Bài học STEM: Robot thám hiểm sa hình và phân loại màu sắc (Tin học 4 - Công nghệ 4)

1. Giới thiệu tổng quan và Ý tưởng sư phạm

Ở lứa tuổi Tiểu học, việc tiếp cận khoa học máy tính và công nghệ không nên bắt đầu bằng những dòng mã lệnh khô khan hay lý thuyết trừu tượng. Thay vào đó, trẻ học tập hiệu quả nhất thông qua việc tương tác trực quan, điều khiển đồ vật chuyển động trong không gian thực và nhận phản hồi tức thì.

Bài học STEM "Robot thám hiểm sa hình và phân loại màu sắc" được xây dựng bám sát Chương trình GDPT 2018 liên môn giữa Tin học 4 (chủ đề Làm quen với tư duy lập trình và thuật toán trực quan) và Công nghệ 4 (chủ đề Đồ chơi dân gian và mô hình kỹ thuật).

Bài học ứng dụng các dòng robot giáo dục thông minh thuộc danh mục khung của Thông tư 86/2026/TT-BGDĐT (mã th-12: Robot giáo dục lập trình và mã th-14: Trải nghiệm AI trực quan), mang lại cho các em học sinh lớp 4 trải nghiệm vừa học vừa chơi đầy hào hứng.

2. Mục tiêu dạy học và Yêu cầu cần đạt (GDPT 2018)

• Năng lực Tin học:
• Nhận biết và mô tả được thuật toán điều khiển tuần tự: tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải.
• Sử dụng khối lệnh kéo thả trực quan (Blockly / Scratch) để lập trình cho robot chuyển động theo một quãng đường xác định.
• Bước đầu làm quen với cấu trúc điều kiện rẽ nhánh (Nếu ... Thì ...): robot nhận biết vạch màu đen bằng cảm biến hồng ngoại và tự động rẽ hướng.
• Năng lực Công nghệ:
• Nhận biết các bộ phận cơ bản của robot: khung thân, bánh xe, động cơ, cảm biến quang và nguồn pin.
• Biết cách giữ gìn, bảo quản thiết bị học tập công nghệ an toàn.
• Phẩm chất và Năng lực chung:
• Phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác thông qua hoạt động nhóm 4–5 học sinh.
• Rèn luyện tính kiên nhẫn khi thử nghiệm và sửa lỗi (debugging) chương trình.

3. Thiết bị và Dụng cụ học tập

• Thiết bị công nghệ:
• Bộ robot giáo dục lập trình Makeblock mBot2 hoặc Matatalab VinciBot (đã tích hợp cảm biến dò line quang học, cảm biến màu sắc RGB và loa phát âm thanh).
• Máy tính bảng hoặc máy tính phòng Tin học có cài sẵn ứng dụng lập trình mBlock / MatataCode (giao diện kéo thả tiếng Việt thân thiện).
• Học liệu bổ trợ:
• Tấm bạt sa hình thử nghiệm in sẵn các vạch màu và các trạm nhiệm vụ.
• Băng dính màu đen, các thẻ màu (đỏ, vàng, xanh) để làm chướng ngại vật hoặc biển báo.

4. Tiến trình bài học (2 tiết - 70 phút theo định hướng Công văn 909/BGDĐT-GDTH)

Tiết 1: Khám phá robot và Xây dựng lộ trình (35 phút)

Hoạt động 1: Khởi động và Đặt vấn đề (10 phút)

• Giáo viên kể câu chuyện kích thích trí tò mò: "Một chú robot thám hiểm tí hon bị lạc trong khu rừng mê cung, nhiệm vụ của các đội cứu hộ nhí là lập trình giúp robot tự dò theo con đường mòn để về đích an toàn."
• Giới thiệu các tiêu chí hoàn thành nhiệm vụ: Robot chạy trơn tru theo vạch, dừng đúng trạm đích và phát âm thanh reo mừng.

Hoạt động 2: Khám phá "mắt thần" của robot (15 phút)

• Học sinh quan sát phía dưới gầm robot để tìm hiểu cảm biến dò line (hoạt động như đôi mắt nhận diện màu sáng/tối).
• Giáo viên hướng dẫn các khối lệnh điều khiển động cơ cơ bản trên ứng dụng kéo thả: di chuyển tới, rẽ trái, rẽ phải.

Hoạt động 3: Lập kế hoạch thuật toán bằng thẻ hình (10 phút)

Các nhóm dùng thẻ mũi tên giấy sắp xếp tuần tự các bước đi của robot trên bàn trước khi nạp vào máy tính.

Tiết 2: Thực hành lập trình và Thử thách thám hiểm (35 phút)

Hoạt động 4: Kéo thả khối lệnh và Nạp chương trình (20 phút)

• Học sinh chuyển các bước thuật toán bằng thẻ giấy thành các khối lệnh trực quan trên máy tính bảng.
• Lập trình cấu trúc điều kiện:
• Nếu cảm biến thấy màu đen: Đi thẳng
• Nếu cảm biến ra ngoài màu trắng: Rẽ để quay lại vạch
• Kết nối Bluetooth nạp chương trình sang robot và đặt lên sa hình chạy thử.
• Cùng nhau quan sát, phát hiện chỗ robot bị trượt khỏi vạch để tinh chỉnh lại tốc độ động cơ.

Hoạt động 5: Ngày hội Robot cứu hộ và Tổng kết (15 phút)

• Các nhóm đặt robot vào điểm xuất phát và cùng cổ vũ robot chạy hoàn thành sa hình.
• Học sinh giới thiệu điểm sáng tạo của đội mình (như lập trình cho robot chớp đèn LED đổi màu khi về đích).
• Giáo viên khen ngợi sự nỗ lực, tinh thần đồng đội và tổng kết bài học về tư duy thuật toán trong cuộc sống.