trừu tượng
Robot giáo dục có tiềm năng trở thành nền tảng của giáo dục STEM nhờ khả năng cung cấp phương pháp học tập dựa trên dự án, thực hành thông qua chương trình giảng dạy liên ngành. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng thái độ của học sinh đối với việc học STEM giảm dần khi các em tiến bộ trong hệ thống giáo dục của chúng ta; nuôi dưỡng thái độ tích cực đối với các chủ đề STEM là rất quan trọng ở học sinh tiểu học. Việc tích hợp chương trình giảng dạy về robot với các môn học STEM đã được chứng minh là mang lại nhiều lợi ích học tập tích cực cho học sinh đồng thời cải thiện nhận thức của học sinh về các chủ đề này. Trong nghiên cứu này, 104 học sinh từ lớp ba đến lớp năm đã tham gia vào một dự án nghiên cứu để xác định xem nhận thức của học sinh về các chủ đề STEM có thay đổi sau sáu tuần học chương trình giảng dạy về robot hay không. Học sinh được làm một cuộc khảo sát trước để đánh giá thái độ về toán, khoa học, kỹ thuật và các kỹ năng của thế kỷ 21. Sau đó, mỗi lớp sẽ hoàn thành chương trình giảng dạy về robot bằng cách sử dụng gói lớp học robot VEX GO cũng như các phòng thí nghiệm và hoạt động STEM của chương trình VEX GO. Sau sáu tuần học, học sinh được đưa ra những câu hỏi khảo sát tương tự để đánh giá xem thái độ của họ có thay đổi hay không. Kết quả cho thấy thái độ của học sinh được cải thiện đáng kể trong tất cả các môn học STEM, cũng như nhận thấy sự cải thiện về khả năng sáng tạo, sự tham gia, tinh thần đồng đội và tính kiên trì.
Giới thiệu
Robotics ngày càng được tích hợp vào các trường tiểu học và trung học trên khắp Hoa Kỳ trong những năm gần đây, được thúc đẩy bởi các báo cáo và chính sách quốc gia. Vào năm 2015, Quỹ Khoa học Quốc gia đã tuyên bố rằng việc tiếp thu kiến thức và kỹ năng về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) ngày càng trở nên quan trọng đối với người Mỹ để tham gia đầy đủ vào nền kinh tế toàn cầu sử dụng nhiều công nghệ và điều quan trọng đối với mọi người là phải được tiếp cận nền giáo dục chất lượng cao về các chủ đề STEM. Robot giáo dục không chỉ đơn giản là một xu hướng phổ biến trong công nghệ giáo dục mà đã được chứng minh qua nghiên cứu là có hiệu quả trong việc cải thiện nhận thức của học sinh về các môn học STEM cũng như kết quả học tập. Một phân tích tổng hợp (Beniti, 2012) cho thấy, nhìn chung, robot giáo dục đã tăng cường khả năng học tập đối với các khái niệm STEM cụ thể. Nghiên cứu tập trung vào các nhóm tuổi khác nhau cho thấy robot làm tăng sự quan tâm và nhận thức tích cực của học sinh về các môn học STEM (Nugent và cộng sự, 2010; Robinson, 2005; Rogers & Portsmore, 2004), và nghiên cứu sâu hơn cho thấy điều này lần lượt làm tăng thành tích học tập và thúc đẩy khoa học thành tích bằng cấp (Renninger & Hidi, 2011; Wigfield & Cambria, 2010; Tai et al., 2006). Đối với học sinh trung học, robot đã được sử dụng để hỗ trợ chuẩn bị vào đại học và các kỹ năng nghề nghiệp kỹ thuật (Boakes, 2019; Ziaeefard và cộng sự, 2017; Vela và cộng sự, 2020).
Ủy ban về Giáo dục STEM của Hội đồng Khoa học và Công nghệ Quốc gia đã đưa ra một báo cáo vào năm 2018 để phác thảo chiến lược liên bang về giáo dục STEM liên ngành: “Bản thân đặc điểm của giáo dục STEM đã phát triển từ một tập hợp các môn học chồng chéo thành một cách tiếp cận tích hợp và liên ngành hơn để học tập và phát triển kỹ năng. Cách tiếp cận mới này bao gồm việc giảng dạy các khái niệm học thuật thông qua các ứng dụng trong thế giới thực và kết hợp việc học chính thức và không chính thức trong trường học, cộng đồng và nơi làm việc.” Robot giáo dục không nên được dạy như một chủ đề độc lập mà thay vào đó, hãy tận dụng tối đa cách tiếp cận chương trình giảng dạy liên ngành. Các nhà nghiên cứu đã tìm ra nhiều lợi ích khi kết hợp robot vào chương trình giảng dạy hiện tại ở trường, từ phát triển và ứng dụng kiến thức STEM, đến tư duy tính toán và kỹ năng giải quyết vấn đề, đến kỹ năng xã hội và làm việc nhóm (Altin & Pedaste, 2013; Bers et al., 2014; Kandlhofer & Steinbauer, 2015; Taylor, 2016). Benitti (2012) nhận thấy rằng hầu hết các chương trình robot đều được dạy như một môn học riêng và điều này khiến giáo viên gặp khó khăn hơn trong việc tích hợp nó vào lớp học của họ. Một mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá thái độ của học sinh đối với các chủ đề STEM bằng cách sử dụng chương trình giảng dạy về robot kết hợp việc xây dựng và lập trình robot với nội dung toán học, khoa học và kỹ thuật phù hợp với tiêu chuẩn.
Việc giới thiệu robot giáo dục đặc biệt hữu ích đối với học sinh nhỏ tuổi, những người có thể bắt đầu hình thành thái độ tiêu cực đối với các môn học STEM ngay từ lớp 4 (Unfried và cộng sự, 2014). Học sinh trẻ được hưởng lợi từ bối cảnh học tập tích hợp và phát triển thái độ tích cực hơn đối với các môn học STEM nhờ trải nghiệm thành công ban đầu (McClure và cộng sự, 2017). Cherniak và cộng sự. (2019) nhận thấy rằng việc giới thiệu robot cho học sinh tiểu học giúp phát triển kỹ năng tìm tòi và giải quyết vấn đề. Trong một nghiên cứu của Ching et al. (2019), học sinh lớp trên được làm quen với chương trình giảng dạy tích hợp về robot STEM trong một chương trình ngoài giờ. Bằng cách sử dụng một công cụ khảo sát (Viện Đổi mới Giáo dục Thứ Sáu, 2012), thái độ của học sinh đối với môn toán, khoa học và kỹ thuật được đo lường trước và sau chương trình. Kết quả chỉ cho thấy cấu trúc toán học tăng lên đáng kể. Ching và cộng sự. xác định rằng những kết quả này phù hợp với nghiên cứu khác từ môi trường học tập không chính thức và các chương trình thí điểm ngắn hạn (một tuần) (Conrad và cộng sự, 2018; Leonard và cộng sự, 2016). Ching và cộng sự. cũng lưu ý những khó khăn khác có thể ảnh hưởng đến kết quả không có giá trị đối với các môn học khác: học sinh gặp khó khăn trong việc chế tạo rô-bốt, phải mất tới bốn buổi học kéo dài 90 phút để hoàn thành chúng. Khó hiểu các hướng dẫn chế tạo và chế tạo rô-bốt cũng là một thách thức được báo cáo đối với học sinh lớp trên tiểu học trong các nghiên cứu khác (Kopcha và cộng sự, 2017), và các nhà nghiên cứu đã lưu ý rằng cần có sự hiểu biết sâu sắc về các thành phần rô-bốt khác nhau để chế tạo rô-bốt (tiếng lóng). và cộng sự, 2011). Ching và cộng sự. (2019) đã nêu: “Trong tương lai, khi mục tiêu học tập liên quan đến việc chế tạo một robot nguyên bản và có chức năng, học sinh nên phát triển sự hiểu biết sâu sắc về các thành phần khác nhau của robot trước khi bắt tay vào làm” trang. 598. Những hiểu biết sâu sắc này cho thấy rõ rằng điều đặc biệt quan trọng đối với trẻ nhỏ là phải có những trải nghiệm sớm thành công với việc học STEM và việc sử dụng bộ công cụ robot dễ học và dễ xây dựng là một thành phần có giá trị trong việc triển khai chương trình giảng dạy robot để tất cả học sinh đều đạt được thành công. .
Trong nghiên cứu này, chúng tôi điều tra xem chương trình giảng dạy liên ngành về robot—được cung cấp như một phần của ngày học—tác động như thế nào đến thái độ của học sinh đối với các môn học STEM. Các câu hỏi nghiên cứu là:
- Chương trình giảng dạy liên ngành về robot kéo dài sáu tuần đã tác động như thế nào đến thái độ của học sinh đối với các môn học STEM?
- Những lợi ích hoặc hoạt động học tập nào được nhận thấy khi học sinh làm việc thông qua chương trình giảng dạy về robot?
Việc tiếp tục nghiên cứu xem robot có thể mang lại lợi ích như thế nào cho học sinh tiểu học có tầm quan trọng ngày càng tăng nhằm cải thiện nhận thức của học sinh về STEM và hy vọng sẽ cải thiện sự tham gia và kết quả. Trong nghiên cứu này, chúng tôi mong muốn đóng góp cho nghiên cứu bằng cách điều tra:
- học sinh từ lớp ba đến lớp năm
- một chương trình giảng dạy về robot được tích hợp vào giờ học và được thực hiện trong sáu tuần
- các bài học về robot liên ngành phù hợp với tiêu chuẩn STEM
- một bộ robot được thiết kế cho học sinh tiểu học
phương pháp
Nghiên cứu này được thực hiện tại một khu học chánh công lập ở Tây Pennsylvania với tổng số 104 học sinh ở ba lớp. Giáo viên đã phát triển và giảng dạy chương trình giảng dạy về robot đóng vai trò là Người tích hợp Công nghệ Tiểu học cho học khu và theo dõi học sinh theo lịch trình luân phiên. Nghiên cứu này bao gồm cả dữ liệu định lượng và định tính. Học sinh trả lời các câu hỏi khảo sát để đánh giá thực nghiệm thái độ của họ đối với các chủ đề STEM trước và sau chương trình giảng dạy về robot. Ngoài ra, giáo viên còn giữ một cuốn nhật ký để ghi lại những ghi chú và phản ánh về hành vi và việc học tập của học sinh trong các phòng thí nghiệm STEM cũng như các hoạt động mà các em đã hoàn thành.
Khảo sát trước. Để đánh giá nhận thức của học sinh về các chủ đề STEM, học sinh đã hoàn thành Khảo sát về thái độ của học sinh đối với STEM - Học sinh trung học phổ thông (Viện Đổi mới Giáo dục Thứ Sáu, 2012). Để giúp học sinh làm bài dễ dàng hơn, giáo viên đã tạo lại các mục khảo sát dưới dạng bảng và loại bỏ phương án trung lập mà cô cho rằng sẽ gây nhầm lẫn cho học sinh khi trả lời.
Những lá thư mô tả dự án nghiên cứu và các mẫu đơn đồng ý đã được gửi về nhà cho học sinh để phụ huynh xem xét. Để tham gia vào nghiên cứu này, sinh viên được yêu cầu nộp lại mẫu đơn đồng ý có chữ ký. Công cụ khảo sát đã được in và phân phát cho học sinh trong lớp học trực tiếp. Những học sinh gửi lại phiếu đồng ý sẽ tham gia khảo sát, trong khi những học sinh không gửi lại sẽ được giao một hoạt động khác trong thời gian đó. Các hướng dẫn được đọc to cho học sinh và một số thuật ngữ được định nghĩa khi được yêu cầu. Các cuộc khảo sát được thực hiện bởi các học sinh lớp ba, bốn và năm từ thứ Hai đến thứ Tư trong cùng một tuần.
Vào thời điểm cuộc khảo sát đầu tiên được thực hiện, học sinh đã được làm quen với bộ robot sử dụng phòng thí nghiệm Giới thiệu về Xây dựng và bài học xây dựng nhân vật phi hành gia. Không có phòng thí nghiệm STEM nào khác được hoàn thành và do đại dịch COVID-19, học sinh đã không được học chương trình giảng dạy về robot trong một năm rưỡi trước đó. Điều này tạo cơ hội để đánh giá cảm nhận của học sinh về các chủ đề STEM mà gần đây họ chưa có kinh nghiệm với chương trình giảng dạy STEM định hình phản ứng của họ.
Giáo viên lưu ý rằng học sinh ở các lớp khác nhau trả lời các cuộc khảo sát một cách khác nhau. Các em học sinh lớp 5 làm bài khảo sát nhanh và ít câu hỏi. Học sinh lớp 4 yêu cầu đưa ra nhiều định nghĩa cho các thuật ngữ. Học sinh lớp ba gặp nhiều thách thức nhất với thuật ngữ và mất nhiều thời gian nhất để hoàn thành bản khảo sát.
Chương trình giảng dạy STEM và Robot. Giáo viên Tích hợp Công nghệ Tiểu học đã thu thập nhiều công cụ robot và lập trình để sử dụng trong học khu, nhưng đã chọn triển khai chương trình giảng dạy sáu tuần với robot VEX GO cho các lớp Khoa học Máy tính và Tư duy Tính toán mà họ có thể học vào cuối năm học. Năm học 2021. Robot VEX GO là một bộ gồm các bộ phận bằng nhựa mà học sinh tiểu học có thể điều khiển được, những học sinh này có yêu cầu về vận động tinh khác với học sinh lớn hơn. Bộ sản phẩm được đánh mã màu để giúp học sinh hiểu được kích thước của các chi tiết và được sắp xếp theo loại: dầm, dầm góc, tấm, bánh răng, ròng rọc, đầu nối, chốt và chốt. Cô giáo sử dụng một gói lớp học duy nhất (mười bộ dụng cụ) để phục vụ cho tất cả các khối lớp ba, lớp bốn, lớp năm mà cô dạy. Việc chia sẻ bộ dụng cụ rô-bốt từ góc độ triển khai trong lớp học có nghĩa là học sinh phải hoàn thành bài học và cất rô-bốt của mình trong một tiết học để lớp khác có thể sử dụng chúng sau này. Giáo viên cũng phải di chuyển đến các phòng học khác nhau cho các lớp khác nhau trong ngày.
Mỗi cấp lớp đã hoàn thành sáu tuần học trong phòng thí nghiệm STEM về robot. Do tình hình học tập không điển hình do COVID-19 mang lại, học sinh phải luân chuyển lịch học trực tiếp ba lần trong vòng mười ngày. Không phải tất cả học sinh đều được gặp với số lần như nhau, tùy thuộc vào lịch trình của họ và các yếu tố bên ngoài. Giáo viên giải quyết vấn đề này thông qua sự khác biệt hóa: “Với suy nghĩ này, tôi đã cố gắng thực sự tìm cách tạo ra sự khác biệt cho từng lớp học. Tôi không muốn nhồi nhét quá nhiều bài học ở mỗi cấp lớp mà thay vào đó thực sự đào sâu vào các bài học để hiểu.” Học sinh lớp 5 được nhìn thấy ít nhất. Giáo viên lưu ý rằng rất khó để dạy học sinh lớp năm ở giai đoạn cuối của sự nghiệp tiểu học vì các em có rất nhiều sự kiện được lên lịch trong những tuần trước khi tốt nghiệp.
Mặc dù tất cả học sinh đã hoàn thành một bộ phòng thí nghiệm và hoạt động STEM về robot VEX GO trong sáu tuần đó, nhưng chương trình giảng dạy vẫn được phân biệt theo quyết định của giáo viên để phù hợp với khả năng của các học sinh ở độ tuổi khác nhau. Ví dụ: tất cả học sinh đã bắt đầu chương trình giảng dạy về robot với phần Giới thiệu về Xây dựng Phòng thí nghiệm STEM, vì phòng thí nghiệm này giới thiệu bộ công cụ robot. Tất cả học sinh cũng đã hoàn thành Phòng thí nghiệm STEM Nhìn giống nhau, nơi dạy cách các đặc điểm được truyền về mặt di truyền từ thỏ bố mẹ sang thỏ con. Sau đó, mỗi lớp sẽ hoàn thành một loạt phòng thí nghiệm và hoạt động khác nhau:
- Lớp ba: Giới thiệu về Xây dựng, Trông giống nhau, Những chú ếch vui nhộn (2 Bài học), Móng vuốt thích ứng, VEX GO Các hoạt động: Lunar Rover, Pin Game, Engineer It & Build It, Copycat, Habitat, Creature Creation và thời gian xây dựng miễn phí
- Lớp 4: Giới thiệu về Xây dựng, Đơn vị Máy móc Đơn giản (4 Bài học), Nhìn giống nhau, Móng vuốt thích ứng, VEX GO Các hoạt động: Lunar Rover, Pin Game và thời gian xây dựng miễn phí
- Lớp năm: Giới thiệu về Xây dựng, Trông giống nhau, Những chú ếch vui nhộn (2 Bài học), Móng vuốt thích ứng, VEX GO Các hoạt động: Lunar Rover, Pin Game, Engineer It & Build It, Copycat, Habitat, Creature Creation và thời gian xây dựng miễn phí
Các phòng thí nghiệm STEM là các hoạt động có cấu trúc nhằm hướng dẫn học sinh thông qua một bài học liên ngành, phù hợp với tiêu chuẩn, cung cấp bối cảnh cho việc xây dựng robot, thảo luận trong lớp, thử nghiệm và cải tiến lặp đi lặp lại. Các phòng thí nghiệm được tổ chức theo các phần Tương tác, Chơi và Chia sẻ để hướng dẫn học sinh qua bài học. Các hoạt động ngắn hơn phòng thí nghiệm STEM và có nhiều chủ đề cũng như cấu trúc, thường đưa ra những thử thách mở với ít hướng dẫn hơn.
Sau Khảo sát. Sau khi kết thúc chương trình trùng với thời điểm kết thúc năm học, học sinh được làm bài khảo sát sau như khảo sát trước. Sau khi thu thập các bản khảo sát sau, giáo viên sẽ ẩn danh và ghi lại dữ liệu để chuẩn bị phân tích.
Phân tích dữ liệu. Các hạng mục khảo sát sẽ được đánh giá bằng cách sử dụng các phương pháp định lượng quy định. Các lựa chọn trả lời đã được tính điểm (1 = hoàn toàn không đồng ý, 2 = không đồng ý, 3 = đồng ý, 4 = hoàn toàn đồng ý) và các mục cụ thể được mã hóa ngược nếu cần. Các bài kiểm tra t ghép đôi được thực hiện trên các phương tiện trước và sau khảo sát cho từng cấu trúc, cho từng cấp độ. Nhật ký của giáo viên được đánh giá bằng cách sử dụng phân tích theo chủ đề, từ đó cho thấy những hiểu biết sâu sắc về nhận thức học tập của học sinh cũng như thiết kế/nhu cầu chương trình giảng dạy.
Kết quả
Lớp ba. Kết quả của cuộc khảo sát trước và sau lớp ba (Bảng 1), cho thấy điểm trung bình tăng lên đối với từng lĩnh vực khảo sát. Mỗi cấu trúc trước và sau trung bình được so sánh bằng cách sử dụng thử nghiệm t hai đuôi và tất cả các kết quả đều có ý nghĩa thống kê (p < 0,001). Mức tăng trung bình nhỏ nhất là đối với cấu trúc thái độ kỹ năng của thế kỷ 21, cho thấy rằng học sinh chỉ thay đổi một chút so với sự đồng ý ban đầu của họ đối với những mục đó. Học sinh có điểm trung bình thấp nhất trong cấu trúc thái độ toán học trước khi khảo sát, với điểm trung bình là 2,27, nhưng sẽ tăng điểm cấu trúc trung bình này lên 0,25 trong cuộc khảo sát sau. Cả hai cấu trúc khoa học và kỹ thuật đều có mức tăng trung bình trên 0,6, cho thấy học sinh cảm thấy tự tin hơn nhiều sau chương trình giảng dạy để có nhiều lựa chọn hơn. Giá trị trung bình của cấu trúc khoa học trước khi khảo sát là 2,8 đến 3,44 cho thấy rằng học sinh ban đầu có sự kết hợp giữa không đồng ý và đồng ý (2 và 3) nhưng đã thay đổi thành sự kết hợp giữa đồng ý và rất đồng ý (3 và 4).
Bảng 1. Kết quả kiểm tra t ghép đôi trước và sau khảo sát lớp ba (n = 39).
| Đôi | Biến đổi | Nghĩa là | t | Dấu hiệu (2 đuôi) |
| Cặp 1 | Dự bị Toán | 2.2664 | -8.775 | 0.000 |
| bài toán | 2.5197 | |||
| Cặp 2 | Tiền khoa học | 2.7982 | -21.255 | 0.000 |
| Hậu khoa học | 3.4415 | |||
| Cặp 3 | Dự bị Kỹ thuật | 3.1228 | -26.504 | 0.000 |
| Kỹ thuật bài | 3.7281 | |||
| Cặp 4 | Kỹ năng trước thế kỷ 21 | 3.0000 | -3.894 | 0.000 |
| Kỹ năng sau thế kỷ 21 | 3.0906 |
Lớp 4. Bảng 2 cho thấy học sinh lớp 4 có mức điểm trung bình tăng lên tương tự ở tất cả các cấu phần và tất cả đều có ý nghĩa thống kê (p < 0,001). Tuy nhiên, mức tăng nhỏ hơn so với học sinh lớp ba (thay đổi trung bình thường nhỏ hơn 0,3), cho thấy ít học sinh thay đổi câu trả lời hơn so với các học sinh nhỏ tuổi hơn. Giống như học sinh lớp ba, cấu trúc môn toán có điểm trung bình thấp nhất trong cả giai đoạn trước và sau khảo sát, và các kỹ năng thế kỷ 21 có mức tăng điểm trung bình thấp nhất. Đáng chú ý, ngành kỹ thuật có mức tăng lớn nhất đối với những sinh viên này.
Ban 2. Kết quả kiểm tra t ghép đôi trước và sau khảo sát của lớp bốn (n = 34).
| Đôi | Biến đổi | Nghĩa là | t | Dấu hiệu (2 đuôi) |
| Cặp 1 | Dự bị Toán | 2.0871 | -7.136 | 0.000 |
| bài toán | 2.2652 | |||
| Cặp 2 | Tiền khoa học | 2.9125 | -7.124 | 0.000 |
| Hậu khoa học | 3.1987 | |||
| Cặp 3 | Dự bị Kỹ thuật | 3.0673 | -8.151 | 0.000 |
| Kỹ thuật bài | 3.3030 | |||
| Cặp 4 | Kỹ năng trước thế kỷ 21 | 3.6498 | -4.629 | 0.000 |
| Kỹ năng sau thế kỷ 21 | 3.7003 |
Lớp Năm. Điểm xây dựng của học sinh lớp năm có xu hướng khác so với học sinh lớp ba và lớp bốn (Bảng 3). Nhóm này có mức giảm điểm trung bình duy nhất trong phần xây dựng kỹ thuật, mặc dù nó không có ý nghĩa thống kê và do bản thân điểm trung bình cao hơn nên không có gì đáng lo ngại. Điểm xây dựng trung bình cho các kỹ năng toán, khoa học và thế kỷ 21 đều tăng ở mức độ nhỏ hơn so với trước khảo sát đến sau khảo sát và có ý nghĩa ở mức độ nhỏ hơn (p < 0,01 đối với toán và khoa học và p < 0,05 đối với khảo sát thứ 21). kỹ năng thế kỷ).
Bàn số 3. Kết quả kiểm tra t ghép đôi trước và sau khảo sát của lớp năm (n = 31).
| Đôi | Biến đổi | Nghĩa là | t | Dấu hiệu (2 đuôi) |
| Cặp 1 | Dự bị Toán | 2.8167 | -3.427 | 0.002 |
| bài toán | 2.9042 | |||
| Cặp 2 | Tiền khoa học | 3.2333 | -3.751 | 0.001 |
| Hậu khoa học | 3.3111 | |||
| Cặp 3 | Dự bị Kỹ thuật | 3.4259 | 0.810 | 0.425 |
| Kỹ thuật bài | 3.3370 | |||
| Cặp 4 | Kỹ năng trước thế kỷ 21 | 3.8296 | -2.350 | 0.026 |
| Kỹ năng sau thế kỷ 21 | 3.8741 |
Cuộc thảo luận
Thái độ của sinh viên. Kết quả của bốn cấu trúc này cho thấy một số kết quả đáng ngạc nhiên. Điểm trung bình trong cuộc khảo sát trước của học sinh lớp năm ở tất cả các cấu trúc đều cao hơn so với học sinh lớp ba. Những phát hiện từ tài liệu chỉ ra rằng thái độ STEM giảm theo thời gian. Những phát hiện này có phủ nhận điều đó không? Không cần thiết. Tính chất của thời điểm cuối năm học có nghĩa là học sinh lớp 5 được nhìn thấy ít lần hơn khi các em tham dự các sự kiện khác nhau dẫn đến lễ tốt nghiệp và ít bài học hơn có thể làm giảm tác động đến thái độ của các em vào thời điểm này trong năm. Giáo viên cũng lưu ý rằng mỗi nhóm tuổi trả lời các mục khảo sát một cách khác nhau. Học sinh lớp 3 đặt nhiều câu hỏi và trả lời rất nhiệt tình, trong khi học sinh lớp 5 hoàn thành khảo sát nhanh và ít câu hỏi. Độ tuổi của trẻ có thể ảnh hưởng đến mức độ sắc thái của chúng khi diễn giải các câu hỏi và đưa ra câu trả lời. Chẳng hạn, những học sinh nhỏ tuổi hơn có thể đánh giá “đồng ý” và “hoàn toàn đồng ý” khác với những học sinh lớn tuổi hơn. Giáo viên đã thêm một nhận xét vào ghi chú của mình cụ thể về học sinh lớp năm và tự hỏi liệu các em trả lời các câu hỏi khảo sát với cảm giác mong đợi hay nhằm mục đích làm hài lòng cô. Khi học sinh tiểu học lớn hơn trở nên hòa hợp hơn với những mong đợi, phản ứng tự nhiên của các em có thể được hình thành từ điều đó.
Điều rõ ràng từ kết quả là sự khác biệt mà chương trình giảng dạy về robot VEX GO có ở từng nhóm tuổi. Học sinh lớp ba có điểm trung bình tăng đáng kể ở tất cả các cấu phần lĩnh vực (toán, khoa học, kỹ thuật). Mặc dù học sinh lớp bốn không có mức tăng điểm trung bình nhiều như học sinh lớp ba, nhưng các em vẫn liên tục tăng điểm trung bình lên vài phần mười trong các cấu trúc miền. Tuy nhiên, học sinh lớp năm là những học sinh duy nhất có những thay đổi không đáng kể về cấu trúc và giá trị ý nghĩa nhỏ hơn p < 0,001. Những khác biệt chung này giữa các học sinh ở các lớp khác nhau cho thấy rằng chương trình giảng dạy về robot có tác động mạnh mẽ hơn đến thái độ của học sinh nhỏ tuổi hơn so với học sinh lớn tuổi, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc bắt đầu sớm chương trình giảng dạy về robot.
Nhận thức học tập. Nhật ký của giáo viên ghi lại các phòng thí nghiệm và hoạt động được thực hiện bởi từng nhóm học sinh, cũng như nhiều quan sát của học sinh khi các em thực hiện các bài học. Trong khi công cụ khảo sát có thể xác định thái độ của sinh viên, việc phân tích theo chủ đề của các bài viết trên tạp chí đã xác định một số chủ đề về nhận thức học tập phù hợp với tài liệu nghiên cứu.
Sáng tạo. Chủ đề chính của tạp chí là sự sáng tạo của sinh viên. Được đề cập nhiều đối với học sinh lớp ba, nhưng ở cả ba lớp, tính sáng tạo được đề cập một cách rõ ràng về cách học sinh tham gia vào các Máy đơn giản, Trông giống nhau, Sáng tạo Sinh vật và Vòng đời của Ếch. Cô giáo nhận xét: “Lớp 3 rất hào hứng khi làm một con ếch. Cấp lớp này muốn sáng tạo nhất có thể và việc xây dựng một môi trường sống thực sự cho phép bọn trẻ mở rộng những kỹ năng đó một lần nữa.” Tuy tài liệu học tập có nhiều mục tiêu nhưng khơi dậy tính sáng tạo ở học sinh là kết quả quý giá mang lại nhiều lợi ích khác.
Tương tác. Việc cung cấp các phòng thí nghiệm có cấu trúc với các chủ đề thú vị và chân thực đã thúc đẩy khả năng sáng tạo của sinh viên, giúp tăng mức độ tương tác. Bắt đầu với phòng thí nghiệm Giới thiệu về Xây dựng, giáo viên lưu ý rằng học sinh không muốn ngừng làm việc. Tương tự với phòng thí nghiệm Look Alike, cô nhận thấy rằng “Lớp học thực sự rất khó kết thúc. Tôi nhận thấy rằng học sinh muốn tiếp tục bằng cách thêm nhiều lần lặp lại cho các con vật của mình…Tôi nhận thấy rằng trẻ em không muốn dọn dẹp mà tiếp tục bổ sung vào tác phẩm sáng tạo của mình.” Mặc dù học sinh lớp ba được đánh giá là nhiệt tình nhất, cô mô tả ngay cả học sinh lớp năm cũng rất hứng thú với phòng thí nghiệm Máy Đơn giản: “Tôi nhận thấy rằng tất cả học sinh đều gặp khó khăn khi muốn cất các mảnh ghép đi. Chúng ta chỉ đang vui quá thôi!”
Làm việc theo nhóm. Phòng thí nghiệm VEX GO STEM được thiết kế để hoàn thành theo nhóm, trong đó học sinh được giao các vai trò và nhiệm vụ cụ thể. Các em lớp 3 bắt đầu với Adaption Claw và giáo viên nhận xét: “Các em cũng hào hứng chia thành các nhóm để có thể làm việc cùng nhau, mỗi em có công việc riêng”. Đối với các học sinh lớp 4, cô cũng lưu ý tương tự rằng việc phân chia các vai trò đã giúp học sinh hòa nhập vào nhóm của mình và bắt đầu nhanh chóng như thế nào. Cô cũng lưu ý rằng các học sinh bắt đầu chọn làm việc cùng nhau trong các hoạt động có kết thúc mở, chẳng hạn như xây dựng môi trường sống hoặc xây dựng Lunar Rover.
Giáo viên cũng lưu ý một số trường hợp học sinh làm việc cùng nhau một cách tự phát trong lớp. Một số học sinh khám phá những điều mới mẻ với robot của mình, và khi các em “khám phá” được điều gì đó mới, những học sinh khác sẽ chạy đến xem rồi tự mình thử. Những học sinh chọn một hoạt động thú vị từ “bảng lựa chọn” thường chia sẻ với các học sinh khác và những học sinh này sẽ chuyển sang hoạt động đó. Dù làm việc theo nhóm hay một mình, các em đều mong muốn chia sẻ và giúp đỡ lẫn nhau.
Kiên trì. Không phải mọi hoạt động đều dễ dàng đối với học sinh. Học sinh lớp ba thực hiện phòng thí nghiệm Móng vuốt thích ứng trước tiên sau phòng thí nghiệm Giới thiệu về Xây dựng. Giáo viên xác định rằng phòng thí nghiệm ban đầu hơi phức tạp một chút và sẽ chuyển phần này sang phần sau theo thứ tự chương trình giảng dạy. Cho dù họ có hoàn thành hoạt động hay không, các nhóm vẫn kiên trì cho đến cuối cùng.
Tôi thấy rằng đây là một bài học TUYỆT VỜI về sự thất vọng và hiểu rằng thất bại chỉ là một phần của quá trình học hỏi. Tôi yêu cầu mỗi nhóm mô tả điều gì hiệu quả và điều gì không. Tôi thấy rằng nhiều nhóm thực sự hiểu nhau khi họ nghe được một số vấn đề giống nhau.
Một số hoạt động được sử dụng cũng được thiết kế mang tính mở và mang đến cho học sinh những thử thách cần vượt qua. Học sinh được giao nhiệm vụ tạo ra những ngôi nhà có thể chịu được động đất nhưng không được cung cấp hướng dẫn xây dựng. Mặc dù có yếu tố gây thất vọng nhưng học sinh đã sử dụng điều này và kiên trì thực hiện các chu trình cải tiến lặp đi lặp lại:
Học sinh thực sự yêu thích thử thách này! Tôi thấy rằng các nhóm học sinh đã nhận ra sai lầm của mình sau khi thử nghiệm một “động đất” và có thể sửa lại ngôi nhà của mình dựa trên những gì hiệu quả và những gì không. Tôi rất ngạc nhiên khi thấy các nhóm vui vẻ và hào hứng khi gặp phải một thử thách khó chịu nhưng lại rất thỏa mãn khi các nhóm giải quyết được nó.
Chương trình giảng dạy. Nhật ký của giáo viên cũng tiết lộ nhiều hiểu biết sâu sắc về tầm quan trọng của sự khác biệt hóa trong chương trình giảng dạy về robot. Mỗi nhóm học sinh đã hoàn thành phòng thí nghiệm Giới thiệu về Xây dựng STEM, trong đó giới thiệu bộ VEX GO và tất cả các bộ phận bên trong nó. Tất cả học sinh cũng đã hoàn thành phòng thí nghiệm STEM Nhìn giống nhau, nơi dạy học sinh về các đặc điểm bằng cách yêu cầu chúng tạo ra những chú thỏ bố mẹ và thỏ con với những đặc điểm khác nhau. Trong khi một số phòng thí nghiệm được hoàn thành theo từng lớp, vẫn có sự khác biệt theo nhóm tuổi. Các học sinh lớp 4 và lớp 5 lớn hơn đã hoàn thành bài thí nghiệm Máy Đơn giản, trong khi các học sinh lớp 3 đã hoàn thành phòng thí nghiệm Những chú ếch vui nhộn. Học sinh lớp ba cũng hoàn thành nhiều hoạt động độc lập hơn các lớp lớn hơn vì giáo viên lưu ý rằng những hoạt động này có lợi cho kỹ năng của học sinh nhỏ tuổi. Giáo viên cũng sử dụng các hoạt động này cho học sinh lớn hơn khi các nhóm hoàn thành phòng thí nghiệm sớm—một điều cần thiết trong lớp học để giúp học sinh bận rộn khi các nhóm làm việc với tốc độ khác nhau. Việc có nhiều lựa chọn để phân biệt cả phòng thí nghiệm và hoạt động là một tài sản có giá trị trong chương trình giảng dạy để triển khai thành công chương trình robot vào lớp học.
Theo tạp chí của giáo viên, các phòng thí nghiệm liên ngành cũng là một lợi ích. Các học sinh lớp ba rất hào hứng với các phòng thí nghiệm theo chủ đề khoa học, nơi các em có thể xây dựng và tiến hóa các loài động vật cũng như môi trường sống của chúng. Phòng thí nghiệm động vật đầu tiên mà học sinh lớp ba hoàn thành là phòng thí nghiệm Look Alike, nơi các em có thể tạo ra những chú thỏ và truyền lại những đặc điểm. Giáo viên lưu ý rằng học sinh yêu thích việc làm các con vật và muốn khám phá các biến thể khác nhau đến mức nào. Điều này khiến giáo viên chọn một hoạt động có tên Sáng tạo sinh vật cho bài học tiếp theo để mở rộng khả năng xây dựng khả năng sáng tạo của học sinh. Khi các sinh viên đang làm việc trong phòng thí nghiệm Fun Frogs, cô nhận thấy các sinh viên rất hào hứng và sáng tạo, cùng với lợi ích bổ sung là rào cản đầu vào thấp để xây dựng các kỹ năng.
Trẻ em thích làm và tìm hiểu về chu kỳ của ếch. Tôi thấy bọn trẻ có được trải nghiệm thực tế về các chủ đề khoa học mà chúng đã học trong sách giáo khoa. Tôi đã nói chuyện với giáo viên lớp 3 để hợp tác nhiều hơn vào năm tới nhằm cố gắng dạy điều này khi cô dạy về môi trường sống.
Các em học sinh lớp 4 đã hoàn thành bài thí nghiệm Máy đơn giản. Giáo viên nhận thấy học sinh rất nhiệt tình vì các em có kiến thức về máy móc đơn giản ở lớp khác. Họ hỏi các kỹ sư sử dụng máy móc đơn giản như thế nào và được dành thời gian để nghiên cứu. Giáo viên lưu ý:
Lớp 4 tập trung vào các máy móc đơn giản trong môn khoa học nên Phòng thí nghiệm STEM này rất phù hợp với cấp lớp này. Tôi thấy khuôn mặt của đứa trẻ đó sáng lên khi tôi nói rằng chúng ta sẽ chế tạo đòn bẩy. Hầu hết những học sinh này đã làm bài tập nhưng chưa thực hiện điều tra thực tế. Tôi đã nói với giáo viên khoa học rằng chúng ta sẽ cộng tác nhiều hơn vào năm tới để tôi dạy phòng thí nghiệm STEM này khi cô ấy dạy máy đơn giản.
Các học sinh lớp năm cũng đã hoàn thành bài thí nghiệm Máy Đơn giản, nhưng tuổi tác và kinh nghiệm của các em cho thấy cách các em sử dụng nó khác với các học sinh lớp bốn. Giáo viên lưu ý nhóm học sinh này hoàn thành sớm và sử dụng hoạt động “bảng chọn” để tự mình khám phá.
Lớp 5 cần các hoạt động thú vị và hấp dẫn - và Phòng thí nghiệm STEM này phù hợp với yêu cầu đó. Tôi nhận thấy rằng các học sinh muốn đứng lên sàn và thử nghiệm cách nâng các vật nặng khác nhau bằng đòn bẩy. Tôi cũng nhận thấy rằng không giống như lớp 4, những học sinh này có kiến thức nền tảng và đưa Phòng thí nghiệm STEM lên một tầm cao mới bằng cách thêm trọng số và mang lại cho Phòng thí nghiệm STEM trải nghiệm học tập đích thực từ nhóm này sang nhóm khác.
Học sinh ở mỗi lớp được hưởng lợi từ việc áp dụng phương pháp tiếp cận liên ngành trong chương trình giảng dạy về robot. Khả năng kết nối robot với khoa học, toán học hoặc kỹ thuật không chỉ giúp thu hút học sinh mà còn cung cấp nền tảng để họ khám phá các khái niệm với sự hiểu biết sâu sắc hơn. Ghi chú của giáo viên chỉ ra một số lĩnh vực mà chương trình giảng dạy về robot có thể được kết hợp hoặc đồng bộ hóa với các bài học dạy trong các môn học khác, đây có thể là bước tiếp theo có giá trị trong việc tích hợp robot giữa các môn học một cách xác thực.
Phần kết luận
Khi việc sử dụng robot giáo dục ngày càng tăng trong các lớp học trên toàn quốc, điều quan trọng là phải nghiên cứu xem robot mang lại lợi ích như thế nào cho học sinh cũng như các bài học rút ra từ thực tiễn giảng dạy chương trình giảng dạy về robot. Nghiên cứu này tiết lộ rằng chương trình giảng dạy về robot đã cải thiện thái độ của học sinh đối với hầu hết các môn học STEM ở mọi cấp lớp. Ngoài ra, giáo viên còn nhận thấy các hạng mục học tập bổ sung dành cho học sinh trong các lĩnh vực như tính sáng tạo, sự gắn kết, tinh thần đồng đội và tính kiên trì.
Để tiếp tục khám phá cách robot giáo dục có thể mang lại lợi ích cao nhất cho học sinh trong lớp học thực tế, chúng ta phải tiếp tục học trực tiếp từ những giáo viên thực hiện chương trình giảng dạy. Suy ngẫm về toàn bộ trải nghiệm, giáo viên đã đưa ra những bài học tổng thể của mình:
Tôi thấy rằng nếu bọn trẻ muốn học nhiều hơn – chúng tôi đã học được nhiều hơn. Tôi muốn điều này thật thú vị và thực sự thì mỗi lớp học đều hoàn toàn khác nhau (điều này hoàn toàn bình thường). Một số sinh viên muốn tìm hiểu thêm về cách xây dựng nơi những người khác muốn đột phá và tạo ra quái vật hoặc sinh vật của riêng họ. Tôi thấy lớp 3 rất hứng thú – thật khó để kết thúc bài học. Lớp 4 hào hứng tìm hiểu các bài học STEM như những cỗ máy đơn giản gắn liền với chương trình khoa học của riêng các em. Lớp 5 yêu thích thử thách viết mã, xây dựng và tìm hiểu về Sao Hỏa. Tôi nghĩ điều quan trọng là mỗi lớp học đôi khi cần nhiều thời gian hơn với Phòng thí nghiệm STEM hoặc nhiều thời gian hơn để khám phá và tôi đã giao điều đó cho họ. Tôi nhận thấy rằng khi trẻ hào hứng, tốt nhất bạn nên chạy theo sự phấn khích đó và đào sâu hơn thay vì tiếp tục.
Nghiên cứu này cũng cung cấp những hiểu biết sâu sắc có ý nghĩa về việc thực hiện chương trình giảng dạy liên ngành về robot. Là một chương trình kéo dài sáu tuần, học sinh có thể hoàn thành nhiều phòng thí nghiệm và hoạt động khác nhau. Điều này chỉ ra rằng độ dài của chương trình giảng dạy có thể tác động hợp lý đến mức độ thành công của chương trình trong việc thay đổi thái độ STEM của học sinh. Việc xây dựng và phân hóa bài học cũng là chìa khóa thành công của chương trình giảng dạy. Cô nhận thấy học sinh ở các độ tuổi khác nhau có những kỹ năng và nhu cầu khác nhau và cô có thể dễ dàng điều chỉnh kế hoạch giảng dạy cho từng lớp. Bản thân bộ robot VEX GO cũng rất phù hợp với nhu cầu của học sinh. Học sinh có thể dễ dàng làm theo hướng dẫn, xây dựng các bộ phận và tìm hiểu cách các bộ phận hoạt động và kết nối. Học sinh có thể hoàn thành các công trình và phòng thí nghiệm trong một tiết học duy nhất với thời gian để dọn dẹp, đây là điều cần thiết để chương trình giảng dạy về robot hoạt động trong những ràng buộc của một ngày học bình thường. Bộ công cụ robot được thiết kế cho nhóm tuổi tiểu học và chương trình giảng dạy liên ngành đầy đủ đều rất quan trọng đối với việc dạy và học bằng robot trong lớp học thực tế.