1. GIỚI THIỆU

Trong chương trình giáo dục phổ thông hiện hành, môn Tin học giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh, đặc biệt là năng lực công nghệ thông tin và tư duy khoa học máy tính. Việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát triển năng lực đòi hỏi giáo viên phải vận dụng các mô hình giáo dục hiện đại, trong đó giáo dục STEM được xem là một hướng tiếp cận hiệu quả.

Giáo dục STEM là mô hình dạy học tích hợp liên môn giữa khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, cho phép học sinh vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong những bối cảnh cụ thể. Thông qua đó, học sinh không chỉ tiếp thu kiến thức mà còn phát triển các năng lực cần thiết, đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề.

Theo định nghĩa của OECD (2013), năng lực giải quyết vấn đề là khả năng của cá nhân trong việc nhận diện, phân tích và tìm ra giải pháp cho những tình huống mà phương án giải quyết chưa rõ ràng. Điều này đòi hỏi người học phải biết vận dụng linh hoạt kiến thức, kỹ năng và kinh nghiệm để xử lý hiệu quả các tình huống trong học tập và cuộc sống.

Trong môn Tin học, lập trình là nội dung quan trọng góp phần phát triển tư duy logic và khả năng giải quyết vấn đề cho học sinh. Ngôn ngữ lập trình Python được lựa chọn trong nghiên cứu này do có cú pháp đơn giản, dễ tiếp cận và đang được sử dụng phổ biến.

Bên cạnh đó, việc tích hợp robot Vex IQ vào dạy học giúp tăng tính trực quan và thực hành, tạo điều kiện để học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Robot Vex IQ bao gồm cả phần mềm mô phỏng và phần cứng lắp ráp, cho phép học sinh thiết kế, lập trình và kiểm thử sản phẩm. Vì vậy, việc kết hợp mô hình dạy học 6E với giáo dục STEM trong chủ đề lập trình robot được kỳ vọng sẽ góp phần nâng cao năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

2. QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM

Trước khi tiến hành thực nghiệm, cả hai nhóm học sinh được kiểm tra kiến thức đầu vào liên quan đến lập trình Python, bao gồm các nội dung như biến và các câu lệnh cơ bản. Kết quả cho thấy trình độ của hai nhóm tương đương nhau, đảm bảo tính khách quan cho quá trình so sánh sau thực nghiệm.

Quá trình dạy học được triển khai theo mô hình 6E trong thời gian 7 tuần với nội dung xoay quanh chủ đề “Robot giáo dục”. Trong tuần đầu tiên, giáo viên tổ chức hoạt động trải nghiệm bằng cách cho học sinh tham gia trò chơi nhập vai người khiếm thị để tìm đồ vật trong không gian lớp học. Hoạt động này giúp học sinh thấu hiểu khó khăn của người khiếm thị, từ đó hình thành động lực đề xuất các giải pháp hỗ trợ như thiết kế robot hoặc thiết bị thông minh. Trong khi đó, nhóm đối chứng được tiếp cận bài học theo cách truyền thống, chủ yếu thông qua giảng giải lý thuyết và viết mã chương trình.

Sang tuần thứ hai, học sinh nhóm thực nghiệm được hướng dẫn khám phá các linh kiện robot như cảm biến khoảng cách, cảm biến hồng ngoại, mạch điều khiển và môi trường lập trình Robot Mesh Studio. Học sinh tiến hành tìm hiểu nguyên lý hoạt động, đồng thời đề xuất bản thiết kế robot nhằm hỗ trợ người khiếm thị. Ngược lại, nhóm đối chứng chỉ tiếp cận các nội dung này thông qua hình ảnh và slide minh họa.

Ở tuần thứ ba, học sinh trình bày bản thiết kế và nguyên lý hoạt động của sản phẩm để nhận ý kiến phản hồi từ giáo viên và bạn học. Những góp ý này giúp học sinh điều chỉnh và hoàn thiện thiết kế trước khi bước vào giai đoạn chế tạo.

Đến tuần thứ tư, học sinh tiến hành lắp ráp robot trên môi trường mô phỏng và lập trình điều khiển robot nhận diện vật cản. Sản phẩm của học sinh được hoàn thiện dần thông qua việc kết hợp kiến thức lập trình và nguyên lý hoạt động của các cảm biến.

Trong tuần thứ năm, học sinh tiếp tục cải tiến sản phẩm và chuyển từ mô phỏng sang thực hành với robot thật. Quá trình này giúp học sinh kiểm chứng tính khả thi của sản phẩm và điều chỉnh phù hợp với điều kiện thực tế.

Tuần thứ sáu được tổ chức dưới hình thức triển lãm sản phẩm, nơi học sinh trình diễn và đánh giá lẫn nhau. Qua hoạt động này, học sinh không chỉ phát triển năng lực giải quyết vấn đề mà còn rèn luyện kỹ năng giao tiếp và làm việc nhóm.

Ở tuần cuối cùng, học sinh tiếp tục hoàn thiện sản phẩm và tham gia bài kiểm tra tổng kết nhằm đánh giá mức độ phát triển năng lực giải quyết vấn đề sau khóa học.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Kết quả phân tích cho thấy điểm số của nhóm thực nghiệm sau khóa học tăng đáng kể so với trước đó. Giá trị trung bình điểm số tăng từ 6,917 lên 8,333, cho thấy sự cải thiện rõ rệt về năng lực giải quyết vấn đề. Kết quả kiểm định thống kê với mức ý nghĩa 95% cho thấy sự khác biệt này là có ý nghĩa, chứng tỏ phương pháp dạy học có tác động tích cực đến kết quả học tập của học sinh.

Trong khi đó, nhóm đối chứng chỉ có sự thay đổi không đáng kể về điểm số, với mức tăng rất thấp. Điều này cho thấy việc học tập chỉ dựa trên lý thuyết và hình ảnh minh họa không đủ để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

Ngoài kết quả định lượng, quá trình quan sát cũng cho thấy học sinh trong nhóm thực nghiệm có sự tiến bộ rõ rệt trong việc lắp ráp, lập trình và hoàn thiện sản phẩm. Các em thể hiện sự chủ động, sáng tạo và khả năng làm việc nhóm hiệu quả hơn. Sản phẩm của học sinh không chỉ đáp ứng yêu cầu đề ra mà còn có nhiều cải tiến vượt mong đợi.

Những kết quả này khẳng định rằng việc tích hợp robot vào dạy học lập trình theo định hướng STEM giúp tăng hứng thú học tập và tạo điều kiện cho học sinh phát triển toàn diện các năng lực cần thiết.

4. KẾT LUẬN

Nghiên cứu đã chứng minh rằng việc vận dụng mô hình dạy học 6E trong giáo dục STEM thông qua chủ đề lập trình robot Vex IQ có hiệu quả rõ rệt trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông. Học sinh không chỉ nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn có khả năng vận dụng vào thực tiễn thông qua hoạt động thiết kế, lập trình và vận hành robot.

Bên cạnh đó, quá trình học tập còn góp phần phát triển các kỹ năng như tư duy sáng tạo, làm việc nhóm và giao tiếp. Tuy nhiên, nghiên cứu vẫn còn hạn chế về quy mô mẫu. Trong tương lai, cần mở rộng phạm vi nghiên cứu để tăng độ tin cậy và khả năng ứng dụng trong thực tiễn giáo dục.