International Journal of STEM Education for Sustainability

Việc tổ chức các hoạt động STEM dựa trên quy trình khảo cứu khoa học và quy trình thiết kế kỹ thuật được khuyến khích cho giáo dục dựa trên năng lực tại nhiều quốc gia, bao gồm Việt Nam, nhằm phát triển các kỹ năng quan trọng của thế kỷ 21. Tuy nhiên, một trong những thách thức của quá trình khảo cứu khoa học là thiếu dụng cụ thực hiện thí nghiệm. Do đó, cần có những sáng kiến dụng cụ tiết kiệm chi phí và linh hoạt mà học sinh và giáo viên có thể tự thiết kế, tạo ra và vận hành. Bên cạnh đó, các ngữ cảnh thực tế như thiết kế thí nghiệm để học tập cũng là cần thiết để thu hút học sinh vào quá trình thiết kế kỹ thuật. Với nền tảng mã nguồn mở, giao diện thân thiện người dùng, và tiềm năng sáng tạo không giới hạn, Arduino là một công cụ quý giá cho giáo dục STEM. Vì thế, nghiên cứu này hướng tới phát triển các thí nghiệm dựa trên Arduino và các kế hoạch bài học phù hợp để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện các giờ học STEM theo quy trình khảo cứu khoa học và thiết kế kỹ thuật. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đề xuất ba thí nghiệm dựa trên Arduino, kèm theo kế hoạch hướng dẫn, mà học sinh có thể tự xây dựng thông qua các quy trình thiết kế kỹ thuật để nghiên cứu một số khái niệm Vật lý. Kết quả cho thấy các hệ thống vi điều khiển kết hợp với các cảm biến thông dụng là một phương pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí với độ chính xác chấp nhận được, cho phép học sinh điều tra một cách định lượng và chuyên nghiệp mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý. Ngoài ra, các thực hành của thế kỷ 21 như trình độ STEM và tư duy thiết kế cũng được chú trọng trong ngữ cảnh hoạt động với các giải pháp cho các vấn đề STEM.