Ứng dụng AI và IoT hỗ trợ học sinh ADHD: Kỳ vọng góp phần rèn luyện thói quen học tập

Với mục tiêu hỗ trợ học sinh ADHD (rối loạn tăng động giảm chú ý) tự điều chỉnh hành vi và giúp phụ huynh đồng hành với con trong học tập để mang lại hiệu quả hơn, các học sinh: Chen Vĩnh Kỳ - lớp 10 Tin, Mai Gia Đạt - lớp 11 Toán Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn - Đông Hải đã thực hiện Dự án “Hệ thống Bio-AI hỗ trợ rèn luyện thói quen học tập và nâng cao sự tập trung cho học sinh ADHD”. Dự án này đã xuất sắc đoạt giải nhì Cuộc thi Nghiên cứu khoa học, kỹ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh THCS và THPT năm học 2025 - 2026.

Kết hợp đồng bộ phần cứng, phần mềm và AI

Trên cơ sở lý thuyết về ADHD và lựa chọn phương pháp tính toán, nhóm Vĩnh Kỳ và Gia Đạt đã thiết kế hệ thống Bio-AI với 3 thành phần, gồm: Thiết bị đeo tay, thiết bị để bàn và nền tảng web ADHD-D, kết nối với nhau qua IoT (Internet vạn vật). Hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý phản hồi sinh học (Biofeedback) kết hợp AI (trí tuệ nhân tạo) phân tích thời gian thực (real - time). Từ đó, hệ thống hoạt động như một chu trình khép kín: Cảm biến phân tích AI phản hồi lưu dữ liệu báo cáo, giúp hỗ trợ theo dõi và cải thiện khả năng tập trung của học sinh ADHD một cách chủ động, tự nhiên và hiệu quả.

Em Chen Vĩnh Kỳ (bên phải) và Mai Gia Đạt (bên trái) chụp hình lưu niệm cùng các giáo viên.

Khi khởi động hệ thống, thiết bị đeo tay sẽ đo nhịp tim và chuyển động; thiết bị để bàn ghi lại ánh mắt và tư thế của học sinh thông qua camera, sau đó truyền luồng dữ liệu về máy chủ thông qua mạng nội bộ. Tại máy chủ, toàn bộ dữ liệu được đưa vào mô hình XGBoost AI để tính toán chỉ số tập trung (FI) theo thời gian thực. Nếu FI ≥ 75: Học sinh tập trung tốt; nếu 50 ≤ FI < 75, thiết bị cảnh báo nhẹ; nếu FI < 50, thiết bị phát rung hoặc âm thanh để nhắc nhở học sinh. Dữ liệu thu được từ hoạt động của học sinh được lưu vào máy chủ để phụ huynh theo dõi trên web. Vĩnh Kỳ cho biết: “Hệ thống có thể phát hiện và phản hồi việc mất tập trung của học sinh ADHD gần như tức thời (<1 giây); đồng thời lưu dữ liệu để huấn luyện AI cải thiện độ chính xác theo từng cá nhân. Khi sử dụng hệ thống, học sinh được tích điểm và “lên cấp” sau mỗi buổi học, tạo cảm giác hứng thú, xem như một trò chơi giáo dục. Ngoài ra, trợ lý ảo Dr. AI đóng vai trò bạn đồng hành, có thể trò chuyện, khuyên nhủ và hướng dẫn kỹ thuật tập trung, thư giãn cho người học”.

Tăng thời gian tập trung của học sinh khoảng 23,3%

Để kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của hệ thống Bio-AI, nhóm Vĩnh Kỳ, Gia Đạt đã tiến hành khảo sát và lựa chọn 10 học sinh (từ 8 đến 14 tuổi), có các biểu hiện giảm chú ý, hiếu động hoặc gặp khó khăn trong việc duy trì sự tập trung trong giờ học để thử nghiệm tại góc học tập tại nhà các học sinh nhằm đánh giá khách quan tính năng giám sát từ xa. Quá trình thử nghiệm diễn ra liên tục 21 buổi học (khoảng thời gian tối thiểu để não bộ thiết lập một thói quen mới theo lý thuyết Psycho-Cybernetics), mỗi buổi kéo dài 45 phút có sự giám sát của phụ huynh và hệ thống Bio-AI. Trong 3 buổi đầu, học sinh học bình thường, không sử dụng các tính năng cảnh báo của thiết bị. Trong 18 buổi tiếp theo, trẻ sử dụng trọn bộ hệ thống Bio-AI. Khi chỉ số FI giảm xuống dưới ngưỡng 50, thiết bị phát cảnh báo rung và âm thanh nhắc nhở để học sinh tự điều chỉnh. Toàn bộ dữ liệu về nhịp tim, biểu đồ hành vi và tần suất xao nhãng được hệ thống tự động đồng bộ lên cơ sở dữ liệu máy chủ để phân tích xu hướng tiến bộ.

Em Chen Vĩnh Kỳ (bên phải), Mai Gia Đạt (bên trái) và giáo viên hướng dẫn Nguyễn Thị Thu Mây chụp hình lưu niệm.

Vĩnh Kỳ cho biết: “Sau 21 buổi học, hệ thống Bio-AI ghi nhận chuyển biến tích cực rõ nét trong thói quen học tập của nhóm học sinh thực nghiệm. Cụ thể, thời gian tập trung liên tục trung bình của học sinh tăng từ 14,6 phút lên 18 phút, tương đương tăng 23,3%; tỷ lệ mất tập trung giảm 33%; mức độ hài lòng của phụ huynh đạt 9,2/10; tốc độ phản hồi < 1 giây; độ chính xác mô hình AI khoảng 85% trong điều kiện ánh sáng bình thường. Từ kết quả thực nghiệm và các lỗi phát sinh trong quá trình vận hành, nhóm em đã tiến hành các hiệu chỉnh kỹ thuật quan trọng để hoàn thiện sản phẩm”.

Sau thành công tại Cuộc thi Nghiên cứu khoa học, kỹ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh THCS và THPT năm học 2025 - 2026, nhóm Vĩnh Kỳ, Gia Đạt định hướng thời gian tới sẽ tối ưu thiết kế mạch riêng và tăng dung lượng pin của thiết bị đeo tay để nâng cao thời gian hoạt động của hệ thống; phát triển cơ chế học tăng cường cho mô hình XGBoost để hệ thống tự động tinh chỉnh theo thói quen riêng của từng học sinh mà không làm nặng tải phần cứng. Các em cũng định hướng phát triển ứng dụng di động đồng bộ với máy chủ để phụ huynh có thể giám sát qua điện thoại; đồng thời mở rộng các chức năng như: Bài tập tập trung, trò chơi rèn luyện trí nhớ, âm thanh thư giãn... nhằm hướng đến sản phẩm thương mại giá thấp (khoảng 5 - 7 triệu đồng), thân thiện, dễ sản xuất và triển khai rộng rãi để hỗ trợ học sinh ADHD học tập tích cực, góp phần đổi mới phương pháp hỗ trợ tâm lý - giáo dục học sinh đặc biệt và thúc đẩy công nghệ giáo dục thông minh tại Việt Nam.

LÂM ANH