Dự án có thể của 01 học sinh (gọi là dự án cá nhân) hoặc của nhóm 02 học sinh trong cùng một đơn vị dự thi (gọi là dự án tập thể). Dự án tập thể phải có sự phân biệt mức độ đóng góp khác nhau vào kết quả nghiên cứu của người thứ nhất (nhóm trưởng) và người thứ hai. Mỗi học sinh chỉ được tham gia 01 dự án dự thi.
Trang 1CHUYÊN ĐỀ:
CHIA SẺ KINH NGHIỆM, QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN HỌC SINH THAM GIA DỰ THI CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT.
Báo cáo: Nguyễn Thanh Tịnh.
Đơn vị Trường THCS TT Phú Hòa TS AG
I MỞ ĐẦU:
A Giới thiệu về cuộc thi KHKT:
Cuộc thi thực hiện theo kế hoạch số: 141 /KH-SGDĐT, ngày 31 tháng 8năm 2018 Về việc triển khai Hoạt động nghiên cứu khoa học và Cuộc thi khoa học
kỹ thuật dành cho học sinh trung học năm học 2018-2019
1 Mục đích - yêu cầu: (tham khảo kế hoạch)
2 Thời gian và địa điểm
- Thời gian: 03 ngày, từ ngày 14 đến ngày 16/12/2018
- Địa điểm: Trường THPT chuyên Thoại Ngọc Hầu
3 Đối tượng dự thi: Học sinh đang học lớp 8, 9 cấp trung học cơ sở (THCS) vàlớp 10, 11, 12 cấp THPT có kết quả xếp loại học lực, hạnh kiểm năm học 2017-2018
từ khá trở lên
4 Lĩnh vực dự thi: Có 22 lĩnh vực (theo phụ lục I đính kèm)
5 Nội dung thi: Nội dung thi là kết quả nghiên cứu của các dự án khoa học hoặc
dự án kỹ thuật (sau đây gọi chung là dự án) thuộc 22 lĩnh vực của Cuộc thi được thựchiện trong vòng 01 năm tính đến ngày 31/01/2019
Dự án có thể của 01 học sinh (gọi là dự án cá nhân) hoặc của nhóm 02 học sinhtrong cùng một đơn vị dự thi (gọi là dự án tập thể) Dự án tập thể phải có sự phân biệtmức độ đóng góp khác nhau vào kết quả nghiên cứu của người thứ nhất (nhóm trưởng)
và người thứ hai Mỗi học sinh chỉ được tham gia 01 dự án dự thi
6 Người bảo trợ/hướng dẫn
Mỗi dự án dự thi có 01 giáo viên trung học (đang công tác tại nhà trường cóhọc sinh dự thi) bảo trợ, do thủ trưởng đơn vị có học sinh dự thi ra quyết định đề cử.Một giáo viên được bảo trợ tối đa 02 dự án KHKT của học sinh trong cùng thờigian
Trang 2Mỗi phòng GDĐT, trường THPT chuyên: tuyển chọn không quá 08 dự ántham dự cuộc thi Các đơn vị còn lại, mỗi đơn vị tuyển chọn không quá 06 dự ántham dự cuộc thi;
b) Các đơn vị dự thi gửi bản đăng ký dự thi (theo mẫu đính kèm) có đóng dấu
và chữ ký của thủ trưởng đơn vị dự thi về Sở GDĐT (qua Phòng Giáo dục Trung học
và Giáo dục thường xuyên) trước ngày 15/11/2018 Sau khi nhận được bản đăng kýcủa các đơn vị, Sở GDĐT sẽ cấp tài khoản với số lượng tương ứng để học sinh nộp hồ
sơ dự thi trực tuyến trên trang trường học kết nối
c) Giáo viên hướng dẫn và học sinh tham gia dự thi phải có tài khoản trên
trang mạng http://truonghocketnoi.edu.vn đã được điền đầy đủ thông tin chính xác
và có ảnh chân dung được chụp trong thời gian không quá 06 tháng;
9 Phụ lục II
TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN DỰ THI
(Kèm theo Kế hoạch số 141/KH-SGDĐT ngày 31 tháng 8 năm 2018 của Sở Giáo
2 Thiết kế và phương pháp (15 điểm)
- Kế hoạch được thiết kế và các
phương pháp thu thập dữ liệu tốt;
- Các tham số, thông số và biến số phù
hợp và hoàn chỉnh
- Sự tìm tòi các phương án khác nhau
để đáp ứng nhu cầu hoặc giải quyếtvấn đề;
- Xác định giải pháp;
- Phát triển nguyên mẫu/mô hình
3 Thực hiện: thu thập, phân tích và
giải thích dữ liệu (20 điểm)
3 Thực hiện: Xây dựng và kiểm tra (20 điểm)
- Thu thập và phân tích dữ liệu một
Trang 3- Trả lời rõ ràng, súc tích, sâu sắc các câu hỏi;
- Hiểu biết cơ sở khoa học liên quan đến dự án;
- Hiểu biết về sự giải thích và hạn chế của các kết quả và các kết luận;
- Mức độ độc lập trong thực hiện dự án;
- Sự thừa nhận khả năng tác động tiềm tàng về khoa học, xã hội/hoặc kinh tế;
- Chất lượng của các ý tưởng cho nghiên cứu tiếp theo;
- Đối với các dự án tập thể, sự đóng góp và hiểu biết về dự án của tất cả cácthành viên
Trang 4- Những dự án đoạt giải cao theo từng lĩnh vực sẽ tham gia vòng chung cuộc
để tuyển chọn 06 dự án dự thi cấp quốc gia
B Giới thiệu một số dự án của cuộc thi vào vòng 2 năm học trước:
- Bảng danh sách 169 dự án vòng sơ khảo
- 6 dự án tham gia của đơn vị PGD Thoại Sơn:
71 THCS Nguyễn Công Trứ Vòi Rửa Tay Chống Lãng Phí Nguồn Nước Kĩ thuật môi trường
72 THCS TT Phú Hoà Dụng cụ trang trí bằng các loại đạn bi Kĩ thuật môi trường
73 THCS TT Phú Hoà Lưới Thức Ăn Kĩ thuật môi trường
74 THCS TT Phú Hoà Xe điện xách tay - Giảm ngay ùn tắc Kĩ thuật cơ khí
75 THCS TT Phú Hoà Robot Tuần tra V1.0 Rô bốt và máy thông minh
76 THCS Bình Thành Hệ thống chuông trường học thông minh Hệ thống nhúng
- Khởi động bằng một vài sản phẩm khác
II NỘI DUNG CHÍNH:
A Xây dựng ý tưởng sáng tạo:
a Định hướng ban đầu:
Việc đầu tiên phải bắt nguồn từ việc tuyên truyền về các cuộc thi về trãinghiệm sáng tạo của giáo viên đến tất cả học sinh, để các em biết được thông tin vàtạo động lực mạnh hơn trong việc trãi nghiệm sáng tạo của các em
Khi có động lực rồi, tiếp sau đó là quá trình hình thành ý tưởng về sản phẩmcho các em, quá trình này bắt nguồn từ 2 phía, một là từ việc thông tin về các lĩnhvực của cuộc thi và các món đồ đam mê của các em, đồng thời các em phải có khiếu
và kiến thức về lĩnh vực đó Thứ 2 là định hướng của giáo viên, thường thì giáo viêngiới thiệu cho các em nghe về các sáng kiến phát minh hay trên báo đài, trêninternet, nhất là trên một số kênh của youtube, một số nhóm trên tự chế trênfacebook, các sản phẩm đã đạt giải trong các kỳ thi trước, từ sự giới thiệu này màcác em có thể bật lên trong đầu những sáng kiến mới
Một khi các em có đam mê, có ý tưởng muốn trãi nghiệm sáng tạo thì khi đógiáo viên sẽ hướng các em vào các lĩnh vực và sản phẩm cụ thể cụ thể của cuộc thi
Đối với cuộc thi ST TTN NĐ có 4 lĩnh vực cụ thể như sau:
Trang 54 Các dụng cụ sinh hoạt gia đình và đồ chơi trẻ em.
Cuộc thi KHKT có 22 lực vực sau:
1 Khoa học động vật
Hành vi; Tế bào; Mối liên hệ và tương tác với môi trường tự nhiên; Gen và di truyền; Dinh dưỡng và tăng trưởng; Sinh lí; Hệ thống và tiến hóa;…
2 Khoa học xã hội và
hành vi
Điều dưỡng và phát triển; Tâm lí; Tâm lí nhận thức; Tâm lí xã hội và xã hội học;…
3 Hóa Sinh Hóa-Sinh phân tích; Hóa-Sinh tổng hợp; Hóa-Sinh-Y;Hóa-Sinh cấu trúc;…
4 Y Sinh và khoa học Sứckhỏe Chẩn đoán; Điều trị; Phát triển và thử nghiệm dượcliệu; Dịch tễ học; Dinh dưỡng; Sinh lí học và Bệnh lí
học;…
5 Kĩ thuật Y Sinh Vật liệu Y Sinh; Cơ chế Sinh học; Thiết bị Y sinh; Kỹthuật tế bào và mô; Sinh học tổng hợp;…
6 Sinh học tế bào và phân
8 Sinh học trên máy tínhvà Sinh -Tin Kĩ thuật Y sinh; Dược lí trên máy tính; Sinh học môhình trên máy tính; Tiến hóa sinh học trên máy tính;
Khoa học thần kinh trên máy tính; Gen;…
9 Khoa học Trái đất vàMôi trường Khí quyển; Khí hậu; Ảnh hưởng của môi trường lên hệsinh thái; Địa chất; Nước;…
10 Hệ thống nhúng Kỹ thuật mạch; Vi điều khiển; Giao tiếp mạng và dữliệu; Quang học; Cảm biến; Gia công tín hiệu;…
11 Năng lượng: Hóa học Nhiên liệu thay thế; Năng lượng hóa thạch; Phát triểntế bào nhiên liệu và pin; Vật liệu năng lượng mặt trời;
14 Kĩ thuật môi trường Xử lí môi trường bằng phương pháp sinh học; Khai thácđất; Kiểm soát ô nhiễm; Quản lí chất thải và tái sử dụng;
Quản lí nguồn nước;…
15 Khoa học vật liệu Vật liệu sinh học; Gốm và Thủy tinh; Vật liệu
Trang 6stt Lĩnh vực Lĩnh vực chuyên sâu
composite; Lí thuyết và tính toán; Vật liệu điện tử, quang
và từ; Vật liệu nano; Pô-li-me;…
16 Toán học Đại số; Phân tích; Rời rạc; Lý thuyết Game và Graph;Hình học và Tô pô; Lý thuyết số; Xác suất và thống
kê;…
17 Vi Sinh Vi trùng và kháng sinh; Vi sinh ứng dụng; Vi khuẩn;Vi sinh môi trường; Kháng sinh tổng hợp; Vi-rút;…
18 Vật lí và Thiên văn
Thiên văn học và Vũ trụ học; Vật lí nguyên tử, phân tử
và quang học; Lý - Sinh; Vật lí trên máy tính; Vật lí thiên văn; Vật liệu đo; Từ, Điện từ và Plasma; Cơ học; Vật lí hạt cơ bản và hạt nhân; Quang học; La-de; Thu phát sóng điện từ; Lượng tử máy tính; Vật lí lí thuyết;…
19 Khoa học Thực vật
Nông nghiệp; Mối liên hệ và tương tác với môi trường
tự nhiên; Gen và sinh sản; Tăng trưởng và phát triển; Bệnh lí thực vật; Sinh lí thực vật; Hệ thống và tiến hóa;…
20 Rô bốt và máy thôngminh Máy sinh học; Lí thuyết điều khiển; Rô bốt động lực;…
21 Phần mềm hệ thống Thuật toán; An ninh máy tính; Cơ sở dữ liệu; Hệ điều
hành; Ngôn ngữ lập trình;…
22 Y học chuyển dịch Khám bệnh và chẩn đoán; Phòng bệnh; Điều trị; Kiểmđịnh thuốc; Nghiên cứu tiền lâm sàng;…
Các công việc định hướng ban đầu giúp các em đi từ tổng quan đến cụ thể, các
em sẽ định hình cho mình phải làm sản phẩm gì? Dự án gì? và nó được làm ra nhưthế nào?
b Định hướng cụ thể:
Một khi học sinh đã hình thành khái quát ban đầu thì các ý tưởng các em đôikhi còn rất mơ hồ, có khi không thực tế, giống như một nghệ nhân mới phát thảo ramột hình người được những dáng dấp cơ bản Giáo viên hướng dẫn phải tiếp tụcđịnh hướng, tư vấn, giúp đở cho các em biến ý tưởng của mình thành một sản phẩm
cụ thể hơn
Ví dụ 1: Có một học sinh lớp 9A cũng muốn đăng ký thực hiện trãi nghiệmsáng tạo và em muốn làm một thiết bị định vị cho chiếc điện thoại của mình, để đềphòng khi thất lạc hoặc mất trộm thì sẽ biết được điện thoại mình hiện đang ở chỗnào
Đối với ý tưởng này thì ban đầu thấy rất hay, nhưng khi đối thoại với Giáo viênlại thấy ra một số điểm không khả thi, thứ nhất trên điện thoại đã có thiết bị định vị,thứ hai, nếu đề phòng khi mất trộm máy sẽ tắt nguồn nên phải làm thêm một thiết bị
Trang 7khác gắn vào điện thoại, trường hợp này chỉ phù hợp về ý tưởng nhưng thực tế vớihọc sinh thì không thể làm được chíp nhỏ gọn để có thể gắn vào điện thoại.
Tuy nhiên, chúng ta không nên bác bỏ ý tưởng của các em trách làm các emmất hy vọng mà chỉ nên nêu ra những điểm không khả thi và sau đó nên hướng tiếptục ý tưởng của các em vào các sản phẩm khác tương tự
Đối với ý tưởng này ta có thể điều chỉnh hướng đi như sau: sản phẩm của em làhướng đến dùng một thiết bị, ví dụ như điện thoại khác để tìm ra vị trí điện thoại bịmất có đúng không? Thực tế ta có thể làm thiết bị định vị này, những kích thước lớnhơn nhiều không thể gắn vào điện thoại Với ý tưởng này em có thể thay bằng dùngđiện thoại để điều khiển các thiết bị khác ví dụ dùng điện thoại để bật tắt tivi, đèn,quạt, hoặc dùng điện thoại để điều khiển hệ thống tưới chẳng hạn… các sản phẩmnhư thế thiết thực hơn và khả thi hơn, và lúc nào đó khi đủ kiến thức, tay nghề thì sẽquay về thực hiện thiết bị định vị của em
Khi tư vấn như thế học sinh sẽ được thuyết phục hơn và chúng ta sẽ hướng các
em để một sản phẩm khả thi có ứng dụng trong thực tiển
Ví dụ 2: Một học sinh có ý tưởng làm một sản phẩm lau bảng tự động Với ýtưởng này muốn phục vụ cho phòng học được tiện lợi và lớp học có vẻ “Pro” hơntuy nhiên nó chưa thiết thực vì rằng khi giáo viên đang dạy có khi chỉ xóa một phầnbảng, hoặc xóa một số dòng, do vậy thay vì gắn cảm biến, điều khiển thì giáo viênxóa thủ công sẽ nhanh và tiện lợi hơn…
Từ ý tưởng phục vụ lớp học của học sinh thì giáo viên có thể hướng các em đếnviệc khác như có thể dùng cảm biến nhiệt độ và cảm biến ánh sáng để điều khiển tựđộng đèn quạt trong lớp học, như vậy sẽ giúp lớp học tiết kiệm điện năng hơn
B Tiến hành thực hiện hoàn thiện sản phẩm.
Khi đã chọn lựa được một dự án hay một sản phẩm cụ thể thì tiến hành hoànthiện sản phẩm, dự án đó Đối với một dự án khoa học có một số điểm khác với dự
án kỹ thuật, ở phạm vi bài viết này tôi chỉ xin đề cập đến dự án kỹ thuật
Để tiến hành hoàn thiện sản phẩm hay dự án kỹ thuật, theo tôi xác định qua bảy(7) bước như sau, và tôi xin mượn một ví dụ cụ thể đó là sản phẩm Robot Tuần traV1.0 để làm ví dụ minh họa cho việc trình bày
a Xác định vấn đề:
Xác định các nhu cầu, các vấn đề trong thực tiển cần giải quyết
Thông thường vấn đề của sản phẩm kỹ thuật sẽ thuộc loại thực nghiệm cónghĩa là qua quá trình thực nghiệm ta sẽ thu thập được các số liệu, thông số và đánhgiá được mức độ chính xác, độ bền… của sản phẩm Do vậy quá trình hoàn thiện làliên tục căn cứ vào thực nghiệm để đánh giá và điều chỉnh hướng đi cho mình Nênban đầu chúng ta phải xác định các vấn đề của sản phẩm một cách cụ thể
Đối với sản phẩm Robot Tuần tra, vấn đề đặt ra là một thiết bị được trang bịcác chức năng sau:
- Là một xe vượt địa hình và điều khiển từ xa
Trang 8- Có camera quay hình và giao tiếp 2 chiều, nói – nghe.
- Có khả năng tự động phát hiện khí gas, lửa
- Có khả năng tự bảo vệ và tấn công kẻ địch
b Nghiên cứu tổng quan:
Là nghiên cứu các vấn đề cả nội hàm và lẫn ngoại vi sản phẩm để có một tầmnhìn tổng quan về vấn đề mình cần nghiên cứu Từ cái nhìn rộng và tổng quan nàymới có thể xác định yêu cầu cụ thể và đưa ra giải pháp cụ thể
Ví dụ: Đối với sản phẩm của mình các em cần nghiên cứu các loại robot cóchức năng ghi hình, cụ thể là đối với chức năng tuần tra, xem coi tới thời điểm hiệntại có ai đã làm ra sản phẩm này chưa, hoặc có các sản phẩm nào tương tự haykhông? Qua thực tế tìm hiểu trên mạng cho thấy cũng đã có một dòng sản phẩm gầntương tự nhưng nó chỉ là một camera di động được sử dụng trong nhà, nhằm giúpngười dùng quan sát ngõ ngách trong nhà khi mình đi vắng
- Tìm hiểu về các loại xe vượt địa
hình và được điều khiển từ xa: các em có
thể gõ từ khóa “robot con”, xe điều
khiển, xe vượt địa hình… để tìm hiểu các
loại khung xe vượt địa hình phù hợp Các
loại xe 3 bánh rất linh hoạt nhưng dễ bị
lật xe và không vững khi chạy nhanh, xe
bốn bánh vững hơn những đối với địa
hình gồ ghề thì không đi được và cuối
cùng là loại xe bánh xích như xe tăng,
loại này di chuyển chậm và không linh
động như các loại xe trên nhưng vượt địa
hình rất tốt
Trang 9- Các kiểu điều khiển từ xa: có các loại như:
+ Điều khiển qua wifi dùng các dòng có gắn chip esp 8266 là phổ biến nhất ởthị trường Việt Nam dùng trong IoT hiện nay Con này được biến hóa kết hợp vớicác board mạch khác nhau tạo thành nhiều dòng sản phẩm nên ta phải lựa chọn cácmạch phù hợp với sản phẩm của mình
Trang 10+ Điều khiển qua Bluetooth: có thể dùng mạch giao tiếp HC 05 hoặc HC06 kếthợp với Arduino.
+ Điều khiển qua sóng RF: có thể
Trang 11- Có khả năng phát hiện khí gas, lửa: sử dụng cảm biến khí gas, cảm biến pháthiện ra lửa (phát hiện bằng tia hồng ngoại) để tích hợp tăng các chức năng robot.
- Có khả năng tự bảo vệ và tấn công kẻ địch: chức năng này nếu đưa vào robotthì rất nguy hiểm, nên chỉ dùng lại mức độ cảnh báo và xem như đã có chức năngnày, để nói lên rằng robot có thể trang bị đủ các chức năng cần thiết Để cảnh báo cóthể dùng cảm biến siêu âm đo khoảng cách và cài đặt nếu nhấc robot lên cao trên10cm thì sẽ báo động bằng còi và chớp đèn đỏ
d Đề xuất giải pháp:
Đưa ra các cách để đạt được từng yêu cầu xác định ở trên
e Lựa chọn và hoàn thiện giải pháp:
Là chốt lại phương pháp hữu hiệu nhất để tiến hành làm sản phẩm Điều nàygiống như chúng ta xây dựng một thuật toán, đưa ra các hướng rồi chọn hướng tối
ưu nhất và hoàn thiện thuật toán đó
f Tiến hành hoàn thiện sản phẩm:
Trang 12Sau khi chốt lại giải pháp chúng ta tiến hành sưu tầm các thiết bị, các dụng cụ,các linh kiện cần thiết cho sản phẩm, những linh kiện nào chúng ta cần đặt mua,những phần nào tự chế, sơ đồ cấu tạo như thế nào?
Tiến hành chế tạo và lắp đặt sản phẩm
g Đánh giá và hoàn thiện mẫu:
Khi tiến hành làm thực hiện hoàn thành sản phẩm bản thân giáo viên và họcsinh có thể gặp rất nhiều trở ngại do thiết bị, linh kiện bị lỗi, do nhận định sai vấn
đề, các thông số đo đạt không chính xác, do vậy chúng ta cần linh hoạt bổ sung vàđiều chỉnh liên tục trong quá trình thực hiện
Ví dụ đối với sản phẩm có 2 điều chỉnh so với xác định ban đầu đó là:
- Thứ nhất: hệ thống điều khiển ban đầu dự định là điều khiển bằng wifi nhưngkhi hoàn thiện phần xe đem ra vận hành địa hình thực nghiệm thì độ trễ giữa appđiều khiển trên điện thoại và xe là rất cao Thế nên thực tế không thể điều khiển xechạy chính xác được Lần 2 lại đổi sang điều khiển bằng Bluetooth Đối với loạisóng này thì rất nhạy nhưng khi xe chạy ra xa thì không đáp ứng được do mất liênlạc, cuối cùng phải lựa chọn điều khiển bằng sóng RF
- Thứ hai: là phần võ, ban đầu dự tính mô phỏng theo hình con Minion, nhưngkhi thực hiện thì do mỹ thuật còn hạn chế cũng như không quen tay nên các emkhông làm ra được hình như con này, cuối cùng các em đã tự chế ra như kết quảcuối cùng