Lập trình STEM - Khoa học máy tính - dạy học tích hợp Giáo dục STEM

Lập trình STEM - hay Khoa học máy tính là môn học tích hợp nhiều môn học khác theo định hướng của Giáo dục STEM. Môn học tạo ra các dự án, ứng dụng, áp dụng cho Công nghiệp 4.0.

Kết hợp các hệ thống nhúng vi điều khiển và các linh kiện điện tử từ đơn giản đến phức tạp như các cảm biến, động cơ, xi lanh điện ... đây được xem như là cấp độ cao nhất của Giáo dục STEM.

Hãy tưởng tượng, cùng 1 yêu cầu làm ra sản phẩm/thiết bị có khả năng tưới cây hoặc giữ ẩm cho cậy. Đối với mức độ đơn giản trong Giáo dục STEM là các hoạt động "hand-on", bạn có thể tạo ra 2 sản phẩm sau đây vẫn đáp ứng tiêu chí của đề bài:

Thiết bị tưới nhỏ giọt: Mô hình tưới nhỏ giọt cung cấp từng lượng nước nhỏ chính xác vào gốc cây trồng và thấm vào rễ tránh được việc lãng phí nước

Thiết bị chậu giữ ẩm cho cây: nguyên lý dựa vào hiện tượng mao dẫn trong vật lý

Nếu ứng dụng Công nghệ thông tin, hay cụ thể hơn là dùng các thiết bị điện tử để điều khiển việc đóng/mở van nước cũng như dùng các cảm biến đo độ ẩm đất, nhiệt độ, độ ẩm không khí hoặc camera theo dõi từ xa, chúng ta có thể làm ra một sản phẩm hoàn hảo hơn và nhiều chức năng hơn.

 

Đặc biệt, việc lập trình các sản phẩm này cũng tương tự như STEM Robotics, trẻ em hoàn toàn có thể học và nắm bắt các kiến thức dễ dàng.

Nhưng kiến thức và số lượng thiết bị của Lập trình STEM sẽ rộng và nhiều hơn so với STEM Robotics ( có thể xem STEM Robotics là 1 phần của Lập trình STEM nói chung )

Các dòng sản phẩm phổ biến tại Việt Nam:

Microbit

Là 1 sản phẩm được nghiên cứu bởi Microsoft, đây là dòng sản phẩm sử dụng Lập trình khối ( block coding) phù hợp cho trẻ em từ 8 tuổi có khả năng học hỏi.

Kết hợp với các linh kiện điện tử, ứng dụng trên điện thoại ( MIT App Inventor) và có khả năng lập trình Internet vạn vật ( Internet of Things - IoT ) và Trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence - AI) để thỏa sức sáng tạo trong Giáo dục STEM.

Arduino

Xuất hiện tại VN từ rất sớm là các mạch Arduino, được các bạn sinh viện sử dụng khá nhiều trong việc học lập trình C và thiết bị nhúng. Sau này được nhiều nhà sản xuất sử dụng làm ra các sản phẩm robot, thiết bị học lập trình nhưng sử dụng dạng Lập trình khối ( block coding). Về lộ trình cũng tương tự như Micro:bit

Raspberry Pi

Raspberry Pi là một máy tính rất nhỏ gọn, kích thước hai cạnh như bằng khoảng một cái thẻ ATM và chạy hệ điều hành Linux. Raspberry Pi được phát triển bởi Raspberry Pi Foundation - một tổ chức phi lợi nhuận.

Bạn có thể sử dụng Raspberry Pi như một máy vi tính bởi người ta đã tích hợp mọi thứ cần thiết trong đó. 

Trong giáo dục STEM nói chung và lập trình STEM nói riêng, các mạch vi xử lý như Micro:bit và Arduino có điểm hạn chế là khả năng xử lý còn thấp, không đáp ứng được các tác vụ đòi hỏi nhiều tính toán như của AI. Lúc đó Raspberry Pi sẽ được sử dụng để giải quyết điều này.

 

Jetson Nano

NVIDIA Jetson Nano là một máy tính nhỏ, mạnh mẽ cho phép bạn chạy song song nhiều ứng dụng như phân loại hình ảnh, phân đoạn và xử lý giọng nói. 

Đây là một chiếc máy tính nhỏ gọn, được NVIDIA sinh ra dành cho các ứng dụng AI, cụ thể hơn là những tác vụ nào liên quan tới xử lý hình ảnh, video theo thời gian thực.