Ứng dụng tư duy hệ thống trong giải quyết vấn đề của dự án robot lập trình STEM là một cách tiếp cận toàn diện, giúp phân tích và quản lý các yếu tố khác nhau của dự án một cách hiệu quả. Dưới đây là một số bước cụ thể trong việc áp dụng tư duy hệ thống:

1. Xác định hệ thống tổng thể

Mục tiêu của dự án: Dự án STEM này nhằm phát triển một robot có khả năng thực hiện các nhiệm vụ theo lập trình. Để giải quyết vấn đề, cần phải hiểu rõ mục tiêu cuối cùng: robot phải thực hiện được nhiệm vụ nào, khả năng tương tác và độ phức tạp ra sao.

Các yếu tố chính: Bao gồm phần cứng của robot (cảm biến, động cơ, khung máy, nguồn điện), phần mềm (lập trình điều khiển, xử lý tín hiệu), và tương tác với môi trường (điều kiện thực tế như địa hình, chướng ngại vật).

2. Phân tích các thành phần và mối quan hệ

Phần cứng và phần mềm: Xem xét sự liên kết giữa các bộ phận robot (cảm biến, động cơ) và phần mềm điều khiển. Mỗi thành phần có ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống tổng thể.

Tương tác với môi trường: Robot phải hoạt động hiệu quả trong môi trường thực tế, ví dụ như vượt qua chướng ngại vật hoặc điều hướng trong không gian hẹp.

Quản lý năng lượng: Pin và các yếu tố tiêu thụ điện năng cần được tối ưu để robot hoạt động liên tục trong thời gian cần thiết.

3. Xác định các vấn đề tiềm ẩn

Kỹ thuật: Phân tích các sự cố có thể xảy ra như lỗi phần mềm, cảm biến bị hỏng hoặc robot không nhận dạng đúng môi trường.

Nguồn lực: Đánh giá các nguồn tài nguyên cần thiết như chi phí linh kiện, thời gian phát triển, và nhân sự tham gia dự án.

Kết nối giữa các yếu tố: Nếu một bộ phận của hệ thống gặp vấn đề (ví dụ như động cơ yếu), nó sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống, gây ra sự chậm trễ hoặc sai lệch trong hành động của robot.

4. Thiết kế và lập kế hoạch phản hồi

Chu kỳ lặp lại và cải tiến liên tục: Áp dụng phương pháp kiểm tra và điều chỉnh để liên tục cải tiến hệ thống, nhằm đảm bảo robot đáp ứng yêu cầu. Điều này có thể bao gồm việc kiểm tra từng phần của robot trong môi trường thực tế, đánh giá các lỗi và tối ưu hóa thiết kế.

Tối ưu hóa và đơn giản hóa: Đôi khi việc tối ưu hệ thống có thể là sự giảm thiểu các yếu tố phức tạp, chỉ giữ lại những phần cốt lõi cần thiết cho robot hoạt động hiệu quả nhất.

5. Áp dụng mô hình hóa và mô phỏng

Mô phỏng hệ thống: Sử dụng các phần mềm mô phỏng để kiểm tra khả năng hoạt động của robot trong môi trường ảo trước khi đưa vào thực tế. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho việc thử nghiệm thực tế.

Dự đoán phản ứng hệ thống: Sử dụng dữ liệu từ mô phỏng để dự đoán các vấn đề có thể phát sinh và cách hệ thống sẽ phản ứng với những thay đổi trong điều kiện môi trường.

6. Đánh giá kết quả và cải tiến hệ thống

Phân tích dữ liệu thực nghiệm: Thu thập dữ liệu từ các thử nghiệm thực tế để đánh giá hiệu suất của robot. Dựa vào dữ liệu này để cải tiến các yếu tố trong hệ thống, từ phần mềm, phần cứng đến lập trình.

Chuẩn hóa quy trình phát triển: Tạo ra các quy trình chuẩn để dễ dàng tái sử dụng cho các dự án tương tự trong tương lai.

Bằng cách tiếp cận hệ thống, các vấn đề trong dự án robot STEM sẽ được giải quyết một cách toàn diện, bao gồm cả sự tương tác giữa các thành phần, tính khả thi, và hiệu quả của toàn hệ thống.

Một số hình ảnh thực hành dự án robot STEM tại trường TH – THCS – THPT Đại học Hà Tĩnh

 Trích nguồn Internet