Chế Tạo Máy Hút Bọ Nhảy Bán Tự Động – Một Dự Án Học Tập Thực Tế Của Học Sinh THCS Maya ở Xưởng Mộc và Tự Động Hóa Mira

 

Trong chương trình Project Base Learning (Học Theo Dự Án) tại Maya, mỗi năm học, học sinh THCS được tự do lựa chọn để tham gia thiết kế và vận hành 1 trong 7 Dự án thực tế hướng đến 17 mục tiêu phát triển bền vững – 17 SDGs được đề xuất bởi UNDP.  Việc được hướng dẫn để tự thiết kế và vận hành một dự án thực tế giúp các bạn học sinh THCS phát triển mạnh mẽ 16 Kỹ năng Thế kỷ 21 – theo The World Economic Forum.

THÔNG TIN CHUNG 

Trong năm học 2022 – 2023, dự án thực tế của học sinh THCS Maya tại Xưởng Tự động hóa Mira là “Chế tạo Máy hút bọ nhảy bán tự động hiệu quả, tiết kiệm chi phí và sức người – để giúp các bác nông dân địa phương đối phó với bọ nhảy trong vụ rau mùa đông”.

Mục đích mà dự án hướng tới bao gồm: 

• Mục đích cộng đồng: mang tới cho các bác nông dân địa phương một giải pháp hiệu quả, tiết kiệm để đối phó với bọ nhảy trong vụ rau mùa đông – để các bác có động lực trồng lại vụ đông đang bị bỏ trên cánh đồng làng. 
• Mục đích giáo dục: học sinh rèn luyện, phát triển 16 Kỹ năng Thế kỷ 21; học thêm về lập trình, tự động hóa, thiết kế và quản lý dự án; và thêm hiểu đồng thời tin tưởng vào giá trị năng lực của mình.

QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐỂ XÁC ĐỊNH MỤC TIÊU DỰ ÁN

Chủ đề chung của các dự án học tập thực tế của học sinh THCS Maya trong năm học 2022 – 2023 là Thúc đẩy nhận thức xã hội về văn hóa địa phương & Hỗ trợ phát triển Kinh tế địa phương. Với đặc thù của ngành tự động hóa,  Nhóm Dự án tại Xưởng Tự động hóa Mira quyết định tập trung vào mục tiêu “Hỗ trợ phát triển Kinh tế địa phương” để phát triển dự án. 

Để có hướng đi rõ ràng hơn, Nhóm Dự án đã thảo luận về đặc thù các ngành kinh tế ở Thạch Thất, với câu hỏi lớn: Xưởng Tự động hóa có thể giúp ích cho các cô chú bác làm việc trong nhóm ngành nào? 

• Ngành Thủ công: Thạch Thất là địa phương có nhiều làng nghề thủ công truyền thống, như Mộc, Mây tre đan, Đá ong, Chè lam v.v… và trong thực tế ở các làng nghề này đã sử dụng nhiều máy móc thay thế cho sức người. Với năng lực hiện tại của nhóm học sinh trong Dự án, các em thấy mình khó mà giúp ích được nhiều thêm. 
• Ngành Thương mại và Dịch vụ: Các em đánh giá là nhu cầu tự động hóa thiết bị, công cụ dụng cụ làm việc ở nhóm ngành này trong địa phương chưa cao.
• Ngành Nông nghiệp: Thạch Thất không phải địa phương phát triển lắm về các mô hình nông nghiệp lớn. Và các em ước chừng rằng với khả năng hiện tại của mình thì có lẽ các em có thể giúp ích điều gì đó cho các cô chú bác đang làm nông ở địa phương.  

Vì thế, Nhóm Dự án đã quyết định thự chiện một Nghiên cứu sơ cấp: đi quan sát thêm, đồng thời phỏng vấn các cô chú bác nông dân quanh Trường:

• Khi đi quan sát, Nhóm nhận ra những cánh đồng làng ở quanh trường đang bỏ không trong vụ đông.
• Khi phỏng vấn các bác nông dân trong làng, Nhóm biết được nguyên nhân là vì: Khi các bác trồng rau vụ đông thì một phần để bán và một phần sẽ dùng để ăn nên các bác không muốn quá lạm dụng thuốc trừ sâu, tránh ảnh hưởng tới sức khỏe của cả người trồng và gia đình. Nhưng rau cải vụ đông bị bọ nhảy phá quá mà không thể diệt được nếu không dùng nhiều thuốc, nên các bác đành bỏ vụ.

Những thông tin thu thập được từ quá trình Nghiên cứu sơ cấp đã thúc đẩy Nhóm thực hiện thêm một Nghiên cứu thứ cấp: Tìm hiểu trên internet về các giải pháp đối phó với bọ nhảy đang được áp dụng:

• Dùng thuốc trừ sâu: Cách làm này gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của cả người tiêu dùng và người trồng, cũng là yếu tố mà các hộ nông tại địa phương e ngại. 
• Dùng bẫy đèn vào buổi tối: Đây là cách thu hút bọ nhảy bằng ánh đèn, sau đó đặt 1 chậu nước bên dưới để bọ rơi xuống chậu nước. Cách làm này mặc dù có cơ chế đơn giản nhưng chỉ hợp với các vườn rau nhỏ chứ không thât sự hiệu quả và phù hợp với điều kiện thực tế của địa phương vì đòi hỏi phải bố trí hệ thống dây diện dài ra cánh đồng.
• Dùng bẫy dính: Chi phí quá cao khiến người dân không muốn thực hiện.
• Dùng máy hút bọ nhảy: Nhóm phát hiện ra rằng ở Lâm Đồng có người từng sáng chế ra một loại máy hút bọ nhảy đeo vai. Đây là một sáng chế mới chưa được sử dụng rộng rãi. Nó có một đặc điểm là người sử dụng phải đeo máy trên vai và dùng tay rà đầu hút khắp mặt luống – khá tốn sức người.

 

Máy hút bọ nhảy có vẻ làm một giải pháp ứng phó với bọ nhảy tốt cho sức khỏe và hiệu quả nhất, nhưng làm thế nào để không tốn nhiều chi phí chế tạo, và không mất nhiều sức người khi sử dụng?

Vì nhóm đã dành thời gian để quan sát thêm, và có được những thông tin quan trọng:

• Gia đình các bác nông dân ở quanh trường hầu hết đều có máy cắt cỏ.
• Động lực trồng rau vụ đông của các bác không cao, và ruộng của mỗi nhà lại không quá nhiều, nên cần một giải pháp không cần đầu tư nhiều (tiết kiệm chi phí) mà lại dễ dàng sử dụng (tiết kiệm sức người) thì mới có khả năng thuyết phục các bác sử dụng.

➡ Những kết quả nghiên cứu từ sơ cấp tới thứ cấp này đã thúc đẩy Nhóm quyết định chọn mục tiêu cho dự án tự động hóa năm học 2022-2023 của mình là: Chế tạo máy hút bọ nhảy bán tự động sử dụng chung động cơ với máy cắt cỏ – để người sử dụng không phải dùng quá nhiều sức, và không phải bỏ quá nhiều chi phí – giúp các bác nông dân dễ dàng đối phó với bọ nhảy trong vụ rau cải đông, và có thêm động lực để trồng lại vụ đông trên cánh đồng.

 

LẬP KẾ HOẠCH THỰC HIỆN DỰ ÁN

Nhóm Dự án đã thực hiện một buổi phỏng vấn, chia sẻ với thầy Doanh – chuyên gia nông nghiệp tại Lá Mây Farm.

Nội dung chính của buổi trao đổi bao gồm: 

• Phỏng vấn thầy về vòng đời của rau cải và thời điểm mà rau cải thường bị bọ nhảy phá hoại mạnh.
• Nhờ thầy hỗ trợ trồng một ruộng rau cải sạch nhỏ để thử nghiệm hút bọ nhảy khi Nhóm chế tạo được mẫu máy hút bọ nhảy thử nghiệm.
• Đo đạc kích thước các luống rau điển hình để tính toán thiết kế phần khung máy.

Thông qua quan sát và lắng nghe những thông tin mà thầy Doanh chia sẻ, nhóm nhận ra thêm một số yêu cầu quan trọng đối với sản phẩm:

• Chiều cao rau cải trên các luống rau có thể sẽ khác nhau, vì thế máy hút bọ nhảy phải có cơ cấu nâng hạ chiều cao đầu hút.
• Các luống rau sẽ có kích thước khác nhau, vì thế máy hút bọ nhảy phải có cơ cấu di chuyển đầu hút sang ngang theo chiều rộng mặt luống, với khả năng điều chỉnh khoảng di chuyển tự động này. 

Kế hoạch thời gian

Khi đã có hướng đi rõ ràng, nhóm dự án đã cùng nhau ngồi lại và xác định kế hoạch làm việc của mình và đi đến thống nhất:

• Học kỳ I: Thời gian nghiên cứu và chế tạo sản phẩm mẫu, đồng thời thử nghiệm trên ruộng rau cải tại Lá Mây, và gửi máy đến một số hộ nông dân địa phương để chạy thử.
• Học kỳ II: Nghiên cứu định lượng về mức độ chấp nhận của các hộ nông địa phương với sản phẩm, tiếp tục sản xuất và hoàn thiện sản phẩm.

THIẾT KẾ MÁY HÚT BỌ NHẢY BÁN TỰ ĐỘNG

Ý tưởng về sản phẩm đã có, cả nhóm bắt tay vào bước tiếp theo là phác thảo hình dung của mình lên bản vẽ tay. Ở giai đoạn này, các bạn phải liên tục xin ý kiến thầy cô, chỉnh sửa, đối chiếu, hoàn thiện để tạo nên một thiết kế có thể ứng dụng được trên điều kiện thực tế. 

Khi bản vẽ tay đã hoàn thành, nhóm nhờ thầy Công – chuyên gia cố vấn của Xưởng Tự động hoá Mira để vẽ lại hoàn chỉnh trên máy.

Thiết kế của chiếc máy hút bọ nhảy của Xưởng Mira như sau:

 

SẢN XUẤT VÀ THỬ NGHIỆM

Khi bắt tay vào sản xuất sản phẩm, nhóm quyết định chia thành 2 nhóm nhỏ để chuyên môn hoá và đảm bảo tiến độ công việc.

Trong đó:

• Nhóm 1: Chế tạo cơ cấu di chuyển và cơ cấu nâng hạ 
• Nhóm 2: Chế tạo cơ cấu chuyển động đầu hút sang ngang

Ở giai đoạn này, các bạn được thầy giáo hướng dẫn kiến thức về lập trình và tự động hoá để áp dụng ngay trong dự án của mình. Song song với đó, nhóm tạo một danh sách các thiết bị, linh kiện cần có rồi đặt mua, tự gia công và đặt gia công để phục vụ cho quá trình lắp ráp, sản xuất. 

Đến tháng 12/2022, theo kế hoạch, các luống rau cải trồng thử nghiệm tại Xưởng Lá Mây bắt đầu bị bọ nhảy tàn phá. Cùng lúc đó, các cơ cấu chuyển động đã tạm thành hình. Nhóm tiến hành thử nghiệm ngay trên ruộng. 

Kết quả cho thấy, máy đã có thể hút được bọ nhảy, tuy nhiên hệ thống nâng hạ còn nhiều trục trặc và máy vẫn còn nặng khiến thao tác mất thời gian và mất sức. Giải pháp được đưa ra là điều chỉnh hệ khung và tay đẩy để giúp máy có thể di chuyển cân bằng, thuận lợi trên cả các luống rau có kích thước khác nhau. 

Tuy nhiên, Nhóm phải đối mặt với một khó khăn lớn: vụ rau cải hết mùa và không còn ruộng để tiếp tục thử nghiệm. Dự án rơi vào bế tắc bởi thử nghiệm trên điều kiện thực tế là yếu tố quyết định để đảm bảo máy có thể hoạt động hiệu quả, chỉ thông qua thử nghiệm và điều chỉnh liên tục mới có thể tìm ra giải pháp tối ưu. Cách duy nhất lúc này là chờ đến mùa bọ nhảy năm sau để tiếp tục triển khai dự án, tuy nhiên thời gian hoạt động của dự án học tập thực tế chỉ gói gọn trong 1 năm học, và tới tháng 5/2023 một số thành viên Dự án sẽ chuyển sang nhóm khác.

MÔ HÌNH MÁY HÚT BỌ NHẢY TỰ ĐỘNG

Trong khi Dự án Chế tạo Máy hút bọ nhảy bán tự động phải tạm dừng vì mùa vụ, Nhóm Dự án đã quyết định thử nghiệm chế tạo Mô hình Máy hút bọ nhảy tự động với giàn treo và được lập trình để:

• Máy có thể tự động di chuyển hết chiều dài luống;
• Đầu hút tự động rà ngang mặt luống khi máy di chuyển để hút bọ nhảy;
• Khi di chuyển hết một luống, máy có thể tự động dịch chuyển sang luống tiếp theo;
• Với khả năng nâng hạ độ cao đầu hút theo chiều cao của cây.

Trên mô hình, hệ thống chạy khá tốt, tuy nhiên cho tới ngày báo cáo dự án cuối kỳ, vì mùa vụ nên Nhóm chưa có cơ hội chạy thử máy trên ruộng thực tế.

ĐÁNH GIÁ

Chương trình học tập thực tế của năm học 2022 – 2023 khép lại với sự kiện Triển lãm Phát triển bền vững Mùa 2 “Những Dấu Chân Nhỏ” diễn ra tại Trung tâm Giao lưu Văn hoá Phố cổ – 50 Đào Duy Từ, Hà Nội. 

Tại đây, nhóm dự án tại Xưởng Tự động hoá Mira đã trưng bày mô hình Máy hút bọ nhảy tự động và mô phỏng cách máy hoạt động, cũng như chia sẻ về hành trình thực hiện dự án, những bài học rút ra sau một năm học. 

Mô hình Máy hút bọ nhảy nhận được sự quan tâm và ghi nhận của cha mẹ và một số tổ chức uy tín. 

Tuy nhiên, mặc dù sản phẩm dự án khá ấn tượng so với lứa tuổi của Nhóm học sinh thực hiện dự án, nếu xét trên phương diện giúp ích cho cộng đồng, dự án đã không đạt được mục tiêu như các em kỳ vọng: “Chế tạo Máy hút bọ nhảy bán tự động hiệu quả, tiết kiệm chi phí và sức người – để giúp các bác nông dân địa phương đối phó với bọ nhảy trong vụ rau mùa đông”.

Khi nhìn lại cả quá trình và tự đánh giá: 

• Nhóm học sinh THCS Maya trong Dự án đã nhìn nhận rằng mô hình Máy hút bọ nhảy tự động được trưng bày trong triển lãm có tiềm năng ứng dụng trong quy mô vườn lớn và chuyên nghiệp nhưng không phù hợp với thực tế tại địa phương. 
• Một bài học sâu sắc được Nhóm rút ra là khi lên kế hoạch cho một dự án, nếu quá trình thực thi phụ thuộc vào yếu tố mùa vụ thì bắt buộc phải tính toán kế hoạch thời gian thật cẩn thận, và quản lý tiến độ chặt chẽ. Thêm nữa, khi ứng phó với một bối cảnh đang thay đổi, các giải pháp đưa ra vẫn cần gắn chặt với mục tiêu và đối tượng đề ra ban đầu để tránh đi lệch sang một hướng khác – điều này đặc biệt quan trọng khi làm việc trong một dự án nhằm giúp ích cho một đối tượng cụ thể trong cộng đồng. 

 

Dự án mặc dù không thành công về mục tiêu cộng đồng, nhưng thầy cô và các em cũng nhìn nhận đó là một quá trình học hỏi vô cùng đáng quý, mà đã giúp các em:

• Rèn luyện Phẩm chất Kiên trì, Bền bỉ; Năng lực Thích ứng, Sáng kiến; và Kỹ năng Cộng tác, Giao tiếp, Giải quyết vấn đề (những kỹ năng học tập và làm việc quan trọng được Diễn Đàn Kinh Tế Thế Giới ghi nhập là những kỹ năng cần có để thành công trong thế giới việc làm thế kỷ 21)
• Có thêm nhiều kiến thức về Thiết kế và Quản lý Dự án, Nghiên cứu thị trường, Lập trình, Chế tạo
• Nhận thức và tin tưởng hơn về giá trị của bản thân (sự tự tin nội tại)

Và vì thế, thầy cô Maya vô cùng trân trọng và ghi nhận quá trình trưởng thành này của các em!

 

Mời cha mẹ theo dõi các Dự án học tập thực tế khác của học sinh THCS Maya tại: https://maya.edu.vn/blog/hoat-dong-hoc-thcs/