Những sáng tạo từ thực tiễn cuộc sống

Cuộc thi khoa học kỹ thuật tỉnh Bình Phước dành cho học sinh trung học năm học 2021-2022 thu hút 71 dự án ở 6 nhóm, lĩnh vực tham gia. Trong đó, 2 dự án xuất sắc đoạt giải nhất, nhì chung cuộc là “Giải pháp kỹ thuật phục vụ công tác giáo dục trong trường học hỗ trợ quản lý học sinh và chống dịch Covid-19” của nhóm tác giả Cao Đặng Trí Anh và Giang Minh Tiến, cùng lớp 12A1, Trường THPT Lộc Ninh, huyện Lộc Ninh (giải nhất); “Hệ thống nuôi cấy tảo Spirulina Platensis thông minh” của nhóm tác giả Nguyễn Đức Trung, lớp 12B và Hoàng Văn Lập, lớp 12H, cùng Trường THPT chuyên Quang Trung, TP. Đồng Xoài (giải nhì).

Đây là những mô hình, dự án được các nhóm tác giả sáng chế từ thực tiễn cuộc sống. Với nhiều ưu điểm vượt trội nên 2 dự án được lựa chọn dự thi cấp quốc gia, kết quả dự án “Hệ thống nuôi cấy tảo Spirulina Platensis thông minh” xuất sắc giành giải tư.

Hệ thống nuôi cấy tảo Spirulina Platensis thông minh

Đam mê nghiên cứu khoa học từ nhỏ nên khi nhìn thấy bất kỳ hiện tượng, sự vật tồn tại trong thực tiễn cuộc sống, Nguyễn Đức Trung và Hoàng Văn Lập đều tò mò tìm hiểu, khám phá. Chính vì thế, khi cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học tổ chức, các em đều tích cực tham gia và đạt nhiều giải cao cấp tỉnh, khu vực cũng như cấp quốc gia. Dự án “Hệ thống nuôi cấy tảo Spirulina Platensis thông minh” thành công cũng chính từ sự đam mê đó.

Nhóm tác giả: Cao Đặng Trí Anh (bìa phải) và Giang Minh Tiến (bìa trái) cùng thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Thái Sơn, Trường THPT Lộc Ninh với dự án đoạt giải nhất cấp tỉnh

Chia sẻ về lý do chọn đề tài nghiên cứu, Trung cho biết: Tình cờ một hôm em thấy mẹ sử dụng viên uống tảo xoắn (Spirulina) mua trên thị trường. Đây là sản phẩm đem lại nhiều giá trị dinh dưỡng nhưng giá khá cao (350 ngàn đồng/100 gram). Mong muốn có sản phẩm rẻ cho mẹ và người thân sử dụng đã kích thích Trung tìm tòi, nghiên cứu nuôi cấy thành công loại tảo xoắn này. Quá trình thực hiện, em đã lên mạng tìm hiểu quy trình. Nhưng khi thấy cách nuôi cấy của một số người tại nhà bằng phương pháp thủ công, phụ thuộc quá nhiều vào môi trường bên ngoài như ánh sáng, nhiệt độ, Trung lại nảy ra ý tưởng phải tự động hóa trong nuôi cấy, không còn phụ thuộc vào môi trường. Cách này cũng được một số người làm nhưng thực hiện trong hệ thống máy móc quá lớn, cồng kềnh không phù hợp với quy mô gia đình. 

Qua quá trình tìm tòi, nghiên cứu có sự phối hợp của Hoàng Văn Lập, sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Thanh Hiền, nhóm tác giả đã tối ưu hóa cách làm cũng như không gian nuôi cấy tảo xoắn. Sau 9 tháng dày công nghiên cứu, nhóm tác giả đã chế tạo thành công hệ thống nuôi cấy tảo xoắn tự động hóa trong nhà. Hệ thống gồm ống mica, các linh kiện điện tử, sử dụng bộ mạch thông minh để điều khiển nuôi cấy tự động qua smartphone. Tảo được đưa vào hệ thống và tự động nuôi cấy trong 15 ngày cho thu hoạch. Trọng lượng ít hay nhiều phụ thuộc vào thể tích bình mica. Theo nhóm tác giả, chi phí thực hiện là 1 triệu 350 ngàn đồng/hệ thống và nếu đem bán ra thị trường có giá khoảng 3 triệu đồng/hệ thống. 

Xu hướng phát triển của dự án không chỉ nuôi cấy tảo xoắn mà còn cấy giống các loại cây trồng bằng phương pháp thủy canh áp dụng trong nhà kính; phát triển các trí tuệ nhân tạo của máy để bất kỳ ai cũng có thể sử dụng được…

Giải pháp quản lý học sinh hiệu quả

Trường THPT Lộc Ninh có gần 1.400 học sinh/40 lớp. Số lượng học sinh đông nên để theo dõi, quản lý từng bạn, mỗi ngày các lớp đều cử thành viên ghi chép thủ công vào giấy rồi gửi Ban giám hiệu trường. Phương pháp này vừa mất thời gian, tốn kém chi phí nhưng hiệu quả quản lý không cao. Trong thời gian thực hiện phòng, chống dịch Covid-19, phương pháp truyền thống này gặp rất nhiều khó khăn, nhất là việc đo thân nhiệt cho từng học sinh.

Nhìn thấy khó khăn, bất cập đó, đôi bạn chung lớp là Cao Đặng Trí Anh và Giang Minh Tiến cùng giáo viên hướng dẫn là thầy Nguyễn Thái Sơn đã nảy ra ý tưởng thực hiện dự án “Giải pháp kỹ thuật phục vụ công tác giáo dục trong trường học hỗ trợ quản lý học sinh và chống dịch Covid-19”. Nhóm tác giả cho biết, do đây là lĩnh vực hoàn toàn mới nên sau hơn 2 năm nghiên cứu, thực hiện mới hoàn thành. Mặc dù thực hiện trong thời gian dài nhưng khi đưa vào ứng dụng trong thực tiễn sẽ tạo sự liên kết chặt chẽ giữa nhà trường và gia đình trong việc quản lý học sinh; nhận diện được học sinh có nhiệt độ cơ thể bất thường, từ đó phân luồng để đảm bảo chống dịch Covid-19 hiệu quả. Đây còn là giải pháp ứng dụng công nghệ góp phần thực hiện thắng lợi việc xây dựng trường học thông minh theo chủ trương của Bộ GD&ĐT.

“Giải pháp kỹ thuật phục vụ công tác giáo dục trong trường học hỗ trợ quản lý học sinh và chống dịch Covid-19” là hệ thống gồm bo mạch chủ arduino, cùng các linh kiện chính như module cảm biến vân tay, module cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc, module màn hình LCD và đèn led tín hiệu được kết nối với nhau qua mạch chủ arduino. Mục đích chính của sản phẩm là quản lý học sinh và phòng, chống dịch nên sản phẩm được đặt ở cổng trường. Khi học sinh, giáo viên chỉ cần bước vào cổng trường sẽ được nhận dạng vân tay và đo thân nhiệt. Dữ liệu vừa thu thập sẽ được xử lý bởi hệ thống arduino. Tại đây sẽ xảy ra 2 trường hợp: thứ nhất, nếu thân nhiệt của học sinh dưới 37,5⁰C đèn led sẽ báo xanh và học sinh đủ điều kiện vào trường; thứ hai, nếu thân nhiệt của học sinh lớn hơn hoặc bằng 37,5⁰C thì đèn led sẽ báo đỏ và học sinh này được đưa vào khu vực cách ly để có biện pháp xử lý phù hợp. Trường hợp tệ nhất nếu học sinh này dương tính với Covid-19 thì cũng sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động của trường. 

Do nhận diện bằng vân tay nên dữ liệu của học sinh được thu thập đầy đủ về họ tên, ngày giờ và được lưu trên máy tính dưới dạng file Excel. Các cán bộ phụ trách của trường chỉ cần thao tác đơn giản trên máy tính rồi gửi dữ liệu này lên hệ thống vnEdu. Hệ thống vnEdu sẽ gửi dữ liệu này về cho phụ huynh, khi đó trường sẽ nhận được phản hồi của phụ huynh để có giải pháp xử lý các trường hợp bất thường cũng như tăng cường quan hệ chặt chẽ giữa gia đình và nhà trường.

Theo nhóm tác giả, dự án có nhiều tính năng vượt trội như tiết kiệm thời gian, chi phí và tăng hiệu quả về quản lý học sinh của trường cũng như phụ huynh; phân luồng tốt học sinh bình thường và học sinh nghi ngờ nhiễm Covid-19. Hệ thống thao tác đơn giản, dễ xử lý tình huống xảy ra, đặc biệt là giá thành rẻ hơn nhiều so với các sản phẩm có chức năng tương tự. 

Tuy nhiên, dự án cũng còn một số hạn chế do là sản phẩm demo nên vẫn chưa có thiết kế hoàn thiện. Khi sử dụng cho bậc học từ THCS trở xuống thì độ chính xác chưa cao do vân tay học sinh chưa hoàn thiện dẫn đến độ nhạy của thiết bị không cao. Nhưng hạn chế này có thể khắc phục bằng phương án kỹ thuật phù hợp dựa trên ý tưởng sản phẩm nêu trên. Ví dụ như chuyển đổi nhận diện vân tay thành nhận diện khuôn mặt hay thông báo kết quả check-in bằng giọng nói đối với nhóm đối tượng bị khiếm thị...