Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học trải nghiệm tạo hứng thú học tập, giúp học sinh nâng cao kỹ năng lập trình tại trường THPT Nghi Lộc 5

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Dạy học trải nghiệm tạo hứng thú học tập, giúp học sinh nâng cao kỹ năng lập trình tại trường THPT Nghi Lộc 5" giúp cho học sinh nâng cao kỹ năng lập trình, góp phần đổi mới phương pháp dạy học, hình thành phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh thông qua hoạt động trải nghiệm. Khắc phục tình trạng dạy chay, độc thoại của phương pháp dạy học truyền thống.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học trải nghiệm tạo hứng thú học tập, giúp học sinh nâng cao kỹ năng lập trình tại trường THPT Nghi Lộc 5

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT NGHI LỘC 5 ---------------o0o--------------- SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: DẠY HỌC TRẢI NGHIỆM TẠO HỨNG THÚ HỌC TẬP, GIÚP HỌC SINH NÂNG CAO KỸ NĂNG LẬP TRÌNH TẠI TRƯỜNG THPT NGHI LỘC 5 LĨNH VỰC: TIN HỌC Nhóm tác giả: 1. Trần Bá Văn 2. Nguyễn Ánh Dương Tổ bộ môn: Toán - Tin Năm thực hiện: 2021 – 2022 Điện thoại: 0976 252 808 NGHỆ AN, 2022
MỤC LỤC PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài. .............................................................................................. 1 2. Tính mới, tính sáng tạo và đóng góp của đề tài. ............................................... 2 3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu. ................................................................. 2 4. Mục đích nghiên cứu. ........................................................................................ 2 5. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu. ...................................................................... 3 6. Nhiệm vụ nghiên cứu. ....................................................................................... 3 7. Phương pháp nghiên cứu................................................................................... 3 8. Thời gian nghiên cứu. ....................................................................................... 3 PHẦN II. NỘI DUNG ............................................................................................. 4 I. CƠ SỞ KHOA HỌC .......................................................................................... 4 1. Cơ sở lý luận. .................................................................................................... 4 2. Cơ sở thực tiễn. ................................................................................................. 5 II. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN. ........................................... 7 1. Chuẩn bị. ........................................................................................................... 8 2. Tổ chức hoạt động giáo dục. ............................................................................. 9 2.1. Giao nhiệm vụ học tập ............................................................................... 9 2.2. Phân bổ tiết học và thời gian ...................................................................... 9 2.3. Tổ chức hoạt động dạy và học. .................................................................. 9 2.3.1. Bài 1: Chương trình đầu tiên với ChiPi. .............................................................9 2.3.2. Bài 2: Điều khiển loa Buzzer ...........................................................................16 2.3.3. Bài 3: Nhận dữ liệu từ nút nhấn.......................................................................19 2.3.4. Bài 4: Cảm biến cường độ ánh sáng ...............................................................22 2.3.5. Bài 5: Giới thiệu thư viện mở rộng cho MicroBit ..............................................25 2.3.6. Bài 6: Phát triển dự án Đèn giao thông ...........................................................31 2.3.7. Bài 7: Tái cấu trúc chương trình đèn giao thông ..............................................33 2.3.8. Bài 8: Hiện thực trụ đèn phụ............................................................................38 2.3.9. Bài 9: Hiện thực trụ đèn phụ thứ 2 ..................................................................41 3. Học sinh vận dụng, phát triển ý tưởng sáng tạo.............................................. 43 4. Kết quả thực nghiệm. ...................................................................................... 44 4.1. Đánh giá định tính. ................................................................................... 44 4.2. Đánh giá định lượng. ................................................................................ 45 4.3. Kết luận. ................................................................................................... 47
PHẦN III: KẾT LUẬN ........................................................................................ 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 49 PHỤ LỤC ............................................................................................................... 50 Một số hình ảnh trải nghiệm và hoạt động của câu lạc bộ “Em yêu tin học”. .. 50 Phụ lục 1: ............................................................................................................ 54 Phụ lục 2: ............................................................................................................ 56 Phụ lục 3: ............................................................................................................ 56 Phụ lục 4: ............................................................................................................ 57 DANH MỤC VIẾT TẮT THPT Trung học phổ thôi PPDH Phương pháp dạy học HS Học sinh GV Giáo viên
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài. Chương trình giáo dục phổ thông bảo đảm phát triển phẩm chất và năng lực người học thông qua nội dung giáo dục với những kiến thức, kĩ năng cơ bản, thiết thực, hiện đại; hài hoà đức, trí, thể, mĩ; chú trọng thực hành, vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để giải quyết vấn đề trong học tập và đời sống; tích hợp cao ở các lớp học dưới, phân hoá dần ở các lớp học trên; thông qua các phương pháp, hình thức tổ chức giáo dục phát huy tính chủ động và tiềm năng của mỗi học sinh, các phương pháp đánh giá phù hợp với mục tiêu giáo dục và phương pháp giáo dục để đạt được mục tiêu đó. Trước yêu cầu về đổi mới giáo dục, những năm gần đây, Bộ giáo dục và đào tạo đã yêu cầu các trường chú trọng đổi mới phương pháp dạy học, tăng cường các hoạt động trải nghiệm sáng tạo để phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. Hoạt động trải nghiệm giúp người học hình thành và phát triển các năng lực chung và các năng lực đặc thù ứng với từng nội dung trải nghiệm cụ thể. Thông qua các hoạt động thực hành, trải nghiệm, học sinh có cơ hội để huy động và vận dụng kiến thức, kĩ năng trong môn học và hoạt động giáo dục để giải quyết các tình huống có thực trong học tập và cuộc sống, từ đó người học hình thành, phát triển các phẩm chất và năng lực. Tăng cường hoạt động thực hành, trải nghiệm cho học sinh là một nguyên tắc không thể thiếu của giáo dục phát triển phẩm chất, năng lực đòi hỏi từng môn học, hoạt động giáo dục phải khai thác, thực hiện một cách cụ thể, có đầu tư. (BGD&ĐT, 2020) Hoạt động trải nghiệm sáng tạo là một trong những hoạt động có ý nghĩa và là sân chơi bổ ích cho các em. Qua đây nhằm giúp các em học sinh hình thành và phát triển phẩm chất, nhân cách, các năng lực, tâm lí xã hội, giúp các em tích lũy kinh nghiệm và phát huy sáng tạo để áp dụng vào thực tế cuộc sống hàng ngày. Hoạt động trải nghiệm sáng tạo được tổ chức dưới nhiều hình thức khác nhau như: Hoạt động câu lạc bộ, Tổ chức trò chơi, Diễn đàn, Sân khấu tương tác, Tham quan dã ngoại,… Mỗi hình thức hoạt động trên đều mang ý nghĩa giáo dục nhất định. Môn lập trình Tin học 11 là một môn học khá là khó và cứng nhắc nên các em không mấy quan tâm. Vậy làm sao để các em thấy hứng thú và yêu thích môn học luôn là vấn đề trăn trở của nhiều giáo viên dạy bộ môn này. Trong thực tế những năm dạy Tin học 11 có rất nhiều các em thắc mắc rằng ngoài việc lập trình những bài toán nhàm chán như tính tổng, tính diện tích, chu vi tam giác,..thì Tin học 11 còn lập trình những gì? Sáng kiến này chính là một phần nhỏ trả lời cho câu hỏi của các em. Hiện nay có rất nhiều phần mềm hữu ích như Makecode Microbit, Arduino, Android Studio, Visual Studio, Python… để tạo ra các sản phẩm mang tính thực tế cao phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu khoa học cũng như phục vụ cho cuộc 1
sống. Trong các phần mềm nêu trên bản thân tôi thấy phần mềm Makecode Microbit rất phù hợp với học sinh từ 8 – 18 tuổi. Để các em làm quen sớm sẽ giúp các em hình thành tư duy lập trình tốt. Chính vì những lý do trên và bằng kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm, bản thân tôi chọn đề tài: “Dạy học trải nghiệm tạo hứng thú học tập, giúp học sinh nâng cao kỹ năng lập trình tại trường THPT Nghi Lộc 5” dựa trên phần mềm Makecode Microbit. Hi vọng đây là một sân chơi bổ ích cho học sinh đam mê và yêu thích môn lập trình. 2. Tính mới, tính sáng tạo và đóng góp của đề tài. - Đề tài chú trọng đổi mới phương pháp dạy học thông qua hoạt động trải nghiệm sáng tạo về ngôn ngữ lập trình Microbit, nhằm hình thành phát triển phẩm chất, năng lực tư duy lập trình cho học sinh THPT. Hoạt động hướng tới việc lấy học sinh làm trung tâm như tổ chức nhiều nội dung trải nghiệm, tạo thêm không gian mở làm tăng tính thực tiễn, sinh động, hấp dẫn, tiếp cận công nghệ 4.0 góp phần giải quyết vấn đề đổi mới phương pháp, hình thức, nội dung dạy học đảm bảo phát triển phẩm chất, năng lực. - Đề tài tạo ra các sản phẩm mang tính thực tế cao phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu khoa học cũng như phục vụ cho cuộc sống. - Đề tài góp phần đổi mới phương pháp dạy học nói chung và dạy học Tin học 11 nói riêng trong công cuộc đổi mới giáo dục một cách toàn diện và sâu sắc. - Học sinh được làm quen với các thiết bị cảm biến, thiết bị điện tử, vi mạch điều khiển…, được học cơ sở lý thuyết, nguyên lý hoạt động, lập trình và điều khiển động cơ, thu thập được dữ liệu cảm biến … Khơi nguồn sáng tạo cho học sinh. 3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu. - Phần mềm ngôn ngữ lập trình Makecode Microbit và các thiết bị về điện tử cảm biến phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu khoa học cũng như phục vụ cho cuộc sống. - Đề tài áp dụng cho học sinh trong câu lạc bộ Tin học trường THPT Nghi Lộc 5 năm học 2020-2021 và tiếp tục hoạt động và phát triển trong năm học 2021-2022. 4. Mục đích nghiên cứu. Đề tài này giúp cho học sinh nâng cao kỹ năng lập trình, góp phần đổi mới phương pháp dạy học, hình thành phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh thông qua hoạt động trải nghiệm. Khắc phục tình trạng dạy chay, độc thoại của phương pháp dạy học truyền thống. Mặt khác người viết còn có mong muốn góp một phần nhỏ làm thay đổi tư duy nhận thức người học cho rằng Tin học là môn học phụ, với nội dung kiến thức hết sức khô khan, trừu tượng, khó hiểu... nhưng khi dạy học có kết hợp với các hoạt động trải nghiệm sẽ làm người học có cách nhìn khác về môn học, đó là làm cho người học hứng thú với giờ học Tin học hơn. 2
5. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu. - Đề tài phổ cập dạy học trải nghiệm trên Makecode Microbit vào dạy học lập trình trên các thiết bị cảm biến. - Từ ngôn ngữ lập trình Makecode Microbit và các thiết bị cảm biến, broad mạch điều khiển, các thiết bị điện tử, động cơ điện … Học sinh sẽ phát triển các ý tưởng sáng tạo có thể ứng dụng trong xã hội. 6. Nhiệm vụ nghiên cứu. - Giúp học sinh tạo hứng thú học tập tốt môn Tin học lập trình lớp 11 THPT. - Rèn luyện kĩ năng lập trình ứng dụng cho học sinh làm dự án nghiên cứu khoa học kỹ thuật. 7. Phương pháp nghiên cứu. Để nghiên cứu và thực hiện đề tài này tôi đã sử dụng một số nhóm phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thường xuyên sưu tầm tra cứu sách báo tài liệu có liên quan đến nội dung đề tài, qua đó phân tích tổng hợp hệ thống hóa theo mục đích nghiên cứu. - Phương pháp quan sát: Thực hiện quan sát quá trình giảng dạy của đồng nghiệp, các video liên quan tới nội dung đề tài trên Internet… Quan sát học sinh trong quá trình học tập trong lớp, ngoài giờ học tập, đặc biệt là theo dõi trong những giờ thảo luận của học sinh nhằm đánh giá thực trạng, tìm hiểu nguyên nhân, giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả của việc dạy học tích cực, định hướng và phát triển năng lực cho học sinh. - Phương pháp điều tra phỏng vấn: Tiến hành thiết lập một số câu hỏi dạng trắc nghiệm và tự luận cho một số nhóm học sinh và điều tra qua phiếu liên quan đến việc phân tích đánh giá việc học của học sinh, hay thông qua phỏng vấn trực tiếp qua đó nắm bắt được thực trạng. - Phương pháp nghiên cứu sản phẩm: Thông qua các sản phẩm làm ra của học sinh như các sản phẩm, kết quả thực hành, bài tập tự học, làm việc theo nhóm, theo chủ đề, bài kiểm tra của học sinh hoặc bài làm cá nhân nhằm để phân tích, đánh giá sản phẩm và nhận định đưa kết luận đúng khi dạy học. - Phương pháp tổng kết kinh nghiệm: Qua các hoạt động, Giáo viên ghi chép qua đó đúc rút kinh nghiệm về những kết quả đã đạt được và chưa đạt được từ đó rút ra bài học kinh nghiệm, hướng khắc phục để đạt được kết quả tốt hơn. 8. Thời gian nghiên cứu. - Đề tài được tôi nghiên cứu trong năm học 2020 – 2021 và tiếp tục hoạt động trong năm học 2021 - 2022 tại trường THPT Nghi Lộc 5. 3
PHẦN II. NỘI DUNG I. CƠ SỞ KHOA HỌC 1. Cơ sở lý luận.  Khái niệm hoạt động trải nghiệm sáng tạo Hoạt động trái nghiệm sáng tạo là hoạt động giáo dục, trong đó, dưới sự hướng dẫn của nhà giáo dục, từng cá nhân học sinh được tham gia trực tiếp vào các hoạt động khác nhau của đời sống nhà trường cũng như ngoài xã hội với tư cách là chủ thể của hoạt động, qua đó phát triển năng lực thực tiễn, phẩm chất nhân cách và phát huy tiềm năng sáng tạo của cá nhân mình.  Hoạt động trải nghiệm sáng tạo có trong chương trình giáo dục phổ thông mới vì:  Mục đích chính: - Hình thành và phát triển những phẩm chất, tư tưởng, ý chí, tình cảm, giá trị, kỹ năng sống và những năng lực chung cần có ở con người trong xã hội hiện đại.  Nội dung: - Kiến thức thực tiễn gắn bó với đời sống, địa phương, cộng đồng, đất nước, mang tính tổng hợp nhiều lĩnh vực giáo dục, nhiều môn học; dễ vận dụng vào thực tế. - Được thiết kế thành các chủ điểm mang tính mở, không yêu cầu mối liên hệ chặt chẽ giữa các chủ điểm.  Hình thức tổ chức: - Đa dạng, phong phú, mềm dẻo, linh hoạt, mở về không gian, thời gian, quy mô, đối tượng và số lượng... - Học sinh có nhiều cơ hội trải nghiệm. - Có nhiều lực lượng tham gia chỉ đạo, tổ chức các hoạt động trải nghiệm với các mức độ khác nhau (giáo viên, phụ huynh, nhà hoạt động xã hội, chính quyền, doanh nghiệp,...).  Tương tác, phương pháp: - Đa chiều - Học sinh tự hoạt động, trải nghiệm là chính.  Kiểm tra, đánh giá: - Nhấn mạnh đến kinh nghiệm, năng lực thực hiện, tính trải nghiệm. - Theo những yêu cầu riêng, mang tính cá biệt hóa, phân hóa. - Thường đánh giá kết quả đạt được bằng nhận xét. 4
Hoạt động trải nghiệm trong nhà trường cần được hiểu là hoạt động có động cơ, có đối tượng để chiếm lĩnh, được tổ chức bằng các việc làm cụ thể của học sinh, được thực hiện trong thực tế, được sự định hướng, hướng dẫn của nhà trường. Đối tượng để trải nghiệm nằm trong thực tiễn. Qua trải nghiệm thực tiễn, người học có được kiến thức, kĩ năng, tình cảm và ý chí nhất định. Sự sáng tạo sẽ có được khi phải giải quyết các nhiệm vụ thực tiễn phải vận dụng kiến thức, kĩ năng đã có để giải quyết vấn đề, ứng dụng trong tình huống mới, không theo chuẩn đã có, hoặc nhận biết được vấn đề trong các tình huống tương tự, độc lập nhận ra chức năng mới của đối tượng, tìm kiếm và phân tích được các yếu tố của đối tượng trong các mối tương quan của nó, hay độc lập. 2. Cơ sở thực tiễn. Trước khi tiến hành đề tài tôi đã tiến hành tìm hiểu thực tế việc dạy học môn Tin học ở trường THPT Nghi Lộc 5 về một số thông tin như: - Tình hình dạy và học các bài trong chương trình tin học lớp 11. - Những khó khăn, sai lầm phổ biến của học sinh khi học lập trình. - Sự đam mê nghiên cứu, tìm tòi học hỏi nhằm chinh phục tri thức mới. - Dạy học trải nghiệm của học sinh trong trường THPT.  Thực trạng của việc tổ chức các hoạt động trải nghiệm trong dạy học tin học ở trường THPT: Tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh trong dạy học tin học ở trường THPT là một hoạt động rất cần thiết. Đây là dịp để các em được tham gia các hoạt động tập thể cùng với các thành viên trong lớp, được trải nghiệm, được thoả sức thể hiện đam mê nghiên cứu, tìm tòi học hỏi nhằm chinh phục tri thức mới, được rèn luyện và phát triển năng lực, phẩm chất, hình thành các kĩ năng sống cần thiết. Tuy nhiên, tại các trường THPT việc dạy học tin học đang chủ yếu theo kiến thức chương trình SGK hiện hành, chưa khơi dậy niềm đam mê, sự hứng thú của các em. Nội dung và hình thức giờ học còn đơn điệu, nhàm chán, không hứng thú cứng nhắc, thường các bài học khá khô khan, ít thực sự gắn với nhu cầu của các em. Học sinh thường học lập trình theo kiểu học thuộc bài mẫu của giáo viên, khi gặp vấn đề mới đa số học sinh không thực hiện yêu cầu của bài tập được. Điều đó, làm mất đi mục tiêu, ý nghĩa và tác dụng giáo dục của dạy học tin học. Vì vậy vấn đề đặt ra cho giáo viên là cần đổi mới dạy học tin học cho HS tăng cường hoạt động trải nghiệm, thực hành, các sân chơi công nghệ để phát huy được tính tích cực, sáng tạo và hứng thú của học sinh, góp phần hình thành, phát triển các phẩm chất và năng lực cho người học. Do vậy, việc lồng ghép linh hoạt các hoạt động trải nghiệm như các câu lạc bộ, hội thảo nhỏ, các diễn đàn...tin học là rất quan trọng. Để minh họa cho điều này, trong quá trình nghiên cứu đề tài, chúng tôi đã làm khảo sát nhỏ đối với học sinh và giáo viên trong trường THPT Nghi Lộc 5. 5
 Đối với học sinh: Để thấy được sự hứng thú của học sinh đối với các hoạt động trải nghiệm trong các giờ học tin học và trong câu lạc bộ Tin học, chúng tôi làm phiếu khảo sát về mức độ quan tâm và hứng thủ của học sinh khi tổ chức hoạt động trải nghiệm trong dạy học tin học. - Nội dung phiếu khảo sát số 1 (PHỤ LỤC 1) Kết quả thu thập được như sau:  Ý kiến của học sinh: - Đa số các em đều phát biểu rằng giáo viên có chú trọng vào đổi mới PPDH theo hướng phát triển năng lực nhưng chủ yếu vào các tiết có dự giờ, thao giảng, dạy tốt. - Khi áp dụng dạy học theo dạy học trải nghiệm, đa số học sinh đều có ý kiến rằng hình thức dạy học này giúp các em chủ động tiếp nhận tri thức, thích thú trong học tập. - Đa số học sinh không biết học lập trình vào mục đích gì, vì sao lại học nội dung kiến thức này và ứng dụng trong thực tế ở đâu. - Các em cũng mong muốn có một sân chơi bổ ích, được tham gia các hoạt động thực hành, trải nghiệm sáng tạo để nâng cao trình độ công nghệ thông tin.  Đối với giáo viên:  Ý kiến của giáo viên: - Cơ sở vật chất hiện nay được các trường THPT đầu tư và phát triển khá tốt. Giáo viên có nhiều phương tiện giảng dạy hiệu quả (Projector, máy chiếu đa phương tiện, mạng Internet, …). - Giáo viên đã chú ý phát huy năng lực cho học sinh trong các tiết dạy bộ môn của mình. - Trong chương trình tin học lớp 11, đa số học sinh không hứng thú trong quá trình học vì quá tư duy, mang tính năng khiếu bộ môn, phù hợp với một số ít học sinh yêu thích môn học. - Học sinh thường học lập trình theo kiểu học thuộc bài mẫu của giáo viên, khi gặp vấn đề mới đa số học sinh không thực hiện yêu cầu của bài tập được. Để thấy được mức độ cần thiết của việc xây dựng các hoạt động trải nghiệm, tạo sân chơi tin học ở trong nhà trường, chúng tôi làm khảo sát về mức độ cần thất của hoạt động trái nghiệm trong dạy học lập trình Tin học. - Nội dung phiếu khảo sát số 2 (PHỤ LỤC 2) Sau khi khảo sát với 22 giáo viên Tin học đang làm công tác giảng dạy tại các trường THPT trên địa bàn huyện Nghi Lộc, chúng tôi thu được kết quả như sau: 6
Bảng kết quả điều tra về mức độ quan tâm của giáo viên trong việc tổ chức các hoạt động trải nghiệm sáng tạo trong dạy học Tin học. Kết quả điều tra Tổng số Câu hỏi 1 Câu hỏi 2 Câu hỏi 3 giáo viên Rất Không Rất Cần Cần Không Rất phù Không điều tra cần cần cần thiết thiết cần thiết hợp phù hợp thiết thiết thiết 22 20 2 0 16 5 1 17 5 Tỉ lệ 90.9% 9.1% 0% 72.7% 22.7% 4.6% 77.3% 22.7% Qua khảo sát tôi thấy rất nhiều các em yêu thích lập trình nhưng chưa có được 1 sân chơi bổ ích. Vậy làm sao có thể tạo ra một sân chơi thu hút sự quan tâm và tạo sự hứng thú cho học sinh trong môn tin học. Sáng kiến “Dạy học trải nghiệm tạo hứng thú học tập, giúp học sinh nâng cao kỹ năng lập trình tại trường THPT Nghi Lộc 5” là giải pháp giúp các em yêu thích và đến gần với môn Tin học hơn. Giúp các em tháo gỡ rào cản và những câu hỏi vướng mắc khi học môn Tin học lập trình. Đã phát huy được tính chủ động, sáng tạo, ý chí và đặc biệt là đã tạo được niềm đam mê yêu thích môn tin học cho các em. II. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN. A. Thuận lợi. Tư duy lập trình trong xu hướng hiện nay đang là vấn đề được quan tâm chung của thế giới và của giáo dục Việt Nam nói riêng đáp ứng yêu cầu về phát triển tư duy, năng lực phẩm chất của học sinh Phương pháp này dựa trên cơ sở tâm lý kích thích hoạt động nhận thức bởi sự tò mò và ham hiểu biết cho nên thái độ học tập của học sinh mang nhiều yếu tố tích cực, do đó học sinh có hứng thú tích cực tham gia các hoạt động học tập. Trong đó dạy học trải nghiệm là một phương pháp hiện đại, học sinh là người chủ động tiếp nhận tri thức và giải quyết vấn đề trong thực tế nhờ đó các em tự tin khi gặp những tình huống có thực trong thực tế, bên cạnh đó vẫn đảm bảo về lượng kiến thức từ chuẩn trở lên. Thông qua hoạt động tìm kiếm thông tin và lý giải vấn đề của cá nhân và tập thể, học sinh được rèn luyện thói quen/kỹ năng đọc tài liệu, phương pháp tư duy khoa học, phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề, khả năng làm việc hợp tác, khả năng lãnh đạo… Đây là những kỹ năng rất quan trọng cho học sinh. Do được chủ động tìm kiếm kiến thức và vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề, học sinh có thể nắm bắt bài học một cách sâu sắc và vì vậy nhớ bài rất lâu so với trường hợp tiếp nhận thông tin một cách thụ động thông qua nghe giảng thuần túy. 7
Việc điều chỉnh vai trò của giáo viên từ vị trí trung tâm sang hỗ trợ cho hoạt động học tập đòi hỏi nhiều nỗ lực từ phía giáo viên. Đồng thời theo phương pháp này, giáo viên cần tìm tòi, xây dựng những nội dung vừa lý thú vừa phù hợp với môn học và thời gian cho phép; biết cách xử lý khéo léo những tình huống diễn ra trong quá trình nghiên cứu của học sinh… Có thể nói rằng phương pháp dạy học này tạo môi trường giúp giáo viên không ngừng tự nâng cao trình độ và các kỹ năng sư phạm tích cực. Học sinh có thể vận dụng các kiến thức học được trên ghế nhà trường vào các tình huống thực tiễn, từ đó hình thành niềm đam mê học tập và khả năng xử lý các tình huống thực tế. B. Hạn chế. Một số học sinh có tâm lý học tập đối phó, làm sao có điểm hơn là khả năng nghiên cứu, học hỏi, tiếp cận tri thức một cách chủ động. Hơn thế nữa, khi đưa tình huống thực tế vào giảng dạy đòi hỏi khả năng am hiểu về điện tử, lập trình trên nhiều ngôn ngữ khác nhau: Visual Studio, Makecode, Arduino, Python, Android Studio... Vì thế không những đòi hỏi tính cần cù, cẩn thận trong học tập, khả năng tư duy mà khả năng bao quát vấn đề cũng cần học sinh chú trọng và phát triển. Không có bất kỳ phương pháp nào là toàn diện vì vậy trong quá trình giảng dạy, giáo viên cần linh động, kết hợp và tìm ra giải pháp cụ thể trong từng bài, từng hoạt động để quá trình giảng dạy đạt kết quả cao nhất. C. Giải pháp thực hiện. Để thực hiện thành công giải pháp đề tài: “Dạy học trải nghiệm tạo hứng thú học tập, giúp học sinh nâng cao kỹ năng lập trình tại trường THPT Nghi Lộc 5” giúp nâng cao chất lượng dạy và học lập trình, tôi triển khai thực hiện tiến trình như sau: Tiến trình thực hiện chia ra làm 3 giai đoạn: Chuẩn bị, tổ chức hoạt động giáo dục, học sinh vận dụng và phát triển ý tưởng sáng tạo. 1. Chuẩn bị. - Xác định hoạt động cần tổ chức (trong chuỗi hoạt động giáo dục) dựa trên mục tiêu, nội dung của chủ đề. - Xác định tiêu chí thành lập nhóm, thành lập câu lạc bộ Tin học để hoạt động tạo hứng thú và nâng cao kết quả học tập của học sinh. - Xác định thời gian phù hợp cho hoạt động nhóm để thực hiện có hiệu quả. - Chuẩn bị các thiết bị cảm biến, các Board mạch, giáo trình các chương trình. - Chuẩn bị cơ sở vật chất hoạt động nhóm, hoạt động câu lạc bộ tin học. 8
2. Tổ chức hoạt động giáo dục. 2.1. Giao nhiệm vụ học tập Nhà giáo dục tổ chức cho toàn lớp với các hoạt động chính như giới thiệu chủ đề; thành lập các nhóm làm việc; xác định nhiệm vụ của các nhóm; xác định và giải thích nhiệm vụ cụ thể của các nhóm; xác định rõ mục tiêu cụ thể cần đạt được. Nhiệm vụ của các nhóm có thể giống nhau hoặc khác nhau. Tại bước này chia ra làm ba phần: Phần 1: Phổ cập chương trình lập trình trên các thiết bị cảm biến trên các trang học trực tuyến cho học sinh Cho lớp phân theo cặp để nghiên cứu về lập trình trên mạch Micro:bit về cơ bản và nâng cao ở trang Youtube: Lập trình cùng Dariu theo đường dẫn: https://www.youtube.com/channel/UCDxl-ysWBN3Vo8hmdA7JiuQ [3] Phần 2: Phổ cập chương trình lập trình trên các thiết bị cảm biến trực tiếp cho học sinh với mạch Chipi Chia lớp ra làm 10 nhóm, mỗi nhóm từ 4 đến 5 học sinh, phát cho mỗi nhóm một bộ Kit về Micro:bit, mạch mở rộng Chipi để thực hành tạo các sản phẩm cơ bản như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến khói, cảm biến ánh sáng, cảm biến độ ẩm đất. 2.2. Phân bổ tiết học và thời gian - Tiết 1 (45 phút) – Bài 1: Chương trình đầu tiên với ChiPi - Tiết 2 (45 phút) – Bài 2: Điều khiển loa Buzzer - Tiết 3 (45 phút) – Bài 3: Nhận dữ liệu từ nút nhấn - Tiết 4 (45 phút) – Bài 4: Điều khiển nút nhấn trên MicroBit - Tiết 5 (45 phút) – Bài 5: Giới thiệu thư viện mở rộng cho MicroBit - Tiết 6 (45 phút) – Bài 6: Phát triển dự án Đèn giao thông - Tiết 7 (45 phút) – Bài 7: Tái cấu trúc chương trình đèn giao thông - Tiết 8 (45 phút) – Bài 8: Hiện thực trụ đèn phụ - Tiết 9 (45 phút) – Bài 9: Hiện thực trụ đèn phụ thứ 2 2.3. Tổ chức hoạt động dạy và học. 2.3.1. Bài 1: Chương trình đầu tiên với ChiPi.  Kế hoạch bài dạy (PHỤ LỤC 4) Mục tiêu: Học xong bài này học sinh sẽ:  Làm quen với hệ thống cảm biến ChiPi  Kết nối Microbit với mạch ChiPi LED 9
 Thực hiện được chương trình đầu tiên với mạch ChiPi LED a) Giới thiệu về hệ thống ChiPi Chipi Series là một hệ thống các module điện tử, sẵn sàng và dễ dàng cho việc sử dụng. Tương tự như việc lắp ghép mô hình, mỗi module ChiPi sẽ là một mảnh ghép trong hệ thống điện tử của bạn. So với cách truyền thống, sử dụng breadboard và các linh kiện điện tử cơ bản để lắp ráp tạo nên một dự án điện tử, hệ thống ChiPi giúp đơn giản hóa và tiết kiệm thời gian đáng kể cho quá trình học tập, tiếp cận và sử dụng. Hình 1 MicroBit ChiPi Base Shield: Kết nối các module khác với mạch MicroBit Hệ thống Chipi bao gồm một MicroBit ChiPi Base Shield (Hình 1) và nhiều module cảm biến. Base Shield đóng vài trò là mạch trung gian, giúp kết nối các module Chipi với MicroBit. Trong khi mỗi module Chipi sẽ giải quyết một chức năng duy nhất, chẳng hạn như một nút nhấn đơn giản hoặc một bộ cảm biến nhịp tim phức tạp hơn. Các module được thiết kế hướng tới một chuẩn kết nối đồng nhất, giúp cho người dùng cảm thấy dễ dàng trong việc kết nối nhiều module khác nhau trong một ứng dụng, thay vì phải kết nối nhiều dây với các tiêu chuẩn khác nhau như Hình 2. Lưu ý: Màn hình của mạch MicroBit quay về phía các chân kết nối. Bên cạnh ChiPi Base Shield, là rất nhiều các module cảm biến. Các module Chipi cảm biến sẽ trang bị cho hệ thống điện tử của bạn các "giác quan". Chúng giúp bạn đo đạc, phát hiện các yếu tố mọi trường hằng ngày như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm... giúp bạn biểu đồ hóa, phân tích, đánh giá cũng như điều khiển các thiết bị liên quan một cách mềm dẻo phù hợp với từng điều kiện. Hình 2: Hệ thống kết nối MicroBit thông thường với breadboard 10
Trong bài này, tôi sẽ hướng dẫn sử dụng 4 module sau đây: - LED: Đây là Module cơ bản nhất trong hệ thống. Module này có thể điều khiển để hiển thị được 3 màu: Đỏ, Xanh và Vàng. - Buzzer: Loa báo động, có thể được dùng để phát ra âm thanh cảnh báo - Button: Nút nhấn, đây cũng là một trong những module căn bản nhận tương tác từ người dùng. - Light Sensor: Cảm biến ánh sáng. Khác với cảm biến nội bên trong MicroBit, cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên lý của quang trở, nên sẽ chính xác hơn. Bằng cách kết hợp các module này, học sinh sẽ lập trình để minh họa một hệ thống đèn giao thông thông minh. Trong hướng dẫn này sẽ được chia làm 2 phần. Phần đầu sẽ là các hướng dẫn cơ bản để sử dụng các module này. Ở phần 2, các module này sẽ được kết hợp để làm nên một ứng dụng giao thông thông minh. Trong bài hướng dẫn đầu tiên này, học sinh sẽ làm việc với module đơn giản nhất, có tên là LED ChiPi. b) Môi trường lập trình cho MicroBit Đầu tiên, phải kể đến chương trình lập trình trực tuyến MakeCode trên máy tính, bằng cách truy cập vào đường dẫn https://makecode.microbit.org/ Một lợi thế rất lớn mà MakeCode có được là việc mô phỏng chương trình trước khi nạp trực tiếp vào mạch MicroBit. Chức năng này sẽ tiết kiệm nhiều thời gian cho việc kiểm tra chương trình. Chọn vào mục New Project ở Hình 3, giao diện sau đây sẽ hiện ra để học sinh có thể bắt đầu lập trình. Hình 3 Môi trường lập trình trực tuyến trên máy tính Hình 4 Giao diện lập trình cơ bản Ưu điểm thứ 2 của việc lập trình trên máy tính là việc nạp chương trình cho mạch MicroBit thực sự rất đơn giản. Học sinh chỉ cần sao chép file hex vào mạch MicroBit như chép dữ liệu vào một USB bình thường là chương trình đã có thể chạy trực tiếp trên mạch MicroBit. 11
Học sinh cũng có một môi trường lập trình ngoại tuyến trên máy tính được hỗ trợ sẵn trên Windows 10. Từ nút Start của Windows, học sinh vào kho ứng dụng Microsoft Store (xem Hình 5) Hình 5 Kho ứng dụng Microsoft Store trên Windows 10 Bước tiếp theo, học sinh có thể gõ vào ô tìm kiếm (Search) ở góc trên bên phải từ khóa “MakeCode” để tìm và cài đặt ứng dụng (nhấn vào nút Get) như hình bên. Hình 6 Tìm kiếm và cài đặt ứng dụng MakeCode Sau khi cài đặt xong, học sinh có giao diện lập trình quen thuộc như hình dưới đây. Hình 7 Giao diện lập trình ngoại tuyển trên máy tính hệ điều hành Windows 10 Trong thời gian gần đây, sử dụng điện thoại hoặc máy tính bảng để lập trình cho MicroBit đang trở nên phổ biến do tính tiện dụng của nó. Tuy nhiên trong giáo trình này, chúng tôi chỉ tập trung sử dụng môi trường lập trình MakeCode trên máy tính mà thôi. 12
c) Chương trình đầu tiên Học sinh sẽ lập trình điều khiển module ChiPi LED. Đây là một module đèn tích hợp có 2 màu cơ bản là đỏ và xanh lá. Tuy nhiên nếu cả 2 đèn này cùng sáng, sẽ có màu vàng. Hãy lưu ý vị trí của 2 chân LED1 và LED2 (xem Hình 8), 2 chân tín hiệu dùng để điều khiển đèn sáng hay tắt. Hình 8 Module ChiPi LED Tiếp theo, yêu cầu học sinh sẽ kết nối module này với module Base Shield. Trong ví dụ này, học sinh sẽ kết nối module LED với chân P1-P0-GND- VCC, như minh họa ở hình bên dưới. Dựa vào màu của dây kết nối, học sinh sẽ dễ dàng nhận ra LED0 được nối với P0 còn LED1 được nối với chân P1. Hình 9 Kết nối giữa mạch Base Shield và mạch ChiPi LED Có thể hiện thực một chương trình nhỏ, điều khiển chân P0 (được nối với LED0) để xem kết quả thực thi của chương trình sẽ như thế nào. Một chương trình gợi ý như hình bên: Trong chương trình hình 10, học sinh đã sử dụng câu lệnh digital write để xuất tín hiệu ra chân P0, đang được nối với chân LED0 của module LED ChiPi. Câu lệnh này nằm trong mục Advance, Pins, như trình bày ở Hình 11. Hình 10: Chương trình đầu tiên trên MicroBit với mạch mở rộng ChiPi 13
Hình 11 Câu lệnh digital wite, nằm trung mục Advance/Pins Sau khi hiện thực xong chương trình trên máy tính, học sinh cần tải chương trình này xuống board mạch MicroBit để xem kết quả. Học sinh có thể thấy rằng, với chương trình trên, LED đang chớp tắt mỗi giây với màu đỏ. Với câu lệnh digital write sử dụng ở trên, học sinh có 2 tùy chọn như sau: Chọn chân: Bằng cách nhấn vào phím mũi tên, học sinh sẽ có rất nhiều chân để kết nối với các thiết bị bên ngoài, như trình bày ở Hình 12. Hình 12 Lựa chọn chân xuất tín hiệu trong câu lệnh digital write Chọn dữ liệu: Ở tùy chọn thứ 2 này, học sinh chỉ có 2 trạng thái là 0 hoặc 1. Khi xuất ra giá trị 0, sẽ tương đương với điện áp 0V và 1 sẽ tương đương với mức điện áp 3.3V. Do đó, khi chân P0 đang nối với 1 bóng đèn, xuất giá trị 1 đèn sẽ sáng và giá trị 0 đèn sẽ tắt. d) Bài tập Hiệu chỉnh lại chương trình, để LED chớp tắt mỗi giây với màu xanh. Gợi ý: Thay đổi chân P0 thành P1 14
Hình 13 Chương trình điều khiển LED xanh Viết chương trình chuyển màu LED sau mỗi giây theo trình tự: Đỏ – Xanh – Vàng. Gợi ý: Xuất kết hợp đồng thời 2 chân P0 và P1 để điều khiển màu cho LED. Ví dụ để có màu đỏ: P0 = 1 và P1 = 0, để có màu vàng thì P0 = 1 và P1 = 1 Hình 14 Chương trình điều khiển 3 màu của LED Giáo viên cho học sinh thay đổi chân kết nối với mạch MicroBit và sửa lại chương trình cho phù hợp. Trong yêu cầu này, có thể một số chân sẽ không hoạt động đúng với chức năng lập trình của học sinh. Lý do là các chân này liên quan đến việc điều khiển 25 bóng đèn có sẵn trên mạch MicroBit. Trong trường hợp này, học sinh khắc phục bằng cách dùng câu lệnh , để tắt chức năng của 25 bóng đèn và sử dụng toàn bộ tài nguyên của MicroBit để điều khiển các thiết bị mới. Câu lệnh này được nằm trong mục Led, và chọn tiếp vào mục more, như minh họa ở Hình 15. Học sinh sẽ đặt câu lệnh này trong khối lệnh on start ở đầu chương trình. 15
Hình 15 Tắt chức năng của 25 bóng đèn 2.3.2. Bài 2: Điều khiển loa Buzzer Mục tiêu học xong bài này học sinh sẽ:  Làm quen với hệ thống cảm biến với mạch ChiPi.  Hiểu được nguyên lý điều khiển loa ChiPi Buzzer  Hiện thực được chương trình phát nhạc  Phân biệt được hai dạng xuất dữ liệu digital và analog a) Giới thiệu về loa Buzzer ChiPi - Buzzer là một module có một loa bíp thuộc hệ thống Chipi của ChipFC. Đầu ra là rào cắm 4 chân tương thích với Chipi Base Shield. Với ChiPi Buzzer, học sinh có thể dễ dàng tạo cho mình một ứng dụng báo động bằng âm thanh hoặc thậm chí là lập trình để phát ra một bản nhạc mong muốn. Hình 16 Module ChiPi Buzzer Hãy lưu ý vào các chân kết nối của mạch ChiPi Buzzer, ngoài 2 chân nguồn và đất (GND và VCC), chỉ có 1 chân tín hiệu, có kí hiệu là SIGNAL. Chân còn lại (NC) không có kết nối với mạch ChiPi. NC là chữ viết tắt của Not Connected, tiếng Anh nghĩa là không kết nối, một thuật ngữ rất phổ biến trong kết nối giữa các mạch điện tử. Việc điều khiển loa rất đơn giản, giống như việc cho một đèn LED sáng lên ở bài trước. Loa sẽ kêu khi tín hiệu ra là 1 và sẽ không kêu nếu tín hiệu xuất ra là 0. b) Điều khiển Buzzer cơ bản Theo như nguyên lý giải thích ở trên, học sinh sẽ xây dựng một chương trình đơn giản để điều khiển Buzzer. Trong ví dụ này, Buzzer sẽ được nối vào khe cắm VCC – GND – P2 – P3, như hình bên dưới. 16
Hình 17 Kết nối giữa Buzzer và mạch Base Shield Dựa vào màu của dây kết nối sẽ thấy chân tín hiệu điều khiển loa Buzzer đang nối với chân P2 của MicroBit. Chương trình đơn giản sau đây sẽ cho loa phát ra tiếng kêu trong nửa giây, và không kêu trong 3 giây. Hình 18 Chương trình điều khiển loa cơ bản c) Điều khiển âm lượng của Buzzer Như đã trình bày ở trên, sử dụng câu lệnh set digital chỉ đơn giản là phát ra âm thanh với âm lượng tối đa (dữ liệu 1) và tắt âm thanh (dữ liệu 0 – âm lượng tối thiểu). Trong một số trường hợp, học sinh cần điều chỉnh âm lượng để giúp ứng dụng thân thiện hơn với người sử dụng. Trong trường hợp này, học sinh phải sử dụng câu lệnh mới là analog write, như trình bày ở hình bên dưới: Hình 19 Câu lệnh set pwm để điều chỉnh điện áp xuất ra Câu lệnh analog write có 2 thông số. Thông số đầu tiên là tên của chân kết nối với Buzzer, ở hướng dẫn này chân P2. Tham số thứ 2 là một danh sách chọn, với các giá trị từ 0 đến 1023. Học sinh có thể chọn trực tiếp từ danh sách này hoặc đánh 1 17