1
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN
TRƯỜNG THPT ĐÔNG HIẾU
TÊN ĐỀ TÀI
Học sinh làm quen - học thực hành với Arduino
trong dạy học STEM và thực hành Công Nghệ 12
Môn: Công Nghệ
Giáo viên: Trần Thị Phượng
Tổ: Khoa Học Tự Nhiên
S
ố
đ
i
ệ
n tho
ại
:
0383 540 792
Năm học 2020 - 2021
2
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lý do chọn đề tài:
Trong thời đại cách mạng Công Nghệ 4.0, đòi hỏi giáo dục phải thay đổi căn
bản và toàn diện, mang tính tổng thể và có hệ thống. HS thay vì lĩnh hội kiến thức
một cách thụ động, ghi nhớ, vận dụng giải quyết vấn đề phần lớn trên lý thuyết như
trước, ngày nay giáo dục cần hướng tới giúp HS trải nghiệm, chủ động, hứng thú
trong học tập và hoàn thành, giải quyết các vấn đề trong thực tiễn nhờ vận dụng
hiệu quả, tư duy sáng tạo kiến thức đã học. Đó là nền tảng, tiền đề để thế hệ tương
lai bắt kịp xu thế, hội nhập, làm chủ sự phát triển đang ngày càng nhanh, mạnh của
Công Nghệ trên toàn cầu. Giáo dục STEM là một trong những phương pháp đóng
vai trò quan trọng để thực hiện mục tiêu đó.
Riêng với công tác giảng dạy bộ môn Công nghệ trong Chương trình GDPT
mới cũng cần thay đổi lớn để góp phần thúc đẩy giáo dục STEM, khi là bộ môn thể
hiện hai (Công Nghệ, Kỹ Thuật) trong bốn lĩnh vực giáo dục thuộc STEM. Theo
PGS.TS Lê Huy Hoàng - Chủ biên chương trình môn Công nghệ, Trưởng khoa Sư
phạm Kỹ thuật, Trường ĐHSP Hà Nội – “giáo dục STEM trong môn Công nghệ
được thực hiện thông qua dạy học các chủ đề, mạch nội dung, chuyên đề học tập từ
tiểu học tới trung học như mô hình điện gió, mô hình điện mặt trời, ngôi nhà thông
minh, các bài toán thiết kế kỹ thuật và công nghệ, nghề nghiệp STEM; các dự án
nghiên cứu khoa học kĩ thuật thuộc các lĩnh vực kỹ thuật cơ khí, hệ thống nhúng,
robot và máy thông minh. Khi triển khai chương trình, giáo dục STEM tiếp tục
được mở rộng thông qua dạy học các chủ đề liên môn của các môn học STEM”.
Chia sẻ về sự thay đổi vai trò của môn Công nghệ trong chương trình mới, PGS.TS
Lê Huy Hoàng cho biết: “Trong Chương trình GDPT hiện hành, môn học Công
nghệ đâu đó còn chưa được quan tâm đúng mức. Hạn chế này tác động rất tiêu cực
tới chất lượng dạy học môn Công nghệ ở trường, ảnh hưởng sâu sắc tới sự phát
triển toàn diện của HS”. Thực trạng đó rất cần thay đổi trong Chương trình GDPT
mới. Vậy nên, cải tiến phương pháp dạy học là điều cấp thiết đối với bộ môn.
Trong những năm qua, Arduino đã trở thành bộ não của hàng ngàn dự án từ
nhỏ đến lớn, từ các vật dụng hàng ngày đến các dụng cụ khoa học phức tạp, từ các
dự án của HS tiểu học đến của các chuyên gia, đặc biệt chúng ta dễ dàng nhìn thấy
rất nhiều dự án sáng tạo tại cuộc thi Khoa học kỹ thuật dành cho HS THPT có sử
dụng Arduino. Chúng đã và đang được sử rất phổ biến trên thế giới, ngày càng
chứng tỏ được sức mạnh của mình thông qua vô số ứng dụng độc đáo của người
dùng. Tại Việt Nam, Arduino cũng đã được biết đến rộng rãi. Riêng với độ tuổi HS
thì ở các nước phát triển như Mỹ…, trẻ em đã tiếp xúc Arduino từ tiểu học, còn ở
nước ta các dự án dành cho trẻ em cũng đang được triển khai. Tuy nhiên, phần lớn
mới chỉ có trẻ em, HS trường chuyên ở các thành phố lớn được tiếp cận, làm quen
với nó.
3
Từ những vấn đề thực tiễn trên và xuất phát từ mong muốn đổi mới công tác
giảng dạy để thu hút sự quan tâm, hứng thú của HS đối với môn Công Nghệ, nhằm
kích thích ý tưởng sáng tạo, nâng cao chất lượng dạy học. Tôi đã mạnh dạn nghiên
cứu và thực hiện đề tài “HS làm quen - học thực hành với Arduion trong dạy học
STEM và thực hành Công Nghệ 12”. Để hoàn thiện đề tài và thực tế hóa các ý
tưởng trong mỗi tiết học, tôi đã mua sắm một số bộ kid học tập Arduino, mỗi bộ
bao gồm Arduino UNO R3, những linh kiện HS đã được học qua SGK Công Nghệ
các cấp (tụ điện, điện trở, led…), ngoài ra còn có các linh kiện gần gũi, dễ nhìn
thấy trong cuộc sống hàng ngày (cảm biến nhiệt, cảm biến ánh sáng…), phù hợp
với học tập và tiếp thu, cũng như đáp ứng vô vàn sáng tạo của HS, những người
bắt đầu học về điện tử.
2. Mục đích nghiên cứu.
- Đổi mới phương pháp, nâng cao chất lượng dạy học để phù hợp với xu thế
phát triển của đất nước và thế giới.
- Thông qua dạy học thực hành và giáo dục STEM để giúp HS khám phá
được năng lực, sở thích, sở trường, từ đó định hướng được nghề nghiệp phù hợp
trong tương lai.
- Thông qua những tiết học để nuôi dưỡng khả năng tư duy, hình thành đam
mê của HS, áp dụng một cách sáng tạo vào thực tế cuộc sống.
- Rèn luyện cho HS những kỹ năng các môn khoa học; kỹ năng giải quyết vấn
đề, tư duy phản biện, kỹ năng cộng tác, làm việc nhóm hay kỹ năng làm việc hợp
tác, giao tiếp với các bạn, với mọi người.
- HS có thể học được: Nguyên lý cơ bản về lập trình và các công nghệ mới
hiện nay; có thể tiếp thu được các kỹ thuật lắp ráp, đồng thời phát triển tính tư duy
kỹ thuật. Học Công nghệ thông qua thực hành và thông qua hoạt động hoàn thành
các sản phẩm, làm tăng sự hứng thú và không gây cảm giác nặng nề, quá tải đối
với học sinh.
- Tận dụng, kết hợp điện thoại thông minh của HS trong quá trình học tập.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu.
- Tham khảo, nghiên cứu các nguồn tài liệu liên quan đến Arduino.
- Hệ thống hóa cơ sở lý luận, phân tích, đánh giá cơ sở thực tiễn liên quan đề
tài.
- Xây dựng nội dung, lên kế hoạch tiến trình giới thiệu HS làm quen và sử
dụng Arduino.
- Đánh giá kết quả, lấy ý kiến phản hồi từ GV, HS.
- Đề xuất các giải pháp, kiến nghị.
4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu.
4
Đề tài đã thực hiện nghiên cứu với HS khối 12 tại Trường THPT Đông Hiếu -
Thị xã Thái Hòa - Nghệ An.
5. Phương pháp nghiên cứu.
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu.
- Phương pháp khái quát hóa các nhận định độc lập.
- Phương pháp thử nghiệm.
- Phương pháp quan sát, đánh giá.
- Phương pháp phỏng vấn.
- Phương pháp thống kê toán học.
PHẦN II. NỘI DUNG
1. Cơ sở lý luận.
1.1. Tại sao phải đổi mới giáo dục?
Giáo dục Việt Nam đã đạt được nhiều thành tựu, kết quả ở những kì thi quốc
tế như kì thi Olympic Toán, Vật lí, Hóa học… góp phần quan trọng vào công cuộc
xây dựng và bảo vệ Tổ quốc. Tuy nhiên, đất nước và nhân loại đã bước sang một
giai đoạn phát triển mới, đặt ra những yêu cầu mới về phát triển nguồn nhân lực,
phát triển con người.
Với nước ta đang trong quá trình xây dựng sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện
đại hoá, hội nhập quốc tế ngày càng sâu rộng; sự phát triển nhanh chóng của khoa
học và công nghệ, khoa học giáo dục và sự cạnh tranh quyết liệt trên nhiều lĩnh
vực giữa các quốc gia đòi hỏi giáo dục phải đổi mới. Công cuộc xây dựng và bảo
vệ Tổ quốc trong tình hình mới, đặc biệt là yêu cầu chuyển đổi mô hình tăng
trưởng theo chiều sâu và cơ cấu lại nền kinh tế theo hướng chất lượng, hiệu quả, có
sức cạnh tranh cao nên giáo dục phải đáp ứng nhu cầu học tập đa dạng của người
dân, nhanh chóng góp phần tạo ra đội ngũ nhân lực chất lượng cao. Nếu không đổi
mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo thì nhân lực sẽ là yếu tố cản trở sự phát
triển của đất nước.
Bên cạnh đó, xu thế chung của thế giới khi bước vào thế kỉ XXI là tiến hành
đổi mới mạnh mẽ hay cải cách giáo dục. Trong khoảng thời gian trước và sau khi
nước ta tiến hành đổi mới, thế giới đã liên tục chứng kiến những biến đổi sâu sắc
về mọi mặt. Các cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba và lần thứ tư nối tiếp
nhau ra đời, kinh tế tri thức phát triển mạnh đem lại cơ hội phát triển vượt bậc,
đồng thời cũng đặt ra những thách thức không nhỏ đối với mỗi quốc gia, nhất là
các quốc gia đang phát triển và chậm phát triển. Mặt khác, những biến đổi về khí
hậu, tình trạng cạn kiệt tài nguyên, ô nhiễm môi trường, mất cân bằng sinh thái và
những biến động về chính trị, xã hội cũng đặt ra những thách thức có tính toàn cầu.
Để bảo đảm phát triển bền vững, nhiều quốc gia đã không ngừng đổi mới giáo dục
5
để nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, trang bị cho các thế hệ tương lai nền tảng
văn hóa vững chắc và năng lực thích ứng cao trước mọi biến động của thiên nhiên
và xã hội. Đổi mới giáo dục đã trở thành nhu cầu cấp thiết và xu thế mang tính
toàn cầu.
Trước thực tế trên, Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI đã xác định
"Đổi mới căn bản, toàn diện nền giáo dục theo hướng chuẩn hoá, hiện đại hoá, xã
hội hoá, dân chủ hoá và hội nhập quốc tế" và "Phát triển nhanh nguồn nhân lực,
nhất là nguồn nhân lực chất lượng cao, tập trung vào việc đổi mới căn bản và toàn
diện nền giáo dục quốc dân".
1.2. Giáo dục STEM.
1.2.1. Định nghĩa STEM.
a) STEM và giáo dục STEM là gì?
Theo Wikipedia thuật ngữ STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học),
Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học).
Tổ chức uy tín nhất hiện nay trong lĩnh vực giáo dục khoa học trên thế giới là
Hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (National Science Teachers
Association – NSTA) được thành lập năm 1944, đã đề xuất ra khái niệm giáo dục
STEM (STEM education) với cách định nghĩa ban đầu như sau:
“Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong
đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học
trong thế giới thực, ở đó các học sinh áp dụng các kiến thức trong khoa học, công
nghệ, kỹ thuật và toán vào trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học,
cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực
trong lĩnh vực STEM và cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh kế mới”.
Về bản chất giáo dục STEM có thể được hiểu là trang bị cho người học những
kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ
thuật và toán học. Những kiến thức và kỹ năng đó được tích hợp, lồng ghép và bổ
trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về lý thuyết mà còn có thể áp dụng
để thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Thay vì
dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng theo
cách tiếp cận liên môn, người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong thực
tiễn.
b) STEM bắt đầu từ đâu?
STEM có nguồn gốc từ quỹ khoa học quốc gia (NSF) vào những năm 1990 và
đã được sử dụng như một cụm từ viết tắt chung cho mọi sự kiện, chính sách,
chương trình hoặc liên quan đến một hoặc một số môn học thuộc 4 lĩnh vực trên.
1.2.2. Mục tiêu, đặc điểm của giáo dục STEM.
