Hoạt Động 3. Lập Bản Thiết Kế Sản Phẩm

(lưu ý học sinh dễ nhầm lẫn ở hình này, vì HS có thể trả lời là vật tán xạ màu đen).

GV nhận xét và kết luận:

“Dưới tác dụng của ánh sáng trắng, vật có màu nào sẽ tán xạ mạnh ánh sáng màu đó và tán xạ kém các màu khác. Vật có màu trắng sẽ tán xạ mạnh tất cả các ánh sáng màu chiếu tới nó, vật có màu đen tán xạ kém tất cả các màu chiếu tới nó”.’

HS: lắng nghe, tiếp thu.

GV yêu cầu HS hoàn thành phần tìm hiểu kiến thức mới trong Phiếu học tập số 6.

HS hoàn thành phần tìm hiểu kiến thức mới trong Phiếu học tập số 6.

Tìm hiểu về nguyên lí hoạt

động của

cảm biến hồng ngoại

(10 phút)

GV giới thiệu cho HS về cảm biến hồng ngoại: Cảm biến hồng ngoại là cảm biến có thế phát và thu tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại cũng là một loại tia sáng giống như tia sáng mặt trời, nhưng mắt ta không thể nhận thấy tia hồng ngoại. Nói cách khác, tia hồng ngoại như vô hình với mắt người. Tuy nhiên “mắt” cảm biến hồng ngoại có thể ghi nhận được tia hồng ngoài này. Tia hồng ngoại được phát ra bởi mọi vật thể xung quanh chúng ta.

HS ghi nhận, tiếp thu.

GV nêu nguyên lí hoạt động của cảm biến hồng ngoại cho HS: Cảm biến hồng ngoại gồm 2 mắt là mắt thu và mắt phát tia hồng ngoại:

+ Mắt phát có tác dụng phát ra liên tục tia hồng ngoại ra môi trường xung quanh.

+ Mắt thu có tác dụng thu lại tia hồng ngoại mà mắt phát phát ra.

HS tiếp thu, ghi nhận.

GV yêu cầu HS làm việc nhóm: Quan sát 2 hình sau và dựa vào kiến thức tán xạ ánh sáng của các vật màu, hãy cho biết, trường hợp nào mắt thu sẽ thu được tia hồng ngoại mạnh hơn, trường hợp nào thì ít hơn? Giải thích.

HS thảo luận theo nhóm và trả lời vào mục

mục 1 - Nhiệm vụ 1 - Phiếu học tập số 6.

HS thảo luận theo nhóm và trả lời vào mục mục 1 - Nhiệm vụ 1 - Phiếu học tập số 6.

Câu trả lời mong đợi: Ở bề mặt trắng, mắt thu sẽ thu được cường độ tia hồng ngoại nhiều hơn, vì bề mặt trắng sẽ tán xạ tất cả tia sáng chiếu tới nó. Ở bề mặt đen, mắt thu sẽ thu được cường độ tia hồng ngoại ít hơn, vì bề mặt đen sẽ tán xạ ít

hoặc không tán xạ tia sáng chiếu tới nó.

GV kết luận: “Như vậy khi để cảm biến hồng ngoại gần bề mặt đen, mắt thu sẽ không thu được tia hồng ngoại, khi để gần mặt trắng, mắt thu sẽ thu được tia hồng ngoại từ mắt phát. Sau đó, dựa vào cường độ tia hồng ngoại thu được thì cảm biến sẽ chuyển thành cường độ của hiệu điện thế”.

HS lắng nghe, tiếp thu.

Kết nối

cảm biến hồng ngoại và Arduino (15 phút)

GV đặt ra câu hỏi vấn đề cho HS: Ta đã biết cảm biến hồng ngoại sẽ thu được cường độ tia hồng ngoại phản xạ trở lại là mạnh hay yếu. Vậy tín hiệu gì sẽ được gửi về bộ não xử lí của xe robot?

HS tiếp nhận câu hỏi vấn đề.

GV dẫn dắt: Giống như đôi mắt của chúng ta, khi chúng ta nhìn thấy hình ảnh của một vật thể nào đó, không phải là toàn bộ hình ảnh này sẽ được truyền về não, mà là mắt ta đã chuyển hình ảnh thành các xung tín hiệu, sau đó các xung này được truyền về bộ não thông qua dây thần kinh. Tương tự cho robot, “mắt” cảm biến

HS ghi nhận, tiếp thu.

Cảm biến hồng

ngoại

Arduino

VCC

5V

GND

GND

A0

A0

hồng ngoại sẽ ghi nhận cường độ tia hồng ngoại, sau đó chuyển thành tín hiệu hiệu điện thế, tín hiệu hiệu điện thế này sẽ được truyền cho bộ não Arduino xử lí thông qua các dây dẫn điện.

→ Kết luận: Tín hiệu của cảm biến hồng ngoại là tín hiệu hiệu điện thế.

GV giới thiệu cấu tạ biến hồng ngoại với A Cấu tạo chân kết nối c

+ Chân VCC: là chân kết nối cực (+) của n động.

+ Chân GND (viết tắt nối với cực âm (-). Dù nguồn để cảm biến ho

+ Chân A0: trả về giá hiệu điện thế thu được

Để kết nối cảm biến vớtheo thứ tự:

o và cách kết nối cảm rduino:

ủa cảm biến gồm 3 chân: kết nối cực (+). Dùng đề guồn để cảm biến hoạt

của Ground): là chân kết ng đề kết nối cực (-) của ạt động.

trị tương ứng với giá trị ở mắt thu.

i Arduino, ta cần kết nối

HS ghi nhận, tiếp thu, theo dõi sự hướng dẫn của GV.

GV tiếp tục hướng dẫn cho HS bằng mBlock cách lập trình để thu được tín hiệu từ cảm biến. (xem chi tiết trong tài liệu hướng dẫn).

HS lắng nghe, tiếp thu, theo dõi tài liệu học tập.

GV yêu cầu HS ghi lại nhựng kiến thức vừa tìm hiểu về cảm biến hồng ngoại vào mục 2 - Nhiệm vụ 1 - Phiếu học tập số 6.

HS hoàn thành mục 2 - Nhiệm vụ 1 - Phiếu học tập số 6.

GV giao nhiệm vụ học tập cho HS: “Các em hãy tiến hành khảo sát các giá trị mà cảm biến hồng ngoại trả về khi để gần mặt phẳng màu đen và khi để gần mặt phẳng màu trắng.” Hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ học tập:

+ Quan sát cấu tạo của cảm biến.

+ Kết nối cảm biến với Arduino.

+ Lập trình để lấy giá trị tín hiệu từ cảm biến.

+ Đặt cảm biến cách bề mặt cần đo 3cm. Ghi giá trị thu được vào phiếu học tập.

GV yêu cầu HS hoạt động theo nhóm, thảo luận phương án thực hiện và hoàn thành kết quả vào Nhiệm vụ 2 - Phiếu học tập số 6.

HS tiếp nhận nội dung nhiệm vụ học tập.

HS tiến hành hoạt động theo nhóm, thảo luận, thực hành hoạt động đo giá trị cảm biến hồng ngoại ở nhiều bề mặt màu sắc khác nhau. HS ghi nhận kết quả vào Nhiệm vụ 2 - Phiếu học tập số 6.

Đề xuất ý tưởng giải quyết vấn đề chủ đề (15 phút)

Sau 3 hoạt động tìm hiểu kiến thức liên quan xung quanh robot. GV nhắc lại cho HS về vấn đề của nội dung chủ đề: “Thiết kế xe robot tự động đi theo vạch kẻ đường.”

HS lắng nghe, tiếp thu.

GV yêu cầu HS hãy thảo luận theo nhóm và đề xuất giải pháp, vẽ bản phác thảo và nêu nguyên lí hoạt động của xe.

HS tiến hành hoạt động nhóm theo hướng dẫn của GV.

GV tổ chức cho HS hoạt động nhóm theo hình thức “Khăn trải bàn”. Hướng dẫn tổ chức:

+ Trong 5 phút: Cá nhân mỗi thành viên tự đề xuất ý tưởng và viết vào mục ý kiến cá nhân (1), (2), (3), (4) như hình vẽ.

+ Trong 10 phút: Cả nhóm thống nhất ý tưởng tốt nhất từ các thành viên, viết vào ô ý kiến chung cả nhóm.

GV có thể sử dụng Bộ câu hỏi định hướng số 5 để gợi ý HS đề xuất ý tưởng bản thiết kế sản phẩm chủ đề.

Các nhóm HS tiến hành thảo luận đề xuất ý tưởng giải quyết vấn đề của chủ đề.

Sau khi thảo luận, GV đề xuất 1-2 nhóm đại diện có ý tưởng tôt để trình bày trước cả lớp cho các bạn cùng xem và phản biện. Các nhóm khác có thể đóng góp ý kiến hoặc học hỏi ý tưởng từ nhóm bạn.

1 – 2 nhóm HS lên trình bày về ý tưởng của nhóm. Các nhóm khác nhận xét, góp ý, học tập từ ý tưởng của nhóm trình bày.

Tổng kết

và giao nhiệm vụ

GV tổng kết các nội dung trong buổi học, giải đáp thắc mắc của HS và giao nhiệm vụ cho hoạt động kế tiếp.

HS đặt câu hỏi để giải đáp thắc mắc cho GV.

Nhiệm vụ học tập ở nhà: Dựa trên kiến thứ đã nghiên cứu trong lớp, các nhóm HS tiến hành về nhà tự thảo luận và hoàn thiện bản thiết kế cho sản phẩm. Ở buổi học sau, các nhóm sẽ tiến hành báo cáo bản thiết kế sản phẩm.

Yêu cầu cho bản thiết kế sản phẩm gồm các nội dung:

– Bản vẽ cấu tạo: chú thích rõ bộ phận.

– Bản sơ đồ nối dây mạch điện các linh kiện.

– Bản vẽ sơ đồ khối lập trình Arduino cho thiết bị.

– Nguyên lí hoạt động của thiết bị.

Hướng dẫn thực hiện:

+ Cá nhân: hoàn thiện Phiếu học tập số 7.

+ Nhóm: thảo luận và chọn bản thiết kế tốt nhất để hoàn thiện bản thiết kế của nhóm.

* Lưu ý:

GV có thể lựa chọn linh hoạt hình thức bản thiết kế: poster (giấy roki, lịch cũ…), bài trình chiếu powerpoint, hình vẽ trên bảng....

HS tiếp nhận nhiệm vụ học tập về nhà.

Các nhóm HS tiến hành phân công nhiệm vụ cho các thành viên trong nhóm cùng thực hiện.

HS thực hiện bản thiết kế theo các bước hướng dẫn sau của GV:

1. Mỗi thành viên cá nhân trong nhóm vẽ ít nhất 1 ý tưởng thiết kế sản phẩm và hoàn thiện vào phiếu học tập số 7.

2. Các thành viên thảo luận tất cả các ý tưởng của các thành viên và lựa chọn 1 ý tưởng tốt nhất hoặc tham khảo lẫn nhau để chọn ra được các ưu điểm tốt nhất trong ý tưởng của từng cá nhân và kết hợp thành ý tưởng chung của nhóm.

3. Vẽ phác hoạ bản thiết kế của sản phẩm để trình bày. Có thể sử dụng hình thức poster (giấy roki, lịch cũ, …) hoặc powerpoint hoặc bản vẽ trên bảng. Trong đó cần đầy đủ nội dung:

- Bảng liệt kê nguyên vật liệu sử dụng và vai trò.

- Bản vẽ thiết kế sơ đồ cấu tạo xe robot:

o Chú thích từng bộ phận của xe robot.

o Dự kiến về kích thước, hình dáng, … hoặc các thông số kĩ thuật khác liên quan đến vật liệu dự định sử dụng để thiết kế cho xe robot.

- Bản vẽ sơ đồ nối dây các linh kiện mạch điện (có thể sử dụng theo mẫu có sẵn trong phiếu học tập số 7).

- Bản vẽ sơ đồ khối lập trình (thuật toán) hoặc sơ đồ lập trình mBlock. Nên chú thích ý đồ thuật toán.

- Cách vận hành xe robot. Có thể trình bày bằng hình ảnh hoặc chữ viết.

GV vừa giám sát vừa theo dõi tiến độ hoạt động của HS, động viên HS thực hiện.