Sơ đồ nào cho ta biết được khái quát cách ghép nối giữa các bộ phận, dụng cụ điện? + Để các dụng cụ điện hoạt động bình thường, ta cần quan tâm đến số chỉ nào trên các dụng cụ điện? + Thiết bị điện phổ biến nào sẽ giúp quay bánh xe của xe robot? Đối với Bộ não xử lí Arduino: + Để cho vi mạch Arduino có thể điều khiển xe robot theo theo như yêu cầu ta mong muốn, ta cần phải làm gì? + Giống như bộ não người truyền tín hiệu điều khiển đến cánh tay thông qua dây thần kinh, ta cần phải biết điều gì để giúp kết nối và truyền tín hiệu giữa mạch Arduino và động cơ? + Vi mạch Arduino có thể giúp điều khiển cho động cơ quay làm cho xe robot đi nhanh hay chậm tuỳ ý, vậy đại lượng nào liên quan đến sự nhanh hay chậm của một vật chuyển động? Đối với Cảm biến hồng ngoại: + Cảm biến hồng ngoại có thể phát ra tia sáng hồng ngoại, một vật nếu có thể tự phát ra ánh sáng thì ta gọi vật đó là gì? + Cảm biến hồng ngoại có 2 mắt là mắt phát và thu tia sáng, mắt phát sẽ phát tia sáng đến một bề mặt, tia sáng sẽ bật trở + Nguồn sáng. + Sự phản xạ ánh sáng.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

lại tại bề mặt và tới mắt thu. Hiện tượng tia sáng bị bật lại tại bề mặt gọi là gì? + Chúng ta đang quan tâm đến việc phân biệt vạch trắng và đen, tức là ta đang quan tâm đến yếu tố gì của vật? + Màu sắc của các vật.

BỘ CÂU HỎI ĐỊNH HƯỚNG SỐ 3

CÂU HỎI TRỌNG TÂM: “Xe chạy bằng điện đơn giản được thiết kế như thế nào?”

Bảng 2.16. Bộ câu hỏi định hướng số 3.

STT

3 CÂU TRẢ LỜI MONG ĐỢI Khung xe, sàn xe, bánh xe, động cơ, vô lăng, đèn. Cần ít nhất 3 bánh xe (2 bánh sau + 1 bánh trước) hoặc 4 bánh xe. Động cơ của xe.

4 Xe của chúng ta chạy bằng điện, có thể lấy năng lượng điện từ pin.

Có nhiều cách khác nhau như: + Có thể ghép 2 tới 6 viên pin AA 1,5V. + Sử dụng 1 viên pin 9V. + Sử dụng 1 hoặc 2 pin 3,7V.

Ta sẽ cần mắc song song, vì trong mạch song song thì hiệu điện thế ở 2 nhánh bằng nhau. CÂU HỎI Hãy kể tên một số bộ phận cơ bản của xe ô tô mà các em gặp trong đời sống? Một chiếc xe cần tối thiểu bao nhiêu bánh xe? Bộ phận nào giúp quay bánh xe? Xe của chúng ta sử dụng nguồn năng lượng gì? Để có được nguồn năng lượng này, ta có thể dùng thiết bị gì? Hiệu điện thế định mức của motor hoạt động bình thường là 3-9V, Dựa trên các dụng cụ cung cấp sẵn, chúng ta có thể ghép nguồn pin như thế nào để motor hoạt động tốt? Cả 2 motor phải hoạt động cùng độ lớn hiệu điện thế với nguồn điện, vậy ta sẽ gắp mạch điện như thế nào? Nối tiếp hay song song?

BỘ CÂU HỎI ĐỊNH HƯỚNG SỐ 4

CÂU HỎI TRỌNG TÂM: “Làm thế nào để đo tốc độ của xe robot?”

Bảng 2.17. Bộ câu hỏi số 4.

CÂU TRẢ LỜI MONG ĐỢI STT

1 CÂU HỎI Mạch Arduino hoạt động tốt ở hiệu điện thế từ 5 – 12V. Vậy các em có Có nhiều cách khác nhau như: + Có thể ghép 2 tới 6 viên pin AA 1,5V. + Sử dụng 1 viên pin 9V.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

+ Sử dụng 1 hoặc 2 pin 3,7V.

Quãng đường đi được và thời gian đi hết quãng đường đó. Có thể dùng thước dây, thước kẻ. Ta có thể lập trình cho xe chạy chính xác trong thời gian mong muốn. 4

Lấy quãng đường chia cho thời gian. 5 những cách ghép nguồn điện như thế nào? Để xác định tốc độ, ta cần phải biết được 2 đại lượng nào? Làm thế nào để đo quãng đường? Làm thế nào để xe có thể chạy chính xác trong khoảng thời gian mong muốn? Sau khi có quãng đường và thời gian đi được, làm thế nào để có được tốc độ.

BỘ CÂU HỎI ĐỊNH HƯỚNG SỐ 5

CÂU HỎI TRỌNG TÂM: “Làm thế nào để xe có thể đi theo vạch kẻ đen?”

Bảng 2.18. Bộ câu hỏi định hướng số 5.

STT

CÂU HỎI Làm thế nào để có lập trình điều khiển cho xe rẽ trái hay rẽ phải?

4 Xe cần phải làm gì khi bị lệch sang trái vạch kẻ đen? Xe cần phải làm gì khi bị lệch sang phải vạch kẻ đen? Vậy xe robot cần có bao nhiêu (mắt) cảm biến hồng ngoại để biết mình đang đi theo vạch kẻ?

5 CÂU TRẢ LỜI MONG ĐỢI Có thể sử dụng 1 trong 2 cách sau: + Điều khiển 1 bên motor quay tiến, bên còn lại quay lùi. + Điều khiển 1 bên motor quay tiến, bên còn lại đứng yên. Xe cần ngoặt sang bên phải để trở lại đường vạch kẻ đen. Xe cần ngoặt sang bên trái để trở lại đường vạch kẻ đen. Cần tối thiểu 2 mắt cảm biến, một mắt trái để phát hiện khi xe bị lệch sang bên trái vạch kẻ đen, một mắt trái để phát hiện khi xe bị lệch sang bên phải vạch kẻ đen. Bố trí 2 cảm biến hồng ngoại phía trước xe (một bên trái, một bên phải) để xác định đường đi vạch kẻ đen. Bố trí vị trí cho các cảm biến hồng ngoại như thế nào để phát hiện và đi theo vạch đen?

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

2.6. Tiến trình tổ chức dạy học chi tiết

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

• Thời lượng: 45 phút.

• Nội dung:

o GV giới thiệu tính huống học tập, đặt ra vấn đề cho HS.

o GV hướng dẫn HS tham gia các hoạt động tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí cơ

bản của robot.

Bảng 2.19. Tiến trình dạy học Hoạt động 1.

Hoạt Hoạt động của GV Hoạt động của HS động

Đặt GV cho HS xem một đoạn clip trong bộ phim hoạt HS xem đoạn clip và trả

vấn đề hình Wall – E (2008). lời các câu hỏi của GV

(8 Link: WALL·E - 72 Deegress and Sunny

phút) Nội dung clip: Toàn cành về thành phố trong

tương lai, nơi mà các phương tiện di chuyển một

cách tự động theo các vạch kẻ được vạch sẵn trên

đường.

GV nêu câu hỏi: HS trả lời:

+ Các phương tiện • Các phương tiện trong đoạn clip di chuyển tự

trong đoạn clip di động hay cần người điều khiển?

chuyển tự động. • Các phương tiện trong đoạn clip di chuyển tự + Các phương tiện này động như thế nào? di chuyển tự động theo

vạch kẻ đờng có sẵn.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

GV sử dụng Bộ câu hỏi số 1 để gợi mở vấn đề HS trả lời các câu hỏi

trọng tâm cho HS: “Vì sao chúng ta cần phải chế theo sự định hướng của

tạo ra những phương tiện như vậy trong cuộc sống GV.

hiện đại ngày này?” HS được mong đợi liệt

kê một số lợi ích của

các phương tiện tự động

so với phương tiện hiện

hành:

+ Tiết kiệm nhiên liệu.

+ Hạn chế ô nhiễm môi

trường.

+ Triệt tiêu nạn ùn tắc

giao thông

+ Hạn chế số lượng tai

nạn giao thông…..

GV hỗ trợ HS và diễn giải về những lợi ích của HS tiếp thu vấn đề của

các phương tiện tự động trong tương lai gần đối GV.

với con người:

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

GV nêu vấn đề: Làm thế nào các phương tiện có HS nhận nhiệm vụ học

thể di chuyển tự động theo vạch như trong đoạn tập.

phim trên?

GV trao đổi nhiệm vụ: Trong vai trò là một

người kĩ sư tương lại, HS hãy thiết kế xe có khả HS trình bày lại nhiệm

năng tự động dò đường theo vạch kẻ đen nhằm vụ học tập GV đã giao,

giúp vận chuyển con người và hàng hoá từ nơi có thể diễn đạt thêm

này đến nơi khác mà không cần sự điều khiển bằng ngôn ngữ bản thân

từ con người. để làm rõ vấn đề hơn.

GV yêu cầu HS trình bày hoặc diễn đạt lại nhiệm

vụ chủ đề đã giao.

Tìm GV diễn giải ra một số thông tin hoặc yêu cầu HS HS tiếp thu, có thể theo

hiểu về đọc thông tin khái quát về nguyên lí hoạt động của dõi thêm trong phần

+ Bộ phận thu nhận tín hiệu: dùng đề thu thập, ghi nhận

cơ sở robot. Robot gồm có 3 bộ phận chính: phụ lục của Phiếu học

các thông tin từ môi trường bên ngoài thông qua các cảm

tập số 1. nguyên

biến, những thông tin này sẽ được cung cấp cho bộ não xử

lí hoạt

lí. Bộ phận này xem như là “giác quan” của robot để robot

động

cảm nhận môi trường xung quanh.

của

+ Bộ não xử lí, điều khiển: là trung tâm hoạt động của robot,

đây là nơi tiếp nhận thông tin đầu vào từ bộ phận thu nhận

robot

tín hiệu. Thông tin sẽ được xử lí và nếu thông tin đầu vào

(10

đáp ứng đúng một điều kiện nào đó, bộ não sẽ tiến hành gửi

tín hiệu điều khiển đến bộ phận thực hiện nhiệm vụ để thực

thi một nhiệm vụ cụ thể phản hồi với thông tin đầu vào.

+ Bộ phận thực hiện nhiệm vụ: là nơi nhận tín hiệu điều

khiển từ trung tâm xử lí, bộ phận này sẽ tiến hành thực hiện

các thao tác cơ học (như quay bánh xe, cánh tay gắp, chân

phút)

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

bước…) theo đúng yêu cầu của bộ não. Đôi khi bộ phận này

cũng sẽ gửi các thông tin ngược trở lại bộ não xử lí.

Mối quan hệ tương tác giữa các bộ phận sẽ được thể hiện

như sơ đồ dưới đây:

GV giao nhiệm vụ cho các nhóm HS: “Từ sơ đồ HS nhận nhiệm vụ, tiến

mối quan hệ các bộ phân này, các em hãy xác định hành thảo luận nhóm,

các thông tin cần thiết cho từng bộ phận để giúp hoàn thiện vào Phiếu

robot của chúng ta hoạt động theo đúng như học tập số 1 – nhiệm

nhiệm vụ phù hợp với vấn đề ‘Xe tự động đi theo vụ 1.

vạch kẻ đường’”.

GV yêu cầu HS hoạt động theo nhóm và hoàn

thiện vào phiếu học tập số 1 – nhiệm vụ 1.

Tìm GV tiếp tục giao nhiệm vụ cho HS: “Với các HS nhận nhiệm vụ, tiến

hiểu bộ thông tin cần thiết ứng với từng bộ phận của robot hành thảo luận nhóm,

phận đã nêu trên, các em hãy tiến hành chọn ra bộ phận hoàn thiện vào Phiếu

xe phù hợp nhất tương ứng giúp cho xe robot thực học tập số 1 – nhiệm

robot hiện được nhiệm vụ của nó?” vụ 2.

(8 GV yêu cầu HS hoạt động theo nhóm và hoàn

phút) thành vào Phiếu học tập số 1 – nhiệm vụ 2.

GV yêu cầu HS thảo luận và thực hiện yêu cầu sau: HS nhận nhiệm vụ, tiến Dẫn

“Dựa vào các bộ phận của robot mà các em đã đề hành thảo luận nhóm, dắt

xuất, các em hãy cho biết những nội dung kiến hoàn thiện vào Phiếu kiến

thức

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

(7 thức (đã học, chưa học hoặc mong muốn học) nào học tập số 1 – nhiệm

phút) gắn kết với các bộ phận này?” vụ 3.

GV yêu cầu HS thực hiện và tiếp tục điền vào sơ

đồ trong Phiếu học tập số 1 – nhiệm vụ 3.

GV có thể sử dụng Bộ câu hỏi số 2 đề dẫn dắt và

gợi ý cho HS.

HS lắng nghe, tiếp thu Giới Từ những kiến thức liên quan đến robot đã tìm

nhiệm vụ tiến trình thực thiệu hiểu ở phần trên, GV giới thiệu cho HS về kế

hiện dự án. tiến hoạch dự án.

trình GV thống nhất cùng HS kế hoạch dự án.

chủ đề – Với HS chưa quen làm dự án, GV thông báo tiến

và trình và hướng dẫn HS. Đối với HS đã có kinh

thống nghiệm thực hiện dự án, GV yêu cầu HS tự đề xuất

nhất các công việc và phân phối thời gian trong dự án.

tiêu chí – Tiến trình dự án gồm 7 tiết tại lớp + 3 tuần làm đánh việc ở nhà theo thứ tự: giá (Xem hình dưới) (7

Thống nhất tiêu chí đánh giá HS lắng nghe, xem phút)

– GV đặt vấn đề: Làm thế nào để đánh giá sản phần bản tiêu chí đánh

phẩm học tập là xe robot đi theo vạch kẻ? GV giá sản phẩm, đặt câu

nhấn mạnh cần phải có bảng tiêu chí đánh giá hỏi ở những mục chưa

sản phẩm để định hướng cũng như đánh giá công hiểu.

bằng. HS thống nhất bảng tiêu

- GV cho HS tham khảo Phiếu đánh giá số 5 là chí với GV.

bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

– GV và HS thống nhất các tiêu chí đánh giá và tỉ

lệ điểm.

HS nhận nhiệm vụ về - GV tổng kết và trả lời các thắc mắc của HS. Tổng

nhà. GV giao nhiệm vụ về nhà: HS ôn tập lại các kết và

kiến thức đã học theo các nội dung chủ đề sau: giao

nhiệm Chủ đề 1. Nguồn điện, sơ đồ mạch điện và hiệu

vụ điện thế.

(3 Chủ đề 2. Tốc độ, chuyển động thẳng đều.

phút) Chủ đề 3. Ánh sáng. Sự phản xạ ánh sáng.

GV yêu cầu HS sử dụng các câu hỏi trong Phiếu

ôn tập kiến thức để ôn tập lại các kiến thức liên

quan.

Tiến trình dự án:

Hình 2.11. Sơ đồ thu gọn tiến trình chủ đề

2.6.2. Hoạt động 2: Khám phá kiến thức

2.6.2.1. Hoạt động 2.1: MODULE khám phá 1: Nguồn điện và động cơ.

• Thời lượng: 45 phút.

• Mô tả:

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

o HS ôn tập lại kiến thức đã học về Điện học lớp 7;

o HS thực hành vận dụng kiến thức để lắp ráp xe chạy bằng điện đơn giản.

Bảng 2.20. Tiến trình dạy học Hoạt động 2.1

Hoạt Hoạt động của GV Hoạt động của HS động

Đặt vấn GV thông báo, ở buổi học này, HS sẽ được HS nhận nhiệm vụ của tiết

đề. tìm hiểu về bộ phận “thực hiện nhiệm học.

Nhận vụ” của robot. Cụ thể là bộ phận giúp xe

nhiệm vụ. chuyển động.

(5 phút) GV đặt ra vấn đề: “Cấu tạo cơ bản của HS liệt kê một số bộ phận

xe để giúp xe có khả năng chuyển động cơ bản như: động cơ, bánh

gồm những bộ phận đơn giản nào?” xe, khung xe, sàn xe,…

GV đặt ra nhiệm vụ: “Hãy đề xuất mô HS ghi nhận nhiệm vụ.

hình xe robot đơn giản chạy bằng điện

nhằm đáp ứng được tiêu chí số 1 và số 2

trong bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm”.

Đề xuất GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm để tiến HS thảo luận theo nhóm,

bản thiết hành đề xuất phương án thiết kế xe. thực hiện điền các nội dung

kế xe robot Bao gồm: ôn tập kiến thức, đề xuất

đơn giản. + Vật liệu sử dụng. phương án thiết kế xe trong

(10 phút) + Bản vẽ mô hình xe. phiếu học tập số 2.

+ Sơ đồ mạch điện.

GV yêu cầu HS vừa thực hiện nhiệm vụ vừa

hoàn thành các nội dung trong Phiếu học

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

tập số 2, bao gồm phần ôn tập kiến thức

Điện học.

GV có thể sử dụng Bộ câu hỏi số 3 để

hướng dẫn gợi ý HS.

Báo cáo GV yêu cầu 1 – 2 nhóm HS trình bày trước Nhóm HS trình bày

bản thiết lớp về phương án thiết kế xe của nhóm. phương án thiết kế.

kế Các nhóm HS khác đặt câu hỏi, góp ý và Các nhóm khác góp ý nhận

(5 phút) phản biện, học tập ưu và nhược điểm về xét, học hỏi từ phương án

thiết kế từ nhóm bạn. của nhóm bạn.

GV góp ý đề xuất chỉnh sửa.

Lắp ráp xe. Dựa vào phương án thiết kế, HS hãy tiến HS làm việc nhóm và lắp

(20 phút) hành lắp ráp xe robot chạy bằng điện đơn ráp xe chạy bằng điện đơn

giản. giản theo phương án đã đề

xuất.

Tổng kết – HS tiếp tục hoàn thiện phần xe robot của HS nhận nhiệm vụ về nhà.

giao nhiệm mình tại nhà.

vụ về nhà HS tiếp tục ôn tập kiến thức về Chủ đề 2.

(5 phút) Tốc độ và chuyển động.

2.6.2.2. Hoạt động 2.2: MODULE khám phá 2: Vi điều khiển Arduino và lập trình vi

điều khiển mBlock.

• Thời lượng: 90 phút

• Mô tả:

o HS tìm hiểu về vi xử lí Arduino và mạch điều khiển động cơ L293D;

o HS tìm hiểu về lập trình điều khiển bằng phần mềm mBlock;

o HS thực hành hoạt động đo tốc độ của xe robot ở nhiều mức công suất.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Bảng 2.21. Tiến trình dạy học hoạt động 2.2

Hoạt Hoạt động của GV Hoạt động của HS động

Đặt vấn GV đặt ra vấn đề cho HS: “Chúng ta đã thiết HS tiếp nhận vấn đề của

đề kế chiếc xe robot đơn giản, tuy nhiên xe robot buổi học.

(5 phút) này chỉ có thể chạy tới hoặc lui ở một tốc độ duy

nhất. Làm thế nào để chúng ta có thể điều khiển

chiếc xe chạy nhanh hay chậm, rẽ trái hay rẽ

phải theo ý muốn?

GV đặt câu hỏi để nhắc lại cho HS: “Trong 3 bộ HS trả lời bộ phận để

phận của robot mà các em đã đề xuất ở tiết học điều khiển là bộ “não”

1, các em hãy cho biết, bộ phận nào của robot sẽ xử lí, điều khiển. Bộ

đảm nhiệm vai trò điều khiển bánh xe như ở phận này có vai trò đưa

trên?” ra các tín hiệu điều

“Bộ phận này có vai trò như thế nào?” khiển để điều khiển các

bộ phận khác của robot.

GV yêu cầu HS nhắc lại và nhấn mạnh với HS HS lắng nghe, tiếp thu.

vai trò của bộ não điều khiển: “là trung tâm hoạt

động của robot, đây là nơi tiếp nhận thông tin

đầu vào từ bộ phận thu nhận tín hiệu. Thông tin

sẽ được xử lí và nếu thông tin đầu vào đáp ứng

đúng một điều kiện nào đó, bộ não sẽ tiến hành

gửi tín hiệu điều khiển đến bộ phận thực hiện

nhiệm vụ để thực thi một nhiệm vụ cụ thể phản

hồi với thông tin đầu vào.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

GV yêu cầu kết nối với robot của HS đang thiết HS trả lời các câu hỏi:

kế, cho biết: 1. Tín hiệu điều khiển ở

1. Tín hiệu điều khiển ở đây là gì? đây là tín hiệu để điều

2. Bộ phận thực hiện nhiệm vụ ở đây là gì? khiển chiều quay của

(Những thông tin này HS đã đề xuất ở hoạt động motor để làm quay bánh

1, ở đây cần nhắc lại để nhấn mạnh với HS về xe

nhiệm vụ của buổi học). 2. Bộ phận thực hiện

nhiệm vụ là động cơ

motor + bánh xe.

GV cũng có thể liên kết với thực tế để HS hiểu HS tiếp thu, lắng nghe

được vai trò của bộ não điều khiển robot thông ví dụ.

qua ví dụ: Con người chúng ta có bộ não, bộ não

này sẽ gửi tín hiệu điều khiển đến các bộ phận

của cơ thể (như tay, chân, …) nhằm thực thi một

nhiệm vụ mà chúng ta mong muốn như là bước

đi, chạy, cầm nắm đồ vật, vẫy tay,… Bộ não

robot cũng tương tự như vậy, bộ não robot sẽ gửi

tín hiệu điều khiển đến các bộ phận khác nhằm

thực thi nhiệm vụ như quay bánh xe để chạy

nhanh hay chậm, gắp đồ vật bằng cánh tay,…

Từ đó, GV giới thiệu nội dung hoạt động trong HS tiếp thu nội dung

tiết học: Tìm hiểu về 2 nội dung chính: trong buổi học.

1. Bộ não của xe robot và cách liên kết bộ não

với các bộ phận khác.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

2. Cách lập trình điều khiển cho bộ não để có thể

giúp bộ não gửi tín hiệu điểu khiển đến các bộ

phận khác như mong muốn của chúng ta.

GV yêu cầu HS vừa lắng nghe các nội dung kiến

thức mới vừa ghi chú và hoàn thành câu hỏi trong

phiếu học tập số 3 và số 4 (nhiệm vụ 1).

Hoạt động khám phá 2.1.1: Tìm hiểu về “bộ não” robot: Arduino.

Tìm hiểu GV giới thiệu cho HS: trong phạm vi chủ đề này, HS lắng nghe, tiếp thu,

về mạch chúng ta sẽ sử dụng vi mạch Arduino như là một ghi chú lại nội dung

vi điều bộ não xử lí, điều khiển của robot (đưa xem trực kiến thức mới.

khiển tiếp). Ngoài ra, chúng ta cũng cần điều khiển tốc Sau đó hoàn thành

Arduino độ nhanh chậm của motor, vì vậy ta sẽ sử dụng Phiếu học tập số 3 –

và mạch thêm 1 vi mạch hỗ trợ chuyên dụng nữa gọi là vi nhiệm vụ 1.

L293D mạch L293D (đưa xem trực tiếp).

(20

phút)

Để sử dụng kết hợp Arduino và mạch L293D, ta

sẽ lắp mạch L293D phía trên mạch Arduino như

thế này (thực hiện cho HS xem):

Như vậy ta sẽ có được bộ não điều khiển hoàn

chỉnh cho chiếc xe robot của chúng ta.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

GV hướng dẫn: ta sẽ cần lưu ý các vị trí nối dây

trên module L293D như sau:

+ Cặp cổng kết nối nguồn điện: kí hiệu M+ và

GND, dùng để kết nối lần lượt với cực dương (+)

và cực âm (-) của nguồn điện.

+ 4 cặp cổng kết nối motor: kí hiệu M1, M2, M3,

M4 có khả năng kết nối với motor, mỗi motor 1

cặp cổng.

+ Cổng kết nối USB: dùng để kết nối mạch

Arduino với máy tính để lập trình điều khiển.

GV lưu ý rằng khi cung cấp nguồn cho Arduino

để Arduino hoạt động bình thường thì cần nguồn

điện có hiệu điện thế định mức là 5–12V (tức

tối thiểu là 5V và tối đa là 12V).

GV tiến hành lắp ráp thử 1 motor vào mạch và HS theo dõi thao tác của

tiến hành nối với nguồn điện cho HS xem và ghi GV.

nhận.

GV giao nhiệm vụ cho HS: Dựa vào mô hình xe HS tiến hành hoạt động

robot đã thiết kế ở buổi học trước, HS tiếp tục nhóm và hoàn thành

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

thực hiện lắp ráp thêm bộ não Arduino và kết nối nhiệm vụ, vẽ sơ đồ vào

bộ não Arduino với các motor bánh xe. Phiếu học tập số 3 -

GV yêu cầu HS tiến hành thực hiện và vẽ lại sơ nhiệm vụ 2.

đồ kết nối theo như Phiếu học tập số 3 - nhiệm

vụ 2.

GV kiểm tra hoạt động lắp ráp của HS và hỗ trợ

chỉnh sửa.

Hoạt động khám phá 2.1.2: Lập trình điều khiển cho Arduino bằng mBlock.

Tìm hiểu Sau khi các nhóm HS đã lắp ráp hoàn thiện bộ HS lắng nghe, tiếp thu.

lập trình não Ardino cho xe robot, GV tiếp tục dẫn dắt HS:

mBlock Để có yêu cầu bộ não Arduino điều khiển các bộ

cho phận khác (ở đây là motor) thực thi nhiệm vụ

Arduino. theo ý muốn của mình. Chúng ta sẽ cần lập trình

(20 điều khiển cho nó. Và phần mềm lập trình chúng

phút) ta sẽ sử dụng là phần mềm mBlock. Đây là phần

mềm lập trình trực quan và đơn giản nhờ các thao

tác kéo thả trên màn hình. (GV mở phần mềm và

giới thiệu sơ qua về các mục của phần mềm trên

màn hình).

GV: (Vừa mở phần mềm vừa thực hiện thao tác) HS theo dõi thao tác của

Đầu tiên chúng ta cần phải khởi tạo thiết bị và kết GV.

nối với thiết bị. Ở cột Device, ta chọn Add →

chọn mạch Arduino Uno.

Tiếp theo ta cần kết nối đến thiết bị. Đầu tiên cắm

cáp USB với mạch Arduino và với máy tính. Sau

đó trên mBlock, ta chọn Connect → Chọn mạch

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

đã tìm thấy → Chọn Connect. (Nếu không tìm

thấy mạch, các em hãy kiểm tra các đầu cắm kết

nối).

GV: Để lập trình Arduino, khối lệnh đầu tiên HS theo dõi thao tác của

chúng ta cần có là khối lệnh: chọn tab Events → GV.

chọn khối lệnh “When Arduino Uno starts up” và Lắng nghe, tiếp thu.

kéo thả vào khung giữa màn hình. Hoàn thiện vào Phiếu

Khối lệnh này có nhiệm vụ khởi động chương học tập số 4 – nhiệm

trình trên Arduino. vụ 1.

Để điều khiển một động cơ bất kì. Ví dụ ta cần

điều khiển motor kết nối với cổng M1 tiến vế

phía trước. Ta sẽ kéo khối lệnh:

Trong đó, thông số motor là tên cổng motor kết

nối với motor (M1, M2, M3, M4), thông số

power là mức công suất của motor. Có giá trị từ

0%–100%

Tương tự, để điều khiển motor đi lùi về phía sau,

ta sẽ cần khối lệnh:

Để dừng motor đang quay, ta dùng khối lệnh:

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Ngoài ra nếu chúng ta muốn motor chỉ tiến về

trước/sau trong một khoảng thời gian nhất định,

ta có thể sử dụng khối lệnh sau:

Trong đó thông số “for (1) secs” sẽ là thời gian

chính xác mà chúng ta mong muốn motor của

mình hoạt động.

GV: Sau khi thực hiện khối lệnh điểu khiển mà

ta mong muốn, ta sẽ cần nạp phần code này vào

mạch Arduino. Để làm điều này, ta sẽ chọn nút

Upload.

GV có thể yêu cầu HS vừa nghe hướng dẫn vừa

có thể đọc qua tài liệu học tập về lập trình

mBlock cho Arduino.

GV yêu cầu HS thực hiện nhiệm vụ: “Tiến HS tiến hành hoạt động

hành lập trình điều khiển cho xe robot thực hiện nhóm và hoàn thành

nhiệm vụ sau: Cho xe robot tiến hành chạy về nhiệm vụ, vẽ sơ đồ khối

phía trước trong 3s, sau đó cho xe chạy lùi về lập trình vào phiếu học

phía sau trong 3s.” tập số 4 – nhiệm vụ 2.

GV yêu cầu HS thảo luận nhóm, thực hiện nhiệm

vụ và hoàn thành vào phiếu học tập số 4 –

nhiệm vụ 2.

Hoạt động khám phá 2.2.3. Đo tốc độ của xe robot

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Thực GV đặt ra vấn đề học tập cho HS: “Ta đã biết HS nhận nhiệm vụ học

hành đo cách điều khiển xe đi nhanh hay chậm theo mức tập.

tốc độ công suất như đã hướng dẫn, tuy nhiên, ta không HS thảo luận nhóm,

của xe. biết được ở mức công suất này thì xe sẽ chạy với thực hiện nhiệm vụ và

(20 tốc độ là bao nhiêu. Do đó, nhiệm vụ của các em hoàn thành phiếu học

phút) là sẽ tiến hành khảo sát tốc độ chính xác của xe tập số 5.

theo các mức công suất khác nhau của động

cơ?”

Nhiệm vụ của HS: HS tiếp tục tiến hành:

1. Ôn lại các kiến thức về tốc độ.

2. Đề xuất phương án đo tốc độ của xe. Ghi vào

phiếu học tập.

3. Tiến hành lắp ráp và lập trình cho robot thực

hiện theo phương án đề xuất.

4. Đo tốc độ của xe, điền các kết quả đo được vào

phiếu học tập.

5. Vẽ đồ thị thể hiện tốc độ của xe robot trong

phiếu học tập. Nhận xét về đồ thị. Kết luận về

loại chuyển động của xe robot.

GV yêu cầu HS thực hiện nhiệm vụ và hoàn

thành nội dung phiếu học tập số 5.

GV sử dụng các Bộ câu hỏi định hướng số 4 để

định hướng HS đề xuất phương pháp đo tốc độ

của xe robot.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

GV tiến hành cho HS thực hiện theo nhóm.

GV vừa giám sát quá trình HS tiến hành, hỗ trợ

HS khi gặp khó khăn vừa nhắc nhở HS ghi lại

quá trình và kết quả thực hiện vào phiếu học tập.

Báo cáo GV yêu cầu các nhóm HS tiến hành lên trình bày Nhóm HS trình bày kết

kết quả phương án đề xuất và kết quả thu được từ hoạt quả đo vận tốc vừa thực

(10 động thực hành đo tốc độ của xe robot. hiện được.

phút) Đồng thời nêu ra các khó khăn gặp phải khi thực Các nhóm HS nhận xét,

hiện. phản biện.

Các nhóm HS phần nhận xét trình bày, kết quả

của các nhóm khác, và phản biện.

GV nhận xét và góp ý cho các nhóm HS.

Tìm hiểu GV tiến hành cho HS tìm hiểu thêm về một số HS lắng nghe, tiếp thu.

thêm về khối lệnh lập trình có liên quan đến nội dung chủ

lập trình đề theo như trong tài liệu học tập.

mBlock

(10

phút)

Tổng kết GV tổng kết lại quá trình HS thực hiện và yêu HS nhận nhiệm vụ học

(5 phút) cầu HS nêu một số khó khăn và giải pháp khi tập mới.

thực hiện.

GV giao nhiệm vụ học tập về nhà cho HS:

1. Tiếp tục tiến hành khảo sát tốc độ của xe ở

nhiều mức công suất khác nhau và ghi lại thông

tin thành bảng tra cứu trong phiếu học tập.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

2. Thảo luận cho biết làm cách nào để có thể lập

trình điều khiển cho xe rẽ trái hay rẽ phải?

2. Ôn tập lại kiến thức Chủ đề 3. Ánh sáng, sự

phản xạ ánh sáng.

2.6.2.3. Hoạt động 2.3: MODULE khám phá 3: Cảm biến hồng ngoại.

Đề xuất bản thiết kế.

• Thời lượng: 60 phút

• Mô tả:

o HS ôn tập lại kiến thức đã học về Ánh sáng và sự phản xạ ánh sáng.

o HS tìm hiều về kiến thức mới Sự tán xạ và màu sắc của các vật.

o HS tìm hiểu về nguyên lí hoạt động của cảm biến hồng ngoại và kết nối với

Arduino.

o HS thực hành đo giá trị của cảm biến hồng ngoại trên nhiều mặt phẳng màu

sắc.

o HS thảo luận nhóm đề xuất ý tưởng cho vấn đề của chủ đề.

Bảng 2.22. Tiến trình dạy học Hoạt động 2.3

Hoạt Hoạt động của GV Hoạt động của HS động

Đặt vấn đề GV đặt vấn đề cho HS: “Làm thế nào để xe HS tiếp thu vấn đề của

(5 phút) robot có thể nhận biết được đâu là vạch kẻ màu buổi học.

đen, đâu là mặt đường màu trắng?”

GV dẫn dắt mở đầu cho HS: “Từ sơ đồ các bộ HS trả lời câu hỏi:

phận của xe robot các em đã đề xuất ở hoạt

động đầu tiên, hãy cho biết thông tin đầu vào

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

của robot là gì? Thông tin này sẽ được thu + Thông tin đầu vào:

nhận thông qua bộ phận nào của robot?” Thông tin màu sắc bên

→Bộ phận thu nhận tín hiệu (hay cảm biến). ngoài.

+ Bộ phận: Bộ phận thu

nhận tín hiệu (hay cảm

biến).

GV nhấn mạnh về vai trò của bộ phận thu HS lắng nghe, tiếp thu.

nhận tín hiệu (hay cảm biến) của xe robot: ”

Bộ phận thu nhận tín hiệu dùng đề thu thập,

ghi nhận các thông tin từ môi trường bên

ngoài thông qua các cảm biến, những thông tin

này sẽ được cung cấp cho bộ não xử lí.

GV yêu cầu kết nối với robot của HS đang thiết HS trả lời:

kế, cho biết: 1. Thông tin môi trường

1. Thông tin môi trường bên ngoài ở đây là gì? bên ngoài: màu sắc của

2. Bộ phận thu nhận tín hiệu ở đây là gì? mặt đường.

(Những thông tin này HS đã đề xuất ở hoạt 2. Bộ phận thu nhận tín

động 1, ở đây cần nhắc lại để nhấn mạnh với hiệu: cảm biến hồng

HS về nhiệm vụ của buổi học). ngoại.

GV liên kết với thực tiễn để HS hiểu được vai HS lắng nghe, tiếp thu ví

trò của bộ phận thu nhận tín hiệu: Bộ phận thu dụ.

nhận tín hiệu được xem là “giác quan” của

robot. Giống với con người chúng ta có 5 giác

quan (mắt, mũi, miệng, lưỡi, tai), các giác quan

này sẽ ghi nhận các thông tin để gửi về não bộ

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

của con người. Ví dụ chúng ta dùng giác quan

mắt để nhìn thấy các vật phía trước, tai để nghe

âm thanh từ xung quanh, sau đó các thông tin

ghi nhận được là hình ảnh các vật, âm thanh sẽ

được gửi lên bộ não để xử lí. Tương tự đối với

cảm biến của xe robot, các cảm biến này sẽ ghi

nhận các thông tin từ môi trường như độ sáng,

màu sắc, cường độ âm thanh,… và sau đó sẽ

gửi thông tin về bộ phận trung tâm xử lí, điều

khiển.

→ Trong xe robot, cảm biến của xe robot đóng HS trả lời: cảm biến

vai trò giống như giác quan nào của con người? giống như đôi mắt.

→ Cảm biến đóng vai trò giống như đôi mắt,

để nhận biết thông tin là màu sắc.

Từ đó, GV dẫn dắt HS về nội dung tìm hiểu HS tiếp thu.

của hoạt động này là tìm hiểu về bộ phận

cảm biến, cụ thể là cảm biến hồng ngoại của

xe robot.

Tìm hiểu GV đặt ra câu hỏi vấn đề cho HS: “Làm thế HS tiếp nhận câu hỏi

về sự tán nào mắt chúng ta có thể nhận biết được màu vấn đề.

xạ màu sắc khác nhau của các vật thể?”

sắc GV: Yêu cầu HS nhắc lại một số kiến thức đã HS nhắc lại các kiến

(10 phút) biết về ánh sáng: thức về ánh sáng đã học

+ Nguồn sáng là vật như thế nào? ở lớp trước. Hoàn thành

+ Ta nhận biết được ánh sáng là khi nào? phần Ôn tập kiến thức

+ Vật sáng là vật như thế nào?

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

+ Cho biết ánh sáng truyền đi trong không gian trong Phiếu học tập số

như thế nào? Nhắc lại về định luật truyền thẳng 6.

ánh sáng.

Hoàn thành phần Ôn tập kiến thức trong

Phiếu học tập số 6.

GV nhận xét: Như vậy mắt ta thấy được một HS lắng nghe, tiếp thu.

vật là nhờ có ánh sáng truyền từ vật đến mắt

ta. Màu sắc của vật cũng tương tự như vậy, mắt

ta nhìn thấy một vật màu đỏ khi có ánh sáng

màu đỏ từ vật truyền đến mắt, màu xanh khi có

ánh sáng màu xanh truyền từ vật đến mắt…

Các vật thể xung quanh chúng ta có khả năng

tán xạ ánh sáng ở các màu nhất định, một vật

có màu này tức là nó tán xạ mạnh ánh sáng

màu đó và tán xạ kém ánh sáng màu khác.

GV cho biết thêm: Ánh sáng trắng là ánh sáng HS lắng nghe, tiếp thu.

có sự trộn lẫn của tất cả các màu biến thiên từ

đỏ đến tím giống như màu sắc cầu vồng. Ánh

sáng mặt trời là ánh sáng trắng.

GV cho HS xem một số hình ảnh và yêu cầu HS trả lời các câu hỏi

HS cho biết: Dưới ánh sáng mặt trời, các vật hình ảnh.

sau đây sẽ tán xạ màu nào? Mắt ta sẽ nhận

thấy màu nào?

HS trả lời: Vật sẽ tán xạ

màu đỏ. Mắt ta sẽ nhìn

thấy màu đỏ.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

HS trả lời: Vật sẽ tán xạ

màu xanh. Mắt ta sẽ

nhìn thấy màu xanh.

HS trả lời: Vật sẽ tán xạ

màu cam. Mắt ta sẽ nhìn

thấy màu cam.

HS trả lời: Vật sẽ tán xạ →Vậy các em hãy thảo luận và cho biết: “Vật

tất cả các màu. Mắt ta sẽ màu trắng và màu đen sẽ tán xạ ánh sáng như

nhìn thấy màu trắng. thế nào?”

(lưu ý học sinh dễ nhầm

lẫn ở hình này, vì HS có

thể trả lời là vật tán xạ

màu trắng).

HS trả lời: Vật sẽ không

tán xạ. Mắt ta sẽ nhìn

thấy màu đen.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

(lưu ý học sinh dễ nhầm

lẫn ở hình này, vì HS có

thể trả lời là vật tán xạ

màu đen).

GV nhận xét và kết luận: HS: lắng nghe, tiếp thu.

“Dưới tác dụng của ánh sáng trắng, vật có

màu nào sẽ tán xạ mạnh ánh sáng màu đó

và tán xạ kém các màu khác. Vật có màu

trắng sẽ tán xạ mạnh tất cả các ánh sáng

màu chiếu tới nó, vật có màu đen tán xạ kém

tất cả các màu chiếu tới nó”.’

GV yêu cầu HS hoàn thành phần tìm hiểu kiến HS hoàn thành phần tìm

thức mới trong Phiếu học tập số 6. hiểu kiến thức mới trong

Phiếu học tập số 6.

Tìm hiểu GV giới thiệu cho HS về cảm biến hồng ngoại: HS ghi nhận, tiếp thu.

về nguyên Cảm biến hồng ngoại là cảm biến có thế phát

lí hoạt và thu tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại cũng là

động của một loại tia sáng giống như tia sáng mặt trời,

cảm biến nhưng mắt ta không thể nhận thấy tia hồng

hồng ngoại. Nói cách khác, tia hồng ngoại như vô

ngoại hình với mắt người. Tuy nhiên “mắt” cảm biến

(10 phút) hồng ngoại có thể ghi nhận được tia hồng

ngoài này. Tia hồng ngoại được phát ra bởi

mọi vật thể xung quanh chúng ta.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

GV nêu nguyên lí hoạt động của cảm biến HS tiếp thu, ghi nhận.

hồng ngoại cho HS: Cảm biến hồng ngoại gồm

2 mắt là mắt thu và mắt phát tia hồng ngoại:

+ Mắt phát có tác dụng phát ra liên tục tia hồng

ngoại ra môi trường xung quanh.

+ Mắt thu có tác dụng thu lại tia hồng ngoại

mà mắt phát phát ra.

GV yêu cầu HS làm việc nhóm: Quan sát 2 HS thảo luận theo nhóm

hình sau và dựa vào kiến thức tán xạ ánh sáng và trả lời vào mục mục

của các vật màu, hãy cho biết, trường hợp nào 1 - Nhiệm vụ 1 - Phiếu

mắt thu sẽ thu được tia hồng ngoại mạnh hơn, học tập số 6.

trường hợp nào thì ít hơn? Giải thích. Câu trả lời mong đợi: Ở

HS thảo luận theo nhóm và trả lời vào mục bề mặt trắng, mắt thu sẽ

mục 1 - Nhiệm vụ 1 - Phiếu học tập số 6. thu được cường độ tia

hồng ngoại nhiều hơn,

vì bề mặt trắng sẽ tán xạ

tất cả tia sáng chiếu tới

nó. Ở bề mặt đen, mắt

thu sẽ thu được cường

độ tia hồng ngoại ít hơn,

vì bề mặt đen sẽ tán xạ ít

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

hoặc không tán xạ tia

sáng chiếu tới nó.

GV kết luận: “Như vậy khi để cảm biến hồng HS lắng nghe, tiếp thu.

ngoại gần bề mặt đen, mắt thu sẽ không thu

được tia hồng ngoại, khi để gần mặt trắng,

mắt thu sẽ thu được tia hồng ngoại từ mắt

phát. Sau đó, dựa vào cường độ tia hồng

ngoại thu được thì cảm biến sẽ chuyển

thành cường độ của hiệu điện thế”.

Kết nối GV đặt ra câu hỏi vấn đề cho HS: Ta đã biết HS tiếp nhận câu hỏi

cảm biến cảm biến hồng ngoại sẽ thu được cường độ tia vấn đề.

hồng hồng ngoại phản xạ trở lại là mạnh hay yếu.

ngoại và Vậy tín hiệu gì sẽ được gửi về bộ não xử lí của

Arduino xe robot?

(15 phút) GV dẫn dắt: Giống như đôi mắt của chúng ta, HS ghi nhận, tiếp thu.

khi chúng ta nhìn thấy hình ảnh của một vật thể

nào đó, không phải là toàn bộ hình ảnh này sẽ

được truyền về não, mà là mắt ta đã chuyển

hình ảnh thành các xung tín hiệu, sau đó các

xung này được truyền về bộ não thông qua dây

thần kinh. Tương tự cho robot, “mắt” cảm biến

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

hồng ngoại sẽ ghi nhận cường độ tia hồng

ngoại, sau đó chuyển thành tín hiệu hiệu điện

thế, tín hiệu hiệu điện thế này sẽ được truyền

cho bộ não Arduino xử lí thông qua các dây

dẫn điện.

→ Kết luận: Tín hiệu của cảm biến hồng ngoại

là tín hiệu hiệu điện thế.

GV giới thiệu cấu tạo và cách kết nối cảm HS ghi nhận, tiếp thu,

biến hồng ngoại với Arduino: theo dõi sự hướng dẫn

Cấu tạo chân kết nối của cảm biến gồm 3 chân: của GV.

+ Chân VCC: là chân kết nối cực (+). Dùng đề

kết nối cực (+) của nguồn để cảm biến hoạt

động.

+ Chân GND (viết tắt của Ground): là chân kết

nối với cực âm (-). Dùng đề kết nối cực (-) của

nguồn để cảm biến hoạt động.

+ Chân A0: trả về giá trị tương ứng với giá trị

hiệu điện thế thu được ở mắt thu.

Để kết nối cảm biến với Arduino, ta cần kết nối

theo thứ tự:

Cảm biến hồng Arduino

ngoại

VCC 5V

GND GND

A0 A0

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

GV tiếp tục hướng dẫn cho HS bằng mBlock HS lắng nghe, tiếp thu,

cách lập trình để thu được tín hiệu từ cảm biến. theo dõi tài liệu học tập.

(xem chi tiết trong tài liệu hướng dẫn).

GV yêu cầu HS ghi lại nhựng kiến thức vừa HS hoàn thành mục 2 -

tìm hiểu về cảm biến hồng ngoại vào mục 2 - Nhiệm vụ 1 - Phiếu học

Nhiệm vụ 1 - Phiếu học tập số 6. tập số 6.

GV giao nhiệm vụ học tập cho HS: “Các em HS tiếp nhận nội dung

hãy tiến hành khảo sát các giá trị mà cảm biến nhiệm vụ học tập.

hồng ngoại trả về khi để gần mặt phẳng màu HS tiến hành hoạt động

đen và khi để gần mặt phẳng màu trắng.” theo nhóm, thảo luận,

Hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ học tập: thực hành hoạt động đo

+ Quan sát cấu tạo của cảm biến. giá trị cảm biến hồng

+ Kết nối cảm biến với Arduino. ngoại ở nhiều bề mặt

+ Lập trình để lấy giá trị tín hiệu từ cảm biến. màu sắc khác nhau. HS

+ Đặt cảm biến cách bề mặt cần đo 3cm. Ghi ghi nhận kết quả vào

giá trị thu được vào phiếu học tập. Nhiệm vụ 2 - Phiếu học

GV yêu cầu HS hoạt động theo nhóm, thảo tập số 6.

luận phương án thực hiện và hoàn thành kết

quả vào Nhiệm vụ 2 - Phiếu học tập số 6.

Đề xuất ý Sau 3 hoạt động tìm hiểu kiến thức liên quan HS lắng nghe, tiếp thu.

tưởng giải xung quanh robot. GV nhắc lại cho HS về vấn

quyết vấn đề của nội dung chủ đề: “Thiết kế xe robot tự

đề chủ đề động đi theo vạch kẻ đường.”

(15 phút) GV yêu cầu HS hãy thảo luận theo nhóm và đề HS tiến hành hoạt động

xuất giải pháp, vẽ bản phác thảo và nêu nguyên nhóm theo hướng dẫn

lí hoạt động của xe. của GV.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

GV tổ chức cho HS hoạt động nhóm theo hình Các nhóm HS tiến hành

thức “Khăn trải bàn”. Hướng dẫn tổ chức: thảo luận đề xuất ý

tưởng giải quyết vấn đề

của chủ đề.

+ Trong 5 phút: Cá nhân mỗi thành viên tự đề

xuất ý tưởng và viết vào mục ý kiến cá nhân

(1), (2), (3), (4) như hình vẽ.

+ Trong 10 phút: Cả nhóm thống nhất ý tưởng

tốt nhất từ các thành viên, viết vào ô ý kiến

chung cả nhóm.

GV có thể sử dụng Bộ câu hỏi định hướng số

5 để gợi ý HS đề xuất ý tưởng bản thiết kế sản

phẩm chủ đề.

Sau khi thảo luận, GV đề xuất 1-2 nhóm đại 1 – 2 nhóm HS lên trình

diện có ý tưởng tôt để trình bày trước cả lớp bày về ý tưởng của

cho các bạn cùng xem và phản biện. Các nhóm nhóm. Các nhóm khác

khác có thể đóng góp ý kiến hoặc học hỏi ý nhận xét, góp ý, học tập

tưởng từ nhóm bạn. từ ý tưởng của nhóm

trình bày.

Tổng kết GV tổng kết các nội dung trong buổi học, giải HS đặt câu hỏi để giải

và giao đáp thắc mắc của HS và giao nhiệm vụ cho đáp thắc mắc cho GV.

nhiệm vụ hoạt động kế tiếp.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

(5 phút) Nhiệm vụ học tập ở nhà: Dựa trên kiến thứ

đã nghiên cứu trong lớp, các nhóm HS tiến HS tiếp nhận nhiệm vụ

hành về nhà tự thảo luận và hoàn thiện bản học tập về nhà.

thiết kế cho sản phẩm. Ở buổi học sau, các Các nhóm HS tiến hành

nhóm sẽ tiến hành báo cáo bản thiết kế sản phân công nhiệm vụ cho

các thành viên trong phẩm.

Yêu cầu cho bản thiết kế sản phẩm gồm các nội nhóm cùng thực hiện.

dung:

– Bản vẽ cấu tạo: chú thích rõ bộ phận.

– Bản sơ đồ nối dây mạch điện các linh

kiện.

– Bản vẽ sơ đồ khối lập trình Arduino

cho thiết bị.

– Nguyên lí hoạt động của thiết bị.

Hướng dẫn thực hiện:

+ Cá nhân: hoàn thiện Phiếu học tập số 7.

+ Nhóm: thảo luận và chọn bản thiết kế tốt nhất

để hoàn thiện bản thiết kế của nhóm.

* Lưu ý:

GV có thể lựa chọn linh hoạt hình thức bản

thiết kế: poster (giấy roki, lịch cũ…), bài trình

chiếu powerpoint, hình vẽ trên bảng....

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

2.6.3.1. Hoạt động 3.1: Llập bản thiết kế sản phẩm

• Thời lượng: 1 tuần.

• Mô tả:

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

o GV hướng dẫn lập phương án thiết kế.

o Trong 1 tuần, HS làm việc nhóm ở nhà để hoàn thành bản thiết kế.

Bảng 2.23. Tiến trình Hoạt động 3.1

Hoạt động của HS

HS thực hiện bản thiết kế theo các bước hướng dẫn sau của GV:

1. Mỗi thành viên cá nhân trong nhóm vẽ ít nhất 1 ý tưởng thiết kế sản phẩm và hoàn

thiện vào phiếu học tập số 7.

2. Các thành viên thảo luận tất cả các ý tưởng của các thành viên và lựa chọn 1 ý tưởng

tốt nhất hoặc tham khảo lẫn nhau để chọn ra được các ưu điểm tốt nhất trong ý tưởng

của từng cá nhân và kết hợp thành ý tưởng chung của nhóm.

3. Vẽ phác hoạ bản thiết kế của sản phẩm để trình bày. Có thể sử dụng hình thức poster

(giấy roki, lịch cũ, …) hoặc powerpoint hoặc bản vẽ trên bảng. Trong đó cần đầy đủ

nội dung:

- Bảng liệt kê nguyên vật liệu sử dụng và vai trò.

- Bản vẽ thiết kế sơ đồ cấu tạo xe robot:

o Chú thích từng bộ phận của xe robot.

o Dự kiến về kích thước, hình dáng, … hoặc các thông số kĩ thuật khác

liên quan đến vật liệu dự định sử dụng để thiết kế cho xe robot.

- Bản vẽ sơ đồ nối dây các linh kiện mạch điện (có thể sử dụng theo mẫu có sẵn

trong phiếu học tập số 7).

- Bản vẽ sơ đồ khối lập trình (thuật toán) hoặc sơ đồ lập trình mBlock. Nên chú

thích ý đồ thuật toán.

- Cách vận hành xe robot. Có thể trình bày bằng hình ảnh hoặc chữ viết.

GV vừa giám sát vừa theo dõi tiến độ hoạt động của HS, động viên HS thực hiện.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

2.6.3.2. Hoạt động 3.2: Báo cáo bản thiết kế sản phẩm

• Thời lượng: 45 phút

• Mô tả:

o GV hướng dẫn HS báo cáo bản thiết kế.

o HS báo cáo bản thiết kế của nhóm, các nhóm khác góp ý, nhận xét.

o GV đánh giá, góp ý và định hướng cho các nhóm.

Bảng 2.24. Tiến trình dạy học Hoạt động 3.2

Hoạt động Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Mở đầu GV thông báo tiến trình của buổi báo HS lắng nghe, tiếp thu.

cáo:

+ Thời gian báo cáo của mỗi nhóm:

3 phút

+ Thời gian đặt câu hỏi và trao đổi:

3 phút

+ Trong khi nhóm bạn báo cáo, mỗi

HS ghi chú về ý kiến nhận xét và đặt

câu hỏi tương ứng.

GV thông báo về sử dụng Phiếu

đánh giá số 4 để đánh giá cho bản

thiết kế.

Lưu ý: GV có thể hướng dẫn HS sử

dụng Phiếu đánh giá số 7 để đánh

giá bản thiết kế của nhóm khác.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Báo cáo GV nhận xét. Nhóm HS báo cáo, ghi nhận và

GV sử dụng phiếu đánh giá để đánh trả lời câu hỏi phản biện.

giá phần trình bày của HS. Nhóm HS sử dụng Phiếu đánh

GV định hướng cho HS về ý tưởng giá số 7 để đánh giá bản thiết kế

sản phẩm. nhóm khác

Tổng kết GV đánh giá về phần báo cáo của HS lắng nghe phần đánh giá của

các nhóm dựa trên các tiêu chí: GV, ghi nhận lại các ý kiến để

+ Nội dung điều chỉnh hoàn thiện bản thiết

+ Hình thức bài báo cáo kế.

+ Kĩ năng thuyết trình (trình bày và

trả lời câu hỏi)

GV yêu cầu HS tổng hợp các góp ý

của GV và các nhóm, điều chỉnh bản

thiết kế và lựa chọn phương án thiết

kế tối ưu.

GV thông báo nhiệm vụ học tập về HS tiếp nhận nhiệm vụ học tập

nhà cho HS: về nhà.

Nhiệm vụ học tập 1: Trong 1 tuần Các nhóm HS tiến hành phân

tiếp theo, HS tiến hành dựa trên bản công nhiệm vụ cho các thành

thiết kế, đề xuất kế hoạch lắp ráp sản viên trong nhóm cùng thực hiện.

phẩm gồm các bước:

1. Chuẩn bị nguyên vật liệu.

2. Cách bước lắp ráp sản phẩm.

3. Các bước lập trình.

GV yêu cầu HS hoàn thiện nội dung

vào Phiếu học tập số 8.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Nhiệm vụ học tập 2: HS dựa bản

thiết kế và kế hoạch, nhóm HS tiến

hành lắp ráp thành mô hình xe robot

hoàn thiện.

Vận hành thử sản phẩm và ghi nhận

kết quả vào Phiếu học tập số 9.

Chuẩn bị cho buổi báo cáo sản

phẩm

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

• Thời lượng: 1 tuần.

• Mô tả:

o GV hướng dẫn HS thực hiện lắp ráp sản phẩm ở nhà

o HS đề xuất kế hoạch lắp ráp sản phẩm.

o HS lắp ráp sản phẩm hoàn thiện theo kế hoạch và bản thiết kế.

o HS vận hành thử nghiệm sản phẩm. Ghi lại kết quả.

o HS chuẩn bị cho buổi báo cáo.

Bảng 2.25. Tiến trình Hoạt động 4

Hoạt động của HS

HS tiến hành hoạt động theo nhóm, thực hiện:

1. Đề xuất kế hoạch lắp ráp sản phẩm. Ghi nhận lại vào Phiếu học tập số 8. Kế hoạch

bao gồm:

+ Các bước chuẩn bị, gia công vật liệu.

+ Các bước lắp ráp sản phẩm.

+ Các bước lập trình điều khiển.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

2. HS nhận thiết bị có sẵn từ GV, tìm kiếm, tự chuẩn bị các vật liệu dự kiến khác.

3. HS lắp đặt và hoàn thiện xe robot theo bản thiết kế và kế hoạch. Lập trình Arduino

bằng mBlock cho sản phẩm theo thuật toán đã đề xuất.

4. HS thử nghiệm xe robot, so sánh với các tiêu chí đánh giá sản phẩm. HS phát hiện

ra các lỗi sai, ghi nhận lỗi, tìm cách khắc phục hoặc đề xuất ý tưởng mới.

5. HS điều chỉnh lại bản thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh và giải thích lí do điều

chỉnh (nếu có điều chỉnh).

6. HS chỉnh sửa lại mô hình xe theo bản thiết kế mới, tiếp tục thử nghiệm sản phẩm.

7. HS tiếp tục từ bước 2 cho đến khi có được sản phẩm hoàn thiện

HS ghi nhận lại kết quả các lần vận hành sản phẩm vào phiếu học tập số 9.

2.6.5. Hoạt động 5: Báo cáo sản phẩm

• Thời lượng: 45 phút

• Mô tả:

o HS báo cáo bản thiết kế cuối cùng và mô hình sản phẩm hoàn thiện.

o HS báo cáo vận hành sản phẩm.

Bảng 2.26. Tiến trình dạy học Hoạt động 5.

Nội dung Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Triển khai GV thông báo cách thức, thời gian yêu cầu khi HS tiếp thu, lắng nghe.

hoạt động trình bày sản phẩm, nội dung bao gồm:

(5 phút) - Nêu cách sử dụng và nguyên lí xe robot.

- Bản phương án thiết kế cuối cùng.

- Vận hành thử nghiệm để chứng tỏ sản phẩm

đạt các tiêu chí mà GV đã đề ra.

Thời gian trình bày: 5 phút.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Thời gian thử nghiệm: 3 phút.

GV sử dụng:

+ Phiếu đánh giá số 4 để đánh giá bản thiết kế

cuối cùng của HS.

+ Phiếu đánh giá số 5 để đánh giá sản phẩm

hoàn thiện của HS.

+ Phiếu đánh giá số 6 để đánh giá phần trình

bày của HS.

GV hướng dẫn HS sử dụng Phiếu đánh giá số

8 để đánh giá sản phẩm của nhóm HS khác

Báo cáo Giáo viên yêu cầu mỗi nhóm trình bày báo cáo Mỗi nhóm tiến hành

sản phẩm sản phẩm của nhóm mình. báo cáo nội dung theo

(40 phút) GV có thể yêu cầu HS thử nghiệm vận hành xe yêu cầu của GV, sau

robot theo 3 mức bản đổ đường đi từ dễ → khó đó trình bày sản phẩm

(xem bản đồ tham khảo ở Phụ lục). và vận hành thử

nghiệm sản phẩm.

GV cung yêu cầu các nhóm nêu các khó khăn Các nhóm HS khác sử

khi chế tạo, các kinh nghiệm, “dặn dò” để thành dụng Phiếu đánh giá

công, giải thích lý do thất bại, nếu có. số 8 để đánh giá sản

(GV có thể cho treo poster (chiếu lại hình) bản phẩm của nhóm HS

thiết kế để đối chiếu với sản phẩm của nhóm khi khác.

nhóm đó trình bày)

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

100

GV kiểm tra kết quả khảo sát và đưa ra kết quả

góp ý nhận xét.

GV tiến hành kiểm tra và đối chiếu với các tiêu

chí đánh sản phẩm.

Tổng kết Giáo viên có thể đề nghị các nhóm bình chọn Các nhóm học sinh

(5 phút) sản phẩm “tốt nhất”; nêu những mặt hạn chế của lắng nghe và hoàn

sản phẩm đang có so với trong thực tế và hướng thành hồ sơ học tập.

cải tiến sản phẩm của nhóm mình.

GV nhận xét và đánh giá chung về dự án.

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

2.7.1. Công cụ đánh giá

Bảng 2.27. Bảng công cụ đánh giá năng lực GQVD

Mục tiêu Hình thức Công cụ đánh giá Vị trí trong tiến trình dạy học

Vấn đáp Hoạt động 1 Thành tố năng lực GQVD Phát hiện vấn đề Công cụ thu nhận thông tin Bộ câu hỏi số 1 Đáp án bộ câu hỏi số 1.

Viết Hoạt động 1 Phân tích vấn đề Phiếu học tập số 1 Đáp án Phiếu học tập số 1. GQ1.1, GQ1.2 GQ2.1 GQ2.2 GQ2.3

GQ3.1 Viết Hoạt động 1

GQ3.2 Hoạt động 1 Viết + Vấn đáp Phiếu học tập số 1 Phiếu học tập số 1 Bộ câu hỏi số 2 Đáp án Phiếu học tập số 1 Đáp án Phiếu học tập số 1 Đáp án Bộ câu hỏi số 2 Nghiện cứu và lựa chọn thông tin

GQ3.3 Viết Phiếu học tập số 2 ,5, 6 Đáp án Phiếu học tập số 2, 5, 6 Hoạt động 2.1 Hoạt động 2.2

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

101

Hoạt động 2.3

GQ3.4 Hoạt động 2.1 Phiếu học tập số 2. Sản phẩm

GQ3.5 Hoạt động 2.2 Phiếu học tập số 3, 4, 5. Sản phẩm

GQ3.6 Hoạt động 2.3 Phiếu học tập số 6. Sản phẩm Đáp án Phiếu học tập số 2. Phiếu đánh giá số 1 Đáp án Phiếu học tập số 3, 4, 5. Phiếu đánh giá số 2 Đáp án Phiếu học tập số 6. Phiếu đánh giá số 3 Viết + Thực hành làm sản phẩm Viết + Thực hành làm sản phẩm Viết+ Thực hành làm sản phẩm

Viết Hoạt động 3 Đề xuất giải pháp GQ4.1 GQ4.2 Phiếu học tập số 7. Đáp án Phiếu học tập số 7.

Bản thiết kế Hoạt động 3 Thiết kế sản phẩm GQ4.3 GQ4.4

Hoạt động 4 Chế tạo sản phẩm GQ5.1 GQ5.2 Phiếu học tập số 8. Sản phẩm.

Hoạt động 4 GQ5.3 GQ5.4 Vận hành và điều chỉnh Phiếu học tập số 9. Sản phẩm. Thuyết trình Viết + Thực hành làm sản phẩm Viết + Thực hành làm sản phẩm Phiếu đánh giá số 4 Đáp án Phiếu học tập số 8. Phiếu đánh giá số 5. Đáp án Phiếu học tập số 8. Phiếu đánh giá số 5.

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

Bảng 2.28. Khung rubrics đánh giá năng lực GQVD

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

102

❖ Mức D: Không tự trình bày lại được vấn đề là: “Thiết kế xe robot tự động dò đường theo vạch kẻ đen để giúp cho xe có thể di chuyển từ nơi này đến nơi khác”.

❖ Mức C: HS trình bày lại được vấn đề tuy nhiên vẫn còn thiếu sót một số từ ngữ quan trọng như: tự động, dò đường, vạch kẻ đen, từ nơi này sang nơi khác.

A. TÌM HIỂU VẤN ĐỀ

A.1 Phát hiện vấn đề

❖ Mức B: HS trình bày lại đúng vấn đề nhiệm vụ như

A.1.1. Phát hiện vấn đề thực tiễn cần giải quyết.

những gì mà GV đã trao đổi với HS.

❖ Mức A: HS trình bày lại đúng vấn đề, có diễn giải thêm hoặc bổ cho vấn đề thêm rõ ràng hơn bằng ngôn ngữ của bản thân.

❖ Mức D: HS không tự phát biểu được những ưu thế của việc sử dụng xe robot tự động so với các phương tiện hiện hành.

❖ Mức C: HS phát biểu lại được tất cả ưu điểm của việc sử dụng xe robot tự động so với các phương tiện hiện hành sau khi GV đã trình bày.

A.1.2 Làm rõ ý tưởng liên hệ giải pháp sử dụng robot.

❖ Mức B: HS tự phát biểu được 2-3 ưu điểm của việc sử dụng xe robot tự động so với các phương tiện hiện hành.

❖ Mức A: HS tự phát biểu được tất cả ưu điểm của việc sử dụng xe robot tự động so với các phương tiện hiện hành.

❖ Mức D: HS không xác định được nhiệm vụ của xe robot và các thông tin cần thiết cho các bộ phận của robot trong Phiếu học tập số 1 – nhiệm vụ 1. (xem cụ thể đáp án Phiếu học tập ở phần phụ lục)

A.2 Phân tích vấn đề

A.2.1 Xác định nhiệm vụ cụ thể và các thông tin liên quan trên cơ sở nguyên lí chung của robot.

❖ Mức C: Dựa trên một số thông tin được cung cấp sẵn trong Phiếu học tập số 1 – nhiệm vụ 1. HS ghi lại được nhiệm vụ của xe robot và lựa chọn thích hợp đúng 1 trong số 3 thông tin là thông tin đầu vào, cách xử lí thông tin, thao tác đầu ra của xe robot sao cho phù hợp với nội dung chủ đề.

Các mức độ phát triển Hợp phần Thành tố Chỉ số hành vi

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

❖ Mức B: Dựa trên một số thông tin được cung cấp sẵn trong Phiếu học tập số 1 – nhiệm vụ 1., HS ghi lại được nhiệm vụ của xe robot và lựa chọn thích hợp đúng 2 trong số 3 thông tin là thông tin đầu vào, cách xử lí thông tin, thao tác đầu ra của xe robot sao cho phù hợp với nội dung chủ đề.

❖ Mức A: Dựa trên một số thông tin được cung cấp sẵn trong Phiếu học tập số 1 – nhiệm vụ 1. HS ghi lại được nhiệm vụ của xe robot và lựa chọn thích hợp đúng cả 3 thông tin là thông tin đầu vào, cách xử lí thông tin, thao tác đầu ra của xe robot sao cho phù hợp với nội dung chủ đề.

❖ Mức D: HS không trình bày được sơ đồ hệ thống của xe robot do GV cung cấp vào Phiếu học tập số 1.

103

❖ Mức C: Dựa trên những thông tin cần thiết của xe robot đã chọn, và sơ đồ bộ phận trong Phiếu học tập số 1, HS vẽ được sơ đồ hệ thống hoá thể hiện sự gắn kết các thông tin của robot nhưng sai chiều dấu mũi tên.

❖ Mức B: Dựa trên các thông tin cần thiết của xe robot đã chọn, và sơ đồ bộ phận trong Phiếu học tập số 1, HS vẽ được sơ đồ hệ thống hoá thể hiện sự gắn kết các thông tin của robot nhưng sai chỉ 1 chiều dấu mũi tên.

A.2.2 Hệ thống hoá nhiệm vụ cụ thể trong sự gắn kết với các thông tin cần thiết của robot một cách khoa học.

❖ Mức A: Dựa trên các thông tin cần thiết của xe robot đã chọn, và sơ đồ bộ phận trong Phiếu học tập số 1, HS vẽ được sơ đồ hệ thống hoá thể hiện sự gắn kết các thông tin của robot, đúng tất cả chiều dấu mũi tên.

❖ Mức D: HS không nêu được các bộ phận cần thiết của robot trong Phiếu học tập số 1 – nhiệm vụ 2.

❖ Mức C: Dựa vào các bộ phận và chức năng của các bộ phận đó được cung cấp sẵn trong Phiếu học tập số 1 – nhiệm vụ 2, HS lựa chọn ra được đâu sẽ là bộ phận phù hợp với từng nhiệm vụ của robot. HS lựa chọn đúng nhất 1/3 bộ phận.

B.1.1 Xác định các bộ phận của robot phù hợp với nhiệm vụ.

2.1 Nghiên cứu, khám phá và lựa chọn thông tin

❖ Mức B: Dựa vào các bộ phận và chức năng của các bộ phận đó được cung cấp sẵn Phiếu học tập số 1 – nhiệm vụ 2,, HS lựa chọn ra được đâu sẽ là bộ phận phù hợp với từng nhiệm vụ của robot. HS lựa chọn đúng nhất 2/3 bộ phận.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

104

❖ Mức A: Dựa vào các bộ phận và chức năng của các bộ phận đó được cung cấp sẵn trong Phiếu học tập số 1 – nhiệm vụ 2,, HS lựa chọn ra được đâu sẽ là bộ phận phù hợp với từng nhiệm vụ của robot. HS lựa chọn đúng nhất 3/3 bộ phận.

❖ Mức D: HS không đề xuất được các kiến thức liên quan cần để huy động cho xe robot. HS trình bày đúng dưới 50% trong tổng số nội dung kiến thức liên quan trong Phiếu học tập số 2, 5, 6.

❖ Mức C: HS đề xuất được đúng 1/3 các kiến thức liên quan cần để huy động cho xe robot. HS trình bày đúng được tối thiểu 50% trong tổng số nội dung kiến thức liên quan trong Phiếu học tập số 2, 5, 6.

❖ Mức B: HS đề xuất được đúng 2/3 các kiến thức liên quan cần để huy động cho xe robot. HS trình bày đúng được tối thiểu 70% trong tổng số nội dung kiến thức liên quan trong Phiếu học tập số 2, 5, 6.

B.1.2 Tìm kiếm và trình bày các kiến thức liên quan các bộ phận robot và nhiệm vụ cần thực hiện.

❖ Mức A: HS đề xuất được đúng 3/3 các kiến thức liên quan cần để huy động cho xe robot. HS trình bày đúng được 100% trong tổng số nội dung kiến thức liên quan trong Phiếu học tập số 2, 5, 6.

❖ Mức D: HS thực hiện 3 hoạt động tìm hiểu ở mức “Chưa tốt” trên 50% theo tiêu chí đánh giá ở Phiếu đánh giá số 1,2,3. HS ghi nhận đầy đủ thông tin vào Phiếu học tập số 2, 3, 4, 5, 6.

❖ Mức C: HS thực hiện 3 hoạt động tìm hiểu ở mức “Đạt” trên 50% theo tiêu chí đánh giá ở Phiếu đánh giá số 1,2,3. HS ghi nhận đầy đủ thông tin vào Phiếu học tập số 2, 3, 4, 5, 6.

B.1.3 Thực hành tìm hiểu các bộ phận robot.

❖ Mức B: HS thực hiện 3 hoạt động tìm hiểu ở mức “Tốt” trên 50% theo tiêu chí đánh giá ở Phiếu đánh giá số 1,2,3. HS ghi nhận đầy đủ thông tin vào Phiếu học tập số 2, 3, 4, 5, 6.

❖ Mức A: HS thực hiện 3 hoạt động tìm hiểu ở mức “Tốt” 100% theo tiêu chí đánh giá ở Phiếu đánh giá số 1,2,3. HS ghi nhận đầy đủ thông tin vào Phiếu học tập số 2, 3, 4, 5, 6.

B.2 Đề xuất

B.2.1 Trình bày cách lắp

❖ Mức D: HS không vẽ được sơ đồ mạch điện nối dây để kết nối các bộ phận của robot: Arduino, cảm biến hồng ngoại, motor trong Phiếu học tập số 7.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

giải pháp

ráp các bộ phận của robot.

❖ Mức C: HS có khả năng vẽ sơ đồ mạch điện nối dây để kết nối các bộ phận của robot theo sự gợi ý của GV. Đúng chính xác tối thiểu 50% dây nối trên sơ đồ. Hoàn thiện trong Phiếu học tập số 7.

❖ Mức B: HS có khả năng vẽ sơ đồ mạch điện nối dây để kết nối các bộ phận của robot theo sự gợi ý của GV. Đúng chính xác tối thiểu 70% dây nối trên sơ đồ. Hoàn thiện trong Phiếu học tập 7.

105

❖ Mức A: HS có khả năng vẽ sơ đồ mạch điện nối dây để kết nối các bộ phận của robot. Đúng chính xác 100% dây nối trên sơ đồ. Hoàn thiện trong Phiếu học tập số 7.

❖ Mức D: HS không đề xuất được sơ đồ khối lệnh mBlock thể hiện các bước “xử lí thông tin” nhằm giải quyết vấn đề trong Phiếu học tập 7.

❖ Mức C: HS đề xuất được sơ đồ khối lệnh mBlock (hoặc sơ đồ thuật toán) thể hiện các bước “xử lí thông tin” nhằm giải quyết vấn đề nhưng còn nhiều sai sót và chưa bao quát được các trường hợp xử lí khi xe robot gặp vạch kẻ đen. Cần sự gợi ý chỉnh sửa từ GV trong Phiếu học tập 7.

B.2.2 Phân tích và làm rõ các bước lí “xử thông tin” cho bộ não robot.

❖ Mức B: HS đề xuất được sơ đồ khối lệnh mBlock (hoặc sơ đồ thuật toán) thể hiện các bước “xử lí thông tin” nhằm giải quyết vấn đề nhưng còn vài sai sót nhỏ trong Phiếu học tập 7.

❖ Mức A: HS đề xuất được sơ đồ khối lệnh mBlock (hoặc sơ đồ thuật toán) thể hiện các bước “xử lí thông tin” nhằm giải quyết vấn đề, bao quát được các trường hợp xử lí khi xe robot gặp vạch kẻ đen trong Phiếu học tập 7.

❖ Mức D: HS không trình bày lại được trước lớp ý tưởng và nguyên lí hoạt động của xe robot tự đề xuất.

❖ Mức C: HS trình bày được trước lớp ý tưởng và nguyên lí hoạt động của robot, nhưng không thể hiện rõ cấu tạo của xe robot. (trình bày bằng lời nói, sơ đồ, hay hình vẽ).

B.3 Thiết kế sản phẩm

B.3.1 Kết nối hệ thống robot vào điều kiện sử dụng thực tiễn.

❖ Mức B: HS trình bày được trước lớp ý tưởng và nguyên lí hoạt động của robot, thể hiện được cấu tạo cơ bản của xe robot. (trình bày bằng lời nói, sơ đồ, hay hình vẽ).

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

❖ Mức A: HS trình bày được trước lớp ý tưởng và nguyên lí hoạt động của robot, thể hiện rõ cấu tạo cơ bản của xe robot. Có giải thích rõ ràng thể hiện sự gắn kết giữa các bộ phận của xe robot. (trình bày bằng lời nói, sơ đồ, hay hình vẽ).

❖ Mức D: HS không trình bày được phương án thiết kế

sản phẩm vào Phiếu học tập số 7.

❖ Mức C: HS tự vẽ được bản thiết kế sản phẩm theo gợi ý của GV. Bản thiết kế cẩn thể hiện rõ ràng ít nhất 1/3 nội dung: + Bản vẽ mô hình sản phẩm, chú thích các bộ phận và kích thước rõ ràng. + Liệt kê nguyên vật liệu sử dụng, giải thích vai trò của chúng. + Cách vận hành sản phẩm.

HS hoàn thành vào Phiếu học tập số 7.

B.3.2 Trình bày phương án thiết kế sản phẩm hoàn thiện đáp ứng điều kiện thực tiễn.

❖ Mức B: HS tự vẽ được bản thiết kế sản phẩm. Bản thiết kế cẩn thể hiện đầy đủ 2/3 nội dung trên. Hoàn thành vào Phiếu học tập số 7.

106

❖ Mức A: HS tự đề xuất và vẽ bản thiết kế sản phẩm. Bản thiết kế đầy đủ 3/3 nội dung trên và có hình thức trình bày đẹp, rõ ràng, sáng tạo. Hoàn thành vào Phiếu học tập số 7.

❖ Mức D: HS không trình bày được kế hoạch thực hiện

lắp ráp xe robot vào Phiếu học tập số 8.

❖ Mức C: HS trình bày được các bước thực hiện lắp ráp xe robot theo trình tự dưới sự gới ý của GV. Đầy đủ, rõ ràng ít nhất 1/3 nội dung: + Chuẩn bị nguyên vật liệu. + Các bước lắp ráp sản phẩm. + Các bước lập trình điều khiển bằng mBlock.

Hoàn thành vào Phiếu học tập số 8.

C.THỰC HIỆN, ĐÁNH GIÁ

C.1 Chế tạo sản phẩm

C.1.1 Thiết lập kế hoạch chế tạo robot.

❖ Mức B: HS trình bày được các bước thực hiện lắp ráp xe robot theo trình tự dưới sự gới ý của GV. Đầy đủ, rõ ràng ít nhất 2/3 nội dung trên. Hoàn thành vào Phiếu học tập số 8.

❖ Mức A: HS trình bày được các bước thực hiện lắp ráp xe robot theo trình tự dưới sự gới ý của GV. Đầy đủ, rõ ràng tất cả 3/3 nội dung trên.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

Hoàn thành vào Phiếu học tập số 8.

❖ Mức D: HS không lắp ráp được xe robot hoặc xe robot lắp ráp khác hoàn toàn với mục tiêu nhiệm vụ và kế hoạch đã đề ra.

❖ Mức C: HS thực hiện lắp ráp được sản phẩm xe robot

nhưng cần sự hỗ trợ nhiều từ GV.

C.1.2 Chế sản tạo phẩm robot theo kế hoạch.

❖ Mức B: HS tự lắp ráp được xe robot hoàn thiện theo kế hoạch đã đề xuất và bản thiết kế nhưng còn cần sự hỗ trợ từ GV.

❖ Mức A: HS tự thực hiện lắp xe robot hoàn thiện theo

kế hoạch và bản thiết kế sản phẩm.

❖ Mức D: HS vận hành sản phẩm, sản phẩm hoạt động không đúng yêu cầu, chưa ghi nhận được hiệu quả hoạt động của xe robot vào Phiếu học tập số 9.

❖ Mức C: HS vận hành sản phẩm, ghi nhận được những trường hợp chạy đúng và những trường hợp chạy sai của xe robot, theo sự gợi ý của GV. Hoàn thiện phần ghi nhận vào Phiếu học tập số 9.

107

❖ Mức B: HS vận hành sản phẩm, tự ghi nhận được các trường hợp chạy đúng và những trường hợp chạy sai của xe robot. Hoàn thiện phần ghi nhận vào Phiếu học tập số 9.

C.2.1 Đánh giá sự phù hợp của giải pháp và việc thực hiện tiến theo trình.

❖ Mức A: HS vận hành sản phẩm, tự ghi nhận được các trường hợp chạy đúng và những trường hợp chạy sai của xe robot vào Phiếu học tập số 9. HS có khả năng so sánh sản phẩm với các sản phẩm cùng chức năng mà HS đã từng trải nghiệm qua.

C.2 Thử nghiệm và điều chỉnh

❖ Mức D: HS không nhận ra được lỗi sai hoặc biết được lỗi sai nhưng không có khả năng đề xuất giải pháp chỉnh sửa trong vận hành của xe robot vào Phiếu học tập số 9.

C.2.2 Cải tiến và điều chỉnh.

❖ Mức C: HS nhận ra lỗi sai trong vận hành của xe robot, đề xuất được phương án chỉnh sửa theo sự gợi ý của GV vào Phiếu học tập số 9.

❖ Mức B: HS tự nhận ra được lỗi sai trong vận hành của xe robot, tự đề xuất phương án chỉnh sửa, cải tiến. Phương án chỉnh sửa có tính khả thi vào Phiếu học tập số 9.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

108

❖ Mức A: Vận hành thử sản phẩm, xe robot chạy tốt theo vạch kẻ, HS có khả năng đề xuất các trường hợp xe chạy không hiệu quả và tự đề xuất giải pháp vào Phiếu học tập số 9.

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

Khi thực hiện tổ chức dạy học chủ đề STEM “xe robot tự dò đường” trong trường học,

GV có thể lưu ý một số nội dung cụ thể sau:

+ Chỉ nên tổ chức lớp chủ đề trong lớp học vừa phải từ 25 – 30 học sinh.

+ Khi dạy học Hoạt động 2.1 và 2.2, GV có thể cung cấp cho HS nhiều loại pin khác

nhau (với các giá trị hiệu điện thể khác nhau) để HS có thể lựa chọn tổ hợp pin phù hợp.

Ngoài ra, GV nên lựa chọn các loại pin có thể sạc lại để có thể tái chế cho các lần tổ chức

dạy học khác, nhưng lưu ý sẽ tốn nhiều chi phí hơn.

+ Khi tổ chức dạy học có phần lập trình, GV cung cấp cho mỗi nhóm 1 máy tính cá nhân

có cài sẵn phần mềm mBlock, đã thêm extension “Motor shield L293D” (xem chi tiết

trong phụ lục 5), hệ điều hành máy từ Windows 7 trở lên.

+ Khi tổ chức cho HS thực hiện vận hành xe robot trên vạch đen, nên sử dụng băng keo

đen làm vạch đen có độ rộng từ 2 – 3 cm, không nên hẹp hơn vì xe sẽ khó định hướng.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

109

TỔNG KẾT CHƯƠNG 2

Dựa trên cơ sở lí luận đã nghiên cứu trong chương 1, trong chương này, tác giả đã tiến

hành thiết kế được chủ đề STEM gồm:

+ Bối cảnh và ý nghĩa thực tiễn cho chủ đề;

+ Đặt ra mục tiêu dạy học chủ đề tập trung phát triển NL GQVD;

+ Phân tích được một số nội dung kiến thức các môn học STEM trong chủ đề

+ Xây dựng phương tiện, học liệu cho chủ đề gồm có: bộ công cụ dạy học, tài liệu hướng

dẫn thực hiện sản phẩm, phiếu học tập, bộ câu hỏi định hướng;

+ Thiết kế tiến trình dạy học chi tiết 5 hoạt động;

+ Xây dựng công cụ đánh giá mục tiêu NL GQVD của HS đã đề xuất.

Trên cơ sở hồ sơ dạy học đã thiết kế này, tác giả tiếp tục tiến hành xin ý kiến chuyên gia

dạy học STEM để khảo sát về tính khả thi, hợp logic và mức độ phù hợp của chủ đề để

từ đó có những chỉnh sửa hợp lí hơn cho chủ đề phù hợp với điều kiện thực tiễn.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

110

Chương 3. KHẢO SÁT Ý KIẾN CHUYÊN GIA 3.1. Mục tiêu khảo sát Tác giả thực hiện khảo sát nhằm bước đầu đánh giá mức độ phù hợp và sự đồng tình của

các chuyên gia về các nội dung chủ đề gồm các tiêu chí:

+ Kế hoạch dạy học của chủ đê.

+ Phương tiện, học liệu dạy hoc

+ Công cụ đánh giá dạy học.

+ Hình thức của kế hoạch và học liệu dạy học.

+ Sự phù hợp của chủ đề dạy học theo qui trình EDP.

+ Sự phù hợp của chủ đề nhằm phát triển NL của HS.

+ Các ý kiến góp ý nhằm hoàn thiện nội dung chủ đề.

3.2. Đối tượng khảo sát Các giáo viên, giảng viên đại học hoặc các chuyên gia đã có kinh nghiệm trong việc tổ

chức dạy học STEM hoặc đã từng tham gia tập huấn về dạy học STEM.

3.3. Hình thức khảo sát Toàn bộ nội dung của đề tài đã được chuyển thành bản mềm online trên web của Google

Sites, các chuyên gia có thể truy cập và xem trực tiếp thông qua đường link dẫn bằng

trình duyệt web (Chrome, Firefox, Cốc cốc, Edge,…) trên bất kì thiết bị thông minh cá

nhân mà không cần tải về.

Sau khi xem nội dung chủ đề trên web, tác giả sẽ khảo sát bằng cách ghi nhận mức độ

đồng tình của chuyên gia thông qua các câu hỏi khảo sát được trình bày sẵn bằng Google

Form.

3.4. Nội dung khảo sát

Nội dung khảo sát gồm các phần chính sau:

+ Về nhận xét chung, tác giả muốn ghi nhận ý kiến về mức độ đồng ý cho thời lượng

của chủ đề, ý nghĩa thực tiễn, yêu cầu sản phẩm, sự khuyến khích HS hoạt động nhóm,

sự phù hợp của chủ đề với qui trình EDP.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

111

+ Về kế hoạch dạy học, tác giả muốn ghi nhận ý kiến về sự đầy đủ và hợp lí của tiến

trình, sự phân bổ thời gian, mục tiêu, nội dung, phương pháp dạy học, sự phù hợp của

các hoạt động học dành cho HS.

+ Về phương tiện, học liệu dạy học, tác giả muốn ghi nhận ý kiến về sự đầy đủ, phù hợp

của các phiếu học tập, tài liệu hướng dẫn, phương tiện học tập.

+ Về công cụ đánh giá, tác giả muốn ghi nhận sự đầy đủ, phù hợp của bộ công cụ đánh

giá HS đáp ứng mục tiêu dạy học đã đề ra.

+ Về hình thức của hồ sơ dạy học, tác giá muốn ghi nhận về mức độ hình thức trình bày

rõ ràng, đầy đủ dễ hiểu của kế hoạch dạy học, học liệu, cũng như sự phù hợp đối với HS

và GV.

Bên cạnh đó, tác giả cũng muốn ghi nhận thêm một số ý kiến góp ý từ các chuyên gia về

bộ hồ sơ dạy học có phù hợp với định hướng STEM và quy trình EDP.

3.5. Kết quả khảo sát

3.5.1. Danh sách các chuyên gia đã cho ý kiến Bảng 3.1. Danh sách chuyên gia cho ý kiến

STT Họ và tên Nơi công tác Chuyên môn Giới tính Kinh nghiệm về tổ chức hoặc tập huấn hoạt động STEM

1 Dương Xuân Quí Nam Đã có kinh nghiệm Khoa Vật lí, ĐHSP Hà Nội Phương pháp dạy học Vật lí

Trần Ngọc Huy Nam 2 Đã có kinh nghiệm Khoa Vật lí, ĐHSP TP.HCM Phương pháp dạy học Vật lí

Nguyễn Thị Hảo Nữ 3 Đã có kinh nghiệm Khoa Vật lí, ĐHSP TP.HCM Vật lí đại cương

3.5.2. Kết quả khảo sát ý kiến của chuyên gia Dưới đây là câu hỏi khảo sát và kết quả khảo sát mà các chuyên gia đã đánh giá cho nội

dung chủ đề đã đề xuất. Trong đó câu trả lời cho các câu hỏi khảo sát được tính điểm

theo mức độ đồng tình từ 1 đến 5 điểm của chuyên gia với:

+ Điểm 1: Hoàn toàn không đồng ý.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

112

+ Điểm 2: Không đồng ý.

+ Điểm 3: Bình thường.

+ Điểm 4: Đồng ý.

+ Điểm 5: Hoàn toàn đồng ý.

Bảng 3.2. Kết quả khảo sát nhận xét chung chủ đề STEM “xe robot tự dò đường”

TT Câu hỏi Điểm TB Chuyên gia 1 Chuyên gia 2 Chuyên gia 3

1 4 5 4 4,33/5 Thời lượng cho chủ đề hợp lí với các yêu cầu cần đạt mà chủ đề đáp ứng

2 4 5 4 4,33/5 Chủ đề STEM có ý nghĩa thực tiễn.

3 5 5 5 5/5 Nhiệm vụ học tập của chủ đề STEM phù hợp dạy học theo qui trình EDP.

4 4 5 5 4,67/5

Yêu cầu của sản phẩm (nhiệm vụ học tập) phù hợp và liên hệ chặt chẽ với các nội dung kiến thức và kĩ năng cần đạt.

5 4 5 5 4,67/5

Các hoạt động học tập khuyến khích HS hoạt động nhóm để giải quyết vấn đề được đặt ra

Bảng 3.3. Kết quả khảo sát về Kế hoạch dạy học chủ đề "Xe robot tự dò đường"

TT Câu hỏi Điểm TB Chuyên gia 1 Chuyên gia 2 Chuyên gia 3

1 4 5 5 4,67/5 Tiến trình dạy học đầy đủ, hợp lí theo qui trình EDP.

2 4 4 5 4,33/5 Phân bổ thời gian các hoạt động học trong tiến trình dạy học hợp lí.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

113

3 3 4 5 4/5 Mục tiêu chủ đề phù hợp với đối tượng HS.

4 4 5 5 4,67/5 Mục tiêu chủ đề phù hợp với định hướng dạy học phát triển năng lực HS.

5 4 5 5 4,67/5

Nội dung dạy học đảm bảo tính khoa học, đáp ứng phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông 2018.

6 4 5 5 4,67/5 Phương pháp dạy học tích cực, khuyến khích được HS tham gia hoạt động nhóm.

7 4 5 5 4,67/5

Các hoạt động học có tính thách thức, yêu cầu HS sử dụng tích hợp các kiến thức, các kĩ năng từ nhiều môn học, các kĩ năng

8 4 5 5 4,67/5 Các hoạt động học trong tiến trình đáp ứng được các mục tiêu đã đề ra.

9 4 5 5 4,67/5

Các hoạt động học trong tiến trình giúp HS phát triển các thành tố năng lực giải quyết vấn đề

Bảng 3.4. Kết quả khảo sát về Phương tiện, học liệu chủ đề "Xe robot tự dò đường"

TT Câu hỏi Điểm TB Chuyên gia 1 Chuyên gia 2 Chuyên gia 3

1 4 4 5 4,33/5

Các phiếu học tập, nhật kí học tập đầy đủ nội dung, hỗ trợ tốt cho các hoạt động trong tiến trình dạy học.

2 4 5 5 4,67/5 Phương tiện được trình bày rõ ràng, đầy đủ, phù hợp với điều kiện thực tiễn.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

114

Bảng 3.5. Kết quả khảo sát về Công cụ đánh giá chủ đề "Xe robot tự dò đường"

TT Câu hỏi Điểm TB Chuyên gia 1 Chuyên gia 2 Chuyên gia 3

1 4 5 3 4/5

Bộ công cụ đánh giá đầy đủ các mục tiêu về phẩm chất, năng lực chung và năng lực KHTN.

2 4 4 5 4,33/5 Bộ công cụ đánh giá rõ ràng, cụ thể, phù hợp với yêu cầu và mục tiêu.

Bảng 3.6. Kết quả khảo sát về Hình thức của hồ sơ chủ đề "Xe robot tự dò đường"

TT Câu hỏi Điểm TB Chuyên gia 1 Chuyên gia 2 Chuyên gia 3

1 4 5 5 4,67/5

Kế hoạch dạy học trình bày đầy đủ, rõ ràng, dễ hiểu, phù hợp với giáo viên khi sử dụng.

2 4 5 5 4,67/5 Học liệu dạy học thu hút học sinh, phù hợp với hoạt động dạy và học trên lớp.

3 4 5 5 4,67/5 Học liệu dạy học có giá trị hỗ trợ giáo viên trong việc triển khai hoạt động cụ thể.

3.5.3. Ý kiến của chuyên gia về chủ đề Câu hỏi 1: Bộ hồ sơ dạy học chủ đề đã phù hợp với định hướng giáo dục STEM chưa?

Xin Thầy/Cô đóng góp thêm ý kiến để chủ đề được hoàn thiện hơn.

Bảng 3.7. Ý kiến chuyên gia về Bộ hồ sơ dạy học

Ý kiến chuyên gia Đề xuất cải tiến Chuyên gia Nhận định của tác giả

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

115

1 Không có Không có Bộ hồ sơ có các nội dung phù hợp theo định hướng giáo dục STEM

2 Không có Không có Bộ hồ sơ đã phù hợp với định hướng giáo dục STEM

3 Phù hợp Không có Không có

Câu hỏi 2: Tiến trình dạy học chủ đề đã phù hợp với qui trình thiết kế kĩ thuật (EDP)

chưa? Xin Thầy/Cô đóng góp thêm ý kiến để chủ đề được hoàn thiện hơn.

Bảng 3.8. Ý kiến chuyên gia về sự phù hợp chủ đề với qui trình EDP

Ý kiến chuyên gia Đề xuất cải tiến Chuyên gia Nhận định của tác giả

1 Không có Không có Tiến trình dạy học được thiết kế phù hợp với quy trình thiết kế kĩ thuật

2 Không có Không có

Tiến trình dạy học chủ đề đã phù hợp với qui trình thiết kế kĩ thuật (EDP)

3 Theo đúng qui trình EDP Không có Không có

Câu hỏi 3: Bộ hồ sơ dạy học chủ đề đã phù hợp với định hướng giáo dục STEM chưa?

Xin Thầy/Cô đóng góp thêm ý kiến để chủ đề được hoàn thiện hơn.

Bảng 3.9. Ý kiến chuyên gia về sự phù hợp với định hướng GD STEM

Ý kiến chuyên gia Nhận định của tác giả Chuyên gia Tác giả đề xuất cải tiến

Sẽ là tốt hơn nếu chủ đề này thực hiện dưới dạng câu lạc bộ STEM. Việc áp dụng để dạy kiến thức mới trong thực hiện nhiệm vụ với thời gian dài, lượng kiến thức bổ sung ngoài là quá lớn sẽ gây quá tải với HS. Nên chăng + Các kiến thức trong hoạt động tìm hiểu kiến thức của chủ đề phần lớn là để áp dụng kiến thức đã học trong môn khoa học. + Phần lớn các đơn vị kiến thức HS cần tìm + Cần đơn giản hoá hơn về mục tiêu kiến thức trong chủ đề. + Thiết kế các hoạt động tìm hiểu kiến thức đơn giản và ngắn gọn giúp HS

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

116

nắm bắt những phần cơ bản nhất.

nên chia nhỏ nội dung thành các chủ đề nhỏ: Cánh tay, Hệ vận động, Hệ cảnh báo...với thời gian thực hiện ngắn và thiết bị đơn giản hơn sẽ khả thi.

hiểu là liên quan đến mạch Arduino, cảm biến, lập trình. + Tác giả cũng đã có chia nhỏ pha tìm hiểu kiến thức thành 3 hoạt động riêng biệt (4 tiết) ứng với từng bộ phận của robot để HS cũng phần nào bớt đi cảm giác quá tải. + Các chủ đề cũng có thể hoàn toàn áp dụng dưới hình thức câu lạc bộ STEM vì sẽ thoải mái về mặt thời gian hơn

2 Không có Không có

Bộ hồ sơ dạy học chủ đề đã phù hợp với dạy học theo định hướng phát triển năng lực

1. Đề tài có mục đích phát triển NL GQVD cho HS trong GD khoa học robot thông qua dạy học STEM (quy trình EDP). Do đó tác giả chỉ cần xoáy vào NL GQVĐ 2. Tác giả sử dụng Khung NL GQVĐ trong khoa học robot của tác giả Lê Hải Mỹ Ngân sau đó xây dựng mức đo trong kế hoạch dạy học của mình → Đóng góp 3. Tác giả cần có 1 sự đối chiếu về khung NL GQVĐ sử dụng trong đề tài và khung của Bộ CT 2018 để 1. Mục tiêu trọng tâm của chủ đề là mục tiêu NLGQVD, không có múc tiêu về các năng lực hay phẩm chất khac, cũng như không có mục tiêu về kiến thức mà tác giả chỉ phân tích các nội dung kiến thức gắn với chủ đề. 2. Mục tiêu và đánh giá trong chủ đề dựa trên nghiên cứu của tác giả Lê Hải Mỹ Ngân 3. Tác giả chưa có phân tích và so sánh giữa khung NL GQVD trong đề tài và khung của + Tập trung trọng tâm và phân tích sâu hơn về phát triển NL GQVD trong chủ đề đã đề xuất. + Lập bảng so sánh và phận tích giữa khung NL GQVD trong đề tài và khung của Chương trình Tổng thể 2018. + Đơn giản hoá phần công cụ đánh giá NLGQVD để khi triển khai chủ đề trong thực tế có

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

117

thể đánh giá HS dễ dàng hơn.

Chương trình Tổng thể 2018. 4. Tác giả cũng không đề cập đến các phẩm chất, năng lực khác. 5.Công cụ đánh giá hoạt động được thiết kế đề đánh giá mục tiêu của NL GQVD đã đề ra

thấy được các điểm tương đồng và điểm khác 4. Do chỉ tập trung vào NL GQVĐ, tác giả không cần đề cập đến các PC, NL khác liên quan. 5. Công cụ đánh giá hoạt động STEM nhiều, nhưng tác giả cần chú ý khâu phân tích để hướng đến NL GQVĐ của mình.

3.6. Nhận xét

Qua quá trình khảo sát ý kiến chuyên gia về tính khả thi của đề tài, tác giả tổng kết và

nhận các ý kiến của chuyên gia về tính khả thi triển khai các chủ đề như sau:

+ Về nhận xét chung về chủ đề, đa phần các chuyên gia đều cho thang điểm 4 trở lên về

mức độ đồng tình cho thời lượng các hoạt động trong chủ đề, ý nghĩa thực tiễn của chủ

đề, yêu cầu sản phẩm. Trong đó, cả 3 chuyên gia đều hoàn toàn đồng tình (điểm 5) với

nhận định “Nhiệm vụ học tập trong chủ đề STEM phù hợp dạy học theo qui trình EDP”.

Các chuyên gia cũng đồng ý với nhận định “Các hoạt động học tập khuyến khích HS

hoạt động nhóm để giải quyết vấn đề được đặt ra”, từ đó cho thấy được chủ đề STEM

được thiết kế đúng theo quy trình EDP của Bộ Giáo duc, mang tính khả thi trong việc áp

dụng đối với HS về vấn đề thực tiễn trong đời sống và kích thích được hoạt động học tập

theo nhóm HS.

+ Về kế hoạch dạy học chủ đề, đa phần các chuyên gia đều đưa ra mức độ đồng tình từ

4 điểm trở lên cho các tiêu chí kế hoạch dạy học cho chủ đề như: tiến trình đầy đủ, phân

bố thời gian hợp lí, mục tiêu phù hợp phát triển NL của HS, phương pháp dạy học tích

cực, các hoạt động khuyến khích HS vận dụng kiến thức nhằm đáp ứng mục tiêu đề ra

và giúp phát triển NL cho HS. Trong đó chỉ có duy nhất nhận định của chuyên gia Dương

Xuân Quí về tiêu chí “Mục tiêu chủ đề phù hợp với đối tượng HS” là ở thang điểm 3 –

mức bình thường, chưa thực sự đồng ý. Kết luận lại được kế hoạch dạy học tác giả đã đề

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

118

xuất mang tính khả thi cao, có nội dung đầy đủ, mục tiêu tương đối hợp lí và phù hợp

cho việc phát triển NL của HS.

+ Về Phương tiên, học liệu dạy học chủ đề, các chuyên gia cũng cho mức đồng tình từ 4

điểm trở lên về tiêu chí chủ đề có đầy đủ phiếu học tập, phương tiện học tập, được trình

bày rõ ràng và phù hợp với các hoạt động và điều kiện thực tiễn.

+ Về Công cụ đánh giá dạy học của chủ đề, đa số các chuyên gia cũng cho mức đồng

tình từ 4 điểm trở lên về tiêu chí sự đầy đủ của bộ công cụ đánh giá, thể hiện rõ ràng,

đầy đủ, phù hợp với yêu cầu mục tiêu của chủ đề, trong đó chỉ có chuyên gia Nguyễn

Thị Hảo đánh giá điểm 3 cho tiêu chí “Bộ công cụ đánh giá đầy đủ các mục tiêu về phẩm

chất, năng lực chung và năng lực KHTN”. Vì vậy có thể kết luận bộ Công cụ dạy học

caa chủ đề mang tính tương đối trong việc phát triển các phẩm chất và năng lực của HS.

+ Về Hình thức hồ sơ dạy học của chủ đề, đa số các chuyên gia cũng cho mức đồng tình

từ 4 điểm trở lên về tiêu chí sự trình bày đầy đủ, rõ ràng, dễ hiểu, thu hút được HS và

hỗ trợ tốt cho GV của kế hoạch và học liệu chủ đề.

+ Ngoài ra, tác giả cũng có ghi nhận thêm một số ý kiến góp ý khác của chuyên gia,

trong đó có ý kiến cho câu hỏi “Bộ hồ sơ dạy học chủ đề đã phù hợp với định hướng

giáo dục STEM chưa?” nhận được khá nhiều góp ý từ các chuyên gia. Trong đó, chuyên

gia Dương Xuân Quí nhận định “…Việc áp dụng để dạy kiến thức mới trong thực hiện

nhiệm vụ với thời gian dài, lượng kiến thức bổ sung ngoài là quá lớn sẽ gây quá tải với

HS…”, điều này cho thấy tác giả cần nhìn lại kế hoạch dạy học của chủ đề, đặc biệt là ở

pha tìm hiểu kiến thức, nên xem xét giảm mục tiêu và nội dung kiến thức HS cần tìm

hiểu, để khi GV triển khai chủ đề thì sẽ phù hợp với điều kiện thực tiễn và đối tượng HS.

Ngoài ra, chuyên gia Nguyễn Thị Hảo cũng có nhiều góp ý, trong đó có đề cập “…Tác

giả cần có 1 sự đối chiếu về khung NL GQVĐ sử dụng trong đề tài và khung của Bộ CT

2018 để thấy được các điểm tương đồng và điểm khác…”, tác giả sẽ ghi nhận và bổ sung

thêm phần đối chiếu giữa khung NL GQVD trong Chương trình Tổng thể 2018 với khung

NL tác giả sử dụng trong đề tài.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

119

TỔNG KẾT CHƯƠNG 3

Dựa trên cơ sở sở lí luận ở chương 1 và chủ đề đã thiết kế ở chương 2, trong chương

này, tác giả đã tiến hành xin ý kiến chuyên gia nhằm khảo sát 3 chuyên gia về dạy học

STEM để đánh giá được mức độ phù hợp, khả thi, hợp logic của chủ đề “Xe robot tự dò

đường”. Tác giả đã ghi nhận được rất nhiều ý kiến từ chuyên gia, cho thấy được chủ đề

dạy học đã thiết kế có mục tiêu, nội dung phù hợp, khả thi; bộ dụng cụ học liệu khá đầy

đủ và chi tiết, bộ công cụ đánh giá rõ ràng, hợp logic.

Tuy nhiên, chủ đề vẫn còn những hạn chế cần khắc phục được các chuyên gia đề xuất:

+ Nội dung kiến thức còn hơi quá sức đối với HS.

+ Thời gian phân bố chủ đề chưa thực sự phù hợp.

+ Cần phân tích và so sánh giữa NL GQVD sử dụng trong chủ đề và NL GQVD trong

chương trình giáo dục phổ thông mới.

Hơn nữa, việc khảo sát ý kiến chuyên gia mới chỉ tiến hành trên phạm vi một nhóm nhỏ

GV nên chưa thể khẳng định tính hiệu quả của chủ đề đối với HS THCS.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

120

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Đối chiếu với mục đích, nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu, khoá luận cơ bản đã đạt được

các kết quả sau:

+ Phân tích và làm rõ cơ sở lí luận của giáo dục STEM, giáo dục khoa học robot và dạy

học phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS.

+ Xây dựng chủ đề STEM gồm bối cảnh, mục tiêu NL GQVD và phân tích các nội

dụng kiến thức liên quan, phương tiện, học liệu dạy học phục vụ cho tổ chức dạy học

chủ đề.

+ Thiết kế được tiến trình dạy học STEM 5 hoạt động theo quy trình kĩ thuật kết hợp

với giáo dục khoa học robot.

+ Xây dựng bộ công cụ đánh giá biểu hiện NL GQVD của HS.

+ Xin ý kiến chuyên gia góp ý, nhận xét cho chủ đề đã thiết kế.

Bên cạnh những kết quả đã đạt được ở trên, đề tài cũng còn nhiều hạn chế, tác giả có

một số kiến nghị như sau:

+ Cần thực nghiệm trên lớp học cụ thể nhằm đánh giá chính xác hơn tính hiệu quả, khả

thi và thực tiễn của đề tài trong dạy học.

+ Công cụ đánh giá NL GQVĐ của HS còn đơn giản. Cần thiết kế công cụ đánh giá

NL GQVD của HS đa dạng ở nhiều hình thức hơn.

+ Cần thiết kế các hoạt động học tập và học liệu với nhiều mức độ khác nhau nhằm sử

dụng linh hoạt trong quá trình dạy học; các nội dung học tập cần tăng cường tính thực

tiễn nhiều hơn nữa.

+ Muốn đổi mới dạy học thì phải đổi mới cách kiểm tra và đánh giá. GV phải có hình

thức đánh giá và cách thức xây dựng tiêu chí đánh giá cho phù hợp với mục tiêu dạy

học đã đề ra.

+ Muốn dạy học theo định hướng giáo dục STEM, phát triển các kĩ năng khoa học,

công nghệ, kĩ thuật và toán học thì cũng cần cải thiện cơ sở vật chất của các trường phổ

thông để phục vụ hiệu quả cho việc thực hiện các phương pháp dạy học mới, tích cực.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

121

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] N. V. Biên and T. D. Hải, Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông. Hà Nội:

NXB Giáo dục Việt Nam, 2019.

[2] Bộ giáo dục và đào tạo Việt Nam, “Chương trình giáo dục phổ thông - Chương

trình tổng thể,” Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT. 2018.

[3] N. T. Nga, P. V. Hải, N. Q. Linh, and H. P. Muội, Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo

dục STEM cho học sinh Trung học cơ sở và Trung học phổ thông. TP. Hồ Chí

Minh: NXB Đại học Sư Phạm TP. HCM, 2019.

[4] “Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc Tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công

nghiệp lần thứ 4.” Thủ tướng chính phủ, May 04, 2017.

[5] N. Hiếu, “Giáo dục STEM trong Chương trình GD phổ thông mới,” Báo Giáo dục

và Thời đại, Hà Nội, Apr. 29, 2020.

[6] NASA’s best, An Educator’s Guide to the Engineering Design Process Grades 6-

8. 2011.

[7] L. Katehi, G. Pearson, and M. Feder, “The status and nature of K-12 engineering

education in the United States,” Bridg., vol. 39, 2009.

[8] Vụ Giáo dục Trung học, “Tài liệu tập huấn Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo

dục STEM trong trường trung học.” Lưu hành nội bộ, 2019.

[9] “Robotics.” https://en.wikipedia.org/wiki/Robotics.

[10] J. M. Angel-Fernandez and M. Vincze, “Towards a Formal Definition of

Educational Robotics,” 2018, p. 37.

[11] M. Menekse, R. Higashi, C. D. Schunn, and E. Baehr, “The Role of Robotics

Teams’ Collaboration Quality on Team Performance in a Robotics Tournament,”

J. Eng. Educ., 2017, doi: 10.1002/jee.20178.

[12] J. M. Wing, “Computational thinking,” Communications of the ACM. 2006, doi:

10.1145/1118178.1118215.

[13] S. Anwar, N. A. Bascou, M. Menekse, and A. Kardgar, “A systematic review of

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

122

studies on educational robotics,” Journal of Pre-College Engineering Education

Research. 2019, doi: 10.7771/2157-9288.1223.

[14] S. E. Jung and E. S. Won, “Systematic review of research trends in robotics

education for young children,” Sustainability (Switzerland). 2018, doi:

10.3390/su10040905.

[15] N. Arís and L. Orcos, “Educational Robotics in the Stage of Secondary Education:

Empirical Study on Motivation and STEM Skills,” Educ. Sci., 2019, doi:

10.3390/educsci9020073.

[16] D. Karahoca, A. Karahoca, and H. Uzunboylu, “Robotics teaching in primary

school education by project based learning for supporting science and technology

courses,” in Procedia Computer Science, 2011, doi: 10.1016/j.procs.2011.01.025.

[17] D. C. Williams, Y. Ma, L. Prejean, M. J. Ford, and G. Lai, “Acquisition of physics

content knowledge and scientific inquiry skills in a robotics summer camp,” J.

Res. Technol. Educ., 2007, doi: 10.1080/15391523.2007.10782505.

[18] D. B. Larkins, J. C. Moore, L. R. Covington, and L. J. Rubbo, “Application of the

cognitive apprenticeship framework to a middle school robotics camp,” in SIGCSE

2013 - Proceedings of the 44th ACM Technical Symposium on Computer Science

Education, 2013, doi: 10.1145/2445196.2445226.

[19] J. Lindh and T. Holgersson, “Does lego training stimulate pupils’ ability to solve

logical problems?,” Comput. Educ., 2007, doi: 10.1016/j.compedu.2005.12.008.

[20] C. Kim, D. Kim, J. Yuan, R. B. Hill, P. Doshi, and C. N. Thai, “Robotics to

promote elementary education pre-service teachers’ STEM engagement, learning,

and teaching,” Comput. Educ., 2015, doi: 10.1016/j.compedu.2015.08.005.

[21] H. Altin and M. Pedaste, “Learning approaches to applying robotics in science

education,” J. Balt. Sci. Educ., 2013.

[22] O. Mubin, C. J. Stevens, S. Shahid, A. Al Mahmud, and J.-J. Dong, “A REVIEW

OF THE APPLICABILITY OF ROBOTS IN EDUCATION,” Technol. Educ.

Learn., 2013, doi: 10.2316/journal.209.2013.1.209-0015.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

123

[23] D. Alimisis, “Robotics in Education & Education in Robotics: Shifting Focus from

Technology to Pedagogy,” Proc. 3rd Int. Conf. Robot. Educ., 2012.

[24] Đ. H. Trà, Dạy học phát triển năng lực môn Vật lí Trung học cơ sở. Hà Nội: NXB

Đại học Sư Phạm, 2019.

[25] J. M. Wing, “Computational Thinking: What and Why?,” thelink - Magaizne

Varnegie Mellon Univ. Sch. Comput. Sci., 2010.

[26] Google for Education, “Computational Thinking for Educators,” Google for

Education, 2015. .

[27] N. V. Biên and L. H. M. Ngân, “Xây dựng khung năng lực giải quyết vấn đề trong

giáo dục khoa học robot của học sinh trung học cơ sở,” Tạp chí Trường Đại học

Sư phạm Hà Nội, 2020.

[28] A. Eguchi, “Computational Thinking with Educational Robotics,” Society for

Information Technology & Teacher Education International Conference 2016.

2016.

[29] S. I. Swaid, “Bringing Computational Thinking to STEM Education,” Procedia

Manuf., 2015, doi: 10.1016/j.promfg.2015.07.761.

Khoá luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Anh

PL1

PHỤ LỤC

Phụ lục 1. Phiếu học tập cho các hoạt động ............................................................. PL2

Phụ lục 2. Đáp án tham khảo Phiếu học tập .......................................................... PL25

Phụ lục 3. Phiếu đánh giá cho GV và HS .............................................................. PL43

Phụ lục 4. Bản đồ mẫu cho xe robot di chuyển ...................................................... PL51

Phụ lục 5. Tài liệu hướng dẫn lập trình phần mềm mblock .................................... PL52

PL2

PHỤ LỤC 1

PHIẾU HỌC TẬP CHO CÁC HOẠT ĐỘNG

PL3

PHIẾU ÔN TẬP KIẾN THỨC

CHỦ ĐỀ 1: NGUỒN ĐIỆN, MẠCH ĐIỆN, VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ.

Bóng đèn Vôn kế

1. Nguồn điện là gì? Cấu tạo của nguồn điện? 2. Kể tên một số nguồn điện đã gặp trong đời sống: 3. Hiệu điện thế của nguồn điện là gì? Ý nghĩa số ghi trên mỗi nguồn điện. 4. Đơn vị của hiệu điện thế là gì? Để đo hiệu điện thế ta dùng dụng cụ gì? 5. Hiệu điện thế định mức là gì? 6. Dòng điện là gì? 7. Cho biết các bộ sau đây có kí hiệu gì trên sơ đồ mạch điện: Nguồn điện Dây dẫn Khoá k

8. Động cơ điện một chiều (hay motor) là thiết bị điện giúp biến năng lượng ……… thành năng lượng ………….

CHỦ ĐỀ 2: TỐC ĐỘ VÀ CHUYỂN ĐỘNG.

1. Tốc độ là gì? Một số đơn vị đo tốc độ.

2. Công thức xác định tốc độ của một vật? Chú thích, đơn vị các đại lượng.

3. Thế nào là chuyển động đều?

CHỦ ĐỀ 3: ÁNH SÁNG. SỰ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG.

1. Nguồn sáng là gì? Tia sáng là gì? Vật sáng là gì?

2. Mắt ta nhận biết được ánh sáng khi nào?

3. Mắt ta nhìn thấy được một vật khi nào?

4. Thế nào là sự phản xạ ánh sáng?

5. Phát biểu định luật phản xạ ánh sáng.

PL4

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

TÌM HIỂU CẤU TẠO CỦA ROBOT

NHIỆM VỤ 1

Học sinh làm việc theo nhóm, tiến hành đọc tài liệu về các bộ phận cơ bản của robot (cuối PHT1) và các thông tin cần thiết của robot theo sự hướng dẫn của GV. Dựa vào nội dung nhiệm vụ chủ đề và thông tin vừa tìm hiểu, hãy xác định:

1. Nhiệm vụ trọng tâm của xe robot của chúng ta. 2. Các thông tin cần thiết cho xe robot của chúng ta hoạt động (gồm thông tin

đầu vào, cách xử lí, thông tin đầu ra).

Điền các thông tin có được vào phần “Thông tin cần thiết” ở sơ đồ ở dưới, vẽ dấu mũi tên để thể hiện sự tương tác giữa các thông tin cần thiết của xe robot.

THỜI GIAN: 5 phút

NHIỆM VỤ 2

Học sinh làm việc theo nhóm, tiến hành đọc phần thông tin ở cuối phiếu học tập về một số linh kiện của robot có sẵn. Học sinh thảo luận và tiến hành lựa chọn ra các linh kiện phù hợp nhất cho xe robot của chủ đề. Điền các linh kiện vào sơ đồ dưới đây, vẽ dấu mũi tên để thể hiện sự tương tác bộ phận linh kiện.

THỜI GIAN: 5 phút

NHIỆM VỤ 3

Học sinh thảo luận nhóm, dựa vào sơ đồ các linh kiện bộ phận của robot và gợi ý của GV. Hãy lựa chọn ra những nội dung kiến thức cần tìm hiểu (đã học, mong muốn học) có sự gắn kết với các bộ phận của xe robot.

THỜI GIAN: 5 phút

PL5

Nhiệm vụ của xe robot trong chủ đề:

Kiến thức: Kiến thức: Kiến thức:

Tìm hiểu thông tin mới:

PL6

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ CƠ BẢN CỦA ROBOT

HS tiến hành đọc các thông tin về cấu tạo của robot được cung cấp trong tài liệu học tập.

Một robot sẽ gồm 3 bộ phận cơ bản chính:

+ Bộ phận thu nhận thông tin: dùng đề

thu thập, ghi nhận các thông tin từ môi

trường bên ngoài thông qua các cảm biến,

những thông tin này sẽ được cung cấp cho

bộ não xử lí. Bộ phận này xem như là

“giác quan” của robot để robot cảm nhận

môi trường xung quanh.

+ Bộ não xử lí, điều khiển: là trung tâm Robot HITECH hoạt động của robot, đây là nơi tiếp nhận

thông tin đầu vào từ bộ phận thu nhận tín hiệu. Thông tin sẽ được xử lí và nếu đáp ứng

đúng một điều kiện nào đó, bộ não sẽ tiến hành gửi tín hiệu điều khiển đến bộ phận thực

hiện nhiệm vụ để thực thi một hành động cụ thể phản hồi với thông tin đầu vào.

+ Bộ phận thực hiện nhiệm vụ: là nơi nhận tín hiệu điều khiển từ trung tâm xử lí, bộ

phận này sẽ tiến hành thực hiện các thao tác cơ học (như quay bánh xe, cánh tay gắp,

chân bước…) theo đúng yêu cầu của bộ não. Đôi khi bộ phận này cũng sẽ gửi các thông

tin ngược trở lại bộ não xử lí.

Nguyên lí hoạt động cơ bản của robot: Bộ phận thu nhận sẽ ghi nhận thông tin từ bên

ngoài môi trường, thông tin này được gửi về bộ “não” xử lí, nếu thông tin này đáp ứng

được đúng điều kiện, bộ “não” sẽ tiến hành gửi tín hiệu điều khiển đến bộ phận thực hiện

nhiệm vụ để thực hiện hành động theo yêu cầu.

Sơ đồ thể hiện mối liên hệ giữa các bộ phận của robot:

*** Dấu mũi tên thể hiện chiều tương tác từ bộ này đến bộ phận khác.

PL7

Ví dụ: robot của HITECH như hình trên có cấu tạo gồm:

+ Bộ phận thu nhận tín hiệu. cảm biến gắn ở mắt và tai.

+ Bộ não xử lí, điều khiển: vi xử lí tích hợp bên trong robot.

+ Bộ phận thưc hiện nhiệm vụ: Động cơ + bánh xe, cánh tay.

Robot HITECH có nhiệm vụ chính: nhảy theo tiếng nhạc xung quanh. Vậy Robot sẽ có

nguyên lí được thể hiện như sau: Cảm biến âm thanh ở tai của robot sẽ thu lại âm thanh

của môi trường xung quanh, thông tin này được gửi về bộ não xử lí, bộ não sẽ tiến hành

kiểm tra thông tin này xem có phải là âm nhạc hay không, nếu đúng thì bộ não sẽ gửi tín

hiệu điều khiển đến bộ phận thực hiện nhiệm vụ là bánh xe và cánh tay để điều khiển

các bộ phận này hoạt động theo nhịp điệu của tiếng nhạc. Sơ đồ hoạt động và các thông

tin cần thiết của robot:

PL8

MỘT SỐ LINH KIỆN VÀ CHỨC NĂNG ĐỂ LẮP RÁP ROBOT

LINH KIẾN CHỨC NĂNG

Cảm biến âm thanh Cảm biến giúp thu lại âm thanh và độ to âm của môi trường xung quanh.

Cảm biến ánh sáng Cảm biến giúp đo cường độ sáng của môi trường.

Cảm biến hồng ngoại Cảm biến giúp phân biệt màu sắc đen và trắng của các vật thể

Cảm biến nhiệt độ Cảm biến giúp đo nhiệt độ của môi trường xung quanh.

Cảm biến siêu âm Cảm biến giúp phát ra sóng siêu âm và đo khoảng cách từ cảm biến đến vật thể.

Mạch Arduino Là trung tâm xử lí tín hiệu từ cảm biến và đưa ra tín hiệu mệnh lệnh cho các bộ phận khác.

Bánh xe + motor

Khi được yêu cầu vận hành, motor quay giúp bánh xe quay nhờ đó xe có thể di chuyển.

Cánh tay gắp Giúp gắp các vật thể trên đường theo yêu cầu mệnh lệnh tương ứng.

Chân bước Hoạt động bằng cách vận hành các khớp nối để mô phỏng lại bước đi giống chân con người.

Ăng ten Giúp nhận và truyền tín hiệu từ bên ngoài.

Camera Ghi lại video hình ảnh các vật thể.

Loa Phát ra tín hiệu dưới dạng âm thanh như tiếng bíp, tiếng hú,…

PL9

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

NGUỒN ĐIỆN VÀ ĐỘNG CƠ

ÔN TẬP KIẾN THỨC

1. Nguồn điện là gì? .................................................................................................................................... 2. Nguồn điện có cấu tạo gồm 2 cực là: cực …… và cực ……. 3. Kể tên một số nguồn điện đã gặp trong đời sống: .................................................................................................................................... 4. Nguồn điện tạo ra giữa 2 cực của nó một .................................................................................................................................... 5. Số ghi trên các nguồn điện là .................................................................................................................................... 6. Đơn vị của hiệu điện thế là ................. Để đo hiệu điện thế ta dùng ......................... 7. Hiệu điện thế định mức là .................................................................................................................................... 8. Dòng điện là .................................................................................................................................... 9. Cho biết các bộ sau đây có kí hiệu gì trên sơ đồ mạch điện:

Nguồn điện Bóng đèn

Dây dẫn Vôn kế

Khoá k Motor điện

10. Động cơ điện một chiều (hay motor) là thiết bị điện giúp biến năng lượng ……… thành năng lượng …………. 11. Thực hiện lắp mạch điện sau:

Hãy cho biết khi ta đảo vị trí dây nối đen và đỏ nối với motor thì chiều quay của motor sẽ như thế nào? ....................................................................................................................................

PL10

NHIỆM VỤ

Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và đề xuất phương án thiết kế xe chạy bằng điện đơn giản. Phương án thiết kế gồm:

3.6.1.2. Vật liệu sử dụng. 3.6.1.3. Bản thiết kế mô hình xe 3.6.1.4. Sơ đồ mạch điện.

Sau đó, học sinh tiếp tục hoạt động theo nhóm và thực hiện lắp ráp xe chạy bằng điện.

THỜI GIAN: 10 phút (đề xuất) + 20 phút (lắp ráp).

Đề xuất phương án thiết kế xe chạy bằng điện đơn giản

Bản thiết kế mô hình (có thể vẽ lại trên giấy A4): Nguyên vật liệu sử dụng:

Tên vật liệu Giải thích vai trò

Sơ đồ mạch điện:

PL11

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3

TÌM HIỂU ARDUINO VÀ MẠCH L293D

NHIỆM VỤ 1

Cá nhân học sinh tiến hành lắng nghe theo sự hướng dẫn của giáo viên và tài liệu học tập, hãy hoàn thành các nội dung kiến thức tìm hiểu về Arduino và mạch L293D dưới đây.

Cách ghép mạch vi điều khiển Arduino và mạch điều khiển motor L293D:

.......................................................................................................................................

Nối tên các chân của mạch L293D đúng với chân của mạch trên hình vẽ:

Mạch L293D là mạch chuyên dụng dùng để điều khiển động cơ motor, mạch L293D

gồm có một số chân nối cần quan tâm sau:

+ 1 cặp chân M+ và GND dùng để kết nối với cực (+) và cực (-) của nguồn điền.

+ 4 cặp chân M1, M2, M3, M4 dùng để kết nối với 4 motor khác nhau.

Cặp chân nối nguồn điện

Cặp chân nối motor M1

Cặp chân nối motor M2

Cặp chân nối motor M3

Cặp chân nối motor M4

Cho biết hiệu điện thế định mức cần cung cấp cho mạch Arduino-L293D để hoạt

động là: .....................................................................................................................

PL12

NHIỆM VỤ 2

Học sinh tiến hành thảo luận theo nhóm. Tiến hành vẽ sơ đồ kết nối giữa bộ phận bộ “não” xử lí Arduino và bộ phận động cơ của xe robot của nhóm thực hiện.

THỜI GIAN: 5 phút

Vẽ sơ đồ nối dây kết nối Arduino và động cơ:

PL13

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4

TÌM HIỂU LẬP TRÌNH mBlock

NHIỆM VỤ 1

Cá nhân học sinh tiến hành lắng nghe theo sự hướng dẫn của giáo viên và tài liệu học tập, hãy tiến hành nối các khối lệnh lập trình phù hợp với chức năng tương ứng của nó.

1. Khối lệnh dùng để bắt đầu chương trình Arduino.

2. Khối lệnh vòng lặp vô hạn.

3. Khối lệnh điều kiện Nếu…. thì….

4. Khối lệnh điều khiển motor M1 quay chiều tiến với công suất 100%.

5. Khối lệnh dừng quay motor M3.

6. Khối lệnh điều khiển motor M4 quay chiều lùi với với công suất 50%.

7. Các khối lệnh điều kiện so sánh lớn hơn, nhỏ hơn, bằng nhau.

8. Khối lệnh đọc tín hiệu Analog.

9. Khối lệnh điều khiển motor M2 quay chiều tới với công suất 100% trong thời gian 5 giây

PL14

NHIỆM VỤ 2

Học sinh tiến hành thảo luận theo nhóm. Vẽ sơ đồ khối lập trìnhm Block điều khiển cho xe robot thực hiện nhiệm vụ sau: “Cho xe robot tiến hành chạy về phía trước trong 3s, sau đó cho xe chạy lùi về phía sau trong 3s.”

THỜI GIAN: 5 phút

Vẽ sơ đồ khối lập trình mBlock

PL15

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5

ĐO TỐC ĐỘ XE ROBOT

ÔN TẬP KIẾN THỨC

1. Tốc độ là gì?

....................................................................................................................................

Một số đơn vị đo tốc độ:

....................................................................................................................................

2. Công thức xác định tốc độ của một vật:

....................................................................................................................................

3. Từ công thức tốc độ, đề xác định tốc độ của vật, ta cần xác định 2 đại lượng là:

....................................................... và .........................................................................

3. Hãy chú thích đơn vị thích hợp cho các đại lượng sau:

Tốc độ: m/s Quãng đường: ................... Thời gian: ........................

NHIỆM VỤ

Học sinh tiến hành hoạt động theo nhóm. Thảo luận và đề xuất phương án đo tốc độ. Sau đó tiến hành thực thi phương án để đo tốc độ của xe robot ứng với mức công suất lần lượt là 50%, 100% và một mức giá trị bất kì.

THỜI GIAN: 20 phút

Đề xuất phương án đo tốc độ của xe robot

.......................................................................................................................................

PL16

Thực hành đo tốc độ của xe robot

+ Mức công suất: 50%.

STT Thời gian đo được (Đơn vị đo:………) Tốc độ (Đơn vị………..) Quãng đường đo được (Đơn vị đo:………)

Trung bình:

+ Mức công suất: 100%.

STT Thời gian đo được (Đơn vị đo:………) Tốc độ (Đơn vị………..) Quãng đường đo được (Đơn vị đo:………)

Trung bình:

+ Mức công suất: ….%.

STT Thời gian đo được (Đơn vị đo:………) Tốc độ (Đơn vị………..) Quãng đường đo được (Đơn vị đo:………)

Trung bình:

Nhận xét kết quả tốc độ đo được:

......................................................................................................................................

PL17

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 6

TÌM HIỂU CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI

ÔN TẬP KIẾN THỨC

1. Nguồn sáng là

....................................................................................................................................

2. Vật sáng là

....................................................................................................................................

3. Mắt ta nhận biết được ánh sáng khi

....................................................................................................................................

4. Mắt ta nhìn thấy được một vật khi

....................................................................................................................................

5. Sự phản xạ ánh sáng là ...........................................................................................

...................................................................................................................................

6. Định luật phản xạ ánh sáng ....................................................................................

...................................................................................................................................

TÌM HIỂU KIẾN THỨC MỚI

1. Ta nhìn thấy màu sắc của một vật là do

....................................................................................................................................

2. Ánh sáng trắng (như ánh sáng mặt trời) là ánh sáng là ánh sáng có sự trộn lẫn của

bao nhiêu màu?

....................................................................................................................................

3. Dưới ánh sáng mặt trời, các vật sau đây sẽ tán xạ màu nào? Mắt ta sẽ nhận thấy

màu nào? Vẽ đường đi của tia sáng từ vật đến mắt và chú thích màu sắc tia sáng.

PL18

NHIỆM VỤ 1

Học sinh tiến hành thảo luận nhóm. Dựa vào kiến thức vừa tìm hiểu về ánh sáng và nguyên lí của cảm biến hồng ngoại. Hãy trả lời các câu hỏi sau đây.

THỜI GIAN: 5 phút.

1. Quan sát 2 hình sau và dựa vào kiến thức tán xạ ánh sáng của các vật màu, hãy cho

biết, trường hợp nào mắt thu sẽ thu được tia hồng ngoại mạnh hơn, trường hợp nào thì

ít hơn? Giải thích.

............................................................... ................................................................

PL19

Giải thích:

..................................................................................................................................

2. Dựa vào hình của cảm biến hồng ngoại sau, kể tên các chân nối và chức năng của

chúng

(1)

(2)

(3)

(4)

PL20

NHIỆM VỤ 2

Học sinh tiến hành hoạt động nhóm. Theo sự hướng dẫn của GV, hãy tiến hành khảo sát giá trị thu được từ cảm biến hồng ngoại khi đo gần mặt phẳng màu đen và mặt phẳng màu trắng (hoặc màu bất kỳ). Chú ý đặt cảm biến cách mặt phẳng đo là 3cm.

THỜI GIAN: 10 phút.

Vẽ sơ đồ nối dây kết nối Arduino và cảm biến hồng ngoại:

HS hãy ghi lại giá trị đo được từ cảm biến hồng ngoại vào bảng sau

Mặt phẳng đen Mặt phẳng trắng Mặt phảng màu …… Giá trị đo được

Lần đo 1

Lần đo 2

Lần đo 3

Trung bình

PL21

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 7

BẢN THIẾT KẾ CHO SẢN PHẨM NHIỆM VỤ

Học sinh tiến hành làm việc cá nhân. Cá nhân học sinh tự đề xuất bản thiết kế cho mô hình sản phẩm. Sau đó các thành viên nhóm thảo luận và thống nhất bản thiết kế tốt nhất.

THỜI GIAN: 1 tuần.

Bản vẽ cấu tạo mô hình sản phẩm

Chú thích rõ từng bộ phận, kích thước.

Nguyên vật liệu sử dụng.

Tên vật liệu Giải thích vai trò (dùng để làm gì)

PL22

Sơ đồ nối dây mạch điện Arduino với cảm biến, linh kiện

Sơ đồ khối hoặc sơ đồ lập trình trên mBlock

PL23

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 8

KẾ HOẠCH LẮP RÁP SẢN PHẨM NHIỆM VỤ

Học sinh tiến hành hoạt động theo nhóm. Đề xuất kế hoạch lắp ráp mô hình sản phẩm hoàn thiện.

THỜI GIAN: 1 tuần.

Các bước chuẩn bị, gia công vật liệu.

Các bước lắp ráp mô hình sản phẩm

Các bước lập trình

PL24

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 9

VẬN HÀNH SẢN PHẨM

NHIỆM VỤ

Học sinh tiến hành hoạt động theo nhóm. HS tạo đường đi vạch kẻ đen bằng băng keo đen trên sàn nhà (màu trắng hoạc sáng). Vận hành thử sản phẩm xe robot đi theo vạch kẻ và ghi nhận kết quả vận hành.

THỜI GIAN: 1 tuần.

Ghi nhận kết quả thử nghiệm vào bảng sau

Đánh giá

Kết quả thực tế Nguyên nhân Đạt Tốt Lần thử nghiệm Kết quả mong đợi Ghi chú/ thay đổi Giải pháp đề xuất Chưa đạt

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Lần 4

Lần 5

…..

Tốt: Kết quả hoạt động đúng như mong đợi.

Đạt: Kết quả hoạt động đứng như mong đợi nhưng bị sai một vài lỗi nhỏ.

Chưa đạt: Kết quả hoạt động hoàn toàn không như mong đợi

PL25

PHỤ LỤC 2

ĐÁP ÁN THAM KHẢO PHIẾU HỌC TẬP

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Học sinh làm việc theo nhóm, tiến hành đọc tài liệu về các bộ phận cơ bản của robot (phụ lục 1) và các thông tin cần thiết của robot theo sự hướng dẫn của GV. Dựa vào nội dung nhiệm vụ chủ đề và thông tin vừa tìm hiểu, hãy xác định:

TÌM HIỂU CẤU TẠO CỦA ROBOT NHIỆM VỤ 1

1. Nhiệm vụ trọng tâm của xe robot của chúng ta. 2. Các thông tin cần thiết cho xe robot của chúng ta hoạt động (gồm thông tin đầu

vào, cách xử lí, thông tin đầu ra).

THỜI GIAN: 5 phút

Học sinh làm việc theo nhóm, tiến hành đọc phần phụ lục phiếu học tập về một số linh kiện của robot có sẵn. Học sinh thảo luận và tiến hành lựa chọn ra các linh kiện phù hợp nhất cho xe robot của chủ đề. Điền các linh kiện vào sơ đồ dưới đây, vẽ dấu mũi tên để thể hiện sự tương tác bộ phận linh kiện.

NHIỆM VỤ 2

THỜI GIAN: 5 phút

NHIỆM VỤ 3

THỜI GIAN: 5 phút

PL26

Nhiệm vụ của xe robot trong chủ đề: Robot cần ghi nhận thông tin màu sắc trên nền đường, Nếu thấy nền đường có vạch kẻ đen thì xe robot sẽ thực hiện thao tác điều chỉnh động cơ để đi theo vạch kẻ đường đó.

+ Nguồn sáng, vật sáng, tia + Lập trình cho vi điều + Nguồn điện, dòng điện.

sáng. khiển. + Vẽ sơ đồ mạch điện.

+Sự phản xạ ánh sáng. + Cách kết nối Arduino với + Hiệu điện thế định mức.

+ Màu sắc các vật. các bộ phận khác. + Động cơ điện motor.

+ Tốc độ và chuyển động

PL27

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

NGUỒN ĐIỆN VÀ ĐỘNG CƠ

ÔN TẬP KIẾN THỨC

1. Nguồn điện là gì? Nguồn điện là các thiết bị có khả năng cung cấp dòng điện cho các dụng cụ điện hoạt động 2. Nguồn điện có cấu tạo gồm 2 cực là: cực dương (+) và cực âm (-) 3. Kể tên một số nguồn điện đã gặp trong đời sống: Pin con thỏ, pin điện thoại, pin cúc áo, cục sạc dự phòng, bình ắc quy, ổ điện 4. Nguồn điện tạo ra giữa 2 cực của nó một hiệu điện thế 5. Số ghi trên các nguồn điện là hiệu điện thế giữa 2 cực của nguồn điện khi chưa mắc vào mạch 6. Đơn vị của hiệu điện thế là Vôn (V) .... Để đo hiệu điện thế ta dùng Vôn kế 6. Hiệu điện thế định mức là hiệu điện thế cần thiết để dụng cụ điện đó hoạt động bình thường 8. Dòng điện là dòng các điện tích dịch chuyển có hướng 9. Cho biết các bộ sau đây có kí hiệu gì trên sơ đồ mạch điện:

Nguồn điện Bóng đèn

Dây dẫn Vôn kế

Khoá k Motor điện

10. Động cơ điện một chiều (hay motor) là thiết bị điện giúp biến năng lượng ..điện… thành năng lượng …cơ học… 11. Thực hiện lắp mạch điện sau:

Hãy cho biết khi ta đảo vị trí dây nối đen và đỏ nối với motor thì chiều quay của motor sẽ như thế nào? Chiều quay của motor sẽ bị đảo lại so với ban đầu

PL28

NHIỆM VỤ

Học sinh làm việc theo nhóm, thảo luận và đề xuất phương án thiết kế xe chạy bằng điện đơn giản. Phương án thiết kế gồm:

3.6.1.5. Vật liệu sử dụng. 3.6.1.6. Bản thiết kế mô hình xe 3.6.1.7. Sơ đồ mạch điện.

Sau đó, học sinh tiếp tục hoạt động theo nhóm và thực hiện lắp ráp xe chạy bằng điện.

THỜI GIAN: 10 phút (đề xuất) + 20 phút (lắp ráp).

Đề xuất phương án thiết kế xe chạy bằng điện đơn giản

Bản thiết kế mô hình (có thể vẽ lại trên giấy A4):

Nguyên vật liệu sử dụng:

Tên vật liệu Giải thích vai trò

Bìa foam Làm khung xe

Motor + Bánh xe Dùng để cho xe chuyển động

Bánh xe đa hướng Dùng để cho xe có thể dễ dàng rẽ hướng

4 Pin AA 1,5V Dùng làm nguồn điện cung cấp năng lượng cho xe

Công tắc Dùng để tắt/mở hay khởi động xe

Các dây nối Nối dây dẫn giữa motor và nguồn điện

Sơ đồ mạch điện:

PL29

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3

TÌM HIỂU ARDUINO VÀ MẠCH L293D

NHIỆM VỤ 1

Cách ghép mạch vi điều khiển Arduino và mạch điều khiển motor L293D:

Gắn mạch mạch L293D phía trên mạch Arduino sao cho các chân nối khớp với nhau

.......................................................................................................................................

Nối tên các chân của mạch L293D đúng với chân của mạch trên hình vẽ:

Mạch L293D là mạch chuyên dụng dùng để điều khiển động cơ motor, mạch L293D

gồm có một số chân nối cần quan tâm sau:

+ 1 cặp chân M+ và GND dùng để kết nối với cực (+) và cực (-) của nguồn điền.

+ 4 cặp chân M1, M2, M3, M4 dùng để kết nối với 4 motor khác nhau.

Cho biết hiệu điện thế định mức cần cung cấp cho mạch Arduino-L293D để hoạt

động là: Hiệu điện thế định mức của mạch Arduino – L293D là 6 – 12V

PL30

NHIỆM VỤ 2

THỜI GIAN: 5 phút

Vẽ sơ đồ nối dây kết nối Arduino và động cơ:

PL31

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4

TÌM HIỂU LẬP TRÌNH mBlock

NHIỆM VỤ 1

1. Khối lệnh dùng để bắt đầu chương trình Arduino.

2. Khối lệnh vòng lặp vô hạn.

3. Khối lệnh điều kiện Nếu…. thì….

4. Khối lệnh điều khiển motor M1 quay chiều tiến với công suất 100%.

5. Khối lệnh dừng quay motor M3.

6. Khối lệnh điều khiển motor M4 quay chiều lùi với với công suất 50%.

7. Các khối lệnh điều kiện so sánh lớn hơn, nhỏ hơn, bằng nhau.

8. Khối lệnh đọc tín hiệu Analog.

9. Khối lệnh điều khiển motor M2 quay chiều tới với công suất 100% trong thời gian 5 giây

PL32

NHIỆM VỤ 2

THỜI GIAN: 5 phút

Vẽ sơ đồ khối lập trình mBlock

PL33

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5

ĐO TỐC ĐỘ XE ROBOT

ÔN TẬP KIẾN THỨC

1. Tốc độ là gì?

Tốc độ thể hiện mức độ nhanh hay chậm của chuyển động

Một số đơn vị đo tốc độ: km/h, m/s

2. Công thức xác định tốc độ của một vật: v = s / t

3. Từ công thức tốc độ, đề xác định tốc độ của vật, ta cần xác định 2 đại lượng là:

………..quãng đường ...................... và …….thời gian

3. Hãy chú thích đơn vị thích hợp cho các đại lượng sau:

Tốc độ: m/s Quãng đường: mét (m) ....... Thời gian: giây (s)

NHIỆM VỤ

THỜI GIAN: 20 phút

B1: Lập trình cho cả 2 motor của xe robot chạy ở mức công suất 100% trong thời gian 3 giây

B2: Tiến hành đo quãng đường xe đi được (đo tại phần đầu của xe giữa 2 vị trí)

B3: Lấy quãng đường đi được chia thời gian (3 giây) để có được tốc độ của xe

B3: Tiến hành thực hiện B1, B2 và B3 lặp lại trong 3 lần, lấy giá trị trung bình

B4: Tiến hành lặp lại B1, B2, B3, B4 ứng với thời gian 4 giây và 5 giây

Đề xuất phương án đo tốc độ của xe robot:

PL34

Thực hành đo tốc độ của xe robot

+ Mức công suất: 50%. (số liệu mang tính chất tham khảo)

STT Quãng đường đo được (Đơn vị đo: mét.) Thời gian đo được (Đơn vị đo: giây) Tốc độ (Đơn vị: m/s)

3,0 0,22 0,66 1

4,0 0,19 0,76 2

5,0 0,21 1,05 3

Trung bình: 0,206

+ Mức công suất: 100%. (số liệu mang tính chất tham khảo)

STT Quãng đường đo được (Đơn vị đo: mét.) Thời gian đo được (Đơn vị đo: giây) Tốc độ (Đơn vị: m/s)

3,0 0,46 1,38 1

4,0 0,43 1,72 2

5,0 0,44 2,2 3

Trung bình: 0,443

+ Mức công suất: ….%.

STT Quãng đường đo được (Đơn vị đo:………) Thời gian đo được (Đơn vị đo:………) Tốc độ (Đơn vị………..)

Trung bình:

Nhận xét kết quả tốc độ đo được:

......................................................................................................................................

PL35

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 6

TÌM HIỂU CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI

ÔN TẬP KIẾN THỨC

1. Nguồn sáng là vật tự nó phát ra ánh sáng

2. Vật sáng là gồm nguồn sáng và những vật hắt lại ánh sáng chiếu tới nó

3. Mắt ta nhận biết được ánh sáng khi có ánh sáng truyền vào mắt ta

4. Mắt ta nhìn thấy được một vật khi có ánh sáng truyền từ vật đến mắt ta

5. Sự phản xạ ánh sáng là hiện tượng khi chiếu một tia sáng SI lên một gương phẳng

thì tia sáng bị hắt lại và cho tia phản xạ IR.

6. Định luật phản xạ ánh sáng

- Tia phản xạ nằm trong mặt phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của gương ở điểm tới.

- Góc phản xạ bằng góc tới.

TÌM HIỂU KIẾN THỨC MỚI

1. Ta nhìn thấy màu sắc của một vật là do màu sắc của ánh sáng bị vật đó tán xạ tới

mắt ta

2. Ánh sáng trắng (như ánh sáng mặt trời) là ánh sáng là ánh sáng có sự trộn lẫn của

bao nhiêu màu? Vô số màu khác nhau

3. Dưới ánh sáng mặt trời, các vật sau đây sẽ tán xạ màu nào? Mắt ta sẽ nhận thấy

màu nào? Vẽ đường đi của tia sáng từ vật đến mắt và chú thích màu sắc tia sáng.

PL36

NHIỆM VỤ 1

Học sinh tiến hành thảo luận nhóm. Dựa vào kiến thức vừa tìm hiểu về ánh sáng và nguyên lí của cảm biến hồng ngoại. Hãy trả lời các câu hỏi sau đây.

THỜI GIAN: 5 phút.

1. Quan sát 2 hình sau và dựa vào kiến thức tán xạ ánh sáng của các vật màu, hãy cho

biết, trường hợp nào mắt thu sẽ thu được tia hồng ngoại mạnh hơn, trường hợp nào thì

ít hơn? Giải thích.

……Thu được tia hồng ngoại nhiều hơn ……Thu được tia hồng ngoại ít hơn

Giải thích: do bề mặt trắng phản xạ lại toàn bộ tia hồng ngoại chiếu tới nó, còn bề mặt

đen hấp thu nhiều tia hồng ngoại chiếu tới nó nên tia hồng ngoại phản xạ ít hơn.

3. Dựa vào hình của cảm biến hồng ngoại sau, kể tên các chân nối và chức

năng của chúng

(1) Chân VCC: để nối với cực (+) của nguồn điện

(2) Chân GND: để nối với cực (-) của nguồn điện

cường độ tia hồng ngoại thu được

(3) Chân D0: trả về tín hiệu 0 hoặc 1. (4) Chân A0: trả về tín hiệu hiệu điện thế ứng với

PL37

NHIỆM VỤ 2

THỜI GIAN: 10 phút.

Vẽ sơ đồ nối dây kết nối Arduino và cảm biến hồng ngoại:

HS hãy ghi lại giá trị đo được từ cảm biến hồng ngoại vào bảng sau (số liệu mang tính chất tham khảo)

Mặt phẳng đen Mặt phẳng trắng Mặt phảng màu …… Giá trị đo được

Lần đo 1 850 450

Lần đo 2 840 455

Lần đo 3 830 445

Trung bình 840 450

PL38

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 7

BẢN THIẾT KẾ CHO SẢN PHẨM

NHIỆM VỤ

THỜI GIAN: 1 tuần.

Bản vẽ cấu tạo mô hình sản phẩm

Chú thích rõ từng bộ phận, kích thước.

Bánh xe Bộ 4 pin AA ghép 6V

Chú thích (1) Khung xe (2) (3) (4) Công tắc khởi động (5) Mạch Arduino + L293D (6) Cảm biến hồng ngoại (7) Các dây điện nối (8) Bánh xe đa hướng (9) Động cơ điện 1 chiều (motor)

Nguyên vật liệu sử dụng.

Tên vật liệu Giải thích vai trò (dùng để làm gì)

Làm khung xe Bìa foam

Dùng để cho xe chuyển động Motor + Bánh xe

Dùng để cho xe có thể dễ dàng rẽ hướng Bánh xe đa hướng

PL39

4 Pin AA 1,5V

Mạch Arduino + L293D Dùng làm nguồn điện cung cấp năng lượng cho xe Là bộ não xử lí điều khiển của xe

Công tắc Dùng để tắt/mở hay khởi động xe

Cảm biến hồng ngoại Là bộ phận giúp phát hiện vạch kẻ đen

Các dây nối

Nối dây dẫn giữa các bộ phận của xe gồm: mạch Arduino, cảm biến hồng ngoại, motor. Sơ đồ nối dây mạch điện Arduino với cảm biến, linh kiện

PL40

Sơ đồ khối hoặc sơ đồ lập trình trên mBlock

PL41

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 8

KẾ HOẠCH LẮP RÁP SẢN PHẨM

NHIỆM VỤ

Học sinh tiến hành hoạt động theo nhóm. Đề xuất kế hoạch lắp ráp mô hình sản phẩm hoàn thiện.

THỜI GIAN: 1 tuần.

Các bước chuẩn bị, gia công vật liệu.

B1: Cắt khung xe từ bìa foam kích thước 20 x 10 cm. B2: Khoan một số lỗ trên bìa foam để cố định các bộ phận và luồn dây điện. B2: Cắt và chuẩn bị dây dẫn điện dài 15 cm. B3: Nối một đầu dây dẫn với một số bộ phận như motor, công tắc, cảm biến.

Các bước lắp ráp mô hình sản phẩm

B1: Cố định 2 motor vào khung xe bằng keo nến. Gắn 2 bánh xe vào 2 motor. B2: Cố định bánh xe đa hướng vào khung xe bằng đinh ốc. B3: Cố định mạch Arduino, bộ pin ở mặt trên khung xe bằng keo nến. B4: Cố định các cảm biến ở phía trước xe bằng đinh ốc. B5: Nối dây dẫn giữa các bộ phận theo sơ đồ mạch điện ở PHT số 7.

Các bước lập trình

B1: Kết nối Arduino với máy tính thông qua cáp USB. B2: Mở phần mềm mBlock, chọn kết nối với mạch Arduino. B3: Kéo thả các khối sơ đồ lập trình như ở PHT số 7. B4: Nhấn nút Upload để nạp mã nguồn vào Arduino.

PL42

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 9

VẬN HÀNH SẢN PHẨM

NHIỆM VỤ

THỜI GIAN: 1 tuần.

Ghi nhận kết quả thử nghiệm vào bảng sau

Đánh giá

Kết quả thực tế Nguyên nhân Đạt Tốt Lần thử nghiệm Kết quả mong đợi Ghi chú/ thay đổi Giải pháp đề xuất Chưa đạt

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Lần 4

Lần 5

…..

Tốt: Kết quả hoạt động đúng như mong đợi.

Đạt: Kết quả hoạt động đứng như mong đợi nhưng bị sai một vài lỗi nhỏ.

Chưa đạt: Kết quả hoạt động hoàn toàn không như mong đợi

PL43

PHỤ LỤC 3

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHO GV VÀ HS

PHIẾU ĐÁNH GIÁ SỐ 1

Đánh giá hoạt động khám phá 2.1 của HS (dành cho GV)

Nhóm đánh giá ..............................................................................................................

Đánh giá

Nhận xét STT Tiêu chí

Chưa đạt Đạt Tốt

1. Đề xuất bản thiết kế xe đầy đủ gồm 2 nội dung: Vật liệu, bản vẽ mô hình.

2. Vẽ sơ đồ mạch điện của xe chính xác, hợp lí.

3. Ghép nguồn nối tiếp gồm nhiều pin để đạt được hiệu điện thế định mức của motor.

4. Biết cách sử dụng 2 motor ghép song song để được hiệu điện thế bằng nhau ở 2 motor.

5. Có sử dụng công tắc để tắt mở hoạt động của xe

6. Cấu trúc khung xe chắc chắn

7. Nối dây điện giữa các bộ phận chắc chắn, an toàn, gọn gàng

8. Xe mô hình khớp với bản thiết kế

9. Vận hành xe: xe có thể chạy thẳng, không bị lệch (nguyên do 2 motor đặt không đều nhau)

10. Nhóm thảo luận tích cực, các thành viên đều đóng góp vào quá trình thực hiện.

PL44

PHIẾU ĐÁNH GIÁ SỐ 2

Đánh giá hoạt động khám phá 2.2 của HS (dành cho GV)

Nhóm đánh giá ...............................................................................................................

Đánh giá

STT Tiêu chí Nhận xét

Chưa đạt Đạt Tốt

1. Vẽ chính xác sơ đồ nối dây giữa motor và Arduino

Ghép nguồn nối tiếp gồm nhiều pin để đạt được hiệu điện thế định mức của Arduino

3. Nối dây chính xác, gọn gàng. giữa Arduino và motor

4. Biết cách sử dụng phần mềm mBlock để lập trình và nạp code cho Arduino

5. Hoàn thành được nhiệm vụ 2 trong phiếu học tập số 4

6. Đề xuất được phương án đo tốc độ hợp lí, khả thi, dễ đạt kết quả chính xác

Sử dụng được các dụng cụ đo đơn giản để đo quãng đường hay thời gian xe đi được

8. Thực hiện tốt phương án đo tốc độ của xe robot đúng ở 2 mức công suất

9. Nhận xét được chuyển động của xe là chuyển động thẳng đều

10. Nhóm thảo luận tích cực, các thành viên đều đóng góp vào quá trình thực hiện

PL45

PHIẾU ĐÁNH GIÁ SỐ 3

Đánh giá hoạt động khám phá 2.3 của HS (dành cho GV)

Nhóm đánh giá ..............................................................................................................

Đánh giá

Nhận xét STT Tiêu chí

Chưa đạt Đạt Tốt

Phân biệt được các chân nối của cảm biến hồng ngoại và vẽ được sơ đồ nối dây giữa Arduino và cảm biến hồng ngoại

2. Nối dây chính xác, gọn gàng. giữa Arduino và cảm biến hồng ngoại

3. Biết cách sử dụng phần mềm mBlock để đọc thông tin từ cảm biến hồng ngoại

4. Đọc được chính xác giá trị trả về từ cảm biến hồng ngoại trên nền trắng và đen

* Chưa đạt: Không hoàn thành được tiêu chí đề ra.

* Đạt: Hoàn thành đúng tiêu chí đề ra nhưng còn sai sót, cần nhắc nhở.

* Tốt: Hoàn thành đúng chính xác tiêu chí đề ra.

5. Nhóm thảo luận tích cực, các thành viên đều đóng góp vào quá trình thực hiện

PL46

PHIẾU ĐÁNH GIÁ SỐ 4

Đánh giá tiêu chí bản thiết kế sản phẩm (dành cho GV)

Nhóm đánh giá ...............................................................................................................

2 điểm 1 điểm 0.5 điểm Điểm đạt được Điểm Tiêu chí

Bản vẽ cấu tạo mô hình + Có bản vẽ mô nhưng hình không rõ ràng, không chú thích lên bản vẽ. + Bản vẽ mô hình trình bày rõ ràng, chú thích đầy đủ các bộ phận, kích thước sản phẩm. + Trình bày gọn gàng, khoa học. + Bản vẽ mô hình trình bày rõ ràng, có thiếu chú thích các bộ phận, hoặc thích thiếu chú kích thước sản phẩm.

Nguyên vật liệu

+ Liệt kê chi tiết các nguyên vật liệu sử dụng, giải thích rõ ràng vai trò sử dụng. + Liệt kê không các tiết chi nguyên vật liệu, không giải thích rõ vai trò của vật liệu.

Sơ đồ mạch điện + Sơ đồ nối dây rạc, vẽ rời không chính xác. + Có vẽ đường đi nối dây giữa các bộ phận của robot rõ ràng, chính xác.

Sơ đồ khối lập trình + Sơ đồ khối lập trình không chính xác. + Sơ đồ khối lập trình rõ ràng, có thể sai từ 1-2 lỗi nhỏ.

Tổng quan bản thiết kế

+ Cấu trúc bản thiết kế trình bày gọn gàng, khoa học.

+ Liệt kê chi tiết các nguyên vật liệu sử dụng, giải thích rõ ràng vai trò sử dụng. + Nguyên vật liệu sử dụng rẻ tiền, có thể tái chế. + Có vẽ đường đi nối dây giữa các bộ phận của robot rõ ràng, chính xác. + Sơ đồ nối dây vẽ gọn gàng, khoa học, dễ nhìn. + Sơ đồ khối lập trình rõ ràng, chính xác, thể hiện rõ thuật toán sử dụng để lập trình robot. + Cấu trúc bản thiết kế trình bày gọn gàng, khoa học. + Hình thức trình bày đẹp mắt, sinh động. + Bản thiết kế thể hiện các nội rạc, rời dung sinh không động, không khoa học. Tổng điểm

PL47

PHIẾU ĐÁNH GIÁ SỐ 5

Tiêu chí đánh giá sản phẩm chủ đề (dành cho GV)

Nhóm đánh giá ..............................................................................................................

Điểm 2 điểm 1 điểm 0.5 điểm Điểm Tiêu chí

Nguồn điện pin

+ Sử dụng nguồn điện là pin. + Hiệu điện thế của nguồn phù hợp hiệu điện thế định mức của Arduino. + Sử dụng nguồn điện là pin. + Không đạt hiệu điện thế định mức tối thiểu của Arduino.

dây

Nối mạch điện

+ Sử dụng vi mạch Arduino và L293D + Mạch điện nối dây chính xác, chắc chắn, an toàn. + Không sử dụng vi mạch Arduino và L293D + Mạch điện nối lẻo, lỏng dây không chính xác.

Khả năng dò đường đi

+ Xe không có khả năng tự dò đường theo vạch đen. + Sử dụng nguồn điện là pin. + Hiệu điện thế của nguồn phù hợp hiệu điện thế định mức của Arduino. + Nguồn pin là pin tái sử dụng. +Sử dụng vi mạch Arduino và L293D + Mạch điện nối dây chính xác, chắc chắn, an toàn và gọn gàng, đẹp. + Xe dò theo vạch đen tốt và trơn tru: xe quay phải khi lệch trái khỏi vạch kẻ, xe quay trái khi lệch phải khỏi vạch + Xe dò theo vạch đen còn sai sót, xe chỉ có thể quay phải hoặc quay trái khi bị lệch khỏi vạch kẻ.

không tối quả Hiệu hoạt động

Xe dò theo vạch đen trơn tru từ điểm xuất phát đến điểm đích theo bản đồ GV cung cấp. Xe dò theo vạch đen được trên 50% chẳng đường. (Bị lỗi do xe dừng lại hoặc đi sai) đi Xe thiểu được chặng 30% đường. (Bị lỗi do xe dừng lại hoặc đi sai)

kế Thiết sản phẩm Thiết sản kế phẩm còn thô sơ, cồng kềnh.

+ Thiết kế sản phẩm giống bản thiết kế. + Thiết kế nhỏ gọn chắc chắn, khoa học, gọn gàng và đẹp. + Thiết kế sản phẩm giống bản thiết kế. + Thiết kế khoa học, chắn chắc nhưng chưa gọn gàng và đẹp Tổng điểm

PL48

PHIẾU ĐÁNH GIÁ SỐ 6

Tiêu chí đánh giá bài trình bày (dành cho GV)

Nhóm đánh giá ...............................................................................................................

Điểm 2.5 điểm 1.5 điểm 0.5 điểm Tiêu chí Điểm đạt được

dung Nội trình bày + Nội dung trình bày hợp lí, khoa học, chặt chẽ. + Nội dung trình bày hợp lí, khoa học. + Nội dung không hợp lí, chặt chẽ, khoa học. .

thức

Hình trình bày + Bài thuyết trình thuyết phục nhưng thiếu hấp dẫn và thu hút người nghe + Bài thuyết trình không thuyết phục, thiếu hấp dẫn và thu hút người nghe

cụ Công trình bày + Không sử dụng công cụ hỗ trợ cho bài trình bày.

+ Có sử dụng công cụ hỗ trợ cho bài trình bày nhưng chưa hỗ trợ tốt cho bài trình bày. + Bài thuyết trình thuyết hấp dẫn, phục, thu hút người nghe. + Sử dụng công cụ (poster, sơ đồ, hình ảnh) trình bày sinh động, minh hoạ, hỗ trợ tốt cho bài trình bày

Phản biện + Không phản biện được. + Lí lẽ phản biện chặt chẽ, hợp lí, có luận điểm rõ ráng. + Lí lẽ phản biện luận lí, có hợp điểm.

Tổng điểm

PL49

PHIẾU ĐÁNH GIÁ SỐ 7

Đánh giá bản thiết kế của nhóm (dành cho học sinh)

Nhóm đánh giá ..............................................................................................................

Điểm đạt được

Tiêu chí Điểm tối đa Nhóm: Nhóm: Nhóm: Nhóm: Nhóm: Nhóm:

2 Bản vẽ cấu tạo mô hình

Nguyên vật liệu 2

Sơ đồ mạch điện 2

2 Sơ đồ khối lập trình

2 Tổng quan bản thiết kế

Tổng điểm 10

Đóng góp cho nhóm bạn

* Xem cụ thể nội dung tiêu chí ở Phiếu đánh giá số 4.

PL50

PHIẾU ĐÁNH GIÁ SỐ 8

Đánh giá sản phẩm của nhóm (dành cho HS)

Điểm đạt được

Tiêu chí Điểm tối đa Nhóm: Nhóm: Nhóm: Nhóm: Nhóm: Nhóm:

Nguồn điện pin 2

2 Nối dây mạch điện

2 Khả năng dò đường đi

2 Hiệu quả hoạt động

2 Thiết kế sản phẩm

Tổng điểm 10

Đóng góp cho nhóm bạn

* Xem cụ thể nội dung tiêu chí ở Phiếu đánh giá số 5.

PL51

PHỤ LỤC 4

BẢN ĐỒ MẪU CHO XE ROBOT DI CHUYỂN

Bản đồ 1 (Mức dễ):

Bản đồ 2 (Mức trung bình):

Bản đồ 3 (Mức khó):

PL52

PHỤ LỤC 5

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN LẬP TRÌNH PHẦN MỀM mBlock

Phần mềm mBlock được phát triển bởi công ty MakeBlock và hoàn toàn miễn phí. Ngôn

ngữ Block này được dựa trên Scratch (Scratch là một công cụ lập trình được phát triển

bởi MIT và được coi là ngôn ngữ lập trình có ảnh hưởng nhất trên toàn cầu đối với trẻ

em). Phần mềm mBlock có hỗ trợ lập trình Arduino, giúp cho việc học tập và lập trình

Arduino trở nên đơn giản và dễ dàng hơn bao giờ hết, bởi người dùng không cần phải

viết bất kỳ một dòng lệnh nào, mà chỉ cần kéo thả các khối lệnh có sẵn. Điều này giúp

cho việc học lập trình Arduino trực quan và sinh động hơn, dễ dàng tiếp cận hơn bởi

nhiều đối tượng ở mọi lứa tuổi.

1. Cài đặt phần mềm

Có 2 cách để chúng ta có thể sử dụng phần mềm mBlock:

• Cách 1: Cài đặt và sử dụng mBlock 5 cho máy tính để sử dụng offline.

• Cách 2: Sử dụng trực tiếp online bằng trình duyệt Web.

a) Cách 1: Cài đặt mBlock 5 cho máy tính Windows:

Bước 1: Truy cập địa chỉ www.mblock.cc/en-us/download để tải phần mềm mBlock 5.

Lưu ý cần phải tải phiên bản phù hợp với hệ điều hành: Windows, Mac, iOS, Android,

Linux. Ở đây người viết sẽ hướng dẫn cài đặt trên hệ điều hành Windows.

Bước 1: Mở file vừa tải về. Chọn ngôn ngữ English và nhấn OK.

PL53

Bước 2: Chọn Next → Next → Install để tiến hành cài đặt.

Bước 3: Chờ cho đến khi cài đặt hoàn tất.

Bước 4: Click vào icon mBlock trên màn hình Desktop để mở phần mềm.

Giao diện chính phần mềm:

Bước 5: Thêm thiết bị Arduino để lập trình.

PL54

Nhấn nút thêm thiết bị add  ở tab Devices:

Bạn đọc có thể chọn các loại mạch Arduino mà mình sử dụng rồi nhấn OK. Ở đây người

viết sử dụng Arduino Uno nên sẽ chọn mạch này.

b) Cách 2: Sử dụng trực tiếp bằng trình duyệt Web:

Bước 1: Mở trình duyệt Web bất kì mà bạn sử dụng (Chrome, Firefox, Cốc cốc,

Edge,…).

Bước 2: Điền vào thanh địa chỉ web: ide.mblock.cc và nhấn Enter để truy cập.

PL55

Bước 3: chờ trình duyệt tải trang web xong là ta đã có thể sử dụng ngay mBlock online.

2. Tải thêm extension để điều khiển Motor bằng mạch điều khiển L293D

Nhấn nút thêm extension:

PL56

Gõ vào ô Search để tìm kiếm: L293D

Sau đó tìm extension tên là “Motor shield L293D” với thông tin “…Made by NGUYEN

DUC ANH”. Chọn nút +Add để thêm extension.

Sau khi thêm extension, ta sẽ có thêm tab khối lệnh “Robot” màu tím để giao tiếp và

điều khiển motor:

PL57

2. Khối lệnh lập trình trong mBlock

Chúng ta sẽ phân loại các khối lệnh trong mBlock dựa trên 2 tiêu chí như sau:

+ Hình dạng khối lệnh: Ngôn ngữ lập trình dạng block được thiết kế với nhiều khối

lệnh trong các hình dạng khác nhau ứng với mục đích của khối lệnh đó. Các khối lệnh

cũng có thể được ghép nối trực tiếp với nhau, sao cho chúng cần phải khớp nhau ở đường

biên nhất có thể (giống như trò chơi xếp hình puzzle). Có 5 loại hình dạng khối lệnh

chính:

• Khối hình nón (Hat blocks).

• Khối xếp chồng (Stack blocks).

• Khối lệnh báo cáo (Reporter blocks).

• Khối lệnh logic (Boolean blocks).

• Khối lệnh điều khiển (Control blocks).

+ Nhóm khối lệnh: các khối lệnh sẽ được phân bố trong các khu vực nhóm khối lệnh

có chức năng khác nhau, mỗi nhóm sẽ có nhiều khối lệnh cụ thể có chức năng nhất định.

PL58

Nhóm khối lệnh này sẽ khác với nhóm khác bởi màu sắc và tên gọi của nó. Lập trình

Arduino trong mBlock sẽ có các loại khối lệnh sau:

Nhóm Nhóm

Chức năng Pin hay chân cắm: dùng để đọc/xuất dữ liệu với các chân cắm trên Arduino. Serial port: dùng để giao tiếp giữa Arduino và máy tính.

Data: thao tác với dữ liệu như đặt ràng buộc, ánh xạ, hay chuyển đổi dữ liệu

Sensor: giao tiếp với các cảm biến; lấy giá trị thời gian. Chức năng Events: dùng để khởi tạo một sự kiện hoạt động của chương trình. Control: gồm các khối lệnh điều khiển như khối điều kiện nếu – thì, vòng lặp. Operators: gồm các khối lệnh thực hiện phép tính toán tử căn bản (+, -, *, /), toán tử so sánh (>, <, =), hay toán tử logic (and, or, not),… Variables: dùng để tạo các khối lệnh khai báo biến, gán giá trị cho biến.

My blocks: Dùng để tạo khối lệnh theo mục đích cá nhân.

Chúng ta sẽ cùng điều hiểu về đặc điểm của từng khối lệnh và các chức năng chính của

chúng. Ở đây người viết sẽ chỉ trình bày các khối lệnh có khả năng liên quan đến chủ đề.

a) Khối lệnh hình nón (Hat blocks)

+ Chức năng: Khối lệnh hình nón hay còn gọi là Khối lệnh sự kiện dùng để khởi động

một kịch bản, một dự án và điều khiển sự tương tác giữa người dùng với các đối tượng.

+ Đặc điểm:

• Giống như hình chiếc mũ (hat blocks), phần trên không có khớp nối, phần dưới có một khớp nối để lắp ghép với các khối lệnh bên dưới nó. Vì vậy, các khối lệnh này luôn đứng đầu trong chương trình

• Từ khóa chính trong các khối lệnh này là từ “when” (khi). Tất cả các khối lệnh

khác không có đặc điểm này.

PL59

+ Trong lập trình Arduino, ta chỉ có một khối lệnh hình nón duy nhất cần quan tâm đó

chính là khối lệnh “When Arduino starts up” (trong nhóm Events), , được dùng để khai

báo các thao tác cần thiết khi Arduino vừa khởi động, ví dụ như khai báo biến, thiết lập

thông số cho các linh kiện, cảm biến. Các khối lệnh ghép sau khối này chỉ chạy 1 lần

duy nhất khi Arduino vừa khởi động hoặc sau khi nhấn nút Reset trên bo mạch.

b) Khối xếp chồng (Stack blocks)

+ Chức năng: Khối lệnh xếp chồng hay kối lệnh thực thi hay khối lệnh nhiệm vụ dùng

để thực hiện một công việc nào đó hay để thi hành một hành động trong chương trình,

đây là khối lệnh chính, được sử dụng nhiều nhất trong khi lập trình.

+ Đặc điểm:

• Các khối lệnh này đều có khớp nối trên và khớp nối dưới, vì vậy, nó thường nằm giữa, kết hợp với các khối lệnh bên trên và bên dưới để thực hiện nhiệm vụ.

• Các khối lệnh này được phân bố trong hầu hết các nhóm lệnh, trừ nhóm Operators.

• Khi nhiều khối lệnh này được lắp ghép với nhau trong một chương trình thì việc

thực thi hành động sẽ diễn ra lần lượt từ trên xuống dưới.

+ Các khối lệnh xếp chồng trong lập trình Arduino:

Khối lệnh Nhóm Chức năng

Xuất tín hiệu Digital ra các chân cắm digital trên Arduino. Có 2 giá trị để xuất là HIGH và LOW. Khối lệnh này có chứa một ô pin có thể để điền giá trị số hoặc ghép một khối lệnh báo cáo.

PL60

Xuất tín hiệu PWM ra chân cắm Arduino. Có 2 ô giá trị: + Ô thứ nhất là số chân cắm PWM trên Arduino cần xuất ra. + Ô thứ hai là giá trị cần xuất. Tín hiệu PWM có giá trị 0 – 255. Có thể chèn khối lệnh báo cáo ở ô trống.

Xuất tín hiệu âm thanh ra một chân digital trong một khoảng thời gian. Gồm 3 ô: +Ô thứ nhất là số chân cắm digital trên Arduino cần xuất ra. + Ô thứ 2 là một bảng chọn nốt trong âm nhạc. Kí tự C, D, E, F, G, A, B đại diện cho nốt đô, rê, mi, pha, son, la, si, đo; con số bên cạnh là thứ tự quãng tám. + Ô thứ 3 là thời gian phát âm thanh. Có thể chèn khối lệnh báo cáo ở ô trống.

Điểu khiển động cơ servo tại một chân cắm quay theo một góc yêu cầu. Gồm 2 ô: + Ô thứ 1 là số chân cắm digital trên Arduino cắm vào động cơ servo. + Ô thứ 2 là góc xoay động cơ (độ). Có thể chèn khối lệnh báo cáo ở ô trống.

In ra màn hình Serial chuỗi kí tự hoặc một giá trị nào đó. Ô trống này có thể chèn khối lệnh báo cáo để in ra giá trị tương ứng.

Khởi động lại đồng hồ đếm thời gian của chương trình Arduino.

PL61

Trong Arduino, đồng hồ thường bắt đầu đếm khi mới khởi động.

Tạm dừng chương trình trong một khoảng thời gian. Ô trống để điền giá trị hoặc chèn khối lệnh báo cáo.

Tạm dừng chương trình đến khi một điều kiện nào đó là ĐÚNG. Cần phải ghép thêm khối lệnh logic vào khối này để sử dụng đượ.

Gán một giá trị cho biến số. Có thể chọn biến số cần gán, điền giá trị cần gán vào ô giá trị hoặc chèn khối lệnh báo cáo.

Cộng thêm 1 giá trị cho biến số bất kì. Có thể chọn biến số cần thêm, điền giá trị công thêm vào ô giá trị hoặc chèn khối lệnh báo cáo.

c) Khối lệnh báo cáo (Reporter blocks)

+ Chức năng: Khối lệnh báo cáo hay khối lệnh giá trị được sử dụng để hiển thị hoặc trả

lại một giá trị nào đó trong chương trình. Khối lệnh báo cáo có thể chứa bất kỳ giá trị

nào từ dữ liệu kiểu số đến kiểu chuỗi hoặc là một phép toán (+, -, *, /).

+ Đặc điểm:

• Với hình dạng cạnh trơn, không có khớp nối. Chúng thường là tham số cho các

khối lệnh khác hoặc đường lồng vào chính nó.

• Các khối lệnh này được phân bố chủ yếu trong các nhóm lệnh Pin, Data, Sensors

và Operators.

• Khối lệnh Logic ở trên là một trường hợp đặc biệt của khối lệnh báo cáo vì giá trị

trả lại của nó là ĐÚNG hoặc SAI.

+ Các khối lệnh báo cáo trong lập trình Arduino:

PL62

Khối lệnh Nhóm

Chức năng Đọc tín hiệu Analog từ một chân Analog trên Arduino. Kết quả trả về là một số 0 – 1023. Đọc dữ liệu từ cảm biến siêu âm được cắm từ 2 chân Trig, Echo trên cảm biến vào 2 chân digital tương ứng trên Arduino. Kết quả trả về là khoảng cách từ cảm biến đến vật cản, đơn vị cm. Trả về một số là thời gian kế từ lúc Arduino bắt đầu hoạt động đến khi gọi khối lệnh này. Kết quả là thời gian, đơn vị giây (s). Thực thi và trả về kết quả của các phép tính cộng, trừ, nhân, chia. Có thể chèn giá trị hoặc khối lệnh báo cáo. Thực thi và trả về kết quả của các phép tính chia lấy dư một số với một số. Có thể chèn giá trị hoặc khối lệnh báo cáo. Trả về kết quả là phép làm tròn về số nguyên của một số. Ví dụ làm tròn 2.5 thành 3. Có thể chèn giá trị hoặc khối lệnh báo cáo.

Trả về kết quả là phép lấy giá trị tuyệt đối của một số. Có thể chèn giá trị hoặc khối lệnh báo cáo. Ngoài ra trong bảng chọn có rất nhiều phép toán toán học như: tan, cosin, sin, ln, e^x, log, 10^x, atan, acos, asin, sqrt (căn bậc 2), floor (làm tròn lên), ceiling (làm tròn xuống).

PL63

Trả về kết quả là giá trị của biến số đó đang lưu.

d) Khối lệnh logic (Boolean blocks)

+ Chức năng: Khối lệnh Logic hay khối lệnh điều kiện được sử dụng trong các tình

huống để kiểm tra điều kiện ĐÚNG/SAI. Kết quả trả lại là một giá trị hoặc ĐÚNG hoặc

SAI.

+ Đặc điểm:

• Với hình dạng 6 cạnh, các khối lệnh này không có khớp nối, vì vậy chúng không được sử dụng độc lập, mà thường là tham số cho các khối lệnh khác hoặc được lồng vào chính khối lệnh Logic.

• Các khối lệnh này được phân bố chủ yếu trong các nhóm lệnh Operators.

• Trong một chương trình, khi khối lệnh này được gọi đến, nó sẽ đưa ra một kết

quả hoặc ĐÚNG hoặc SAI với những điều kiện logic.

• Chúng ta thường sử dụng khối lệnh này để kiểm tra các điều kiện so sánh (>, <,

=), điều kiện logic (and, or, not), điều kiện chứa (contains?).

+ Các khối lệnh logic trong lập trình Arduino:

Khối lệnh Nhóm

Chức năng Đọc tín hiệu digital tại một chân digital. Gồm một ô giá trị là số thự tự chân digital trên Arduino, hoặc có thể chèn khối lệnh báo cáo. Kết quả trả về là ĐÚNG nếu tín hiệu là HIGH; SAI nếu tín hiệu là LOW.

Trả về kết quả ĐÚNG/SAI của phép so sánh lớn hơn, bé hơn, hay so sánh bằng. Có thể chèn giá trị hoặc khối lệnh báo cáo.

Trả về kết quả ĐÚNG/SAI của phép logic “và” của 2 mệnh đề logic. Có 2 ô bên trong

PL64

có thể chèn 2 khối lệnh logic tương ứng với 2 mệnh đề. Kết quả là ĐÚNG nếu cả 2 mệnh đề đều ĐÚNG. Là SAI nếu 1 trong 2 mệnh là SAI. Trả về kết quả ĐÚNG/SAI của phép logic “hay” của 2 mệnh đề logic. Có 2 ô bên trong có thể chèn 2 khối lệnh logic tương ứng với 2 mệnh đề. Kết quả là ĐÚNG nếu 1 trong 2 mệnh đề ĐÚNG. Là SAI nếu cả 2 mệnh đều đề là SAI. Trả về kết quả ĐÚNG/SAI của phép logic “phủ định” một mệnh đề logic. Có 1 ô bên trong để chèn 1 khối lệnh logic tương ứng với mệnh đề. Kết quả là ĐÚNG nếu mệnh đề là SAI, ngược lại, là SAI nếu mệnh đề là ĐÚNG.

e) Khối lệnh điều khiển (Control blocks)

+ Chức năng: Khối lệnh điều khiển được sử dụng để xử lý các tình huống điều kiện nếu

-thì và thực hiện điều khiển các vòng lặp.

+ Đặc điểm:

• Với hình dạng giống chữ C (C blocks), khối lệnh này có các khớp nối bên trong

và bên ngoài để liên kết, lắp ghép với các khối lệnh khác.

• Có tất cả 5 khối lệnh điều khiển. Các khối lệnh này được phân bố chủ yếu trong

nhóm lệnh Control.

• Khối lệnh điều khiển có rất nhiều tác dụng. Biết sử dụng thành thạo các khối lệnh này sẽ có thể tạo thành một thuật toán giải quyết được rất nhiều bài toán thực tế.

+ Các khối lệnh điều khển trong lập trình Arduino:

Khối lệnh Nhóm Chức năng

PL65

Khối lệnh vòng lặp với số lần lặp biết trước. Gồm một ô để ghi giá trị số lần lặp, bên trong là chứa các khối lệnh hành động để lặp lại. Ví dụ: chơi nốt C7 10 lần, mỗi lần 0.25s ở chân cắm số 1.

Khối lệnh vòng lặp vô hạn: các khối lệnh hành động bên trong khối lệnh này sẽ lặp lại vô hạn lần cho tới khi Arduino ngưng hoạt động. Cạnh dưới khối lệnh này không có khớp nối với khối lệnh khác.

Khối lệnh điều kiện nếu-thì, gồm một ô chứa khối lệnh logic, bên trong để chứa các khối lệnh hành động. Nếu khối logic có giá trị ĐÚNG thì thực hiện hành động bên trong, nếu SAI thì không thực hiện. Ví dụ: Nếu a > 50, gán giá trị mới cho a là a nhân với 100.

Khối lệnh điều kiện nếu-thì-nếu không: gồm một ô chứa khối lệnh logic, bên trong có chứa 1 khoảng trống sau ‘then’ và 1 khoảng trống sau ‘else’ để chứa các khối lệnh hành động. Nếu khối lệnh logic có giá trị ĐÚNG thì thực hiện khối hành động sau ‘then’, ngược lại, nếu SAI thì thực hiện hành động sau ‘else’.

PL66

Ví dụ: Nếu a > 50, gán giá trị mới cho a là a nhân với 100, nếu không, gán giá trị mới cho a là 50.

Khối lệnh lặp có điều kiện: gồm một ô chứa khối lệnh điều kiện, bên trong chứa khối lệnh hành động. Khối lệnh lặp này sẽ lặp lại các hành động cho đến khi khối điều kiện có giá trị ĐÚNG. Ví dụ: Mỗi lần lặp cộng thêm cho a 1 đơn vị, cho đến khi a = 50.

f) Khối lệnh điều khiển motor (Robot)

Tất cả các khối lệnh điều khiển motor đều thuộc nhóm khối lệnh xếp chồng

Khối lệnh Nhóm Chức năng

Dùng để ra lệnh thực thi cho motor ở nối vào chân cắm “M1” quay theo chiều tiến với mức công suất 100%. Khối lệnh này có 2 ô chọn: + 1 ô để chọn vị trí chân nối motor với vi mạch, gồm 4 chân M1, M2, M3, M4 + 1 ô để điền giá trị công suất từ 0% đến 100% (0% là yếu nhất, 100% là mạnh nhất).

PL67

Dùng để ra lệnh thực thi cho motor ở nối vào chân cắm “M1” quay theo chiều tiến với mức công suất 100% trong thời gian 1 giây. Khối lệnh này có 3 ô chọn: + 1 ô để chọn vị trí chân nối motor với vi mạch, gồm 4 chân M1, M2, M3, M4. + 1 ô để điền giá trị công suất từ 0% đến 100% + 1 ô để điền thời gian quay, tính theo giây.

Khối lệnh để ra lệnh thực thi dừng quay motor. Khối lệnh này có 1 ô chọn: vị trí chân nối motor với vi mạch, gồm 4 chân M1, M2, M3, M4.

Dùng để ra lệnh thực thi cho motor ở nối vào chân cắm “M1” quay theo chiều lùi với mức công suất 100%. Khối lệnh này có 2 ô chọn: + 1 ô để chọn vị trí chân nối motor với vi mạch, gồm 4 chân M1, M2, M3, M4. + 1 ô để điền giá trị công suất từ 0% đến 100%

Dùng để ra lệnh thực thi cho motor ở nối chân “M1” quay theo chiều lùi với mức công suất 100% trong thời gian 1 giây. Khối lệnh này có 3 ô chọn: + 1 ô để chọn vị trí chân nối motor với vi mạch, gồm 4 chân M1, M2, M3, M4. + 1 ô để điền giá trị công suất từ 0% đến 100%

PL68

+ 1 ô để điền thời gian quay, tính theo giây.

3. Nạp code cho mạch Arduino

Bước 1: Kết nối mạch Arduino với máy tính thông qua dây cáp USB.

Bước 2: Kết nối với Arduino trên phần mềm mBlock.

Chọn nút Connect

Tick “Show all connected devices” để hiển thị tất cả thiết bị → Chọn thiết bị →Chọn

Conncect

PL69

Tiến hành nhấn nút Upload để nạp code vào mạch Arduino: