Hệ thống điện mặt trời "The Power Changer" - Dự án học tập thực tế của học sinh THCS Maya tại Xưởng Tự động hóa Mira - Maya School – Trường Phổ Thông Liên Cấp Song Ngữ

Hệ thống điện mặt trời “The Power Changer” – Dự án học tập thực tế của học sinh THCS Maya tại Xưởng Tự động hóa Mira

23.11.2023 2:46:00
Trong chương trình giáo dục thực hành tại Maya, mỗi năm học, học sinh THCS được trực tiếp tham gia vận hành 01 dự án học tập thực tế hướng đến các mục tiêu phát triển bền vững. Theo đó, học sinh được tự do lựa chọn 1 trong 7 xưởng thực hành đại diện cho các nhóm ngành trọng điểm để giải quyết 1 vấn đề kinh tế, xã hội cụ thể. 

Việc tự xây dựng và vận hành một dự án thực tế giúp các bạn học sinh phát triển toàn diện các kiến thức và kỹ năng nằm trong bộ 16 Kỹ năng Thế Kỷ 21 theo Diễn đàn Kinh tế Thế giới.

THÔNG TIN CHUNG

Trong năm học 2023 – 2024, dự án học tập thực tế của học sinh THCS Maya tại Xưởng tự động hóa Mira là “Hệ thống điện mặt trời tại trường Maya- The Power Changer”. Nội dung của dự án xoay quanh việc gia tăng sử dụng năng lượng tái tạo trong phạm vi trường Maya nói riêng và mở rộng ra khu vực Thạch Thất nói chung. Theo đó, các bạn sẽ nghiên cứu để tạo ra một bộ nguồn sử dụng năng lượng mặt trời để giảm sự phụ thuộc vào điện lưới. 

Mục tiêu mà dự án “Hệ thống điện mặt trời tại trường Maya – The Power Changer” hướng đến bao gồm: 

  • Mục tiêu phát triển bền vững: Dự án hướng tới mục tiêu số 7 – Sử dụng năng lượng sạch với giá thành hợp lý và mục tiêu số 13 – Hành động về khí hậu nằm trong 17 Mục tiêu Phát triển Bền vững do Liên Hợp Quốc khởi xướng. 
  • Mục tiêu giáo dục: Dự án hướng đến đào tạo (1) bộ kỹ năng bao gồm quản lý dự án, xác định và giải quyết vấn đề, quản lý thời gian, xây dựng Timeline, quản lý tài chính, đội nhóm; và (2) nhóm kỹ năng chuyên ngành của riêng lĩnh vực Khoa học Kỹ thuật như điện, điện tử, thao tác chế tạo, lắp ráp trong lĩnh vực điện và điện tử. 

Thành viên nhóm dự án bao gồm các bạn học sinh từ lớp 6 đến lớp 9: 

  • Kiều Cảnh Phong – Học sinh lớp 6
  • Phan Nam Anh – Học sinh lớp 6
  • Bạch Nguyên Khang – Học sinh lớp 7 
  • Trần Quốc Thịnh – Học sinh lớp 7 
  • Lê Anh Phong – Học sinh lớp 7
  • Đặng Nguyễn Lâm Tùng – Học sinh lớp 8
  • Phạm Việt Long – Học sinh lớp 9 
  • Nguyễn Minh Quang – Học sinh lớp 9 

Với sự đồng hành của thầy và cô giáo: 

  • Thầy Đỗ Minh Đức – Chuyên gia về Tự động hóa 
  • Cô Nguyễn Thị Diệu Linh – Admin Xưởng Mộc & Tự động hóa Mira 

TIẾN TRÌNH DỰ ÁN

Thông thường, các dự án học tập thực tế của các xưởng thực hành tại Maya đi theo tiến trình các giai đoạn: 

  • Xác định và phân tích vấn đề
  • Thiết kế và lập kế hoạch 
  • Thực hiện
  • Đánh giá

Tuy nhiên, do đặc thù của Xưởng Tự động hóa Mira, trước khi bước vào quy trình 4 giai đoạn trên, học sinh được trải qua bước đầu tiên – Chuẩn bị kiến thức. 

Chuẩn bị kiến thức

Để các bạn học sinh được trang bị đầy đủ kiến thức và kỹ năng ban đầu cần thiết để vận hành dự án một cách thuận lợi, xưởng Tự động hóa Mira thiết kế một giai đoạn riêng, trong đó cung cấp cho các bạn nền tảng liên quan đến chế tạo điện, điện tử, khái niệm về phát triển bền vững, năng lượng tái tạo và quản lý dự án. 

Img 1313 Img 1305

Mặt khác, khi đến với dự án, học sinh của Xưởng Tự động hóa Mira có độ tuổi trải đều từ lớp 6 đến lớp 9 với nhiều trình độ và năng lực khác nhau. Có bạn đã từng tham gia dự án và thành thạo về lập trình nhưng có những bạn còn chưa được học về mạch điện. Vì vậy, việc gắn kết và phối hợp làm việc với nhau cũng là một thử thách mà các bạn phải đối mặt. Giai đoạn này cũng giúp nhóm dự án làm quen, hiểu nhau và xác định được cách thức làm việc phù hợp nhất, để từ đó vận hành các bước tiếp theo trơn tru. 

Giai đoạn chuẩn bị kiến thức kéo dài trong 1,5 tháng với các hoạt động học và thực hành kiến thức, luyện kỹ năng với sự hỗ trợ của thầy cô chuyên gia. 

Xác định và phân tích vấn đề

Tại Maya, khi thực hành dự án thực tế tại các xưởng, thay vì được đưa sẵn một đề bài cụ thể, học sinh phải chủ động quan sát và nghiên cứu môi trường xung quanh và tự đặt ra những câu hỏi: 

  • Địa phương đang gặp vấn đề gì?
  • Nhóm dự án có thể tác động để giải quyết vấn đề không? 
  • Giải quyết như thế nào? 

Img 4636

Trong những ngày đầu tiên của dự án tại Xưởng, nhóm tổ chức nhiều buổi thảo luận để các thành viên đưa ra ý tưởng. Thời điểm ấy, những ý kiến được đưa ra vẫn còn sơ khai và chung chung như: Môi trường đang bị ô nhiễm, Sử dụng năng lượng để sinh hoạt và sản xuất là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tác động xấu đến môi trường. Sau khi được hướng dẫn về các kỹ thuật như Brainstorm, Sáu chiếc mũ tư duy, Bộ câu hỏi “5 WH Questions” cùng với sử dụng một số công cụ nghiên cứu và phân tích như Cây vấn đề, Cây viễn cảnh,…; nhóm đã đi sâu hơn vào hiện trạng tại địa phương, bóc tách từng lớp của vấn đề để tìm ra hướng đi phù hợp cho dự án. 

Theo đó, các bạn học sinh bắt đầu quan sát tình hình sử dụng điện tại địa phương. Một vấn đề nổi cộm tại đây là vào mùa hè, nhiều gia đình phải chịu cảnh mất điện. Tình trạng này không phải bắt nguồn từ sự cố mà được xác định là do thiếu điện cục bộ ở một số khu vực. Bắt đầu từ từ khóa “Thiếu điện cục bộ”, nhóm dự án tiến hành nghiên cứu thông tin trên mạng, áp dụng kiến thức mà các bạn đã được học trong môn Nghiên cứu thị trường đầu năm, để tổng hợp các nguyên nhân dẫn đến thiếu điện bao gồm: 

  • Sản xuất điện không đủ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng 
  • Cung ứng điện không hiệu quả

Từ đó, nhóm dự án thảo luận để trả lời câu hỏi: 

Với năng lực và tài nguyên của xưởng, dự án có thể tác động để giải quyết mặt nào của vấn đề? 

Theo phân tích của nhóm, vì mang đặc thù là một xưởng sản xuất, dự án khó có thể tác động vào nguồn cung điện lưới và cũng không thể giảm lượng điện tiêu thụ trong trường và trong địa phương. Vì vậy, giải pháp được các bạn đưa ra là bổ sung lượng điện từ năng lượng tái tạo, từ đó có thể hạn chế sử dụng điện lưới. 

Img 7887

Mặt khác, trong quá trình tìm kiếm thông tin, nhóm học sinh cũng nhận thấy sản xuất điện có thể gây phát thải lớn cho môi trường, trong khi điện sử dụng năng lượng tái tạo lại không phổ biến. Vì thế, nhóm ấp ủ về một dự án có thể thay đổi cách sử dụng năng lượng tái tạo trong phạm vi trường Maya, để từ đó đóng góp vào công cuộc chuyển dịch năng lượng từ nguyên liệu hóa thạch thành nguyên liệu tái tạo. 

Img 5082

Ở giai đoạn này, khó khăn lớn nhất mà các bạn học sinh gặp phải nằm ở khả năng tư duy tổng quát. Các bạn thường vấp phải những lối mòn suy nghĩ và loay hoay trong việc tìm một hướng đi cho mình. Để giải quyết điều này, các thầy cô giáo đã hỗ trợ bằng cách hướng dẫn các bạn về bộ công cụ tư duy. Từ đó, nhóm hình thành thói quen liệt kê tất cả những hướng giải quyết có thể, sau đó mới phân tích để thấy hành động nào tác động đến yếu tố gì và tạo ra kết quả như thế nào. Dần dần, các bạn hình thành tư duy tổng quát và phát triển góc nhìn đa chiều đối với các vấn đề trong đời sống. 

Lập kế hoạch 

Sau khi đã xác định được vấn đề và hướng đi cho dự án, nhóm học sinh chuyển sang giai đoạn lên kế hoạch chuẩn bị, để hiện thực hóa những ý tưởng mà nhóm ấp ủ. 

Đầu tiên, nhóm lên kế hoạch khảo sát hiện trạng tại trường Maya và nhận thấy trường có sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời tại một số khu vực như hệ thống đèn dọc các lối đi, hành lang… Điều này chứng tỏ nhà trường có quan tâm tới năng lượng xanh và vấn đề bảo vệ môi trường. Đây là cơ hội tiềm năng để nhóm có thể triển khai và giới thiệu sản phẩm của dự án. Nhưng điều này mới chỉ dừng lại ở phỏng đoán của các bạn mà chưa có thông tin đầy đủ để kiểm chứng. Sau khi thảo luận, nhóm nhận thấy cần có một buổi hẹn gặp Ban Giám hiệu trường Maya để thu thập được những thông tin cần thiết, và cô Phạm Hoài Thu – Đại diện BGH trường Maya là sự lựa chọn mà cả nhóm cùng thống nhất.

Với ý định đó, các bạn đã chủ động đặt lịch hẹn phỏng vấn với cô Thu . Trước buổi phỏng vấn, nhóm cùng nhau chuẩn bị bảng hỏi, kịch bản phỏng vấn, phân công công việc và xác định rõ ràng các mục tiêu chính: 

  • Hiểu tình hình sử dụng điện và những vấn đề trong sử dụng điện tại trường Maya
  • Thảo luận về nhu cầu của trường Maya về bộ nguồn sử dụng Năng lượng tái tạo mà nhóm đang nghiên cứu
  • Đề xuất vị trí lắp đặt và sử dụng bộ nguồn đó
Img 5528 Img 5549
Img 5563 Img 5570

Dựa vào những thông tin thu được sau buổi phỏng vấn, nhóm quay trở về làm việc cùng chuyên gia để tính toán, lên phương án triển khai phù hợp với nhu cầu của nhà trường, đưa ra thiết kế cho các gói giải pháp, bên cạnh phương án thực thi chung cho từng gói. Vì dự án hoạt động dưới quy mô nhỏ của một xưởng sản xuất – thực hành, để có đủ chi phí vận hành, các bạn học sinh quyết định tổ chức buổi chia sẻ và giới thiệu sản phẩm với khách hàng. Trong quá trình chuẩn bị, nhóm dự án đang xây dựng các nội dung: 

  • Hồ sơ giới thiệu sản phẩm  với nội dung chi tiết về dự án, mục đích, kế hoạch hoạt động, lợi ích mà dự án mang đến cho nhà đầu tư,…
  • Kế hoạch tài chính cho dự án và các gói đầu tư 
  • Kịch bản thuyết trình và phản biện các câu hỏi từ nhà đầu tư

Song song với đó, nhóm cùng nhau bắt tay tự làm mô hình bộ nguồn sử dụng năng lượng tái tạo như một sản phẩm mẫu để trình bày trước nhà đầu tư về ý tưởng của mình. Để làm được điều này, nhóm áp dụng ngay những kiến thức thu được trong giai đoạn “Chuẩn bị kiến thức” ban đầu. 

Những bước tiếp theo

Theo kế hoạch, dự án sẽ tiến hành giới thiệu sản phẩm và thuyết phục nhà trường đầu tư trong tháng 12. Dựa vào kết quả của buổi đó, nhóm sẽ thử nghiệm lắp đặt thiết bị, dự kiến là một giàn năng lượng mặt trời với các tấm Solar Panel, khối chuyển đổi Inverter và khối lưu trữ. Trong đó, để tự chế tạo được tấm Inverter “made by Mira” để vận hành được với công suất nhỏ trong quy mô xưởng, nhóm sẽ cần tập trung nghiên cứu và thử nghiệm nhiều lần. 

Theo kế hoạch, nhóm sẽ lắp đặt xong toàn bộ hệ thống và đến cuối tháng 1 sẽ hoàn thiện các phần chỉnh sửa để sẵn sàng ra mắt sản phẩm. 

Ở chặng 2, tiếp nối với hành trình ở chặng 1,  dự án cũng sẽ tìm cách cải tiến bộ pin lưu trữ. Thay vì sử dụng pin ắc quy chạy ổn định nhưng dễ gây tác động đến môi trường, dự án sẽ nghiên cứu phương án thay thế – sử dụng pin thân thiện với môi trường hơn như pin cát lưu trữ bằng nhiệt hoặc các hình thức khác. 

Dự án của những “kỹ sư trẻ” 

Theo chia sẻ của thầy Đức – Chuyên gia hướng dẫn Tự động hóa tại Xưởng Mira, các bạn học sinh đăng ký làm dự án tại Mira mặc dù đến từ những lứa tuổi và sở hữu năng lực khác nhau, nhưng đều mang trong mình niềm yêu thích và quan tâm với lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Điểm hấp dẫn các bạn nhất trong bộ môn Tự động hóa là cơ hội được tiếp xúc và thực hành trực tiếp với các công cụ, máy móc điện tử. Nhờ đặc thù của ngành, những kết quả thường khá rõ để nhận thấy, tạo cho các bạn niềm hứng thú và say mê với những “tác phẩm” và tác động mà mình tạo ra. 

Img 0479

Tuy nhiên, ngành kỹ thuật nói chung và công việc vận hành một dự án về kỹ thuật nói riêng không phải một thử thách đơn giản đối với các bạn học sinh cấp 2. Khó khăn đầu tiên đến từ việc còn thiếu những kiến thức và phương pháp tư duy logic, hướng đến giải quyết vấn đề cụ thể mà dễ đi vào những lối mòn quen thuộc trong suy nghĩ. Điều này đã và đang được cải thiện đáng kể dưới sự hỗ trợ của thầy cô chuyên gia – những người đóng vai trò cung cấp kiến thức và các công cụ tư duy, thay vì can thiệp quá sâu vào các quyết định và cách nhóm thực hiện dự án. Thành quả bước đầu là nhóm đã biết nghiên cứu, phân tích vấn đề một cách bài bản và chủ động tìm kiếm giải pháp về năng lượng tái tạo. 

Img 7684 Img 0309

Việc vận hành dự án cũng cho học sinh bài học về sự thích ứng, bởi xuyên suốt quá trình này, học sinh phải đối mặt với rất nhiều yếu tố khó kiểm soát như các vấn đề về giải pháp chưa tối ưu, lỗi vận hành, khả năng xin đầu tư, ngân sách không phù hợp,… Dù đã xây dựng kế hoạch cụ thể, những tình huống bất ngờ luôn có thể xuất hiện và cản trở dự án. Để xoay xở được trong những tình huống này, học sinh đã và đang học được cách quản lý rủi ro và linh hoạt đối phó với những khả năng có thể xảy ra. Ví dụ, trong giai đoạn giới thiệu sản phẩm sắp tới, nhóm phải dự trù những tình huống về mức đầu tư của nhà trường cũng như phương án vận hành với mức đầu tư đó. 

Img 0483

Chia sẻ về điều tự hào nhất về nhóm học sinh dự án “Hệ thống điện mặt trời tại trường Maya – The Power Changer”, thầy Đức ấn tượng về tinh thần “tự tay làm hết” mà các bạn luôn nỗ lực thể hiện. Xuyên suốt quá trình dự án diễn ra, thầy cô giáo chỉ đóng vai trò hỗ trợ khi các bạn gặp phải khó khăn liên quan trực tiếp đến kiến thức và kỹ năng vượt quá tầm hiểu biết thông thường. Trong phần lớn dự án, học sinh đều tự giác giao việc, phối hợp và đưa ra quyết định. Cũng chính nhờ những hoạt động thực tế này, các bạn đã có sự trưởng thành rõ rệt. Nếu như ở giai đoạn đầu dự án, các bạn chưa biết cách làm việc và mất đến hàng tuần để phản hồi mỗi nhiệm vụ; thì hiện tại, khi đã đi được nửa chặng đường, nhóm đã tự giác và chủ động hành động mà không cần nhắc nhở. Một ví dụ là sau các cuộc họp, các bạn học sinh đã biết tự tổng hợp thông tin rất nhanh và gửi cho toàn bộ thành viên trong nhóm ngay trong ngày. 

Một kỷ niệm khác mà thầy Đức ấn tượng trong quá trình làm dự án với các bạn lại liên quan đến cách điều phối và xử lý khủng hoảng. Trong một lần thuyết trình, nhóm xảy ra cuộc tranh cãi gay gắt giữa các thành viên vì vấn đề phân công công việc. Bạn học sinh chịu trách nhiệm điều phối nhân sự đã bình tĩnh nhắc nhở nhóm về nguyên tắc tôn trọng lẫn nhau và tinh thần phối hợp để giải quyết công việc, và kết quả là nhóm đã thống nhất được với nhau phương án và hoàn thành bài thuyết trình suôn sẻ mà không cần thầy giáo phải can thiệp.

Hiện tại, vào thời điểm cuối tháng 11/2023, nhóm dự án đang hoàn thiện hồ sơ để chuẩn bị thuyết trình xin gọi vốn trước nhà trường, dự kiến diễn ra vào tháng 12/2023. Maya chúc dự án “Hệ thống điện mặt trời tại trường Maya – The Power Changer” của học sinh THCS Maya tại xưởng Tự động hóa Mira thành công tốt đẹp. 

Thông tin tiếp theo về hoạt động của dự án sẽ được Maya cập nhật trong bài viết này. Mời cha mẹ cùng theo dõi.