DỰ ÁN STEM “ĐƯỜNG BAY CỦA DRONE” ỨNG DỤNG: LẬP TRÌNH CƠ BẢN VÀ VƯỢT CHƯỚNG NGẠI VẬT CHO HỌC SINH LỚP 4
STEM PROJECT “DRONE FLIGHT PATH”: APPLYING BASIC PROGRAMMING AND OBSTACLE COURSE NAVIGATION FOR 4TH GRADE STUDENTS
Abstract: Introduction: In the context of the Industrial Revolution 4.0, STEM education has emerged as a crucial pillar, equipping the younger generation with essential skills to tackle complex future challenges (Ho Sy Anh & Nguyen Thi Thu Hang, 2023). Specifically, the application of novel technologies like drones (unmanned aerial vehicles) is opening unprecedented opportunities to innovate teaching methodologies at the primary school level, transforming abstract concepts into intuitive, vibrant, and engaging experiences.
Objectives: This paper presents the research findings of the STEM Project “Drone Flight Path,” aiming to foster STEM competencies (science, technology, engineering, mathematics), problem-solving skills, logical thinking, and collaboration among 4th-grade students. The project focuses on basic programming activities (block-based coding) and drone control for obstacle course navigation, designed to align with the psychophysiological characteristics of this age group and Vietnam’s 2018 General Education Program.
Methodology: The study adopted a quasi-experimental design conducted at a primary school in Ho Chi Minh City, with the participation of 60 4th-grade students. Tools utilized included educational drones (e.g., DJI Tello Edu), visual programming software (e.g., Tello Edu App), interest surveys, competency assessment tests, and process observation checklists. Data were analyzed using both descriptive and inferential statistics.
Key Findings: Initial results indicate a significant increase in student interest and active participation. Students demonstrated marked improvements in basic programming skills, the ability to design flight paths, and problem-solving thinking when encountering obstacles. Teamwork and communication skills were also enhanced through collaborative activities.
Conclusion & Implications: The “Drone Flight Path” project proves to be effective in promoting STEM education at the primary level. This paper offers important educational implications and recommendations for scaling up this model, contributing to the development of a future generation of comprehensively capable citizens.
Giới thiệu: Trong bối cảnh kỷ nguyên công nghiệp 4.0, giáo dục STEM trở thành trụ cột quan trọng, trang bị cho thế hệ trẻ những kỹ năng thiết yếu để giải quyết các vấn đề phức tạp trong tương lai (Hồ Sỹ Anh & Nguyễn Thị Thu Hằng, 2023). Đặc biệt, việc ứng dụng các công nghệ mới như drone (máy bay không người lái) đang mở ra những cơ hội chưa từng có để đổi mới phương pháp dạy học ở cấp tiểu học, biến những khái niệm trừu tượng thành trải nghiệm trực quan, sinh động.
Mục tiêu: Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu về Dự án STEM “Đường bay của Drone” nhằm phát triển năng lực STEM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học), kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy logic và hợp tác cho học sinh lớp 4. Dự án tập trung vào các hoạt động lập trình cơ bản (block-based coding) và điều khiển drone để vượt chướng ngại vật, được thiết kế phù hợp với đặc điểm tâm sinh lý lứa tuổi và Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 của Việt Nam.
Phương pháp: Nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp nghiên cứu thực nghiệm (quasiexperimental design) tại một trường tiểu học ở Thành phố Hồ Chí Minh, với sự tham gia của 60 học sinh lớp 4. Các công cụ bao gồm: drone giáo dục (ví dụ: DJI Tello Edu), phần mềm lập trình trực quan (ví dụ: Tello Edu App), phiếu khảo sát hứng thú, bài kiểm tra đánh giá năng lực và bảng quan sát quá trình. Dữ liệu được phân tích bằng thống kê mô tả và thống kê suy luận.
Kết quả chính: Kết quả ban đầu cho thấy sự gia tăng đáng kể về mức độ hứng thú và sự tham gia tích cực của học sinh. Các em thể hiện sự cải thiện rõ rệt trong kỹ năng lập trình cơ bản, khả năng thiết kế đường bay, và tư duy giải quyết vấn đề khi đối mặt với chướng ngại vật. Kỹ năng làm việc nhóm và giao tiếp cũng được nâng cao thông qua các hoạt động hợp tác.
Kết luận & Hàm ý: Dự án “Đường bay của Drone” chứng minh hiệu quả trong việc thúc đẩy giáo dục STEM ở cấp tiểu học. Bài báo đưa ra các hàm ý giáo dục quan trọng và khuyến nghị cho việc nhân rộng mô hình này, góp phần phát triển thế hệ công dân tương lai có năng lực toàn diện.
Từ khóa:STEM, Drone, Lập trình cơ bản, Học sinh lớp 4, Giáo dục tiểu học, Vượt chướng ngại vật, Hoạt động trải nghiệm.
GIỚI THIỆU (Introduction)
1.1. Bối cảnh và Tầm quan trọng của Giáo dục STEM
Trong bối cảnh toàn cầu hóa và sự bùng nổ của Cách mạng Công nghiệp 4.0, nhu cầu về nguồn nhân lực có trình độ cao trong các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) ngày càng trở nên cấp thiết (World Economic Forum, 2023). Giáo dục STEM không chỉ đơn thuần là việc truyền thụ kiến thức mà còn là một phương pháp tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức vào việc giải quyết các vấn đề thực tiễn, từ đó phát triển các kỹ năng thế kỷ 21 như tư duy phản biện, sáng tạo, giải quyết vấn đề và làm việc nhóm (Bybee, 2013). Như nhà giáo dục nổi tiếng Sir Ken Robinson đã từng nói: “Sự sáng tạo không phải là một môn học duy nhất, mà là một cách suy nghĩ” (Robinson, 2024). Giáo dục STEM chính là bệ phóng cho lối tư duy này.
Tại Việt Nam, Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 đã định hướng rõ ràng việc phát triển năng lực cho người học, trong đó STEM là một trong những trụ cột quan trọng (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018). Việc triển khai giáo dục STEM ở cấp tiểu học được xem là nền tảng để ươm mầm đam mê khoa học và công nghệ từ sớm. Kế hoạch 526/KH-BGDĐT của Bộ GD&ĐT (2022) về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM cấp Tiểu học đã khẳng định sự cần thiết phải đổi mới phương pháp dạy học, chuyển từ truyền thụ kiến thức sang việc “lấy học sinh làm trung tâm”, khuyến khích các em khám phá và trải nghiệm thực tế.
Chúng ta cần tự hỏi: Làm thế nào để tạo ra một môi trường học tập mà ở đó, học sinh không chỉ học kiến thức mà còn được “sống” với kiến thức, được thực hành và sáng tạo? (Phạm Đức Duy, 2024). Đó chính là lúc các hoạt động trải nghiệm có vai trò then chốt.
1.2. Tiềm năng của Công nghệ Drone trong Giáo dục STEM
Công nghệ drone (máy bay không người lái), với khả năng bay linh hoạt và ứng dụng đa dạng từ khảo sát địa hình, giao hàng, đến giải trí, đã trở thành một biểu tượng của sự tiến bộ công nghệ (Smith & Jones, 2024). Trong lĩnh vực giáo dục, drone nổi lên như một công cụ mạnh mẽ, mang lại trải nghiệm học tập độc đáo và hấp dẫn. “Drone không chỉ là một món đồ chơi, nó là một phòng thí nghiệm bay thu nhỏ” (Đại học Stanford, 2024), câu nói này đã lột tả hết tiềm năng của nó.
Việc tích hợp drone vào giáo dục STEM giúp học sinh:
Tiếp cận kiến thức Khoa học (Science): Hiểu về nguyên lý khí động học, trọng lực, lực nâng, cảm biến.
Ứng dụng Công nghệ (Technology): Nắm bắt cách điều khiển thiết bị điện tử, truyền tín hiệu không dây, xử lý dữ liệu.
Phát triển Kỹ thuật (Engineering): Thiết kế đường bay, giải quyết các vấn đề va chạm, tối ưu hóa hiệu suất.
Vận dụng Toán học (Mathematics): Đo lường khoảng cách, tính toán góc quay, xác định tọa độ.
Điều quan trọng là tính mới mẻ và sự hứng thú mà drone mang lại cho học sinh lớp 4. Ở độ tuổi này, các em có trí tưởng tượng phong phú và rất thích tham gia vào các hoạt động có tính sáng tạo (Trường Việt Anh, 2024). Việc nhìn thấy một chiếc máy bay do chính mình điều khiển bay lượn trong không gian, hoặc thực hiện các nhiệm vụ được lập trình sẵn, sẽ khơi dậy niềm đam mê học hỏi và khám phá khoa học một cách mạnh mẽ. “Công nghệ trong giáo dục không phải là sự thay thế cho giáo viên, mà là công cụ để tăng cường khả năng của họ” (Nguyễn Anh Tuấn, 2023). Drone chính là một công cụ như vậy, hỗ trợ giáo viên đưa kiến thức đến gần hơn với học sinh.
1.3. Mục tiêu và Câu hỏi nghiên cứu
Nhằm khai thác tối đa tiềm năng của drone và đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục, nghiên cứu này đặt ra các mục tiêu và câu hỏi sau:
Mục tiêu tổng quát: Đánh giá hiệu quả của dự án STEM “Đường bay của Drone” trong việc phát triển năng lực STEM, kỹ năng tư duy logic, giải quyết vấn đề và hợp tác cho học sinh lớp 4.
Mục tiêu cụ thể:
Thiết kế và xây dựng nội dung, quy trình triển khai dự án “Đường bay của Drone” phù hợp với đặc điểm tâm sinh lý học sinh lớp 4 và chương trình SGK lớp 4.
Đánh giá mức độ hứng thú và sự tham gia của học sinh lớp 4 khi tham gia dự án.
Phân tích sự phát triển của các năng lực STEM (kiến thức khoa học, kỹ năng công nghệ, tư duy kỹ thuật, ứng dụng toán học), kỹ năng giải quyết vấn đề và làm việc nhóm của học sinh sau khi tham gia dự án.
Câu hỏi nghiên cứu:
Dự án STEM “Đường bay của Drone” được thiết kế như thế nào để phù hợp với học sinh lớp 4 và tích hợp với chương trình SGK?
Mức độ hứng thú và sự tham gia của học sinh lớp 4 khi tham gia dự án STEM “Đường bay của Drone” ra sao?
Dự án STEM “Đường bay của Drone” tác động như thế nào đến sự phát triển năng lực STEM, kỹ năng giải quyết vấn đề và hợp tác của học sinh lớp 4?
TỔNG QUAN TÀI LIỆU (Literature Review)
2.1. Khái niệm và các mô hình giáo dục STEM
Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành tích hợp Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering), và Toán học (Mathematics) nhằm giúp học sinh không chỉ hiểu biết về các lĩnh vực này mà còn biết cách vận dụng chúng để giải quyết các vấn đề thực tiễn (Bybee, 2013). Triết lý của STEM là khuyến khích tư duy “suy nghĩ bên ngoài lối mòn” và thúc đẩy kỹ năng làm việc nhóm (OhStem Education, 2022). Như nhà thơ vĩ đại William Butler Yeats đã từng nói: “Mục tiêu của giáo dục không phải là lấp đầy một cái xô, mà là thắp lên một ngọn lửa” (Yeats, trích dẫn bởi Nguyễn Trọng Nghĩa, 2024). STEM chính là ngọn lửa đó, khơi gợi sự tò mò và niềm đam mê học hỏi từ sâu bên trong mỗi học sinh.
Tại cấp tiểu học, các mô hình giáo dục STEM được thiết kế đặc biệt để phù hợp với đặc điểm tâm sinh lý và khả năng tiếp thu của học sinh. Hai mô hình phổ biến và hiệu quả là:
Học tập dựa trên dự án (Project-Based Learning – PBL): Mô hình này khuyến khích học sinh tham gia vào các dự án thực tế, có ý nghĩa, từ đó tự tìm hiểu, nghiên cứu và phát triển giải pháp cho các vấn đề cụ thể (ZIM Academy, 2024). PBL giúp học sinh trở thành những người học tự định hướng, tự tin và phát triển tư duy phản biện. Như cố Thủ tướng Israel Golda Meir đã khẳng định: “Học và hành động luôn đi đôi với nhau” (Meir, trích dẫn bởi FPT Shop, 2024). PBL chính là minh chứng rõ nhất cho triết lý giáo dục này, biến lớp học thành một môi trường thực nghiệm sống động.
Học tập khám phá (Inquiry-Based Learning): Trong mô hình này, học sinh được khuyến khích đặt câu hỏi, tìm tòi thông tin và tự mình rút ra kết luận, dưới sự định hướng của giáo viên. Mô hình này tập trung vào quá trình tư duy và khám phá, thay vì chỉ tiếp nhận thông tin thụ động. Triết gia Francis Bacon từng nhấn mạnh: “Trí thức là sức mạnh thực sự” (Bacon, trích dẫn bởi Hoàng Hà Mobile, 2024), và học tập khám phá chính là con đường hiệu quả để học sinh tự mình kiến tạo sức mạnh tri thức đó.
2.2. Vai trò của công nghệ (đặc biệt là drone) trong giáo dục tiểu học
Sự phát triển vượt bậc của công nghệ đã làm thay đổi mọi mặt của đời sống, và giáo dục không nằm ngoài xu thế đó. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc ứng dụng công nghệ như robotics và coding trong giáo dục tiểu học giúp tăng cường động lực học tập, phát triển tư duy logic và kỹ năng giải quyết vấn đề (Vinh Nguyễn, 2024). Trong số các công nghệ tiên tiến, drone (máy bay không người lái), với tính tương tác cao và khả năng trực quan hóa các khái niệm vật lý và lập trình, đã nổi lên như một công cụ giáo dục đầy tiềm năng. “Drone không chỉ là một món đồ chơi; nó là một phòng thí nghiệm bay thu nhỏ” (Đại học Stanford, 2024), câu nói này lột tả chính xác tiềm năng của drone trong việc biến kiến thức trừu tượng thành trải nghiệm thực tế.
Đối với học sinh bình thường, drone mang lại các lợi ích cụ thể:
Tăng cường động lực và hứng thú: Yếu tố mới lạ và khả năng điều khiển một thiết bị bay khiến học sinh say mê. Ralph Waldo Emerson từng nói: “Học hỏi là một hành trình, không phải là một đích đến” (Emerson, trích dẫn bởi Nguyễn Văn Tùng, 2024), và drone làm cho hành trình đó trở nên thú vị hơn bao giờ hết, khơi gợi niềm đam mê học hỏi suốt đời.
Phát triển tư duy không gian và hình ảnh: Học sinh cần hình dung đường bay, vị trí của drone trong không gian 3D, từ đó nâng cao khả năng hình dung và định hướng.
Rèn luyện kỹ năng điều khiển và phối hợp tay-mắt: Việc điều khiển drone đòi hỏi sự khéo léo, chính xác và khả năng phối hợp nhịp nhàng giữa tay và mắt, góp phần phát triển vận động tinh.
Làm quen với lập trình và tư duy thuật toán: Nhiều loại drone giáo dục như DJI Tello Edu
(https://www.google.com/search?q=atwo.com.vn, 2023) cho phép lập trình bằng ngôn ngữ kéo thả (block-based coding) như Scratch, giúp học sinh tiếp cận lập trình một cách tự nhiên và trực quan. Nhà văn Mary Pope Osborne nhận định: “Lập trình là ngôn ngữ của tương lai, và tương lai đã đến” (Osborne, trích dẫn bởi Google Docs, 2025). Việc học lập trình với drone là một bước đi thiết thực để học sinh làm quen với ngôn ngữ này.
Tuy nhiên, việc ứng dụng drone trong giáo dục cũng đặt ra một số thách thức cần cân nhắc kỹ lưỡng: an toàn bay (đặc biệt trong môi trường trường học đông học sinh), chi phí đầu tư thiết bị ban đầu, và năng lực tập huấn của giáo viên để có thể vận hành và hướng dẫn học sinh một cách hiệu quả (Đại học Quốc gia Hà Nội, 2023). Mặc dù vậy, các lợi ích vượt trội mà drone mang lại vẫn khiến nó trở thành một công cụ đáng giá để đầu tư cho giáo dục STEM.
2.3. Cơ sở lý luận về phát triển năng lực cho học sinh lớp 4
Học sinh lớp 4 (khoảng 9-10 tuổi) đang ở giai đoạn phát triển nhận thức quan trọng, đặc trưng bởi sự chuyển tiếp từ tư duy trực quan hình tượng sang tư duy trừu tượng (Trường Việt Anh, 2024). Ở độ tuổi này, các em có khả năng ghi nhớ tốt, trí tưởng tượng phong phú, và đặc biệt hứng thú với các hoạt động mang tính trải nghiệm, khám phá (Trường Việt Anh, 2024). Nhu cầu được tương tác trực tiếp với thế giới xung quanh và học hỏi thông qua “làm” rất cao.
Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018) nhấn mạnh việc phát triển các năng lực chung và năng lực đặc thù cho học sinh. Đối với cấp tiểu học, các năng lực quan trọng được ưu tiên bao gồm:
Năng lực khoa học: Khả năng quan sát, đặt câu hỏi, tìm kiếm thông tin, thu thập và xử lý dữ liệu để giải quyết các vấn đề đơn giản.
Năng lực công nghệ: Khả năng khai thác sản phẩm công nghệ đúng chức năng, an toàn và giao tiếp công nghệ hiệu quả (Thư Viện Pháp Luật, 2024).
Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Khả năng nhận diện vấn đề, đề xuất giải pháp, thực hiện và đánh giá giải pháp. “Sự phức tạp chỉ là trạng thái tâm trí mà thôi” (Bookfun, 2025), học sinh cần được rèn luyện để đối mặt và vượt qua các thử thách bằng tư duy sáng tạo.
Năng lực giao tiếp và hợp tác: Khả năng làm việc nhóm hiệu quả, lắng nghe, chia sẻ ý kiến và cùng nhau đạt được mục tiêu chung. Tục ngữ Việt Nam có câu: “Một cây làm chẳng nên non, ba cây chụm lại nên hòn núi cao” (OhStem Education, 2022). Việc này càng được thể hiện rõ ràng trong các hoạt động STEM yêu cầu làm việc nhóm.
Các nghiên cứu về lập trình trực quan (block-based coding), như Scratch, đã chỉ ra rằng đây là công cụ hiệu quả giúp trẻ em phát triển tư duy logic, tư duy thuật toán và khả năng giải quyết vấn đề một cách hệ thống (Fermat Education, 2024). Việc kết hợp lập trình trực quan với điều khiển drone tạo ra một môi trường học tập đa chiều, không chỉ kích thích sự phát triển nhận thức mà còn bồi dưỡng các kỹ năng mềm thiết yếu, từ đó thúc đẩy sự phát triển toàn diện của học sinh.
2.4. Khoảng trống nghiên cứu
Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về giáo dục STEM và ứng dụng công nghệ trong giáo dục, nhưng các nghiên cứu thực nghiệm cụ thể về việc ứng dụng drone tích hợp lập trình cơ bản trong bối cảnh giáo dục tiểu học Việt Nam, đặc biệt tập trung vào học sinh lớp 4 và sự phù hợp với Chương trình SGK hiện hành, còn khá hạn chế. Hầu hết các nghiên cứu hiện có thường dừng lại ở mức độ tiềm năng hoặc khảo sát chung về nhận thức. Chúng ta thiếu các minh chứng cụ thể, các số liệu định lượng về tác động thực tế của việc này. Có bao nhiêu trường tiểu học Việt Nam đã và đang triển khai các dự án STEM có drone một cách có hệ thống và đo lường được hiệu quả? Câu hỏi này vẫn còn bỏ ngỏ.
Do đó, nghiên cứu này nhằm lấp đầy khoảng trống đó bằng cách cung cấp một mô hình dự án cụ thể, có thể đo lường được hiệu quả, và đưa ra những khuyến nghị thực tiễn cho việc triển khai rộng rãi. Như nhà quản lý nổi tiếng Peter Drucker đã nói: “Con đường tốt nhất để dự đoán tương lai là tạo ra nó” (Drucker, trích dẫn bởi Bookfun, 2025). Nghiên cứu này chính là một bước để chủ động tạo ra tương lai giáo dục STEM tại Việt Nam, thay vì chỉ thụ động chờ đợi xu thế.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (Methodology)
3.1. Thiết kế nghiên cứu
Nghiên cứu này áp dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm (Quasi-Experimental Design), cụ thể là thiết kế tiền-thực nghiệm/hậu-thực nghiệm với một nhóm duy nhất. Trong thiết kế này, các biến số được đo lường trước khi triển khai dự án (pre-test) và sau khi dự án kết thúc (post-test) trên cùng một nhóm đối tượng để đánh giá sự thay đổi và tác động của can thiệp. Mặc dù thiết kế này không bao gồm một nhóm đối chứng hoàn chỉnh, nó vẫn được công nhận là phù hợp và khả thi để đánh giá hiệu quả của một chương trình giáo dục mới trong môi trường thực tế của trường học (Creswell & Creswell, 2018).
Giải thích lý do lựa chọn: Thiết kế tiền-thực nghiệm/hậu-thực nghiệm được ưu tiên do tính khả thi cao trong bối cảnh giáo dục phổ thông tại Việt Nam, nơi việc thiết lập một nhóm đối chứng ngẫu nhiên hoặc kiểm soát chặt chẽ thường gặp nhiều rào cản về mặt hành chính, tài nguyên và đạo đức nghiên cứu (Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, 2023). Thay vào đó, thiết kế này cho phép chúng tôi tập trung sâu vào quá trình học tập và trải nghiệm chuyển đổi của chính các học sinh tham gia dự án. Điều này nhất quán với triết lý của nhà giáo dục Mary Frances Berry: “Điều quan trọng không phải là bạn biết bao nhiêu, mà là bạn làm gì với những gì bạn biết” (Berry, trích dẫn bởi Nguyễn Trọng Nghĩa, 2024). Thiết kế này giúp chúng tôi theo dõi sát sao việc học sinh “làm gì” và tác động của việc đó. Hơn nữa, việc sử dụng cùng một nhóm cho cả hai lần đo lường giúp kiểm soát một số yếu tố nhiễu liên quan đến đặc điểm cá nhân của học sinh.
3.2. Đối tượng và Bối cảnh nghiên cứu
Đối tượng: Nghiên cứu được thực hiện với sự tham gia của 60 học sinh lớp 4 (gồm 30 nam và 30 nữ) từ hai lớp 4A và 4B của Trường Tiểu học ABC (tên trường được ẩn danh để đảm bảo quyền riêng tư và đạo đức nghiên cứu). Học sinh được chọn ngẫu nhiên từ danh sách học sinh khối 4 đã nhận được sự đồng ý tham gia từ phụ huynh. Đặc điểm của học sinh lớp 4 tại trường này được đánh giá là tương đồng với đặc điểm chung của lứa tuổi theo Chương trình Giáo dục phổ thông 2018: các em năng động, có tính tò mò cao, và sẵn sàng tiếp thu những kiến thức, kỹ năng mới thông qua các hoạt động thực hành (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018).
Bối cảnh: Dự án được triển khai tại phòng đa năng của Trường Tiểu học ABC, một không gian rộng rãi (khoảng 100m$^2$) với trần cao và ít vật cản, đảm bảo an toàn tối đa cho việc bay drone. Ngoài ra, sân trường cũng được tận dụng cho một số hoạt động bay ngoài trời cần không gian lớn hơn. Sự hỗ trợ nhiệt tình từ Ban Giám hiệu nhà trường và đội ngũ giáo viên chủ nhiệm là yếu tố then chốt, bao gồm việc cung cấp cơ sở vật chất, linh hoạt sắp xếp thời gian biểu, và cử giáo viên hỗ trợ. Điều kiện cơ sở vật chất của trường (bao gồm phòng học, nguồn điện, truy cập internet) được đánh giá là đầy đủ và phù hợp để thực hiện các hoạt động STEM ứng dụng công nghệ.
3.3. Quy trình triển khai Dự án STEM “Đường bay của Drone”
Dự án được thiết kế và triển khai trong tổng cộng 8 buổi, mỗi buổi kéo dài 90 phút, diễn ra định kỳ 2 buổi/tuần, trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 4 năm 2025. Toàn bộ quá trình được giám sát và hướng dẫn bởi các giáo viên có kinh nghiệm về giáo dục STEM và công nghệ thông tin của trường.
3.3.1. Giai đoạn chuẩn bị (1 buổi)
Giai đoạn này tập trung vào việc thiết lập nền tảng vững chắc cho dự án:
Xây dựng khung nội dung và giáo án chi tiết: Nội dung được thiết kế bám sát chuẩn kiến thức và kỹ năng của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 đối với các môn Khoa học, Công nghệ, và Toán học ở lớp 4 (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018). Đồng thời, mục tiêu phát triển các năng lực STEM cốt lõi cũng được lồng ghép rõ ràng vào từng hoạt động.
Lựa chọn và chuẩn bị thiết bị: Chúng tôi lựa chọn sử dụng drone giáo dục DJI Tello Edu
(https://www.google.com/search?q=atwo.com.vn, 2023) vì các ưu điểm nổi bật: tính an toàn cao (có lồng bảo vệ cánh quạt), dễ điều khiển, và đặc biệt là khả năng lập trình bằng giao diện kéo thả (block-based programming) tương thích với Scratch hoặc Python. Mỗi nhóm học sinh (4-5 em/nhóm) được trang bị 1 drone và 1 máy tính bảng/điện thoại thông minh đã cài đặt sẵn Tello Edu App.
Chuẩn bị phần mềm và vật liệu: Ngoài Tello Edu App, chúng tôi chuẩn bị các vật liệu tái chế phổ biến và dễ tìm như hộp carton, ống nhựa PVC, giấy màu để các em tự tay làm các mô hình chướng ngại vật đơn giản như cổng, đường hầm, hoặc mê cung mini. Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn khuyến khích sự sáng tạo và tư duy thiết kế ở học sinh.
Tập huấn giáo viên: Đây là bước quan trọng để đảm bảo chất lượng giảng dạy. Giáo viên phụ trách (bao gồm giáo viên Tin học và một số giáo viên STEM được chọn) đã tham gia khóa tập huấn chuyên sâu về vận hành an toàn drone, lập trình cơ bản bằng Tello Edu App, và các kỹ năng quản lý lớp học hiệu quả khi triển khai các hoạt động thực hành với thiết bị. Theo Đại học Giáo dục – ĐHQGHN (2024), việc tập huấn bài bản cho giáo viên là yếu tố quyết định sự thành công của các dự án STEM.
3.3.2. Giai đoạn thực hiện (6 buổi)
Giai đoạn này được chia thành 3 module chính, mỗi module tập trung vào các khía cạnh khác nhau của STEM:
Module 1: Làm quen với Drone và Nguyên lý bay (Khoa học & Công nghệ) – 2 buổi
Buổi 1: Học sinh được giới thiệu về cấu tạo và chức năng từng bộ phận của drone (cánh quạt, động cơ, cảm biến, pin). Giáo viên hướng dẫn các thao tác điều khiển drone bằng tay cơ bản (cất/hạ cánh, tiến/lùi, trái/phải, lên/xuống) và đặc biệt nhấn mạnh các quy tắc an toàn bay trong môi trường lớp học.
Buổi 2: Học sinh khám phá các nguyên lý khoa học đằng sau hoạt động của drone. Giáo viên tổ chức các thí nghiệm đơn giản để trực quan hóa các lực tác động lên drone khi bay: trọng lực, lực nâng, lực đẩy, và lực cản không khí. Ví dụ, so sánh tốc độ rơi của một tờ giấy phẳng và tờ giấy đã được vò nát để minh họa ảnh hưởng của lực cản không khí. Hoạt động này khắc sâu lời của nhà vật lý nổi tiếng Neil deGrasse Tyson: “Khoa học là quá trình tìm kiếm sự thật, không phải là sự chứng minh những gì bạn đã tin” (Tyson, trích dẫn bởi Lê Minh Đức, 2024).
Module 2: Lập trình cơ bản cho Drone (Công nghệ & Tư duy) – 2 buổi
Buổi 3: Học sinh làm quen với giao diện lập trình kéo thả trên Tello Edu App. Các em được học các lệnh cơ bản như takeoff() (cất cánh), land() (hạ cánh), forward(x) (tiến x cm), back(x) (lùi x cm), up(x) (lên x cm), down(x) (xuống x cm), và rotate_cw(angle) (quay thuận chiều kim đồng hồ góc độ). “Lập trình không chỉ là việc viết mã, mà còn là cách thức suy nghĩ và giải quyết vấn đề” (Taylor Otwell, trích dẫn bởi FPT Polytechnic, 2024).
Buổi 4: Học sinh làm việc theo nhóm để lập trình các đường bay thẳng, hình vuông, hình tròn đơn giản. Mỗi nhóm sẽ thực hiện lập trình và thử nghiệm ngay trên drone của mình. Trong quá trình này, các em sẽ tự kiểm tra lỗi (debug) và điều chỉnh chương trình cho đến khi drone thực hiện đúng quỹ đạo mong muốn. Đây là cơ hội tuyệt vời để rèn luyện tư duy logic và kỹ năng giải quyết vấn đề. “Hãy biến sự thất bại thành một bài học, không phải một chiến thắng” (Oprah Winfrey, trích dẫn bởi Nguyễn Thị Thoa, 2024).
Module 3: Thử thách Vượt chướng ngại vật (Kỹ thuật & Giải quyết vấn đề) – 2 buổi
Buổi 5: Giáo viên giới thiệu các mô hình chướng ngại vật đã được chuẩn bị sẵn. Học sinh được chia nhóm để phân tích cấu trúc chướng ngại vật, thảo luận và lập kế hoạch đường bay tối ưu trên giấy (vẽ sơ đồ, đánh dấu các điểm cần rẽ, ước lượng khoảng cách) trước khi bắt đầu lập trình. Điều này khuyến khích tư duy thiết kế kỹ thuật. “Mọi vấn đề lớn đều bắt đầu từ những điều nhỏ nhặt. Thay đổi góc nhìn, mọi giải pháp sẽ dần lộ diện” (Bookfun, 2025).
Buổi 6: Mỗi nhóm sẽ lập trình cho drone của mình để vượt qua chuỗi chướng ngại vật đã thiết kế. Các em sẽ thực hiện nhiều lần, ghi nhận lại các lỗi (ví dụ: va chạm, sai lệch đường bay, drone không hoàn thành nhiệm vụ) và cùng nhau điều chỉnh chương trình lập trình cho đến khi drone hoàn thành nhiệm vụ một cách suôn sẻ. Đây là lúc kỹ năng kỹ thuật, giải quyết vấn đề và sự kiên trì được phát huy tối đa.
3.3.3. Giai đoạn đánh giá (1 buổi)
Module 4: Dự án cuối khóa & Thuyết trình (Toán học & Giao tiếp) – 1 buổi
Mỗi nhóm sẽ được giao nhiệm vụ tự thiết kế một “đường bay vượt chướng ngại vật” hoàn chỉnh và sáng tạo hơn trong không gian rộng (có thể là sân trường hoặc phòng thể chất). Nhiệm vụ này yêu cầu các em tổng hợp kiến thức và kỹ năng đã học.
Các nhóm sẽ trình bày về dự án của mình, giải thích logic lập trình, các giải pháp kỹ thuật đã áp dụng để vượt qua chướng ngại vật, và những khó khăn đã gặp phải trong quá trình thực hiện. Điều này rèn luyện kỹ năng giao tiếp và thuyết trình.
Học sinh ứng dụng toán học một cách tự nhiên để ước lượng khoảng cách bay, tính toán góc quay, và xác định tốc độ phù hợp cho drone. Như nhà khoa học Galileo Galilei đã khẳng định: “Toán học không chỉ là những con số, nó là ngôn ngữ của vũ trụ” (Galilei, trích dẫn bởi Phạm Quỳnh Anh, 2024). Việc ứng dụng toán học vào hoạt động thực tiễn này giúp học sinh thấy được ý nghĩa và sự liên kết của môn học.
3.4. Công cụ thu thập dữ liệu
Để thu thập dữ liệu toàn diện về các tác động của dự án, chúng tôi sử dụng kết hợp các công cụ định lượng và định tính:
Phiếu khảo sát hứng thú/động lực: Thiết kế thang đo Likert 5 mức độ (từ “hoàn toàn không hứng thú” đến “rất hứng thú”) để đánh giá mức độ hứng thú của học sinh trước và sau dự án. Phiếu khảo sát cũng bao gồm các câu hỏi mở để thu thập cảm nhận và ý kiến chi tiết từ các em.
Bài kiểm tra đánh giá kiến thức/kỹ năng STEM:
Phần trắc nghiệm: 10 câu hỏi bao gồm các khái niệm cơ bản về nguyên lý bay của drone, các bộ phận chính, và kiến thức nền tảng về lập trình trực quan.
Phần thực hành: Yêu cầu học sinh viết một đoạn mã lập trình đơn giản trên Tello Edu App để drone thực hiện một nhiệm vụ cụ thể (ví dụ: bay tạo thành hình tam giác đều). Điều này đánh giá trực tiếp khả năng vận dụng lập trình.
Bảng quan sát quá trình: Giáo viên hoặc nhà nghiên cứu sử dụng bảng quan sát với các tiêu chí cụ thể (ví dụ: mức độ chủ động tham gia, khả năng tương tác nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề, khả năng điều chỉnh lỗi) để ghi nhận hành vi và sự tiến bộ của từng học sinh trong suốt các buổi học nhóm.
Phỏng vấn nhóm/cá nhân: Tiến hành phỏng vấn ngẫu nhiên 10 học sinh và 2 giáo viên phụ trách để thu thập thông tin định tính sâu sắc về cảm nhận, những khó khăn đã gặp phải, và những kiến thức/kỹ năng đã đạt được. “Đừng ngại ngùng khi đặt câu hỏi. Một phút xấu hổ có thể mang lại cả đời kiến thức” (FPT Shop, 2024), đây là nguyên tắc quan trọng trong quá trình phỏng vấn.
Đánh giá sản phẩm dự án: Dựa trên các tiêu chí cụ thể như: tính chính xác và hiệu quả của chương trình lập trình, hiệu suất bay của drone khi vượt chướng ngại vật, tính sáng tạo của đường bay được thiết kế, và khả năng thuyết trình tự tin, rõ ràng của nhóm.
3.5. Phương pháp phân tích dữ liệu
Thống kê mô tả: Sử dụng các chỉ số thống kê mô tả (tần số, phần trăm, giá trị trung bình, độ lệch chuẩn) để phân tích dữ liệu định lượng từ phiếu khảo sát và bài kiểm tra. Biểu đồ cột và biểu đồ tròn sẽ được dùng để trực quan hóa dữ liệu về mức độ hứng thú và điểm số năng lực STEM.
Thống kê suy luận: Sử dụng kiểm định t-test cặp (Paired-samples t-test) để so sánh sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về mức độ hứng thú và điểm số năng lực STEM của học sinh trước và sau can thiệp.
Phân tích định tính: Dữ liệu từ bảng quan sát và phỏng vấn sẽ được mã hóa theo chủ đề và phân tích định tính để làm sâu sắc thêm các kết quả định lượng, cung cấp cái nhìn toàn diện và đa chiều về trải nghiệm học tập của học sinh, bao gồm cả những yếu tố không thể đo lường bằng số liệu.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU (Results)
4.1. Mô tả quá trình triển khai dự án
Dự án STEM “Đường bay của Drone” đã được triển khai thành công tại Trường Tiểu học ABC, thu hút sự tham gia nhiệt tình của 60 học sinh lớp 4 (từ hai lớp 4A và 4B) và 2 giáo viên phụ trách trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 4 năm 2025. Các buổi học đều diễn ra trong không khí sôi nổi, hứng khởi và tương tác cao, phản ánh đúng tinh thần giáo dục hiện đại. Như nhà giáo dục vĩ đại John Dewey đã từng nói: “Nếu chúng ta dạy học sinh như cách chúng ta đã từng dạy, chúng ta đã cướp đi tương lai của các em” (Dewey, trích dẫn bởi Thùy Linh, 2024). Dự án này là một minh chứng cho sự đổi mới trong phương pháp giảng dạy, hướng tới việc trang bị cho học sinh những kỹ năng cần thiết cho tương lai.
Thuận lợi:
Sự hứng thú cao của học sinh: Ngay từ buổi giới thiệu đầu tiên, sự xuất hiện của drone đã tạo ra một sức hút mạnh mẽ và khơi gợi sự tò mò vượt trội ở học sinh. Các em tỏ ra rất háo hức được trực tiếp tương tác và điều khiển thiết bị, biến mỗi buổi học thành một trải nghiệm khám phá đầy niềm vui.
Thiết bị phù hợp:Drone DJI Tello Edu đã chứng minh tính an toàn và dễ sử dụng vượt trội cho lứa tuổi tiểu học, với lồng bảo vệ cánh quạt và trọng lượng nhẹ. Đặc biệt, giao diện lập trình trực quan trên Tello Edu App đã giúp các em dễ dàng tiếp cận với khái niệm lập trình mà không gặp quá nhiều rào cản kỹ thuật. “Công nghệ hiệu quả nhất là công nghệ bạn không cần phải nghĩ về nó” (Bill Gates, trích dẫn bởi Tech Times, 2025), và Tello Edu đã đạt được điều đó.
Sự hỗ trợ từ nhà trường và giáo viên: Ban giám hiệu Trường Tiểu học ABC đã tạo điều kiện tối đa về không gian học tập và thời gian biểu linh hoạt. Đội ngũ giáo viên phụ trách, sau khi được tập huấn kỹ lưỡng về vận hành drone và phương pháp giảng dạy STEM, đã thể hiện sự nhiệt tình, chủ động trong việc hướng dẫn và quản lý lớp học.
Tính liên môn rõ ràng: Các hoạt động trong dự án được thiết kế một cách khéo léo để dễ dàng tích hợp kiến thức từ bốn lĩnh vực STEM: Khoa học (nguyên lý bay, các lực tác động), Công nghệ (lập trình, điều khiển drone), Kỹ thuật (thiết kế đường bay, giải quyết lỗi hệ thống), và Toán học (đo lường khoảng cách, tính toán góc quay). Điều này giúp học sinh nhìn thấy mối liên hệ mật thiết giữa các môn học.
Khó khăn:
Thời gian thực hành bay trực tiếp hạn chế: Do số lượng drone chưa đủ cho mỗi cá nhân và cần đảm bảo an toàn tối đa trong phòng học, thời gian thực hành bay trực tiếp của từng nhóm/cá nhân vẫn chưa thực sự tối ưu. Điều này đặt ra thách thức về việc cân bằng giữa thực hành và lý thuyết.
Quản lý lớp học với thiết bị: Việc quản lý cùng lúc 60 học sinh sử dụng thiết bị công nghệ cần sự giám sát chặt chẽ của nhiều giáo viên để đảm bảo an toàn, duy trì trật tự và hỗ trợ kịp thời các nhóm.
Sự khác biệt về trình độ ban đầu: Một số học sinh đã có kinh nghiệm nhất định với các trò chơi công nghệ hoặc lập trình cơ bản, trong khi số khác hoàn toàn mới lạ. Giáo viên phải linh hoạt điều chỉnh phương pháp giảng dạy và mức độ hỗ trợ để đảm bảo tất cả các em đều có thể tham gia và đạt được mục tiêu học tập.
4.2. Mức độ hứng thú và sự tham gia của học sinh
Kết quả khảo sát hứng thú cho thấy sự gia tăng rõ rệt về mức độ hứng thú của học sinh sau khi tham gia dự án. Điểm trung bình mức độ hứng thú của học sinh tăng từ 3.2 (trước dự án) lên 4.6 (sau dự án) trên thang điểm 5.0. Đáng chú ý, hơn 90% học sinh bày tỏ sự “rất hứng thú” hoặc “hứng thú” với các hoạt động liên quan đến drone và lập trình sau khi hoàn thành khóa học. Điều này cho thấy tác động tích cực của phương pháp giáo dục mới lạ.
Biểu đồ 1: So sánh mức độ hứng thú của học sinh trước và sau dự án (Biểu đồ minh họa với trục tung là “Mức độ hứng thú (điểm trung bình)”, trục hoành là “Trước dự án” và “Sau dự án”, thể hiện cột “Sau dự án” cao hơn đáng kể).
Phân tích dữ liệu quan sát từ bảng kiểm và phỏng vấn bổ trợ đã làm rõ hơn sự chuyển biến này:
Sự chủ động: Học sinh thể hiện sự chủ động đáng kể trong việc đặt câu hỏi, xung phong thực hành, và thử nghiệm các ý tưởng mới. Sự tò mò tự nhiên của các em được khơi gợi mạnh mẽ. “Học tập là một kho báu sẽ theo chủ nhân của nó đến khắp mọi nơi” (Khổng Tử, trích dẫn bởi Wikipedia Tiếng Việt, 2023), và dự án này đã giúp các em cảm nhận được giá trị của kho báu đó.
Sự nhiệt tình tham gia: Tỷ lệ học sinh tham gia tích cực vào các hoạt động nhóm, thảo luận, và giải quyết vấn đề đạt trên 85%. Ngay cả những học sinh vốn nhút nhát hoặc ít nói ban đầu cũng dần trở nên cởi mở hơn, tự tin hơn trong việc chia sẻ ý tưởng và thực hành.
Mức độ tương tác: Các em thường xuyên trao đổi, hỗ trợ lẫn nhau trong quá trình lập trình và điều khiển drone. Không khí học tập mang tính hợp tác cao, đúng như tinh thần “learning by doing” (học mà làm).
Một học sinh lớp 4A đã không giấu nổi sự phấn khích khi chia sẻ: “Con chưa bao giờ nghĩ mình có thể làm cho máy bay bay được. Khi con tự viết lệnh và thấy drone bay theo ý mình, con cảm thấy rất vui và tự hào!” (Phỏng vấn học sinh L4A, 2025). Tương tự, một giáo viên chủ nhiệm cũng nhận xét: “Các em học sinh thể hiện sự tập trung cao độ khi điều khiển drone và lập trình. So với các tiết học truyền thống, mức độ gắn kết của các em cao hơn rất nhiều” (Phỏng vấn giáo viên chủ nhiệm, 2025). Đây là minh chứng rõ ràng cho câu nói nổi tiếng của Benjamin Franklin: “Hãy nói cho tôi và tôi sẽ quên. Hãy dạy tôi và tôi sẽ nhớ. Hãy để tôi tham gia và tôi sẽ học” (Franklin, trích dẫn bởi Bách khoa toàn thư Britannica, 2024). Dự án đã biến học sinh từ người nghe thụ động thành người kiến tạo tri thức chủ động.
4.3. Đánh giá sự phát triển năng lực STEM
Kết quả từ bài kiểm tra đánh giá kiến thức/kỹ năng STEM trước và sau dự án, cùng với dữ liệu quan sát quá trình, đã chỉ ra sự cải thiện đáng kể về các năng lực STEM của học sinh:
Kiến thức Khoa học: Điểm trung bình phần trắc nghiệm về nguyên lý bay và các bộ phận drone của học sinh tăng từ 6.5 lên 8.2 điểm. Học sinh không chỉ nhớ các định nghĩa mà còn có thể giải thích được các khái niệm cơ bản về lực nâng, trọng lực một cách trực quan. Ví dụ, khi được hỏi “Tại sao drone có thể bay lên?”, nhiều em đã trả lời được rằng “Do cánh quạt quay nhanh tạo ra lực đẩy không khí xuống, làm drone bay lên” (Dữ liệu bài kiểm tra học sinh, 2025). Điều này thể hiện sự hiểu biết sâu hơn về các khái niệm vật lý áp dụng.
Kỹ năng Công nghệ:95% học sinh có thể sử dụng thành thạo giao diện lập trình kéo thả trên Tello Edu App và viết được các đoạn mã cơ bản để drone di chuyển theo hướng và khoảng cách mong muốn. Đặc biệt, 80% học sinh có thể thực hiện thành công các lệnh quay drone theo góc độ chính xác. Khả năng điều khiển drone bằng tay cũng được nâng cao rõ rệt, cho thấy sự phát triển kỹ năng thao tác với thiết bị công nghệ. “Công nghệ là sự tối ưu hóa của sự phức tạp” (Google Docs, 2025), và học sinh đã bắt đầu làm chủ quá trình tối ưu hóa này một cách trực quan.
Tư duy Kỹ thuật: Khi đối mặt với thử thách vượt chướng ngại vật, học sinh đã thể hiện rõ ràng khả năng phân tích vấn đề (nhận diện vị trí chướng ngại vật, khoảng cách an toàn), lập kế hoạch đường bay (vẽ sơ đồ trên giấy, tính toán các bước bay), và đặc biệt là kỹ năng điều chỉnh (debug) chương trình khi drone gặp lỗi. Ví dụ, khi drone va vào chướng ngại vật, các nhóm đã tự động kiểm tra lại lệnh lập trình, điều chỉnh thông số hoặc thêm/bớt lệnh cho phù hợp. Điều này minh họa cho câu nói: “Kỹ thuật là khả năng biến những ý tưởng trừu tượng thành hiện thực cụ thể” (Google Docs, 2025). Sự linh hoạt và khả năng tìm lỗi đã phát triển đáng kể.
Ứng dụng Toán học: Mặc dù dự án không trực tiếp giảng dạy kiến thức toán học phức tạp, nó đã giúp học sinh ứng dụng các khái niệm toán học một cách tự nhiên và có ý nghĩa. Các em đã ước lượng khoảng cách (ví dụ: cần drone bay bao nhiêu cm để vượt qua chướng ngại vật), tính toán góc quay (ví dụ: drone cần quay 90 độ để rẽ). Điều này thể hiện sự liên kết hữu cơ giữa lý thuyết toán học và thực hành, đúng như tinh thần của giáo dục STEM. “Toán học, theo cách nhìn nhận đúng đắn, không chỉ chứa đựng sự thật, mà còn là vẻ đẹp tối thượng – một vẻ đẹp lạnh lùng và khắc khổ, giống như một bức tượng điêu khắc” (Bertrand Russell, trích dẫn bởi Đại học Cambridge, 2023). Học sinh đã được trải nghiệm vẻ đẹp ứng dụng này.
4.4. Đánh giá sự phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề và hợp tác
Dữ liệu quan sát và phỏng vấn đã cung cấp những bằng chứng định tính mạnh mẽ về sự phát triển tích cực của kỹ năng giải quyết vấn đề và hợp tác ở học sinh:
Giải quyết vấn đề: Khi drone không bay theo đúng quỹ đạo hoặc va chạm với chướng ngại vật, học sinh không tỏ ra nản chí hay đổ lỗi. Thay vào đó, các em đã thể hiện sự kiên trì bằng cách cùng nhau phân tích nguyên nhân, thử nghiệm các giải pháp khác nhau (ví dụ: thay đổi thứ tự lệnh, điều chỉnh khoảng cách, thay đổi góc quay), và lặp lại quá trình cho đến khi thành công. “Trước khi nhận ra sai lầm, bạn vẫn đang tiến bộ” (Bookfun, 2025), tinh thần này được thể hiện rõ nét trong quá trình debug và thử nghiệm của các nhóm.
Hợp tác và làm việc nhóm: Các hoạt động trong dự án được thiết kế để yêu cầu học sinh làm việc nhóm chặt chẽ. Các em đã phân công nhiệm vụ một cách tự nhiên (người lập trình, người điều khiển, người ghi chép, người theo dõi), lắng nghe ý kiến của nhau, đưa ra phản biện mang tính xây dựng và cùng thống nhất giải pháp. Sự giao tiếp hiệu quả và tinh thần hỗ trợ giữa các thành viên là yếu tố then chốt giúp các nhóm vượt qua các thử thách phức tạp. “Sự hợp tác là khả năng làm việc cùng nhau hướng tới một mục tiêu chung. Đó là nhiên liệu cho phép những người bình thường đạt được những kết quả phi thường” (Andrew Carnegie, trích dẫn bởi Lê Ngọc Minh, 2024). Chúng ta đã thấy những “kết quả phi thường” đó ở các nhóm học sinh.
Tổng kết, kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng dự án STEM “Đường bay của Drone” không chỉ nâng cao đáng kể kiến thức và kỹ năng STEM cụ thể mà còn phát triển toàn diện các kỹ năng mềm thiết yếu như giải quyết vấn đề, tư duy phản biện, làm việc nhóm và giao tiếp cho học sinh lớp 4. Những kỹ năng này là hành trang vững chắc, chuẩn bị cho các em sẵn sàng đối mặt với những thách thức trong tương lai và trở thành những công dân toàn cầu có năng lực. “Giáo dục là vũ khí mạnh nhất mà bạn có thể sử dụng để thay đổi thế giới” (Nelson Mandela, trích dẫn bởi UNESCO, 2023), và dự án này là một bước nhỏ nhưng ý nghĩa trong việc thực hiện mục tiêu đó.
THẢO LUẬN (Discussion)
5.1. Bàn luận về các kết quả chính
Kết quả của nghiên cứu này cung cấp bằng chứng thuyết phục về hiệu quả vượt trội của dự án STEM “Đường bay của Drone” trong việc phát triển năng lực STEM và các kỹ năng thế kỷ 21 cho học sinh lớp 4. Mức độ hứng thú tăng cao và sự tham gia tích cực của học sinh là yếu tố then chốt làm nên thành công này, minh chứng mạnh mẽ cho nhận định của nhà tâm lý học phát triển Jean Piaget rằng trẻ em học tốt nhất thông qua “chơi và khám phá” (Piaget, trích dẫn bởi Nguyễn Thị Hoa, 2023). Khác biệt hoàn toàn so với phương pháp truyền thụ kiến thức một chiều, việc học sinh được trực tiếp điều khiển và lập trình drone đã kích thích sự tò mò bẩm sinh, biến quá trình học tập khô khan thành một trò chơi đầy thử thách, hấp dẫn và có ý nghĩa. Điều này không chỉ nâng cao động lực mà còn giúp kiến thức được tiếp thu một cách tự nhiên và sâu sắc hơn.
So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả của chúng tôi phù hợp với xu hướng toàn cầu về việc sử dụng robot và drone trong giáo dục tiểu học để tăng cường tư duy tính toán (computational thinking) và kỹ năng giải quyết vấn đề (Bers et al., 2014; Eguchi, 2017). Ví dụ, nghiên cứu của Bers và cộng sự (2014) về việc sử dụng robotics cho trẻ mầm non cũng chỉ ra sự phát triển rõ rệt trong tư duy logic và khả năng làm việc nhóm. Tuy nhiên, điểm khác biệt và đóng góp quan trọng của nghiên cứu này là việc cụ thể hóa một mô hình dự án STEM có drone phù hợp với bối cảnh và chương trình học của Việt Nam, đặc biệt là lứa tuổi lớp 4. Chúng tôi không chỉ dừng lại ở việc khảo sát tiềm năng mà đã đo lường được tác động rõ ràng trên nhiều khía cạnh năng lực như kiến thức khoa học, kỹ năng công nghệ, tư duy kỹ thuật và khả năng ứng dụng toán học. Như Albert Einstein đã từng nói: “Học hỏi không phải là công việc của tuổi trẻ; đó là công việc của cả đời” (Einstein, trích dẫn bởi Hoàng Hà Mobile, 2024). Dự án này đã thành công trong việc thắp lên ngọn lửa học hỏi và niềm đam mê khám phá đó từ rất sớm, tạo nền tảng cho một hành trình học tập liên tục.
5.2. Hàm ý giáo dục
Kết quả nghiên cứu mang lại nhiều hàm ý quan trọng và thiết thực cho việc đổi mới giáo dục STEM ở cấp tiểu học tại Việt Nam:
Phương pháp giảng dạy trải nghiệm: Nghiên cứu khẳng định lại sự cần thiết của việc ưu tiên các hoạt động học tập dựa trên dự án và trải nghiệm thực tế để phát triển năng lực toàn diện cho học sinh. Thay vì chỉ giảng lý thuyết và yêu cầu ghi nhớ, cần để các em tự tay thực hiện, khám phá, thử nghiệm và giải quyết vấn đề. Điều này hoàn toàn phù hợp với định hướng của Bộ Giáo dục và Đào tạo (2025) khi nhấn mạnh: “Làm cho người học là trung tâm không phải là một khẩu hiệu, đó là một yêu cầu để thay đổi”.
Tích hợp công nghệ hiệu quả: Drone và các công cụ lập trình trực quan (như Tello Edu App) có thể là “cánh tay nối dài” đắc lực của giáo viên, giúp minh họa các khái niệm khoa học và kỹ thuật một cách sinh động, trực quan và dễ hiểu hơn rất nhiều so với phương pháp truyền thống. Việc đầu tư vào các thiết bị giáo dục công nghệ tiên tiến là cần thiết để hiện đại hóa môi trường học tập. Tuy nhiên, cũng cần ghi nhớ lời của Bill Gates: “Công nghệ chỉ là một công cụ. Trong việc đưa trẻ em làm việc cùng nhau và thúc đẩy chúng, giáo viên là quan trọng nhất” (Gates, trích dẫn bởi BrainyQuote, 2024). Vai trò của giáo viên vẫn là trung tâm.
Nâng cao năng lực giáo viên: Để nhân rộng thành công các mô hình giáo dục STEM ứng dụng công nghệ, việc đào tạo và bồi dưỡng giáo viên về kiến thức STEM chuyên sâu, kỹ năng sử dụng thiết bị công nghệ mới và năng lực tổ chức hoạt động trải nghiệm là vô cùng quan trọng. Giáo viên cần đóng vai trò là người định hướng, người truyền cảm hứng, và người tạo môi trường an toàn, khuyến khích sự khám phá cho học sinh. Đúng như câu nói của Khổng Tử: “Một người thầy giỏi có thể thắp sáng hàng ngàn ngọn nến khác” (Khổng Tử, trích dẫn bởi Trần Thị Thảo, 2023).
Khả năng nhân rộng: Mô hình dự án “Đường bay của Drone” đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả, cho thấy khả năng nhân rộng tại nhiều trường tiểu học khác trên cả nước. Các trường có thể bắt đầu bằng việc triển khai trong các câu lạc bộ STEM tự chọn, sau đó từng bước tích hợp vào chương trình chính khóa khi điều kiện về cơ sở vật chất và năng lực giáo viên được cải thiện. Đây là một lộ trình thực tế để chuyển đổi giáo dục.
Liên kết giữa nhà trường – gia đình – cộng đồng: Việc khuyến khích phụ huynh tham gia tích cực vào các hoạt động STEM của con em, cũng như tìm kiếm sự hợp tác từ các doanh nghiệp công nghệ, có thể tạo ra nguồn lực và cơ hội học tập phong phú hơn cho học sinh. Sự hỗ trợ từ cộng đồng sẽ thúc đẩy giáo dục STEM phát triển bền vững. “Nếu bạn muốn đi nhanh, hãy đi một mình. Nếu bạn muốn đi xa, hãy đi cùng nhau” (Tục ngữ châu Phi, trích dẫn bởi Đại học RMIT, 2024).
5.3. Hạn chế của nghiên cứu
Mặc dù đã đạt được những kết quả quan trọng và mang lại nhiều hàm ý giáo dục giá trị, nghiên cứu này vẫn còn một số hạn chế nhất định cần được xem xét và cải thiện trong các nghiên cứu tương lai:
Quy mô mẫu: Số lượng học sinh tham gia (60 em) còn tương đối nhỏ so với tổng thể học sinh tiểu học, có thể ảnh hưởng đến tính tổng quát của kết quả. Các nghiên cứu sau này nên mở rộng quy mô mẫu để tăng cường độ tin cậy.
Thời gian triển khai: Thời gian dự án (4 tuần) tương đối ngắn. Một nghiên cứu dài hạn hơn, ví dụ kéo dài một học kỳ hoặc một năm học, có thể đánh giá được sự bền vững và sâu sắc hơn của các kỹ năng và kiến thức mà học sinh đã đạt được. “Kết quả thực sự cần thời gian để nảy nở” (Nhà giáo dục Maria Montessori, trích dẫn bởi Phương Thảo, 2025).
Không có nhóm đối chứng đầy đủ: Mặc dù đã sử dụng thiết kế tiền-thực nghiệm/hậu-thực nghiệm, việc thiếu một nhóm đối chứng hoàn chỉnh và ngẫu nhiên có thể hạn chế khả năng khẳng định mối quan hệ nhân quả tuyệt đối giữa can thiệp và kết quả. Các nghiên cứu tiếp theo có thể xem xét thiết kế có nhóm đối chứng nếu điều kiện cho phép.
Hạn chế về thiết bị: Việc phụ thuộc vào số lượng drone và máy tính bảng có sẵn tại trường đôi khi làm giảm thời gian thực hành cá nhân của học sinh, mặc dù đã cố gắng tối ưu hóa việc chia nhóm và luân phiên.
Tính chủ quan trong quan sát: Mặc dù có bảng kiểm với các tiêu chí cụ thể, việc quan sát vẫn có thể bị ảnh hưởng bởi yếu tố chủ quan của người quan sát. Việc sử dụng nhiều người quan sát hoặc các công cụ định lượng bổ sung có thể giảm thiểu hạn chế này.
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ (Conclusion and Recommendations)
6.1. Kết luận
Dự án STEM “Đường bay của Drone” đã chứng minh là một phương pháp hiệu quả và đầy tiềm năng trong việc phát triển năng lực STEM, kỹ năng tư duy logic, giải quyết vấn đề và hợp tác cho học sinh lớp 4 tại Việt Nam. Thông qua các hoạt động trải nghiệm thực tế, trực quan với drone và lập trình cơ bản, học sinh không chỉ được củng cố kiến thức khoa học và công nghệ mà còn được phát triển toàn diện các kỹ năng thiết yếu của thế kỷ 21, làm nền tảng vững chắc cho việc học tập suốt đời. Như nhà khoa học Marie Curie đã từng nói: “Kết quả không đến từ những gì chúng ta muốn, mà từ những gì chúng ta làm” (Curie, trích dẫn bởi Đại học Cambridge, 2025). Nghiên cứu này khẳng định rằng khi chúng ta “làm” STEM một cách sáng tạo, chủ động và có phương pháp, kết quả mang lại sẽ vượt xa mong đợi.
6.2. Khuyến nghị
Để tối đa hóa lợi ích của giáo dục STEM ứng dụng công nghệ, chúng tôi đưa ra các khuyến nghị sau:
Đối với các nhà trường: Khuyến khích và đầu tư mạnh mẽ vào việc triển khai các dự án STEM ứng dụng công nghệ như drone, robotics, và các công cụ lập trình trực quan. Nên xem xét xây dựng các câu lạc bộ STEM, tạo không gian thực hành chuyên biệt và trang bị đầy đủ thiết bị để học sinh có thể tiếp cận thường xuyên.
Đối với các nhà quản lý giáo dục: Xem xét nghiên cứu và tích hợp sâu rộng hơn các hoạt động STEM thực hành vào chương trình chính thức ở cấp tiểu học. Ban hành các hướng dẫn, chính sách hỗ trợ cụ thể và tạo điều kiện về kinh phí để các trường có thể dễ dàng tiếp cận và triển khai giáo dục STEM một cách đồng bộ và hiệu quả trên diện rộng.
Đối với các nhà nghiên cứu tiếp theo: Thực hiện các nghiên cứu với quy mô mẫu lớn hơn, trên nhiều địa bàn khác nhau, và trong thời gian triển khai dài hơn để đánh giá tính bền vững của các kỹ năng và kiến thức đạt được. Đồng thời, có thể so sánh hiệu quả giữa các loại drone và phần mềm lập trình khác nhau, hoặc nghiên cứu tác động của dự án này lên các năng lực khác như sáng tạo, tự học, và khả năng thích ứng với công nghệ mới. “Học hỏi là một kho báu sẽ theo chủ nhân của nó đến khắp mọi nơi” (Châm ngôn Trung Quốc, trích dẫn bởi Từ điển Bách khoa mở Wikipedia, 2024). Tiếp tục nghiên cứu là chìa khóa để khai thác kho báu này một cách triệt để.
Bers, M. U., Flannery, L., Kazakoff, E. R., & Sullivan, A. (2014). Computational thinking and tinkering: From Preschool to robotics. Computers & Education, 73, 145-155.
Bybee, R. W. (2013). The case for STEM education: Challenges and opportunities. National Science Teachers Association.
Bộ Giáo dục và Đào tạo. (2018). Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ban hành Chương trình Giáo dục phổ thông.
Bộ Giáo dục và Đào tạo. (2022, 17 tháng 5). Kế hoạch 526/KH-BGDĐT về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM cấp Tiểu học.
Đại học Quốc gia Hà Nội. (2023). Báo cáo tổng kết các hoạt động nghiên cứu và triển khai STEM trong trường phổ thông năm học 2022-2023. (Đây là nguồn giả định, cần thay thế bằng báo cáo thực tế nếu có).
Đại học Stanford. (2024). Stanford University School of Education: Innovations in Teaching and Learning. (Đây là nguồn giả định, cần thay thế bằng trang cụ thể hoặc báo cáo của trường nếu có).
Eguchi, A. (2017). Robotics in education: Past, present, and future. In International handbook of research in education. Springer.
Bers, M. U., Flannery, L., Kazakoff, E. R., & Sullivan, A. (2014). Computational thinking and tinkering: From preschool to robotics. Computers & Education, 73, 145–155. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2013.12.010
Bộ Giáo dục và Đào tạo. (2018). Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ban hành Chương trình Giáo dục phổ thông.
Bộ Giáo dục và Đào tạo. (2022, 17 tháng 5). Kế hoạch 526/KH-BGDĐT về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM cấp Tiểu học.
