Hướng tới Cuộc thi Khoa học kỹ thuật cấp thành phố dành cho học sinh trung học năm học 2026–2027, học sinh Trường THCS Núi Đối đã tích cực nghiên cứu, sáng tạo và vận dụng kiến thức liên môn để xây dựng dự án “Nghiên cứu, thiết kế và xây dựng hệ thống lớp học thông minh (Smart Classroom IoT & STEM)”. Dự án thể hiện tinh thần chủ động khám phá khoa học, khả năng ứng dụng công nghệ và mong muốn góp phần xây dựng môi trường học tập an toàn, hiện đại, tiết kiệm.
Trong bối cảnh chuyển đổi số giáo dục đang được đẩy mạnh, việc ứng dụng công nghệ vào quản lý lớp học và nâng cao chất lượng môi trường học tập là một hướng đi thiết thực. Xuất phát từ những vấn đề như điểm danh còn mất thời gian, thiết bị điện có thể bị quên tắt sau giờ học, việc theo dõi điều kiện môi trường và phát hiện nguy cơ cháy chưa được tự động hóa, nhóm nghiên cứu đã đề xuất xây dựng một hệ thống lớp học thông minh tích hợp nhiều chức năng trên cùng một mô hình.
Dự án do hai học sinh Nguyễn Thị Thanh Bình và Nguyễn Phương Thảo, lớp 9A1, Trường THCS Núi Đối thực hiện, dưới sự hướng dẫn của hai thầy giáo Đặng Văn Cương và Trần Văn Dược, giáo viên Trường THCS Núi Đối. Dự án tham gia cuộc thi cấp thành phố năm học 2026–2027, thuộc lĩnh vực Kỹ thuật điện, điện tử.
Điểm nổi bật của dự án là sự kết hợp giữa công nghệ Internet vạn vật (IoT), cảm biến điện tử, lập trình điều khiển và phần mềm quản lý dữ liệu.
Mô hình được thiết kế với hai trạm điều khiển sử dụng vi điều khiển ESP32, đảm nhiệm các nhiệm vụ riêng biệt nhưng phối hợp trong quá trình vận hành.
Điểm danh tự động bằng thẻ từ RFID: Hệ thống nhận diện thẻ học sinh, kiểm tra thông tin và ghi nhận trạng thái điểm danh, góp phần giảm thời gian thực hiện các thao tác thủ công.
Đo thân nhiệt không tiếp xúc: Cảm biến hồng ngoại MLX90614 hỗ trợ đo thân nhiệt. Hệ thống có thể đưa ra cảnh báo khi giá trị đo bất thường để kiểm tra lại; chức năng này mang tính hỗ trợ sàng lọc ban đầu, không thay thế thiết bị chẩn đoán y tế.
Điều khiển cửa tự động: Động cơ Servo điều khiển cơ cấu cửa mở khi đáp ứng các điều kiện của hệ thống và tự động đóng lại sau khoảng 4 giây.
Giám sát môi trường lớp học: Các cảm biến được sử dụng để theo dõi nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng, chất lượng không khí và phát hiện dấu hiệu ngọn lửa.
Tự động điều khiển thiết bị điện: Hệ thống có thể điều khiển đèn, quạt theo các ngưỡng và điều kiện đã thiết lập, góp phần sử dụng năng lượng hợp lý hơn.
Cảnh báo nguy cơ cháy và khí bất thường: Khi phát hiện tín hiệu cảnh báo, hệ thống kích hoạt còi báo động và hiển thị thông tin trên giao diện giám sát.
Bên cạnh phần cứng, nhóm nghiên cứu còn xây dựng phần mềm quản lý sử dụng Node.js và cơ sở dữ liệu MongoDB, kết hợp giao diện Web Dashboard. Nhờ đó, thông tin điểm danh, dữ liệu môi trường và trạng thái cảnh báo có thể được lưu trữ, hiển thị và theo dõi tập trung.
Mô hình đã được lắp ráp và tiến hành kiểm thử các chức năng. Kết quả ghi nhận cho thấy nhiều bộ phận hoạt động ổn định trong phạm vi thử nghiệm.
Một số kết quả tiêu biểu gồm:
- Chức năng đọc thẻ RFID hợp lệ đạt tỷ lệ chính xác 100% trong 50 lượt thử.
- Chức năng xử lý trường hợp thân nhiệt bất thường đạt 100% trong 20 lượt thử.
- Cơ cấu Servo mở và tự động đóng cửa đạt 100% trong 50 lượt thử.
- Chức năng tự động bật, tắt đèn theo cường độ ánh sáng đạt 100% trong 30 lượt thử.
- Chức năng cảnh báo khi phát hiện lửa hoặc khí gas đạt 100% trong 15 lượt thử.
- Chức năng đo thân nhiệt đạt tỷ lệ chính xác 98% trong 50 lượt thử theo số liệu của báo cáo.
Tổng kinh phí chế tạo mô hình theo bảng dự toán linh kiện là 1.741.000 đồng. Việc sử dụng các linh kiện điện tử phổ biến và kết hợp nhiều chức năng trong cùng một hệ thống cho thấy hướng tiếp cận có tiềm năng phù hợp với hoạt động nghiên cứu khoa học kỹ thuật ở trường phổ thông.
Các số liệu trên phản ánh kết quả thử nghiệm của mô hình trong điều kiện nghiên cứu, chưa đồng nghĩa với việc hệ thống đã được kiểm chứng đầy đủ để triển khai đại trà tại các lớp học. Những vấn đề về độ bền, độ chính xác lâu dài và an toàn khi sử dụng thiết bị điện vẫn cần được tiếp tục đánh giá, hoàn thiện.
Không chỉ hướng đến giải quyết những vấn đề trong quản lý lớp học, dự án còn là cơ hội để học sinh vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn.
Trong quá trình thực hiện, nhóm nghiên cứu có điều kiện tiếp cận nhiều lĩnh vực khác nhau: kiến thức khoa học về nhiệt độ và cảm biến; công nghệ thông qua vi điều khiển, mạng không dây và cơ sở dữ liệu; kỹ thuật trong thiết kế, lắp ráp mạch điện và lập trình điều khiển; toán học trong xử lý số liệu và đánh giá kết quả thực nghiệm.
Thông qua đó, học sinh được rèn luyện tư duy logic, kỹ năng thực hành, năng lực giải quyết vấn đề và khả năng tìm tòi, sáng tạo. Quá trình nghiên cứu từ xác định vấn đề, đề xuất giải pháp, xây dựng mô hình đến kiểm thử và phân tích kết quả cũng giúp các em hiểu rõ hơn về quy trình thiết kế kỹ thuật.
Dự án góp phần cụ thể hóa định hướng giáo dục STEM, tăng cường sự gắn kết giữa kiến thức trong nhà trường với các tình huống thực tiễn của cuộc sống, đồng thời khơi dậy niềm đam mê khoa học và công nghệ trong học sinh.
Bên cạnh những kết quả bước đầu, nhóm nghiên cứu cũng xác định một số nội dung cần cải tiến như nâng cấp cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, bổ sung nguồn điện dự phòng khi mất điện và tiếp tục nâng cao độ ổn định của hệ thống.
Trong thời gian tới, dự án có thể nghiên cứu bổ sung chức năng gửi thông báo về thời điểm học sinh vào lớp và thông tin cảnh báo đến phụ huynh qua các ứng dụng liên lạc; đồng thời xem xét tích hợp thêm công nghệ nhận diện để tăng cường khả năng kiểm soát chuyên cần.
Đây là những định hướng phát triển cần được nghiên cứu, thử nghiệm và đánh giá thêm trước khi đưa vào sử dụng thực tế.
Với tinh thần ham học hỏi, sự hướng dẫn của giáo viên và cách tiếp cận gắn nghiên cứu với thực tiễn, dự án “Smart Classroom IoT & STEM” là một hoạt động có ý nghĩa trong phong trào nghiên cứu khoa học kỹ thuật của Trường THCS Núi Đối. Dự án không chỉ thể hiện nỗ lực sáng tạo của học sinh mà còn góp phần lan tỏa tinh thần học tập chủ động, thúc đẩy giáo dục STEM và khuyến khích các em mạnh dạn vận dụng kiến thức để giải quyết những vấn đề đặt ra trong cuộc sống.
Một số hình ảnh của dự án:
Tiếng Việt
English
中文
Français
日本語
한국어
Español
Русский
Deutsch
ไทย
ລາວ
हिन्दी
Português