Phát triển các robot cho giáo dục STEM và đề xuất phương án triển khai trong các trường trung học phổ thông

Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 57 (04/2020) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
7 
PHÁT TRIỂN CÁC ROBOT CHO GIÁO DỤC STEM 
VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI 
TRONG CÁC TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 
DEVELOPING ROBOTS FOR STEM EDUCATION AND PROPOSING 
IMPLEMENTATION PLANS IN HIGH SCHOOLS 
Lê Mỹ Hà, Ngô Văn Thuyên, Hoàng An Quốc, Vũ Thị Thanh Thảo 
 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM , Việt Nam 
Ngày toà soạn nhận bài 20/12/2019, ngày phản biện đánh giá 10/01/2020, ngày chấp nhận đăng 4/2/2020 
TÓM TẮT 
Trong bài báo này, nhóm tác giả nghiên cứu phát triển các Robot giáo dục STEM 
(Science, Technology, Engineering, Math) nhằm giúp học sinh THPT làm quen với STEM 
và định hướng nghề nghiệp. Mục tiêu của nghiên cứu tập trung vào hai hướng chính: (1) 
Hoàn thiện và nâng cao hiệu quả các Robot trong giáo dục STEM cho học sinh trung học phổ 
thông, (2) Đề xuất các phương án triển khai và áp dụng các robot. Nhóm tác giả đề xuất thiết 
kế, xây dựng phần cứng và chương trình phần mềm cho các robot dưới dạng module người 
học có thể thực hành tự lắp ráp, đồng thời người học có thể tự lập trình những tính năng cơ 
bản trên các Robot này. Sau khi hoàn thành thiết bị phần cứng, nhóm tác giả tiến hành xây 
dựng kế hoạch triển khai tại một số trường trung học phổ thông trên địa bàn Tp.HCM. 
Từ khóa: STEM; Robot; phương án triển khai và áp dụng; trung học phổ thông. 
ABSTRACT 
In this paper, the authors developed robot models to attract high school students to 
familiarize themselves with STEM (Science, Technology, Engineering, Math). The objectives of 
the study focus on two main directions: (1) Complete and improve the effectiveness of STEM 
education Robot for high school students, (2) proposing implementation plans in high schools. 
The authors propose designing, building hardware and software programs for models in the 
form of modules that learners can practice assembling themselves, and learners can program 
the basic features on their own by this model. After the completion of hardware equipment, the 
authors develop the implementation plan at some high schools in Ho Chi Minh City. 
Keywords: STEM; teaching model; deployment and application solutions; high school 
students 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ của nền 
công nghiệp 4.0 đang được cả thế giới quan 
tâm. Tại Việt Nam, chính phủ và các bộ 
ngành cũng đã bàn nhiều về công nghiệp 4.0 
và làm thế nào để Việt Nam hòa nhịp cùng 
thế giới trong cuộc cách mạng này. Giáo dục 
và đào tạo các ngành STEM đóng vai trò đặc 
biệt quan trọng đối với nền kinh tế tri thức, 
càng quan trọng đối với Việt Nam nếu muốn 
thành công trong công cuộc đưa đất nước 
thành nước công nghiệp hóa hiện đại hóa. 
Các công việc không đòi hỏi nhiều tri thức 
sáng tạo, lặp đi lặp lại dần bị thay thế bởi 
Robot. Tỉ lệ thất nghiệp ở những công việc 
này có thể lên tới 50% đến 70% là có thể 
thành hiện thực. Tuy nhiên các nguồn nhân 
lực đáp ứng yêu cầu này ở Việt Nam chưa 
nhiều. Theo báo cáo của Tổ chức Lao động 
Quốc tế (ILO), trên toàn thế giới có khoảng 
1,5 tỷ việc làm ít kỹ năng, chiếm 46% tổng 
số việc làm trong đó 70% tập trung ở các 
nước kém phát triển như vùng Nam Á và 
8 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 57 (04/2020) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
châu Phi. Như vậy, nếu không tập trung vào 
các chương trình giáo dục STEM ngay từ bây 
giờ thì khả năng thất nghiệp trên diện rộng là 
điều đã được cảnh báo từ sớm. Việt Nam vừa 
ban hành chương trình giáo dục phổ thông 
mới, trong đó chú trọng đào tạo về công nghệ 
thông tin, khoa học và công nghệ và thiết kế, 
sáng tạo. Các khóa đào tạo ngắn về STEM, 
IoT cho học sinh phổ thông giúp định hướng 
nghề nghiệp sớm, tạo sự đam mê cho học 
sinh trong các lĩnh vực STEM. 
2. KHÁI QUÁT VỀ GIÁO DỤC STEM 
TẠI VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 
2.1 Tình hình trong nước 
Ngày nay, dưới tác động của cuộc cách 
mạng công nghiệp 4.0 trên thế giới, các 
trường học và các cơ sở giáo dục ở Việt Nam 
bắt đầu tiến hành thử nghiệm và áp dụng thử 
nghiệm chương trình giáo dục STEM cho học 
sinh phổ thông nhằm nâng cao năng lực 
người học đáp ứng yêu cầu về chất lượng 
nguồn nhân lực của xã hội. Dự thảo chương 
trình giáo dục phổ thông mới của Việt Nam 
chú trọng đào tạo về công nghệ thông tin, 
khoa học và công nghệ và thiết kế, sáng tạo. 
Trước nhu cầu cấp bách về đào tạo STEM, 
Chính phủ đã ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg 
ngày 04/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ về 
việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách 
mạng công nghiệp lần thứ 4, Bộ Giáo dục và 
Đào tạo đã ban hành Công văn số 
4325/BGDĐT-GDTrH của Bộ GD&ĐT về 
việc hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ giáo dục 
trung học năm học 2016-2017. Thành phố Hồ 
Chí Minh cũng đã triển khai các hoạt động về 
đào tạo STEM cho học sinh trung học tại Văn 
bản số 2940/GDĐT-TrH ngày 01/9/2016 của 
Sở GDĐT thành phố Hồ Chí Minh về hướng 
dẫn thực hiện nhiệm vụ chuyên môn Bậc 
Trung học năm học 2016- 2017. 
Nhìn chung các nghiên cứu về xây dựng 
các sân chơi nhằm thu hút đối tượng là học 
sinh phổ thông tham gia vào lĩnh vực STEM 
rất ít ỏi ở phạm vi trong nước Việt Nam. Một 
số ít trường trung học phổ thông thuộc 2 
thành phố lớn Hà Nội và Thành Phố Hồ Chí 
Minh như trường Hà Nội - Amsterdam, Tạ 
Quang Bửu, Olympia, (Hà Nội), Trần Đại 
Nghĩa, Bùi Thị Xuân, Nguyễn Gia Thiều 
(TPHCM)...đã tổ chức các câu lạc bộ học 
thuật cho học sinh liên quan đến STEM. 
Trong năm 2016, tại trường Đại học Sài Gòn 
đã diễn ra ngày hội STEM với sự tham gia 
đông đảo học sinh phổ thông trung học bằng 
hình thức lắp ghép robot robot LEGO (Hình 
1). Ngày 14/5/2017 trường Đại học Khoa 
Học và Công Nghệ Hà Nội đã tổ chức thành 
công ngày hội STEM với sự tham gia của 
hàng ngàn học sinh, phụ huynh quan tâm đến 
tham dự (Hình 2). 
2.2 Tình hình trên thế giới 
Việc áp dụng chương trình giáo dục 
STEM trong Trung học Phổ thông diễn ra rất 
sôi nổi và dẫn đầu bởi các nước có nền giáo 
dục tiên tiến. Bản đồ thế giới về số lượng tốt 
nghiệp liên quan đến STEM được trình bày 
trong Hình 3. 
Hình 1. Các học sinh và phụ huynh tham gia 
ngày hội STEM tại Hà Nội 
Hình 2. Các học sinh và phụ huynh tham gia 
ngày hội STEM tại TPHCM 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 57 (04/2020) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
9 
Ngoài ra có những thống kê khác năm 
2011 về số lượng tốt nghiệp liên quan đến 
STEM trên 100,000 dân số tuổi từ 20 đến 39 
được trình bày trong bảng như Hình 4, trích 
dẫn từ: “Statistics Canada; OECD; The 
Conference Board of Canada”. Các nhóm 
việc làm liên quan đến các ngành ghề STEM 
cũng được dự đoán sẽ tăng lên nhanh chóng 
trong giai đoạn 2012-2022. Bảng thống kê sự 
tăng trưởng nhu cầu việc làm được trình bày 
trong Hình 5 được trích dẫn từ: “U.S. Bureau 
of Labor and Statistics, Employment 
Projections Program”. 
Tại Mỹ chương trình giáo dục STEM 
được áp dụng cho nhiều cấp học kể cả tiểu 
học, mang lại cơ hội được học STEM trong 
nhà trường cho tất cả học sinh. Trong ngân 
sách năm 2012, Tổng thống Barack Obama 
đã đổi tên và mở rộng "Chương trình Hợp tác 
về Toán học và Khoa học" (MSP) để cấp các 
khoản tài trợ cho các bang để nâng cao giáo 
dục giáo viên để phục vụ phát triển chương 
trình này trong giáo dục phổ thông [1]. Thông 
thường Giáo dục STEM thường sử dụng các 
công nghệ mới như máy in 3D, Robot, Điều 
khiển để thu hút sự quan tâm của học sinh 
trong lĩnh vực STEM [2]. Năm 2006, Uỷ ban 
Khoa học, Kỹ thuật và Chính sách công đã 
xây dựng một danh sách 10 hành động với 
các khuyến nghị hàng đầu trong đó có đề cập 
đến tăng cường giáo dục khoa học và toán 
cho học sinh và giáo viên giảng dạy [3]. Các 
tiểu bang như California, đã điều hành các 
chương trình STEM thí điểm sau giờ học để 
tìm hiểu những hoạt động tiềm năng nhất và 
làm thế nào để thực hiện chúng để tăng cơ hội 
thành công của học sinh [4]. Một tiểu bang 
khác đầu tư vào Giáo dục STEM là Florida, 
nơi trường đại học kỹ thuật Florida là trường 
đại học công lập đầu tiên về kỹ thuật và công 
nghệ dành cho STEM cũng đã được thành lập 
[5]. Giáo dục STEM liên tục đã mở rộng đến 
cấp độ sau trung học thông qua các chương 
trình thạc sĩ như Chương trình STEM của Đại 
học Maryland [6] cũng như Đại học 
Cincinnati [7]. Canada xếp đứng thứ 12 trong 
số 16 nước về tỷ lệ sinh viên tốt nghiệp theo 
học các chương trình STEM với 21,2%, cao 
hơn Hoa Kỳ, nhưng thấp hơn các nước như 
Pháp, Đức và Áo. Đặc biệt hơn, ở Phần Lan 
có tỉ lệ sinh viên học STEM cao nhất với hơn 
30% sinh viên tốt nghiệp đại học đến từ các 
ngành khoa học, toán học, khoa học máy tính, 
và các chương trình kỹ thuật [8]. Tổ chức 
hướng đạo sinh Canada hiện đã áp dụng các 
biện pháp tương tự để thúc đẩy các lĩnh vực 
STEM cho thanh thiếu niên bắt đầu từ năm 
2015 [9]. 
Như vậy, ở các nước có nền giáo dục 
hàng đầu trên thế giới đã có những hành 
động mạnh mẽ và rất cụ thể đề đẩy mạnh 
việc đưa chương trình STEM vào giáo dục 
phổ thông để tạo ra nguồn nhân lực làm việc 
Khoa học kỹ thuật ở trình độ cao nhằm thúc 
đẩy phát triển bền vững nền khoa học kỹ 
thuật quốc gia. 
Hình 3. Bản đồ phát triển STEM của thế giới 
Hình 4. Thống kê về số lượng tốt nghiệp 
STEM trên 100,000 dân năm 2011 
Hình 5. Thống kê sự tăng trưởng nhu cầu 
việc làm của các khối ngành nghề. 
10 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 57 (04/2020) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
3. PHÁT TRIỂN CÁC LOẠI ROBOT 
CHO GIẢNG DẠY STEM 
3.1. Vai trò của việc sử dụng Robot trong 
giáo dục STEM 
Với tính chất đa ngành, Robot cung cấp 
một mô trường học mang tính xây dựng, phù 
hợp cho việc lĩnh hội kiến thức về các môn 
Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học 
(STEM) [10]. Robot tỏ ra đặc biệt hiệu quả 
trong việc dạy STEM, vì nó cho phép học 
sinh được thực hành các ứng dụng thực tế 
của những khái niệm kỹ thuật và công nghệ; 
đồng thời và giúp giảm bớt tính chất trừu 
tượng của khoa học và toán học. Trong thực 
tế, rất nhiều hoạt động Robot đã làm tiền đề 
dẫn đến những cải tiến vượt bậc trong khoa 
học, công nghệ, kỹ thuật và toán học [11]. 
Robot có tiềm năng rất lớn để trở thành một 
học phần bổ sung hiệu quả cho giáo dục 
truyền thống. Tính hữu hình của robot và sự 
phấn khích mà chúng mang vào môi trường 
lớp học được coi là thuận lợi cho việc học tập 
của học sinh [12]. 
3.2. Các loại Robot điển hình cho giáo dục 
STEM 
LEGO NXT 
Mô-đun học tập Lego Mindstorms [13] 
bao gồm máy vi tính (NXT hoặc EV3), các 
phần tử LEGO (trục, đầu nối, bánh xe, bánh 
răng, v.v.), cảm biến và các loại động cơ cần 
thiết cho học sinh lắp ráp và lập trình. Sản 
phẩm đi kèm các cảm biến cơ bản như cảm 
biến cảm ứng, âm thanh, siêu âm, ánh sáng 
và con quay hồi chuyển. Hình 6 (Nguồn: 
https://wikipedia.com) minh họa Robot được 
chế tạo với Lego NXT. Bộ điều khiển có thể 
được lập trình bằng gói phần mềm có tên 
NXT G với bản chất là ngôn ngữ lập trình 
bằng đồ họa [14]. Lập trình đồ họa thích hợp 
hơn để giới thiệu lập trình khái niệm cho một 
sinh viên cấp độ mới bắt đầu trong giáo dục 
robot [15]. Các bài thực hành chính và ý 
nghĩa của Mô-đun LEGO NXT là: (1) 
Chuyển động một chiều dưới tác động của 
một gia tốc không đổi: bài học về vật lý, lực 
học; (2) Biến đổi tín hiệu tương tự sang tín 
hiệu số (ADC): xử lý tín hiệu cảm biến trong 
lập trình nhúng. Ngoài ra, giáo trình hướng 
dẫn của LEGO NXT cũng cung cấp rất nhiều 
chủ đề để làm quen với robot cơ bản và lập 
trình cho tất cả học sinh. 
VEX Cortex 
Theo như các tài liệu giáo dục hiện nay, 
rất nhiều tổ chức đang áp dụng Robot VEX 
vào chương trình giảng dạy của họ để tăng 
cường học tập STEM [16]. Mô-đun Robot 
VEX có thiết kế khung cứng nhắc và bộ xử 
lý mạnh mẽ và cũng đạt được sự phổ biến 
trong các cuộc thi robot ở cấp độ K12 và đại 
học để mở rộng sự tham gia của STEM. 
Mô-đun Robot VEX được sử dụng để phát 
triển kiến thức làm việc về phần cứng và 
phần mềm máy tính và dạy kỹ năng giải 
quyết vấn đề trong giáo dục STEM. Hình 7 là 
hình ảnh một robot học tập được xây dựng 
với nền tảng VEX Cortex có tên gọi là 
Boe-Bot (Nguồn: https://www.parallax.com). 
Mặc cho những tính năng vượt trội của 
các Robot trên nếu được áp dụng vào chương 
trình giảng dạy STEM cho học sinh Trung 
học Phổ thông, sẽ là không dễ để có thể sở 
hữu được các loại robot hiện đại này tại Việt 
Nam do các yếu tố về giá thành và độ sẵn có 
trong thị trường. Ngoài ra, việc sử dụng 
những Robot hiện đại này có hạn chế rất lớn 
là khả năng linh hoạt trong lập trình. Do phần 
mềm lập trình do chính nhà sản xuất thiết kế 
và tối ưu cho hệ thống phần cứng của họ nên 
việc ta muốn can thiệp vào hệ thống và sáng 
tạo ra các ứng dụng khác là rất khó khả thi. 
Vì lý do trên, việc nghiên cứu các mô hình 
Robot có thể được lắp rắp từ những mô-đun 
Hình 6. Robot học tập NXT 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 57 (04/2020) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
11 
linh kiện có sẵn trên thì trường Việt Nam và 
được lập trình đơn giản trở nên rất quan 
trọng trong việc áp dụng Robot vào giảng 
dạy các môn học STEM trong trường Trung 
học Phổ thông. Trong nghiên cứu này, hai 
loại Robot phù hợp hơn cho học sinh Trung 
học Phổ thông tại môi trường đào tạo Việt 
Nam sẽ được đề xuất. Các Robot đề xuất sẽ 
được thiết kế đơn giản, dễ tiếp cận đối với 
học sinh Việt Nam và từng hoạt động sẽ có ý 
nghĩa tương ứng giống với các Mô-đun học 
tập tiên tiến trên thế giới. 
3.3. Phát triển Robot cho giáo dục STEM 
trong trường THPT tại Việt Nam 
a. Quy trình phát triển các Robot cho 
giáo dục STEM 
Mục tiêu của nghiên cứu này là dùng các 
robot thu hút học sinh phổ thông đến với 
STEM. Mục tiêu của nghiên cứu tập trung 
vào hai hướng chính: (1) Hoàn thiện và nâng 
cao hiệu quả các robot trong giáo dục STEM 
cho học sinh trung học phổ thông, (2) Đề 
xuất các giải pháp triển khai và áp dụng các 
robot này vào các hoạt động ngoại khóa tại 
các trường Trung học phổ thông. Hướng thứ 
nhất, nhóm tác giả đề xuất thiết kế, xây dựng 
phần cứng và chương trình phần mềm cho 
các robot dùng trong giáo dục STEM phù 
hợp với khả năng của nhiều lứa tuổi của học 
sinh. Các robot có dạng module người học có 
thể thực hành tự lắp ráp, đồng thời người học 
có thể tự lập trình những tính năng cơ bản 
trên robot thực tế. Hướng thứ hai, sau khi 
hoàn thành thiết bị phần cứng, nhóm nghiên 
cứu, cũng xây dựng kế hoạch triển khai tại 
các trường trung học phổ thông trên địa bàn 
TPHCM sau đó sẽ nhân rộng ra trên cả nước 
đặc biệt là các vùng xa khu vực đô thị. Lưu 
đồ thực hiện được trình bày tóm gọn như 
trong Hình 8. 
Việc triển khai giảng dạy STEM dự kiến 
sẽ thực hiện ở các trường trung học phổ thông 
có hợp tác với Đại học Sư phạm Kỹ thuật 
Thành phố Hồ Chí Minh. Chương trình sẽ 
được thực hiện độc lập hoặc lồng ghép vào 
các buổi tư vấn tuyển sinh của nhà trường 
hoặc các dịp sinh hoạt ngoại khóa của học 
sinh hoặc các trại hè nghiên cứu khoa học. 
Sau khi nhận được những thông tin phản hồi, 
nhóm nghiên cứu sẽ thực hiện hiệu chỉnh 
robot thông qua các phiếu đánh giá hoặc vấn 
đáp trực tiếp. Các trường dự kiến chọn thử 
nghiệm là Trường PTTH Long Trường, Quận 
9, TP.HCM, Trường PTTH Nguyễn Hữu 
Huân, Quận Thủ Đức, TP.HCM. Đồng thời 
Công ty TNHH Hoàng Việt Thanh hỗ trợ 
chuyển giao công nghệ cho các cơ sở giáo dục 
đào tạo khác có nhu cầu giảng dạy về STEM. 
b. Xây dựng phần cứng của Robot cho 
giáo dục STEM 
Loại Robot thứ nhất được đề xuất cho 
việc giảng dạy STEM là “Robot dò đường”, 
được xây dựng theo từng Mô-đun giúp học 
sinh có thể tự lắp ráp khi thực hành. Loại 
Robot này có khả năng lập trình được. Khi 
Hình 7. Robot VEX Cortex Boe-Bot 
Khảo sát thực trạng sử dụng Robot trong giáo dục 
STEM 
Đề xuất các loại Robot cho giáo dục STEM 
Xây dựng phần cứng và viết chương trình các chức 
năng của Robot 
Thử nghiệm hoạt động phần cứng và các chức năng 
của Robot 
Chỉnh sửa và hoàn hiện các Robot cho giáo dục 
STEM 
Hình 6. Quy trình phát triển các loại Robot 
cho giáo dục STEM 
12 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 57 (04/2020) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
học sinh muốn Robot vận hành theo mong 
muốn bắt buộc phải suy luận, dùng tư duy về 
toán học, kỹ năng lập trình để lập trình cho 
Robot. Ngoài ra, để Robot có thể di chuyển 
tốt trong mê cung, người học còn cần kiến 
thức căn bản về chuyên ngành Điều khiển Tự 
động. Hình ảnh Robot dò đường và các 
mô-đun linh kiện được trình bày trong Hình 
9 và Bảng 1. 
Bảng 1. Danh sách linh kiện cần thiết để lắp 
ráp Robot dò đường 
Stt Linh kiện 
1 Arduino Uno R3 
2 Cảm biến siêu âm HC-SR04 
3 Động cơ DC giảm tốc 
4 Nguồn điện – Pin 12V 
5 Mạch điều khiển động cơ L298N 
6 Dây điện kết nối 
Loại Robot đề xuất thứ hai là “Robot 
khiêu vũ” như trong hình 10. Loại mô hình 
này cũng được xây dựng theo từng Mô-đun 
riêng biệt, người dùng sẽ tự lắp ráp khi vận 
hành. Điểm thú vị là các điệu khiêu vũ có thể 
thay đổi tùy theo chương trình học sinh lập 
trình cho Robot. Thử thách của Robot này là 
các bạn học sinh phải lập trình thời gian giữa 
các động tác sao cho khớp với tiếng nhạc. 
Bảng 2. Danh sách linh kiện cần thiết để lắp 
ráp Robot khiêu vũ 
Stt Linh kiện 
1 Bộ khung Robot người 9 bậc tự do 
2 Arduino Uno R3 
3 Servo RC MG996R 
4 Dây cắm kết nối 
5 Mô-đun điều khiển Servo PCA9685 
(a) 
(b) 
Hình 7. Mô hình robot dò đường. (a) Mô 
hình robot sau khi lắp ráp hoàn chỉnh, (b) 
Linh kiện cần thiết để lắp ráp mô hình. 
(b) 
Hình 8. Mô hình robot Dancing. (a) Mô 
hình robot sau khi lắp ráp hoàn chỉnh, (b) 
Linh kiện cần thiết để lắp ráp mô hình. 
(a) 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 57 (04/2020) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
13 
Các Robot sau khi lập trình hoàn thiện sẽ 
được đưa vào các hoạt động thi đấu để học 
sinh có thể học hỏi lẫn nhau về cách thức lập 
trình cũng như tự đánh giá kiểm chứng, so 
sánh kết quả. Tư duy về quy trình thiết kế kỹ 
thuật (Engineering Design Process) cũng như 
tư duy theo hướng thiết kế để giải quyết vấn 
đề (Design thinking) sẽ được vận dụng trong 
các hoạt động thực hành này. Các phương 
pháp giảng dạy theo hướng học theo dự án 
(Project based learning) cũng được nghiên 
cứu kỹ để đưa ra phương pháp sư phạm phù 
hợp nhằm khuyến khích học sinh tham gia vào 
STEM khi lựa chọn nghề nghiệp sau này. Tài 
liệu giảng dạy cũng sẽ được biên soạn nhằm 
chuyển giao cho các đối tượng mong muốn 
giảng dạy về lĩnh vực này trong các trường 
phổ thông hoặc các cơ sở giáo dục khác. Bảng 
3 tóm tắt các hoạt động của học sinh và những 
kỹ năng cần thiết của học sinh khi thực hiện 
các nội dung thực hành. 
Bảng 3. Nội dung bài thực hành cho Robot 
Dancing và Robot dò line 
Bước Hoạt động Kỹ năng 
1 
Xác định phương 
pháp tiếp cận vấn 
đề: Làm thế nào để 
lắp ráp Robot đúng 
cách. 
Khả năng 
giải quyết 
vấn đề, tìm 
logic của một 
hệ thống 
Robot. 
2 
Thực hiện lắp ráp 
phần cứng của 
Robot 
Áp dụng kỹ 
năng láp ráp, 
cơ khí 
3 
Lắp đặt hệ thống 
điện, bộ điều khiển 
Arduino và kết nối 
động cơ 
Kiến thức về 
điện, điện tử 
và động cơ 
4 
Viết chương trình 
điều khiển cho 
Robot trên phần 
mềm Arduino IDE 
Kiến thức lập 
trình căn bản, 
ngôn ngữ lập 
trình C 
5 
Nạp chương trình 
điều khiển và chạy 
thử Robot 
Kỹ năng lập 
trình nhúng 
và khả năng 
gỡ lỗi 
Bước Hoạt động Kỹ năng 
6 
Lập trình các động 
tác căn bản cho 
Robot Dancing 
(tiến, lùi, bước 
sang trái/phải) 
Lập trình các hoạt 
động chạy tới, lùi, 
rẽ trái, phải, thay 
đổi tốc độ của 
Robot dò đường 
Khả năng tự 
phát triển 
những 
chương trình 
nâng cao cho 
Robot 
7 
Thực hành các tác 
vụ theo yêu cầu 
khác 
Kỹ năng lập 
luận và giải 
quyết vấn đề 
hoàn chỉnh 
c. Xây dựng các chức năng của Robot 
cho giáo dục STEM 
Sau khi hoàn thành công đoạn lắp ráp 
phần cứng, hai Robot sẽ được lập trình điều 
khiển để thực hiện các bài thử nghiệm. Công 
việc lập trình sẽ được thực hiện thông qua 
phần mềm Arduino IDE. Đây là phần mềm 
mã nguồn mở, và là loại đơn giản nhất cho đối 
tượng người mới bắt đầu học lập trình Robot. 
Hình 11 là giao diện của Arduino IDE. 
Đối với Robot dò đường, mục tiêu lập 
trình sao cho Robot có khả năng tự động di 
chuyển bám tường trong sa hình là dạng mê 
cung đơn giản. Hình 12 thể hiện quá trình thực 
hiện phần “tìm đường trong mê cung” của 
Robot dò đường trong sa hình xoắn ốc. 
Hình 9. Giao diện Arduino IDE 
14 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 57 (04/2020) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
Đối với Robot khiêu vũ, mục tiêu lập 
trình là làm sao cho Robot có khả năng thực 
hiện các động tác nhảy theo điệu nhạc đơn 
giản và các động tác di chuyển giống như con 
người. Hình 13 thể hiện một vài động tác nhảy 
của Robot. 
4. TRIỂN KHAI SỬ DỤNG ROBOT 
CHO GIÁO DỤC STEM QUA TỔ 
CHỨC HOẠT ĐỘNG NGOẠI KHÓA 
TẠI CÁC TRƯỜNG THPT 
Có nhiều hình thức triển khai các hoạt 
động STEM cho học sinh thông qua các 
Robot. Các hoạt động này có thể sắp xếp 
theo thứ tự mức độ từ dễ đến khó cho học 
sinh với các lứa tuổi và năng lực trình độ 
khác nhau về khoa học kỹ thuật có thể tham 
gia. Trong nghiên cứu này tác giả chia làm 3 
mức độ. Ở mức độ 1, ban tổ chức triển lãm 
các Robot và giới thiệu các thông số, ứng 
dụng cơ bản về Robot hoặc giải thích thông 
qua các video ứng dụng thực tế. Ở mức độ 2, 
ban tổ chức hướng dẫn cho học sinh thực 
hành một số chức năng sau khi đã được giới 
thiệu các chức năng cơ bản ở mức 1. Ở mức 
độ 3, các học sinh sẽ được giới thiệu nội 
dung các cuộc thi và tiến hành thi đấu theo 
nhóm. Trong nghiên cứu này, tác giả đề xuất 
phương án tiếp cận bằng các cuộc thi sau khi 
đã huấn luyện cơ bản cho học sinh các kiến 
thức và chức năng của Robot. 
Ở Robot dò đường, ban tổ chức tiến hành 
thực hiện cuộc thi “Micromouse – Robot tìm 
đường trong mê cung”. Mỗi đội thi gồm 3 – 4 
thành viên thuộc cùng một lớp học. Khuyến 
khích mỗi đội có 01 người hướng dẫn; người 
hướng dẫn phải là giáo viên trong trường. Các 
đội thi được phép thay thế và/hoặc bổ sung tối 
đa 50% số lượng thành viên ban đầu, và đảm 
bảo phải có tối thiểu 2 thành viên ban đầu. 
Thể lệ cuộc thi được thể hiện trong Bảng 4. 
Với cách thức tiến hành tương tự, nội dung thi 
đấu của cuộc thi “Dancing Robot” được thể 
hiện trong Bảng 5. 
Bảng 4. Thể lệ Cuộc thi Micromouse 
Vòng 1: Vòng đấu loại 
Mô tả Cách tính điểm 
- Mỗi đội thi được 
trang bị các module 
của Robot. Các đội 
tiến hành lắp ráp và 
lập trình cho Robot 
- Nhiệm vụ: Các đội 
phải hoàn thành 
thuật toán điều khiển 
và nạp vào Robot 
trước khi thực hiện 
phần thi. Robot có 
khả năng chạy trong 
mê cung, rẽ trái, rẽ 
phải cho đến khi 
thoát được ra khỏi 
mê cung. 
- Trên mê cung thi 
đấu sẽ có những 
điểm chốt tính 
điểm. Khi vượt qua 
mỗi chốt, các đội sẽ 
đạt được 5 điểm, và 
nếu thoát được ra 
khỏi mê cung sẽ 
được thưởng 10 
điểm. 
- Thể lệ tính điểm 
sẽ giống nhau trong 
tất cả các phần thi. 
- Trường hợp xe đi 
kẹt, hoặc không di 
chuyển đúng đường 
Hình 10. Robot dò đường trong mê cung 
Hình 11. Robot đang khiêu vũ 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 57 (04/2020) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
15 
- Thách thức: 
 Robot chạy song 
song với 2 tường mê 
cung, không bị va 
chạm liên tục. 
 Nhận diện đúng 
hướng rẽ (trái/phải) 
và thực hiện việc rẽ 
nhanh chóng. 
- Mỗi lượt thi gồm 2 
đội thực hiện phần 
thi. Các đội tối ưu 
thuật toán trên máy 
tính cá nhân. 
đi, các đội được 
xuất phát lại từ 
điểm chốt trước đó 
(theo tín hiệu từ 
trọng tài). 
- Các đội được xếp 
theo thứ tự từ cao 
xuống thấp theo số 
điểm đạt được. 
- 8 đội có thành tích 
tốt nhất sẽ bước 
tiếp vòng sau. 
Vòng 2: Vòng chung kết 
Mô tả Cách tính điểm 
Trận 1: 
- 08 đội thi bốc thăm 
chia thành 4 cặp. 
- Lần lượt từng cặp 
cùng thi đấu một 
lượt trên 2 mê cung 
độc lập. 
- Mỗi đội có 2 phút 
để chuẩn bị đưa xe 
vào vạch xuất phát, 
sẵn sàng thi đấu. 
- 4 đội có thành tích 
tốt nhất sẽ được 
bước tiếp tới vòng 
sau. 
Trận 2: 
- 04 đội được chia 
thành 2 cặp đấu loại 
trực tiếp: Đội có kết 
quả cao nhất vòng 1 
đấu với đội có kết 
quả thấp nhất; Đội có 
kết quả cao thứ 2 đấu 
với đội cao thứ 3. 
- Thử thách bí mật 
sẽ được công bố 
trước phần thi. 
- 2 đội chiến thắng 
của 2 trận sẽ bước 
vào trận chung kết. 
Chung kết: 
- 02 đội thi đấu trực 
tiếp để tìm ra nhà vô 
địch 
- Sẽ có sự chỉnh sửa 
sa hình mê cung để 
tăng độ khó. 
- Đội chiến thắng là 
đội thoát được khỏi 
mê cung trước hoặc 
đạt được nhiều chốt 
điểm trong thời 
gian nhanh hơn. 
Bảng 5. Thể lệ cuộc thi Dancing Robot 
Vòng thi Mô tả 
Vòng 1: 
Đấu loại 
- Thời gian thi đấu 3 phút. 
- Thực hiện các điệu nhảy tự 
do trên nền nhạc do ban tổ 
chức đưa ra 
- Mỗi bảng gồm 3 đội thi đấu 
với nhau và các đội nhất bảng 
sẽ được vào vòng tiếp theo 
Vòng 2: 
Bán kết 
- Thời gian thi đấu 3 phút. 
- Thực hiện các điệu nhảy trên 
nền nhạc từ chậm đến nhanh 
hoặc ngược lại do Ban tổ chức 
đưa ra. Các robot phải điều 
chỉnh tốc độ thực thi các động 
tác cho phù hợp với giai điệu 
của nhạc (nhạc nhanh nhảy 
nhanh, nhạc chậm nhảy chậm). 
- Mỗi bảng gồm 2 đội và đội 
thắng được vào vòng tiếp theo 
Vòng 3: 
Chung 
kết 
- Mỗi robot lần lượt trình bày 
bài diễn solo trong 2 phút. 
- Thực hiện các điệu nhảy trên 
nền nhạc đã được chuẩn bị 
trước (SV tự chọn và nộp trước 
cho ban tổ chức). 
Chú ý: Robot thắng cuộc sẽ dựa trên điểm 
của hội đồng giám khảo với tiêu chí: 
 Số lượng phong phú các động tác 
 Sự phù hợp giữa các động tác và giai 
điệu nhạc 
 Tính thẩm mỹ của mỗi động tác. 
5. KẾT LUẬN 
Việc tạo ra các Robot và sân chơi học thuật 
gắn liền với lĩnh vực STEM sẽ giúp định 
hướng nghề nghiệp, tạo sự đam mê cho học 
sinh phổ thông trung học nhằm thu hút số 
lượng sinh viên theo học các lĩnh vực STEM. 
Đồng thời những hoạt động này mang lại sự 
hào hứng trong việc tìm tòi nghiên cứu khoa 
học trong học sinh phổ thông. Nâng cao chất 
lượng giảng dạy tại các trường trung học phổ 
thông thông qua các phương pháp học tập 
dựa trên dự án thực tế trên robot. Nghiên cứu 
16 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 57 (04/2020) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
này gián tiếp tạo ra nguồn nhân lực có kỹ 
năng khoa học kỹ thuật cao để phục vụ công 
cuộc công nghiệp hóa đất nước cũng như 
giúp Việt Nam theo kịp cuộc Cách mạng 
công nghiệp 4.0 của thế giới. 
LỜI CẢM ƠN 
Nghiên cứu này thuộc đề tài mã số 
B2018.SPK.01 được tài trợ bởi Bộ Giáo dục và 
Đào tạo và Tổ chức chủ trì là Trường Đại học 
Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Jane J. Lee "Obama's Budget Shuffles STEM Education Deck". American Association 
for the Advancement of Science, 2012 
[2] J.L. Irwin, D.E. Oppliger, J.M. Pearce, G. Anzalone, “Evaluation of RepRap 3D Printer 
Workshops in K-12 STEM”, 122nd ASEE Conf. Proceedings, paper ID 12036, 2015 
[3] Yu Xie, Michael Fang, and Kimberlee Shauman, "STEM Education", 2015 
[4] Vandell, D. L., “California afterschool outcome measures project: Field test of the online 
toolbox” (Final report submitted to the California Department of Education), 2012 
[5] https://floridapoly.edu/stem-education-florida-need-know/ 
[6] https://marylandstemfestival.org/ 
[7] https://blossomscholastic.org/cincinnati-camps/ 
[8] Labor, United. “The STEM Workforce Challenge: The Role of the Public Workforce 
System in a National Solution for a Competitive Science, Technology, Engineering, and 
Mathematics (STEM) Workforce”, Federal Publications, 2007 
[9] Langdon, D. & McKittrick, G. & Beede, David & Khan, B. & Doms, M., “STEM: Good 
jobs now and for the future”, 2013 
[10] A. Khanlari. “Effects of educational robots on learning STEM and on students’ attitude 
toward stem.” In Conference on Engineering Education, pp. 62–66, 2013. 
[11] C. Kim, D. Kim, J. Yuan, R. Hill, P. Doshi, & C. Thai. “Robotics to promote elementary 
education pre-service teachers’ STEM engagement, learning, and teaching.” Computers 
& Education, 91, 14–31, 2015 
[12] M. Karim, S. Lemaignan, & F. Mondada. “A review: Can robots reshape k-12 STEM 
education?” In International Workshop on Advanced Robotics and its Social Impacts, 
pp. 1–8, 2015. 
[13] W. Wang. “A mini experiment of offering STEM education to several age groups 
through the use of robots.” In 2016 IEEE Integrated STEM Education Conference 
(ISEC), pp. 120–127, 2016. 
[14] A. Cruz-Martín, J. A. Fernández-Madrigal, C. Galindo, J. González Jiménez, C. 
Stockmans-Daou, & J. L. Blanco-Claraco. “A lego mindstorms nxt approach for 
teaching at data acquisition, control systems engineering and real-time systems 
undergraduate courses.” Computers & Education, 59, 974–988, 2012. 
[15] F. Tuluri, J. Colonias, D. Vance, D. Dixon, M. White, & A. Edwards. “Robotics-based 
educational tool—An interactive learning platform to enhance understanding behavior 
of physical systems.” The Researcher, 27(1), 89–104, 2014. 
[16] F. Sullivana, & J. Heffernana. “Robotic construction kits as computational 
manipulatives for learning in the STEM disciplines.” Journal of Research on 
Technology in Education, 48(2), 105–128, 2016. 
Tác giả chịu trách nhiệm bài viết: 
Họ tên: Lê Mỹ Hà 
Đơn vị: Khoa Điện – Điện Tử, Trường ĐH SPKT TPHCM 
Email: halm@hcmute.edu.vn