1. Tính cấp thiết của ý tưởng

Ngành giáo dục đào tạo Bắc Giang những năm gần đây đạt nhiều kết quả cao trong các cuộc thi, hội thi do áp dụng nhiều phương pháp dạy học mới, trong đó có đồ dùng dạy học. Đồ dùng dạy học có vai trò quan trọng trong việc đổi mới phương pháp, tăng cường tính trực quan và thí nghiệm, thực hành trong dạy học. Việc sử dụng các đồ dùng cần phù hợp với mối quan hệ giữa phương tiện và phương pháp dạy học. Hiện nay, việc trang bị các đồ dùng dạy học mới cho các trường phổ thông từng bước được tăng cường. Tuy nhiên, các đồ dạy học tự làm của giáo viên luôn có ý nghĩa quan trọng, cần được phát huy vì chúng phản ánh kiến thức cần truyền đạt.

Dạy học đa phương tiện phối hợp với công nghệ thông tin vừa là nội dung vừa là phương tiện trong dạy học hiện đại. Đa phương tiện phối hợp với công nghệ thông tin có nhiều khả năng ứng dụng trong dạy học. Bên cạnh việc sử dụng đa phương tiện, cần tăng cường sử dụng các phần mềm cũng như các phương pháp dạy học sử dụng mạng điện tử, giúp học sinh lập trình, thiết kế theo ý tưởng riêng nhằm phát huy tính sáng tạo.

Phát huy tính tích cực, cùng với vận dụng kiến thức liên môn trong học tập và giải quyết vấn đề thực tiễn trong dạy học ở trường phổ thông trên địa bàn tỉnh Bắc Giang, tôi thực hiện ý tưởng: “Dạy học sáng tạo với hộp bút thông minh” nhằm giúp học sinh phát huy tính sáng tạo, rèn luyện tư duy logic, phát huy chủ động và thiết kế sản phẩm phục vụ học tập của học sinh.

2. Nội dung ý tưởng:

Trên thị trường hiện nay, mẫu mã đến màu sắc của hộp bút rất đa dạng. Chiếc hộp bút của tôi khá đơn giản, được làm bằng nhựa tổng hợp, thiết kế theo dạng hình chữ nhật, dài khoảng 22cm, rộng 5cm. Nắp hộp và thân hộp được khớp nối với nhau và có nút để bật mở dễ dàng. 

Hình 1: Chiếc hộp bút màu xanh da trời sáng.

Trên mặt hộp được dán những hình thù ngộ nghĩnh. Những nhân vật hoạt hình quen thuộc được thiết kế và trang trí trên mặt hộp, thêm sinh động và bắt mắt. Khi mở hộp, các ngăn nhỏ chồng lên nhau hiện ra. Các ngăn của hộp bút phù hợp với từng vật dụng thường xuyên dùng của học sinh như thước, bút, tẩy, bút chì…Những đồ dùng mà ngày nào cũng sử dụng đến được đặt ngay ngắn trong hộp sẽ không bao giờ phải cố gắng đi tìm chúng khi cần. Đặc biệt, có chiếc hộp bút, chúng tôi mới có thể giữ gìn và bảo quản chúng. Bởi lẽ, những đồ vật nhỏ như thế này rất dễ bị mất và hư hỏng. Hộp bút được thiết kế nhỏ gọn và nhẹ, phù hợp với chúng tôi tuổi cắp sách đến trường, dễ dàng mang theo, dễ dàng bảo quản. 

Với sự phát triển của công nghệ thông tin, đặc biệt là ngôn ngữ lập trình C++, chúng tôi đã tiến hành cải tiến hộp bút thành vận dụng thông minh có thể giúp trải nghiệm sáng tạo trên hộp bút.

Sóng siêu âm (sonar) là một loại sóng cao tầng mà con người không thể nghe thấy được. Tuy nhiên, ta có thể thấy được sự hiện diện của sóng siêu âm ở khắp mọi nơi trong tự nhiên. Đơn cử như các loài động vật như dơi, cá heo ... dùng sóng siêu âm để liên lạc với nhau, để săn mồi hay định vị trong không gian.

Dựa trên việc quan sát các hoạt động của chúng, ta thấy được nguyên tắc mà các loài vật sử dụng sóng âm để định vị rất đơn giản, có thể tóm gọn trong 3 bước sau:

1- Vật chủ phát ra sóng âm

2- Sóng âm này va chạm với môi trường xung quanh và phản xạ lại

3- Dựa vào thời gian phát/thu, khoảng cách giữa vật chủ và môi trường xung quanh được tính ra.

Việc tính toán khoảng cách cũng còn phụ thuộc rất nhiều vào môi trường truyền dẫn, ví dụ như sóng âm truyền trong môi trường nước hay kim loại sẽ nhanh hơn rất nhiều so với sóng âm được truyền trong môi trường không khí. Theo nguyên tắc này, dựa vào sự tiến bộ của khoa học công nghệ hiện đại, ta đã thấy được ứng dụng của sóng âm trong cuộc sống rất nhiều, có thể kể đến như thiết bị định vị dưới biển của tàu ngầm, thiết bị radar, các thiết bị đo khoảng cách môi trường như đo độ sâu của đại dương ...

Hình 2: Hoạt động của sóng siêu âm

Chúng tôi sử dụng Cảm biến siêu âm SRF04 cũng hoạt động theo như nguyên tắc ở trên, thiết bị gồm có 2 loa - thu và phát - cùng với 5 chân để kết nối với Arduino. Theo tài liệu của nhà sản xuất thì tầm hoạt động tối đa của cảm biến này nằm trong khoảng 5m. 

Hệ thống đo khoảng cách trên hộp bút thông minh hoạt động như sau: Khi cấp nguồn điện cho hệ thống, cảm biến siêu âm phát ra nguồn sóng siêu âm gặp phải vật cản sẽ dội lại và thu vào nguồn thu tạo thành tín hiệu cung cấp dữ liệu cho bo mạch Arduino hoạt động tính, trên bo mạch có vi xử lý khi nhận được tín hiệu tính toán lập trình cung cấp vị trí vật phía trước, như vậy sẽ biết được khoảng cách cần đo mà không cần dùng thước. 

Hình 3: hệ thống trước hộp bút.

Qua hệ thống này, học sinh học được cách thiết kế, hiểu được cơ chế hoạt động của sóng siêu học, học được ngôn ngữ lập trình C++ khi trải nghiệm sáng tạo.

Mặt sau của hộp bút còn được gắn thêm hệ thống máy tính điện tử giúp học sinh tính toán được dễ dàng.

Hình 4: Phía sau hộp bút thông minh

Qua đó, học sinh được trải nghiệm trên thực tế, giúp nâng cao kiến thức về vật lý, tin học, toán học từ đồ dùng hằng ngày của mình.

Hình 5: Học sinh thiết kế, trải nghiệm sáng tạo với hộp bút thông minh.

3. Phương pháp triển khai thực hiện ý tưởng

-Theo Bộ Giáo dục và Đào tạo hiện nay, hoạt động trải nghiệm sáng tạo trở thành một môn học độc lập trong nhóm các môn học bắt buộc, có phân hóa ở tất cả các cấp từ tiểu học đến THPT. Do vậy, đây là một mô hình nhỏ trong các hoạt động trải nghiệm giúp học sinh nắm chắc kiến thức, hình thành kỹ năng sống xây dựng nhân cách trong các hoạt động giáo dục.

4. Tính khả thi, khả năng áp dụng và nhân rộng của ý tưởng

- Với mục tiêu giáo dục toàn diện cho học sinh, nhằm trang bị những năng lực và phẩm chất cho học sinh để có thể phát triển toàn diện trong tương lai. Trang bị cho học sinh những kĩ năng cần thiết, làm hành trang cho cuộc sống như kĩ năng thực hành vận dụng, kĩ năng thích ứng với những thay đổi và những định hướng nghề nghiệp trong tương lai.

- Khả năng áp dụng và nhân rộng ý tưởng sẽ được ngành giáo dục Bắc Giang hoàn thiện và triển khai trong năm học tiếp theo để giáo dục tỉnh nhà phát triển mạnh hơn nữa.

5. Dự kiến hiệu quả: 

- Về hiệu quả khoa học: Hộp bút thông minh là đồ dùng tích hợp kiến thức, trong mọi hiện tượng của cuộc sống thì không thể chỉ có kiến thức của một môn học đơn lẻ để giải quyết, mà phải vận dụng rất nhiều hiểu biết của các môn học khác. Khả năng giải quyết các vấn đề đó phụ thuộc vào năng lực của mỗi người, tuy nhiên không có năng lực nào tự nó có thể có được mà trước hết cần có những kiến thức cốt lõi.

- Về kinh tế: Với sản phẩm, thành phần có sẵn trên thị trường hộp bút thông minh có thể hoàn toàn được thiết kế với giá thành phù hợp ở trường phổ thông của tỉnh Bắc Giang

- Hiệu quả xã hội: khi giải pháp được triển khai, các hoạt động sáng tạo giáo dục, trong đó, dưới sự hướng dẫn của nhà giáo, từng cá nhân học sinh được tham gia trực tiếp vào các hoạt động khác nhau với tư cách là chủ thể của hoạt động, qua đó phát triển năng lực thực tiễn, phẩm chất nhân cách và phát huy tiềm năng sáng tạo của cá nhân mình.

Người đề xuất ý tưởng: Vũ Công Phong