Sáng tạo robot và sản phẩm cho trẻ ở độ tuổi 12-16 – Phần 3

228

Trẻ em có thể bắt đầu tiếp cận với robot và lập trình từ rất sớm, tuy nhiên để sáng tạo, độ tuổi 12-16 là một độ tuổi khá đặc biệt. Các bạn nhỏ sẽ phát triển rất nhiều từ tâm sinh lý đến nhưng ý tưởng, tư duy mới về xã hội và cuộc sống. Đó là quãng thời gian để các bạn nhỏ, phụ huynh có thể khám phá ra những năng lực, sở trường riêng của các bé. Các bạn có thể tự mình sáng tạo các sản phẩm công nghệ hay làm những chú robot hữu dụng từ chính nhu cầu hằng ngày.

1. Làm thể nào để các bạn nhỏ tự làm được một sản phẩm thật?

phần 1phần 2 của bài viết, tác giả đã giới thiệu các kỹ năng làm quen về tư duy sản phẩm và lập trình, phần này các bạn sẽ phải chủ động, sáng tạo hơn và làm những thứ thật hơn. Để làm một sản phẩm các bạn nhỏ cần các kỹ năng từ cơ khí (như khung xương), điện tử (như dây thần kinh) đến lập trình (như bộ não), và các kỹ năng tổng hợp từ các kiến thức đã học để làm ra thành phẩm.

Chế tạo hình dạng bên ngoài sản phẩm

Kết cấu sản phẩm, từ ý tưởng biến thành sản phẩm. Đây là bước đầu tiên để các bạn có thể làm được sản phẩm, khi còn nhỏ các bạn thường làm quen với các bộ lắp ghép, xếp hình. Đó là các tư duy về tạo hình, lắp ghép theo một ý tưởng hoặc mong muốn, sở thích riêng. Khi vào cấp 2, các bạn có thể bắt đầu tạo những sản phẩm sát với thực tế hơn, những mô hình thay vì những miếng ghép.

Có 3 bước để tạo ra một sản phẩm là thiết kế – chọn công cụ – tạo hình. Ngày nay có rất nhiều các công cụ cho các bạn nhỏ có thể thiết kế một sản phẩm, các công cụ thiết kế 3D trực quan đơn giản như Sketchup tinkercad, autodesk’s 123d, 3dtin, shapesmith,… Hiện nay công cụ được các bạn nhỏ dùng nhiều nhất là Tinkercad, phần mềm được thiết kế bới AutoDesk có thể thiết kế online dễ dàng. Ngoài ra các thư viện có sẵn cũng rất nhiều như Unity with ProBuilder, Sculptris, MeshMixer, Wings 3D, FreeCAD, Blender…

Sau khi thiết kế xong sản phẩm có thể bằng phần mềm hoặc bằng giấy, các bạn sẽ phải chọn một công cụ để tạo hình. Các thế hệ trước, công cụ tạo hình chỉ đơn giản là dao, đục, cưa,… Ngày nay có rất nhiều máy móc đơn giản có thể giúp các bạn nhỏ tạo hình từ các bản thiết kế như máy in 3D, máy cắt laser,… Từ file thiết kế 3D định dạng STL, các bạn sẽ chuyển sang dạng file CAM, G-Code để máy móc có thể hiểu được. Các file này sẽ được đưa tới máy in 3D để tạo hình chính xác thiết kế trong thời gian rất ngắn.

Một máy in 3D trên thị trường hiện nay khá rẻ, giá chỉ từ 5 triệu tới 10 triệu là có thể mua đưa một máy in cá nhân. Các dòng máy in tầm trung thường có giá từ 50 đến 100 triệu như Maker Bot, Ulti Maker. Nguyên tắc hoạt động của máy in 3D phổ thông rất đơn giản, bao gồm các cuộn nhựa nguyên liệu dạng sợi, đầu gia nhiệt sẽ đốt nóng các sợi nhựa; đầu phun sẽ được hệ thống điều khiển tự động chạy theo mã máy G-code để thả nhựa đã được đun chảy để tạo hình. Độ phân giải, độ tinh xảo của sản phẩm phụ thuộc vào chất lượng máy in và nhựa in, từ đó dẫn đến việc giá cả và chất lượng sản phẩm khác nhau.

Nếu các bạn không có điều kiện mua máy in có thể sử dụng các dịch vụ in qua mạng, các trang quốc tế phổ biến như Shapeways, Ponoko, Sculpteo… Tại Việt Nam cũng có nhiều cơ sở nhận in với giá từ 50.000 – 100.000 một giờ in 3D.

Điện tử – máy tính nhúng

Đây là một hệ thống thiết bị giúp cho các thiết kế cơ khí hoạt động, và được ví như các dây thần kinh trong cơ thể con người. Các động cơ giúp kết cấu chuyển động, các cảm biến giúp sản phẩm đọc được thông tin bên ngoài môi trường như các giác quan của con người. Máy tính nhúng là một thiết bị trung tâm giúp nhà sáng chế nhí có thể đọc được tín hiệu từ môi trường và điều khiển thiết bị hoạt động tự động. Có rất nhiều các thiết bị máy tính nhúng đơn giản và phổ biến trên cộng đồng thế giới như Raspberry Pi 2, Raspberry Pi 3, Beaglebone black, Arduino nano, Arduino uno, Lego-NXT, Lilypad, Makey Makey…

Với một chiếc máy tính nhúng PI trẻ em có thể tự lắp cho mình một chiếc máy tính đơn giản nhỏ bằng lòng bàn tay. Bên trong có đầy đủ các phần mềm soạn thảo văn bản như Open Office, công cụ lập trình Scratch, Python,… Từ chiếc máy tính này các bạn có thể lập trình hàng nghìn sản phẩm mã nguồn mở khắp nơi trên thế giới như robot, nhà thông minh.

Một số cộng đồng máy tính nhúng lớn trên thế giới

Arduino là một cộng đồng máy tính nhúng lớn nhất thế giới, với các công cụ lập trình đơn giản và mạch điện tử mã nguồn mở. Đây là một sản phẩm từ một phòng Lab ở Italia dành cho sinh viên, sau đó đã lan rộng và trở thành một nền tảng nhúng thông dụng nhất thế giới. Arduino thường chỉ cho sinh viên và cộng đồng DIY sử dụng. Ngôn ngữ lập trình trên Arduino khá tương đồng với ngôn ngữ C. Ngoài ra nó còn có một thư viện mã nguồn mở khổng lồ từ cộng đồng. Hiện nay có rất nhiều công cụ như Modkit của đại học MIT, S4A, mBlock đều là dạng ngôn ngữ kéo thả để trẻ em có thể tiếp cận. Tuy nhiên độ tuổi 14,15 các bạn có thể chuyển sang ngôn ngữ dòng lệch như người lớn khi đã thành thạo tư duy lập trình khối.

Lập trình

Đây chính là nhiệm vụ tạo ra bộ não của các sản phẩm, của các chú robot. Bất cứ sản phẩm điện tử nào xung quanh chúng ta đều phải lập trình. Từ chiếc máy in, tivi, điều hòa đến nồi cơm điện hay máy tính cầm tay đều phải lập trình cho những con máy tính nhúng siêu nhỏ. Lập trình đơn giản là sự quy định trình từ làm việc của một thiết bị, sản phẩm có tính lặp lại. Các bạn sẽ được lập trình trên nhiều môi trường khác nhau từ web, điện thoại, máy tinh, robot… để tạo ra các sản phẩm sáng tạo. Mỗi độ tuổi và môi trường sử dụng, chúng ta có các công cụ lập trình khác nhau.

2. Ngôn ngữ lập trình cho độ tuổi từ 12 đến đại học

Các ngôn ngữ dòng lệnh như Java, C++, C, Python, Processing, Basic,… là những ngôn ngữ lập trình thông dụng dành cho độ tuổi từ 12 đến đại học.

Processing là một ngôn ngữ nhiều trường quốc tế sử dụng cho K7-K12. Đây là một ngôn ngữ đa nền tảng có thể hỗ trợ lập trình từ web đến di động, phần cứng như máy tính PI. Ngoài ra nó có nhiều add-on để tương thích với các ngôn ngữ phổ thông như python, java, ruby. Các bạn học sinh chỉ cần biết một ngôn ngữ nhưng làm việc được trên nhiều nền tảng. Một số nguồn tham khảo: Processing.org; Learningprocessing.com.

Basic là một ngôn ngữ khá phổ thông trên nền tảng window, một phiên bản do Microsoft phát triển là visual basic được rất nhiều lập trình viên sử dụng. Ngoài ra có một phiên bản lập trình cho word hay excel gọi là VBA (Visual Basic for Applications) được sử dụng để làm thông minh các tài liệu word và excel, giúp ích rất lớn cho ngành tài chính kế toán. Các bạn chỉ việc ấn nút Alt + F11 là một thế giới lập trình cho công cụ biên soạn văn bản phổ thông nhất thế giới mở ra, và có thể tùy biến làm rất nhiều phần mềm trên nền tảng này.

Python là một ngôn ngữ lập trình dễ dùng dể hiểu. Ngôn ngữ này hiện nay được dùng rất nhiều từ lập trình nhúng (trên Pi) đến lập trình học máy trí tuệ nhân tạo, hay các dịch vụ trên cloud. Đây là một ngôn ngữ được người bắt đầu và các nhà khoa học hay dùng để thử nghiệm thuật toán ứng dụng nhanh. Các bạn có thể học và thử Python trên những công cụ học và làm online như Jupyter thay vì phải cài đặt phần mềm vào máy tính.

3. Các phần mềm lập trình thông dụng

AgentSheets hướng tới làm game 3d trên web cho các bạn 10-15 tuổi, đây là một phần mềm từ những năm 1991 rất lâu đời được khá nhiều bạn trẻ biết đến. Các bạn nhỏ có thể tham khảo tại AgentSheets.com

Phần mềm trên di động: với Android có phần mềm của MIT là MIT App Inventor; iOS có GameSalad Creator nổi tiếng để xây dựng trò chơi 2D. Hiện tại MIT App Inventor đang phát triển bản iOS còn GameSalad Creator cũng đang có các phiên bản hỗ trợ Android.

Lập trình Web: ngôn ngữ phổ biến nhất là HTML, ngoài ra có những công cụ mã nguồn mở, có sẵn rất nhiều các công cụ, giao diện như  joomla, wordpress các bạn có thể làm web bán hàng, web trường lớp, web sản phẩm,… dễ dàng mà không cần biết lập trình.

Lập trình kéo thả chatbot trên web: các bạn nhỏ có thể tự mình tạo nhưng có robot có khả năng chat tự động trên nền tảng web, facebook một các dễ dàng. Các bạn chỉ cần tự tạo cho mình một tài khoản trên nền tảng chat như Dialogflow hay FPT.AI (Tiếng Việt). Xây dựng kịch bản hội thoại, xây dựng dữ liệu và liên kết tới tài khoản hay page facebook của mình.

Với một câu danh ngôn “Tell me and I forget. Teach me and I remember. Involve me and I learn” của Benjamin Franklin khuyên các bạn hãy làm các bạn sẽ hiểu sẽ học được kiến thức một các dễ dàng và tự nhiên nhất. Mỗi ngày các bạn hãy chia sẻ hoặc tìm các sản phẩm mới trên các cộng đồng Maker như Thingiverse, Makezine, Instructable, Sylviashow. Các bạn hãy tìm hiểu và tự làm sản phẩm cho mình và khám phá ra những năng lực của bản thân.

Lê Ngọc Tuấn – Ban Công nghệ FPT

Phần 1: Làm và học về Robot cho trẻ em thế kỷ 21!
Phần 2: Tư duy lập trình robot cùng trẻ 7-12 tuổi

Tin liên quan:
  • 30
    Shares