Góc STEM Cấp độ 2 – Bài 2: Phép thuật âm nhạc: Chế tạo đàn Piano từ Chuối và Táo với bộ kit Makey Makey
Chào mừng các bậc phụ huynh và các kỹ sư nhí quay trở lại với chuỗi bài học STEM trên banhangdientu.com!
Chúng ta đã quen thuộc với việc sử dụng chuột và bàn phím để ra lệnh cho máy tính. Nhưng nếu chúng ta có thể chơi một bản nhạc bằng cách… gõ vào những quả chuối hay quả táo thì sao? Nghe có vẻ giống như một phép thuật, nhưng thực chất đó là sự kết hợp tuyệt vời giữa Vật lý (Sự dẫn điện) và Khoa học máy tính (Lập trình sự kiện).
Hôm nay, chúng ta sẽ biến nhà bếp thành một phòng thu âm với “đũa phép” mang tên Makey Makey.
Phần 1: Nguyên lý khoa học – Làm sao quả chuối biến thành bàn phím?
1. Bí mật của sự dẫn điện sinh học Như chúng ta đã tìm hiểu ở các bài học trước, kim loại như đồng hay sắt dẫn điện rất tốt. Nhưng các bé có biết rằng, cơ thể con người và các loại trái cây tươi cũng có khả năng dẫn điện?
- Trái cây (như chuối, chanh, táo) chứa rất nhiều nước và các chất điện giải (muối khoáng, axit).
- Cơ thể chúng ta cũng chứa khoảng 60% là nước. Nhờ lượng nước và khoáng chất này, dòng điện (dù rất nhỏ và an toàn) có thể chạy xuyên qua cơ thể chúng ta và quả chuối để tạo thành một mạch điện khép kín.
2. Makey Makey – Bậc thầy “đánh lừa” máy tính Makey Makey là một bo mạch vi điều khiển đặc biệt. Nó được thiết kế với chuẩn giao tiếp HID (Human Interface Device). Nói một cách dễ hiểu, khi cắm Makey Makey vào cổng USB, máy tính sẽ nhận diện nó là một chiếc Bàn phím hoặc Chuột thông thường. Nhiệm vụ của Makey Makey là “lắng nghe” các tín hiệu điện nhỏ đi qua trái cây, và ngay lập tức gửi tín hiệu phím bấm (như phím Space, phím Mũi tên) lên máy tính. Máy tính hoàn toàn bị “lừa” và không hề biết rằng người bấm phím thực chất là một… nải chuối!
Phần 2: Chuẩn bị Vật tư (Phần cứng)
Dự án này cực kỳ thân thiện với người mới bắt đầu vì hoàn toàn không cần cắm bo test hay sử dụng điện trở phức tạp.
- 1x Bo mạch Makey Makey (Phụ huynh có thể dễ dàng mua các bản clone chuẩn giáo dục trên các sàn thương mại điện tử với giá rất rẻ).
- 1x Cáp kết nối Mini USB (đi kèm với bo mạch).
- 5-6 sợi dây kẹp cá sấu (Alligator clips).
- “Phím đàn sinh học”: Chuẩn bị 4-5 loại trái cây chứa nhiều nước (Chuối, táo, chanh, cam…). Lưu ý: Không dùng trái cây đã khô héo vì chúng sẽ mất khả năng dẫn điện.
- 1x Máy tính (Laptop hoặc PC) có kết nối Internet để mở phần mềm Scratch.
Phần 3: Lắp ráp phần cứng – Kết nối dàn nhạc trái cây
Việc thiết lập phần cứng Makey Makey chính là việc chúng ta tạo ra một mạch điện khép kín.
Các bước thực hiện:
- Bước 1: Cấp nguồn. Dùng cáp USB cắm bo mạch Makey Makey vào máy tính. Khi thấy đèn trên bo mạch nhấp nháy, nghĩa là nó đã sẵn sàng.
- Bước 2: Nối Đất (Tạo đường dây Mass). Nhìn vào cạnh dưới của bo mạch Makey Makey, các bé sẽ thấy một dải kim loại dài có ghi chữ EARTH (Nối đất / Mass).
- Hãy kẹp một đầu dây cá sấu vào bất kỳ lỗ nào trên dải EARTH này.
- Đầu dây kẹp còn lại, các bé sẽ cầm trực tiếp vào tay (hoặc kẹp vào một chiếc vòng kim loại đeo ở cổ tay). Lúc này, cơ thể bé chính là cực Âm của mạch điện!
- Bước 3: Kết nối các “Phím trái cây”.
- Lấy một sợi dây cá sấu khác, kẹp một đầu vào vị trí có biểu tượng Mũi tên Lên (Up Arrow) trên bo mạch Makey Makey.
- Đầu kẹp còn lại, hãy cắm phập trực tiếp vào lớp vỏ của một quả chuối.
- Lặp lại tương tự: Nối phím Mũi tên Xuống (Down) với quả táo; phím Space (Dấu cách) với quả chanh…
- Bước 4: Kiểm tra vật lý. Các bé một tay giữ chặt phần kim loại của dây EARTH, bàn tay còn lại chạm nhẹ vào quả chuối. Nếu trên bo mạch Makey Makey lóe lên một đốm đèn xanh lá cây nhỏ xíu tại vị trí Mũi tên Lên, xin chúc mừng! Mạch điện đã được khép kín thành công.
Phần 4: Lập trình Sự kiện (Event-driven) trên Scratch 3.0
Phần cứng đã sẵn sàng, bây giờ chúng ta cần viết phần mềm để máy tính phát ra âm thanh khi nhận được tín hiệu. Chúng ta sẽ sử dụng khái niệm Lập trình hướng sự kiện – tức là ra lệnh cho máy tính: “Hễ cứ có sự kiện A xảy ra (bấm quả chuối), thì lập tức thực hiện hành động B (phát ra nốt nhạc)”.
Các bước lập trình kéo thả:
- Mở trình duyệt web và truy cập vào địa chỉ chính thức:
scratch.mit.edu(chọn Khởi tạo/Create để mở giao diện làm việc). - Ở góc dưới cùng bên trái màn hình, nhấn vào nút Thêm phần mở rộng (Add Extension), chọn gói Âm nhạc (Music). Thanh công cụ bên trái sẽ xuất hiện thêm các khối lệnh màu xanh ngọc dành riêng cho việc chơi nhạc cụ.
- Bắt đầu viết code cho Quả Chuối (Nối với Mũi tên Lên):
- Vào nhóm Sự kiện (Events – màu vàng), kéo khối lệnh:
Khi phím [mũi tên lên] được bấm. - Vào nhóm Âm nhạc (Music – màu xanh ngọc), kéo khối lệnh:
Chơi nốt nhạc [60] trong [0.25] nhịpvà ghép vào ngay bên dưới khối màu vàng. (Lưu ý: Nốt 60 tương đương với nốt Đồ (C) trên phím đàn. Các bé có thể click vào số 60 để hiện ra một phím đàn ảo và chọn nốt cao/thấp tùy thích).
- Vào nhóm Sự kiện (Events – màu vàng), kéo khối lệnh:
- Lặp lại cho các trái cây khác:
- Kéo khối:
Khi phím [mũi tên xuống] được bấm->Chơi nốt nhạc [62](Nốt Rê – Quả táo). - Kéo khối:
Khi phím [trắng/space] được bấm->Chơi nốt nhạc [64](Nốt Mi – Quả chanh).
- Kéo khối:
Thử nghiệm: Bây giờ, một tay cầm dây Mass, tay kia gõ lần lượt lên chuối, táo, chanh. Loa máy tính sẽ phát ra các nốt nhạc Đồ – Rê – Mi cực kỳ chuẩn xác và không có độ trễ!
Tổng kết
Qua dự án vui nhộn này, các kỹ sư nhí đã nắm vững được nguyên lý làm việc của các thiết bị nhập liệu (chuột, bàn phím) và hiểu rõ cách viết mã code dựa trên sự kiện kích hoạt (Event-driven).
Thử thách mở rộng: Không chỉ giới hạn ở trái cây, các bé hãy thử kẹp dây cá sấu vào các vật dụng khác trong nhà để xem chúng có dẫn điện không nhé! Gợi ý: Hãy thử dùng nước lọc, ruột bút chì, hoặc đất nặn Play-Doh (từ bài học Squishy Circuits) để chế tạo ra một bộ điều khiển game Mario mang phong cách của riêng mình!
Nguồn tham khảo dành cho phụ huynh:
- Cổng dự án chính thức của Makey Makey: Makey Makey Projects – Banana Piano
- Nền tảng lập trình Scratch miễn phí: MIT Scratch 3.0
Để lại một bình luận