Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Học sinh làm quen - học thực hành với Arduino trong dạy học STEM và thực hành Công Nghệ 12

Chia sẻ: Buctranhdo Buctranhdo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:42

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến là 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.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Học sinh làm quen - học thực hành với Arduino trong dạy học STEM và thực hành Công Nghệ 12

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 Số điện thoại: 0383 540 792 Năm học 2020 - 2021 1
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. 2
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. 3
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 4
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. 5
a) Mục tiêu của giáo dục STEM: Theo các báo cáo tại diễn đàn giáo dục STEM tại Mỹ thì mục tiêu của giáo dục STEM gồm 3 mục tiêu chính như sau: - Xây dựng những năng lực nhận thức STEM cho thế hệ công dân tương lai: Mục tiêu này chủ yếu tập trung ở chương trình giáo dục phổ thông từ mẫu giáo cho đến lớp 12. Mục đích chính không phải tạo ra các học sinh giỏi khoa học và Toán, mà chính là hướng đến một sự nhận thức và hiểu biết trong lĩnh vực STEM. Lý do giáo dục tích hợp STEM hướng đến năng lực STEM vì xu hướng phát triển của xã hội trong tương lai bắt buộc mọi người dân phải được tiếp cận thông tin, phải có hiểu biết căn bản về các kiến thức có tính liên ngành, nhận thấy được tầm quan trọng của kiến thức khoa học và công nghệ. - Chuẩn bị những năng lực cần thiết cho nguồn lục lao động trong thế kỷ 21: + Mục tiêu này chủ yếu được lồng ghép trong các chương trình cả giáo dục chính quy và không chính quy, từ bậc phổ thông cho đến các chương trình đại học. + Có rất nhiều cách định nghĩa khác nhau về những năng lực cần thiết cho nguồn lao động trong thế kỷ 21, nhưng tóm lại các năng lực đó đều hướng tới người lao động thích nghi và làm việc hiệu quả trong môi trường lao động của xã hội hiện đại. + Trong môi trường lao động hiện đại, người lao động phải biết sử dụng các công cụ thông tin truyền thông một cách hiệu quả, phải biết làm việc cộng tác với nhiều người khác, phải biết giải quyết những vấn đề không quen thuộc, và có khả năng quản trị bản thân tốt. Những năng lực đó có thể được rèn luyện thông qua các hoạt động học tập gắn liền với các chủ đề giáo dục STEM. - Tập trung nghiên cứu, phát triển và đổi mới trong lĩnh vực giáo dục ngành nghề STEM: Mục tiêu này chủ yếu tập trung vào các ngành học từ bậc cao đẳng trở lên, liên quan tới khoa học, công nghệ, kỹ thuật và Toán. Gần đây ngành y tế (medicine) cũng được xếp vào các ngành nghề ưu tiên, gọi thành các lĩnh vực STEMM. Các chương trình đổi mới giáo dục về phương pháp giảng dạy, khung chương trình học và hoạt động thực hành đều được tập trung nghiên cứu cải cách. Ngoài ra giáo dục STEM nhằm đưa trải nghiệm sáng tạo vào trong quá trình học tập. Học sinh được học trên cơ sở dự án, được giao nhiệm vụ theo từng dự án, từ đó phát huy tối đa khả năng tư duy sáng tạo và ứng dụng các kiến thức khoa học vào cuộc sống. Bên cạnh kiến thức khoa học, học sinh cũng được thấm dần các thói quen tư duy, nhìn nhận và đánh giá hiện tượng, sự kiện một cách logic. Bên cạnh đó giáo dục STEM còn có mục tiêu đem lại sự hứng thú trong học tập. Nhiệm vụ giao cho học sinh phải đủ hấp dẫn để kích thích trí sáng tạo và tò mò. Để đạt được điều này, ngoài thiết kế bài giảng thì người giáo viên STEM cũng đóng vai trò vô cùng quan trọng, giúp duy trì sự hứng thú học tập 6
của học sinh trong quá trình học tập. Vì vậy, cách thức truyền tải kiến thức và hướng dẫn học sinh trên lớp của giáo viên phải được đào tạo thật bài bản. b) Đặc điểm của giáo dục STEM. Theo ông Nguyễn Thanh Hải, có 3 đặc điểm chính của giáo dục STEM đó là: - Cách tiếp cận liên ngành: Có thể hiểu là sự tập trung vào sự tích hợp hai hay nhiều môn học. Nếu một chương trình học, một trường học chỉ có nhiều môn, nhiều giáo viên dạy các ngành khác nhau mà không có sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau thì chưa được gọi là giáo dục STEM. - Lồng ghép với các bài học trong thế giới thực: Đó là thể hiện tính thực tiễn và tính ứng dụng kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề thực tế. Ở đây, không còn rào cản của việc học kiến thức lý thuyết với ứng dụng. Do vậy, các chương trình giáo dục STEM nhất thiết phải hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc sống. - Kết nối từ trường học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu: Đó là kỷ nguyên của thế giới phẳng, cách mạng công nghiệp 4.0 (nơi mà tự động hóa và điều khiển từ xa thông qua các thiết bị điện tử di động lên ngôi, thông qua đường truyền Internet). Do vậy, quá trình giáo dục STEM không chỉ hướng đến vấn đề cụ thể của địa phương mà phải đặt trong mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hướng chung của thế giới. Ngoài ra giáo dục STEM còn hướng đến phát triển kỹ năng của học sinh và thách thức học sinh vượt lên chính mình: Các chương trình học STEM đều tạo cơ hội để học sinh rèn luyện và phát triển các nhóm kỹ năng mục tiêu cần thiết cho công việc của thế kỷ 21 như: Kỹ năng giải quyết vấn đề phức tạp, kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng tư duy phản biện, kỹ năng sáng tạo. Các bài tập, dự án học tập hoạc các chuyến đi thực địa đều đòi hỏi học sinh phải nỗ lực bản thân, phối hợp làm việc nhóm, khai thác các nguồn lực có sẵn để đạt đến những cột mốc mới về kiến thức, kinh nghiệm cũng như năng lực mới của mình. Học sinh phải vận dụng các kiến thức để định hướng giải quyết các vấn đề, sáng tạo và đổi mới. 1.2.3. Phương pháp dạy học STEM. Để có được tiết dạy học STEM hiệu quả thì GV cần xây dựng được chủ đề, lên kế hoạch, thiết kế bài giảng cũng như soạn giáo án phù hợp. a) Thiết kế bài giảng STEM. * Để thiết kế bài giảng STEM GV cần nắm được 3 hoạt động thực tế của HS thực hiện: - Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề: Trong các bài giảng STEM, học sinh được đặt trước các nhiệm vụ thực tiễn: giải quyết một tình huống hoặc tìm hiểu, cải tiến một ứng dụng kĩ thuật nào đó. Thực hiện nhiệm vụ này, học sinh cần phải 7
thu thập được thông tin, phân tích được tình huống, giải thích được ứng dụng kĩ thuật từ đó xuất hiện các câu hỏi hoặc xác định được vấn đề cần giải quyết. - Nghiên cứu kiến thức nền: Từ những câu hỏi hoặc vấn đề cần giải quyết, học sinh được yêu cầu/hướng dẫn tìm tòi, nghiên cứu để tiếp nhận kiến thức, kĩ năng cần sử dụng cho việc trả lời câu hỏi hay giải quyết vấn đề. Đó là những kiến thức, kĩ năng đã biết hay cần dạy cho học sinh trong chương trình giáo dục phổ thông. Hoạt động này bao gồm: nghiên cứu tài liệu khoa học (bao gồm sách giáo khoa); quan sát/thực hiện các thí nghiệm, thực hành; giải các bài tập/tình huống có liên quan để nắm vững kiến thức, kĩ năng. - Giải quyết vấn đề: Về bản chất, hoạt động giải quyết vấn đề là hoạt động sáng tạo khoa học, kĩ thuật, nhờ đó giúp cho học sinh hình thành và phát triển các phẩm chất và năng lực cần thiết thông qua việc đề xuất và kiểm chứng các giả thuyết khoa học hoặc đề xuất và thử nghiệm các giải pháp kĩ thuật. Tương ứng với đó, có hai loại sản phẩm là "kiến thức mới" (dự án khoa học) và "công nghệ mới" (dự án kĩ thuật). * Mỗi bài giảng STEM cần phải được xây dựng theo 6 tiêu chí sau: - Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn Trong các bài học STEM, học sinh được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm các giải pháp. - Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật Quy trình thiết kế kĩ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định một vấn đề – hoặc một yêu cầu thiết kế – đến sáng tạo và phát triển một giải pháp. Theo quy trình này, học sinh thực hiện các hoạt động: + Xác định vấn đề + Nghiên cứu kiến thức nền + Đề xuất các giải pháp/thiết kế + Lựa chọn giải pháp/thiết kế + Chế tạo mô hình (nguyên mẫu) + Thử nghiệm và đánh giá + Chia sẻ và thảo luận + Điều chỉnh thiết kế. Trong thực tiễn dạy học, quy trình 8 bước này được thể hiện qua 5 hoạt động chính: + Hoạt động 1: Xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo) + Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế 8
+ Hoạt động 3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế + Hoạt động 4: Chế tạo mô hình/thiết bị... theo phương án thiết kế (đã được cải tiến theo góp ý); thử nghiệm và đánh giá + Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo; điều chỉnh thiết kế ban đầu. Trong quy trình kĩ thuật, các nhóm học sinh thử nghiệm các ý tưởng dựa nghiên cứu của mình, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm, chấp nhận và học từ sai lầm, và thử lại. Sự tập trung của học sinh là phát triển các giải pháp để giải quyết vấn đề đặt ra, nhờ đó học được và vận dụng được kiến thức mới trong chương trình giáo dục. - Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm Quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện trong tất cả các hoạt động của chủ đề STEM, tuy nhiên trong hoạt động 2 và hoạt động 4 quá trình này cần được khai thác triệt để. Trong hoạt động 2 học sinh sẽ thực hiện các quan sát, tìm tòi, khám phá để xây dựng, kiểm chứng các quy luật, qua đó học được kiến thức nền đồng thời rèn luyện các kĩ năng tiến trình như: quan sát, đưa ra dự đoán, tiến hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu, phân tích số liệu… Trong hoạt động 4, quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện giúp học sinh kiểm chứng các giải pháp khác nhau để tối ưu hoá sản phẩm. Trong các bài giảng STEM, hoạt động học của học sinh được thực hiện theo hướng mở có "khuôn khổ" về các điều kiện mà học sinh được sử dụng (chẳng hạn các vật liệu khả dụng). Hoạt động học của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính học sinh. Học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần. Học sinh tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động tìm tòi, khám phá của bản thân. - Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo Giúp học sinh làm việc trong một nhóm kiến tạo là một việc khó khăn, đòi hỏi tất cả giáo viên STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm, sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và yêu cầu về sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành. Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác cho học sinh. - Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà học sinh đã và đang học Trong các bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các chương trình khoa học, công nghệ, tin học và toán. Lập kế hoạch để hợp tác với các giáo viên toán, công nghệ, tin học và khoa học khác để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp 9
trong một bài học đã cho. Từ đó, học sinh dần thấy rằng khoa học, công nghệ, tin học và toán không phải là các môn học độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vần đề. Điều đó có liên quan đến việc học toán, công nghệ, tin học và khoa học của học sinh. - Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; một vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương án tối ưu. Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng. Ngược lại, các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu khi giải quyết vấn đề. Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học STEM. * Quy trình 4 bước trong thiết kế bài giảng STEM - Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn... để lựa chọn chủ đề của bài học. - Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho HS thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, HS phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng bài học. - Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề Cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm. - Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực với 5 loại hoạt động học đã nêu ở trên. Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành b) Những lưu ý để việc soạn giáo án STEM trở nên hiệu quả. - Luôn bắt đầu bằng những mục tiêu học tập cụ thể: Các mục tiêu bài học này là cơ sở để kiểm chứng mức độ đạt được mục tiêu của học sinh, đồng thời giúp GV lựa chọn, xây dựng được các hoạt động dạy học phù hợp. - Chuẩn bị tổng quan: Có một cái nhìn tổng quan về các hoạt động và tiến trình trong một tiết học. Nó có thể được thể hiện dưới dạng sơ đồ để phác thảo ra 10
những hoạt động chính, những cách thức để lôi cuốn học sinh, những nội dung khiến học sinh phải đào sâu suy nghĩ, những phần giáo viên cần giảng giải, những đơn vị kiến thức học sinh có thể tự trải nghiệm,… điều này cho giáo viên một cái nhìn tổng quan về tiết dạy. - Hiểu về học sinh : Việc hiểu rõ từng đối tượng học sinh sẽ giúp giáo viên có chiến thuật tạo động lực, lôi cuốn sự tham gia và có những nhiệm vụ phù hợp với khả năng nhận thức. Việc hiểu rõ các đối tượng học sinh cũng là nền tảng quan trọng để thiết kế giáo án theo hướng phân hóa, cá nhân hóa người học. 1.3. Vai trò của dạy học thực hành với bộ môn Công Nghệ. Thực hành đóng vai trò quan trọng với mọi môn học và lĩnh vực trong cuộc sống. Bởi nếu HS chỉ tiếp thu lý thuyết suông sẽ dễ dàng bị thụ động trong việc học tập, ghi nhớ kiến thức một cách máy móc, điều đó dễ dẫn đến tình trạng học vẹt, học tủ do không hoàn toàn hiểu được bản chất cốt lõi bên trong của những kiến thức ấy. Mặt khác, việc chỉ “học” mà không “hành” cũng sẽ khiến HS khó tiếp thu, nhanh nhàm chán và nhanh quên. Ngay cả khi HS có thể học tốt lý thuyết, đạt kết quả trong các cuộc thi và có bằng cấp nhưng không ứng dụng được vào thực tiễn, công việc thì kết quả giáo dục cũng chưa thực sự hiệu quả. Đặc biệt với môn Công Nghệ là một môn học cực kì thú vị và thiết thực bởi nó liên quan đến rất nhiều kiến thức gắn liền với đời sống hằng ngày trong thực tế. Việc tiếp cận với môn học này ở trường phổ thông giúp HS có thể hình thành định hướng của bản thân đối với chọn nghề nghiệp. Song đây cũng là môn học rất khó và trừu tượng. Nếu GV chỉ dạy lý thuyết, HS sẽ rất khó hiểu, khó tiếp thu nội dung bài và cũng sẽ có cảm giác bài học khô khan, không có ích… Vì vậy các tiết học thực hành là đặc biệt quan trọng với bộ môn này. Một số lợi ích của học thực hành: - Thực hành giúp HS hứng thú học tập, nâng cao lòng yêu khoa học, phát huy được tính sáng tạo, tính tò mò ham học hỏi. - Thực hành rút ngắn khoảng cách giữa lý thuyết sách vở với thực tiễn. - Thực hành có tác dụng phát triển tư duy, giáo dục thế giới quan duy vật biện chứng, củng cố niềm tin vào khoa học của HS. Giúp HS hình thành những đức tính của con người mới: làm việc khoa học, thận trọng, ngăn nắp, gọn gàng… Có thể nói, một trong những yêu cầu quan trọng của sự nghiệp đổi mới giáo dục nói chung, đổi mới công tác dạy học bộ môn Công Nghệ nói riêng là tăng cường thực hành cho HS, tạo điều kiện cho người học được trải nghiệm thực tế. 1.4. Giới thiệu và tổng quan về board Arduino. 1.4.1. Arduino là gì? a) Khái niệm. Arduino là một nền tảng mã nguồn mở được sử dụng để xây dựng các ứng dụng điện tử tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi 11
hơn. Arduino giống như một máy tính nhỏ để người dùng có thể lập trình và thực hiện các dự án điện tử mà không cần phải có các công cụ chuyên biệt để phục vụ việc nạp code. Thành phần của Arduino bao gồm phần cứng và phần mềm hoặc IDE (môi trường phát triển tích hợp). Phần cứng Arduino (các board mạch vi xử lý) được sinh ra tại thị trấn Ivrea ở Ý. Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit. Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau. Arduino sẽ nhận dữ liệu từ môi trường bên ngoài thông qua các cảm biến (sensor) Arduino tự động xử lý dữ liệu từ cảm biến mà không cần sự trợ giúp của máy tính. Sau đó arduino tương tác lại với môi trường xung quanh như điều khiển đèn tắt/mở, điều khiển motor... 1.4.2. Một số loại Arduino, giới thiệu về Arduino UNO R3. a) Một số loại Arduino. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều phiên bản Arduino như Arduino UNO R3, Arduino UNO R3 CH340, Arduino Mega2560, Arduino Nano, Arduino Pro Mino, Arduino Lenadro, Arduino Industrial....tùy thuộc dự án để người dùng lựa chọn loại Arduino phù hợp và mỗi loại Arduino cũng có thể sử dụng được cho nhiều dự án. 12
Có nhiều loại Arduino tuy nhiên trong đề tài của tôi sử dụng vào dạy học loại Arduino UNO R3 nên xin đề cập chi tiết về loại này. b) Giới thiệu về Arduino UNO R3. Khi nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình hay nghiên cứu, chế tạo thì dòng đầu tiên mà người ta thường tìm hiểu đó chính là dòng Arduino UNO. Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (R3). Nên sử dụng Arduino UNO R3 để phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu của mình hơn là các dòng Arduino khác vì dòng Arduino UNO R3 có kích thước nhỏ gọn, đầy đủ tính năng và rất dễ sử dụng đối với những người mới tiếp cận về lập trình. * Một vài thông số kỹ thuật của Arduino UNO R3: - Chip điều khiển chính: ATmega328P - Chip nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2 - Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc tròn DC (nếu sử dụng nguồn ngoài từ giắc tròn DC Hshop.vn khuyên bạn nên cấp nguồn từ 6~9VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt, nếu cắm 12VDC thì IC ổn áp rất nóng, dễ cháy và gây hư hỏng mạch). - Số chân Digital I/O: 14 (trong đó 6 chân có khả năng xuất xung PWM). - Số chân PWM Digital I/O: 6 - Số chân Analog Input: 6 - Dòng điện DC Current trên mỗi chân I/O: 20 mA - Dòng điện DC Current chân 3.3V: 50 mA - Flash Memory: 32 KB (ATmega328P), 0.5 KB dùng cho bootloader. - SRAM: 2 KB (ATmega328P) - EEPROM: 1 KB (ATmega328P) - Clock Speed: 16 MHz - LED_BUILTIN: 13 - Kích thước: 68.6 x 53.4 mm * Vi điều khiển: Arduino UNO R3 có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ – độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,… hay nhiều những ứng dụng khác. 13
* Các chân : Arduino UNO R3 có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì các điện trở này không được kết nối). Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau: - 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive – RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây. - Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép xuất ra xung PWM với độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm analogWrite(). Nói một cách đơn giản, có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác. - Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngoài các chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các thiết bị khác. - LED 13: trên Arduino UNO R3 có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi bấm nút Reset, đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số 13. Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng. Arduino UNO R3 có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên board, có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 14
10bit. Đặc biệt, Arduino UNO R3 có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác. - GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi bạn dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau. - 5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA. - 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA. - Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND. - IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo ở chân này. Và dĩ nhiên nó luôn là 5V. Mặc dù vậy không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn. - RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ. Lưu ý: + Các Arduino UNO không có bảo vệ cắm ngược nguồn vào. Do đó phải hết sức cẩn thận, kiểm tra các cực âm – dương của nguồn trước khi cấp cho Arduino UNO, nên dùng nguồn từ cổng USB nếu có thể. + Các chân 3.3V và 5V trên Arduino UNO là các chân dùng để cấp nguồn ra cho các thiết bị khác, không phải là các chân cấp nguồn vào. Việc cấp nguồn sai vị trí có thể làm hỏng board. + Cấp nguồn ngoài không qua cổng USB cho Arduino UNO với điện áp dưới 6V có thể làm hỏng board. + Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có thể làm hỏng vi điều khiển ATmega328. + Cường độ dòng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog của Arduino UNO nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. + Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino UNO sẽ làm hỏng vi điều khiển. + Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì của Arduino UNO vượt quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. Do đó nếu không dùng để truyền nhận dữ liệu, phải mắc một điện trở hạn dòng. 1.4.3. Ưu điểm, ứng dụng của Arduino. a) Ưu điểm: Có rất nhiều dòng Vi Điều Khiển trên thị trường để chúng ta sử dụng cho dự án của mình. Nhưng để sử dụng và thực hiện được cần đòi hỏi người thực 15
hiện có kiến thức và kinh nghiệm. Và hầu hết các dòng vi điều khiển được giới hạn sử dụng trong windows là chủ yếu. Arduino được thiết kế để lắp vào các đối tượng tương tác và tạo một môi trường gần gũi thân thiện hơn với người dùng. Đây là vi điểu khiển một board mạch cho phép đưa chương trình vào bộ nhớ của vi điều khiển mà không cần đến bất kỳ con chip, công cụ hay thiết bị lập trình nào. Phần cứng của Arduino gồm một board mã nguồn mở 8-bit Atmel AVR hoặc 32-bit Atmel ARM. Các bảng mạch Arduino có thể mua dạng trước khi lắp ráp hoặc bộ tự người dùng thiết kế. Những người yêu chế tạo đồ vật và thích thử thách sẽ cảm thấy Arduino rất hấp dẫn. Thông tin thiết kế phần cứng có sẵn cho những người muốn tự tay lắp ráp. Arduino được khởi đầu vào năm 2005 từ một dự án cho sinh viên tại Học viện thiết kế tương tác Ivrea (Ivrea, Ý). Ước tính khoảng giữa năm 2011 có trên 300 ngàn mạch Arduino chính thức đã được sản xuất thương mại, và vào năm 2013 có khoảng 700 ngàn mạch chính thức đã được đưa tới tay người dùng. và con số này chắc chắn đã gia tăng nhanh hơn nữa trong thời gian qua. - Với Arduino, phần mềm hỗ trợ đa nền tảng, có thể chạy trên các hệ điều hành Windows, Macintosh OSX và Linux. - Chi phí Arduino không tốn kém, chỉ ở khoảng giá chục nghìn tùy loại. - Phần mềm lập trình IDE dễ sử dụng, kể cả cho người mới bắt đầu - Phần mềm Arduino được xuất bản dưới dạng các công cụ mã nguồn mở, ngôn ngữ có thể được mở rộng thêm bởi các chuyên gia lập trình viên có kinh nghiệm thông qua các thư viện ngôn ngữ C++. Đối với những người nghiên cứu về kỹ thuật có thể tích hợp và nhúng ngôn ngữ AVR vào Arduino nếu cần. - Hỗ trợ kết nối các thiết bị ngoại vi đa dạng thông qua các modules - Có nhiều phiên bản Arduino chọn lựa, từ Phiên bản mini đến mở rộng - Sử dụng, biên dịch và nạp chương trình thông qua máy tính dễ dàng. - Một board Arduino sử dụng được rất nhiều lần, cho nhiều mạch khác nhau bằng cách xóa code của mạch cũ và nạp code của mạch mới. b) Ứng dụng của Arduino - Robot và máy thông minh : Arduino được ứng dụng trong các thiết kế về Robot, cụ thể như điều khiển motor, nhận biết và xử lý thông qua cảm biến... - Máy CNC mini sử dụng cho điêu khắc sử dụng laser hoặc spindle tốc độ cao. - Máy in 3D, sử dụng in chi tiết sản phẩm 3D - Máy bay không người lái - Điều khiển thiết bị thông qua internet ( IoT) 16
- Nhận biết và xử lý và cảnh báo các vấn đề nguy hiểm như báo cháy, Nồng độ hóa chất, Khí ga độc hại, thông qua cảm biến - Điều khiển thiết bị tắt bật đơn giản, Cảm biến âm thanh, ánh sáng.... Một số ví dụ ứng dụng của Arduino trong cuộc thi sáng tạo Khoa Học Kỹ Thuật cấp tỉnh dành cho HS năm học 2020 – 2021. c) Sử dụng mạch Arduino như thế nào? * Kết nối với máy tính: Trên Arduino có cổng USB A, ta chỉ việc dùng cáp usb kết nối cổng này đến cổng usb của máy tính là xong. Khi kết nối, trên máy tính sẽ nhận Driver là cổng COM (chứ ko phải USB). Cổng USB này làm 3 nhiệm vụ: Cấp nguồn cho Arduino, nạp code cho Arduino và Debug lỗi, giao tiếp với máy tính. * Cấp nguồn cho Arduino: Có 4 cách để cấp nguồn cho Arduino: - Cấp nguồn từ cổng USB (5V): lấy từ nguồn USB máy tính, sạc dự phòng, adaptor sạc điện thoại... miễn là 5V - Cấp nguồn vào jack DC: điện áp cấp vào có thể dao động từ 7-12V. 17
- Cấp nguồn vào pin 5V trên mạch Arduino: điện áp cấp vào đúng 5V. - Cấp nguồn vào pin Vin trên mạch Arduino: điện áp cấp vào có thể dao động từ 7-12V . 1.4.4. Những yếu tố cần trong học tập Arduino. * Phần cứng: - Board Arduino Uno R3 (hoặc các phiên bản khác) và dây cáp USB để kết nối dữ liệu với máy tính . - Máy tính / laptop để viết code nhúng xuống board, hầu hết các code của những bài tập phổ biến đều có sẵn hoặc có trên các trang về Arduino, người học dễ dàng thực hành và tập viết code dựa theo những ví dụ đó. * Phần mềm để lập trình code. - Cài đặt JRE. Trước khi cài phần mềm lập trình Arduino (Arduino IDE) thì nên tải & cài đặt JRE trước. Việc này sẽ giúp hạn chế lỗi khi chạy Arduino IDE, vì Arduino IDE được viết trên nền tảng Java. - Phần mềm lập trình Arduino – Arduino IDE: Ưu điểm lớn ở Arduino là ngôn ngữ lập trình dễ học, các ngoại vi trên bo mạch đều đã được chuẩn hóa nên không cần biết nhiều về điện tử cũng có thể lập trình được những ứng dụng thú vị. Phần mềm lập trình Arduino rất dễ sử dụng cho người mới bắt đầu. Qua nhiều phiên bản nâng cấp thì hiện nay phiên bản mới nhất là Arduino 1.8.13. * Cài Driver. Nếu máy tính cài xong JRE và Arduino IDE, cắm board máy tính không nhận. Khi đó phải cài thêm Driver để máy tính nhận board Arduino, vào đường 18
dẫn thư mục Arduino vừa tải về tìm file dpinst-x86.exe (Windows x86) hoặc dpinst-x64.exe (Windows x64). Mở file đó lên sẽ có cửa sổ cài driver hiện ra. * Nguồn tài liệu học Arduino: - HS có thể học bằng những quyển sách dành cho người mới bắt đầu với Arduino. - HS cũng có thể học qua các video dạy, hướng dẫn học và thực hành với Arduino trên internet. - Một cộng đồng Arduino Việt Nam cũng đã được thành lập từ rất lâu, với số lượng lớn người tham gia, nhiều bài học, bài tập cũng được xây dựng theo hệ thống từ đơn giản đến phức tạp, kèm theo đó cũng có nhiều dự án cũng như kinh nghiệm được chia sẻ trên cộng đồng này, link http://arduino.vn/. - Bên cạnh đó cũng có rất nhiều trang nhóm facebook về Arduino, HS dễ dàng tham gia thảo luận và đăng bài trao đổi, cũng như những thắc mắc của mình để nhận được sự giúp đỡ trong quá trình học và làm. 1.4.5. Ngôn ngữ lập trình code Arduino. a) Ngôn ngữ lập trình code Arduino là gì? Ngôn ngữ lập trình của Arduino chính là C/C++, nhưng khác với lập trình trực tiếp với vi điều khiển, lập trình Arduino dễ dàng hơn rất nhiều nhờ vào các bo mạch mở rộng đa dạng. Đặc điểm của ngôn ngữ lập trình này nằm ở khả năng mở rộng của ngôn ngữ. Arduino là bo mạch đã được xử lý và chuẩn hóa cho phép mở rộng bằng các bo mạch khác tùy vào mục đích sử dụng. b) Vì sao ngôn ngữ lập trình Arduino được sử dụng phổ biến? Điều khiến ngôn ngữ lập trình Arduino trở nên phổ biến và được ưa chuộng bởi đây là một ngôn ngữ cực kỳ dễ học. Khả năng mở rộng nhờ vào các bo mạch mở rộng. Arduino là lựa chọn tối ưu cho việc thiết kế bất cứ ứng dụng phần cứng nào một cách đơn giản và dễ dàng hơn. Để lập trình cho Arduino, chỉ cần tải xuống IDE, dây kết nối USB loại A-B và một bo mạch Arduino. c) Sơ đồ cấu trúc cơ bản và một số hàm thông dụng trong code của Arduino. 19
* Cấu trúc cơ bản: Phần 1: Khai báo biến Đây là phần khai báo kiểu biến trong Arduino IDE, tên các biến, định nghĩa các chân trên board một số kiểu khai báo biến thông dụng:  #define Nghĩa của từ define là định nghĩa, hàm #define có tác dụng định nghĩa, hay còn gọi là gán, tức là gán một chân, một ngõ ra nào đó với 1 cái tên. Ví dụ #define led 13 Chú ý: sau #define thì không có dấu “,” (dấy phẩy)  Khai báo các kiểu biến khác như: int (kiểu số nguyên), float,… Phần 2: Thiết lập Phần này dùng để thiết lập cho một chương trình Arduino IDE, cần nhớ rõ cấu trúc của nó void setup() { ……………….. } Cấu trúc của nó có dấu ngoặc nhọn ở đầu và ở cuối, nếu thiếu phần này khi kiểm tra chương trình thì chương trình sẽ báo lỗi. Phần này dùng để thiết lập các tốc độ truyền dữ liệu, kiểu chân là chân ra hay chân vào. Trong đó: Serial.begin(9600) Dùng để truyền dữ liệu từ board Arduino lên máy tính pinMode(bien,kiểu vào hoặc ra) Dùng để xác định kiểu chân là vào hay ra Phần 3: Vòng lặp Dùng để viết các lệnh trong chương trình để mạch Arduino thực hiện các nhiệm vụ mà chúng ta mong muốn, thường bắt đầu bằng: void loop() { ………………. }  Ví dụ: Arduino điều khiển Led đơn nháy. 20