Giáo án NLS chuyên đề Công nghệ 10 TK&CN Bài 4: Hệ thống điều khiển trong ngôi nhà thông minh

CHUYÊN ĐỀ 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH

BÀI 4: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG NGÔI NHÀ THÔNG MINH

I. MỤC TIÊU BÀI HỌC

1. Kiến thức

Sau bài học, HS sẽ

• Trình bày được sơ đồ khối và nguyên tắc hoạt động của một hệ thống điều khiển cho ngôi nhà thông minh.

2. Năng lực

• Năng lực công nghệ:
• Nhận diện và phân tích được các công nghệ trong ngôi nhà thông minh.
• Liên hệ thực tế để vận dụng kiến thức, chỉ ra được một số kịch bản sử dụng trong ngôi nhà thông minh.
• Năng lực chung: 
• Chủ động, tích cực thực hiện những nhiệm vụ học tập, khai thác tài liệu để khám phá kiến thức mới về ngồi nhà thông minh và các công nghệ có liên quan.
• Tự tin đóng góp ý kiến thảo luận, tích cực hợp tác nhóm để trình bày được nội dụng học tập.
• Vận dụng linh hoạt các kiến thức đã học về ngôi nhà thông minh vào thực tiễn.
• Năng lực số: 
• 1.1.NC1b: Áp dụng được kỹ thuật tìm kiếm để lấy được dữ liệu, thông tin và nội dung trong môi trường số.
• 2.1.NC1a: Sử dụng được nhiều công nghệ số để tương tác.
• 3.1.NC1a: Áp dụng được các cách tạo và chỉnh sửa nội dung ở các định dạng khác nhau.
• 5.4.NC1c: Đề xuất được các cơ hội khác nhau để phát triển bản thân và cập nhật sự phát triển công nghệ số. 
• Năng lực AI: 
• 10.B2.1: Tuân thủ quy định và pháp luật khi sử dụng AI (HS nhận thức và tuân thủ các quy định về an toàn dữ liệu, quyền riêng tư và pháp luật khi thiết kế kịch bản nhà thông minh có sử dụng camera AI (nhận diện khuôn mặt) hoặc loa thông minh AI (thu âm giọng nói) của các thành viên trong gia đình).
• 10.C2.1: Liên hệ các ứng dụng AI và vấn đề trong thực tế (HS liên hệ được các ứng dụng AI (trợ lý ảo, thuật toán phân tích thói quen người dùng) vào việc giải quyết các vấn đề thực tế cuộc sống ở Việt Nam trong ngôi nhà thông minh như: dịch vụ chăm sóc sức khỏe cho người già, tiết kiệm điện năng).

3. Phẩm chất

• Có ý thức tự học, tự giác tìm hiểu về ngôi nhà thông minh.
• Chủ động vận dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề trong quá trình học, kiên nhẫn để giải quyết khó khăn trong quá trình học và hợp tác với bạn.
• Thích tìm hiểu thông tin mới về xu hướng ngôi nhà thông minh để mở rộng hiểu biết và ứng dụng vào cuộc sống.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Đối với giáo viên

• Sách Chuyên đề học tập Công nghệ Thiết kế công nghệ 10, SGV Chuyên đề học tập Công nghệ Thiết kế công nghệ 10, KHBD.
• Tranh, ảnh hoặc video liên quan đến bài học Hệ thống điều khiển trong ngôi nhà thông minh. 
• Máy tính, máy chiếu (nếu có).
• Máy tính cá nhân/Laptop, màn hình máy chiếu/Tivi tương tác, kết nối Internet tốc độ cao. Các phần mềm ứng dụng: Quizizz/Kahoot (tạo câu hỏi trắc nghiệm), website kenhhoctap.edu.vn, nền tảng AI (ChatGPT/Gemini), ứng dụng Padlet/Google Drive.
• Video AI tạo bằng công cụ AI được dùng để khởi động bài học.

2. Đối với học sinh

• Sách chuyên đề học tập Công nghệ Thiết kế công nghệ 10. 
• Đọc trước bài học trong SGK, tìm kiếm và đọc trước tài liệu có liên quan đến hệ thống điều khiển trong ngôi nhà thông minh. 
• Điện thoại thông minh (Smartphone) hoặc máy tính bảng có kết nối Internet, cài sẵn trình duyệt web.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

1. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

a. Mục tiêu: 

• Khơi gợi sự tò mò của HS về ngôi nhà thông minh. 
• Khai thác những hiểu biết của HS về ngôi nhà thông minh, dẫn dắt tới nhu cầu tìm hiểu và tham gia học tập chuyên đề về ngôi nhà thông minh – một xu thế phát triển của ngôi nhà hiện đại.

b. Nội dung: 

• Khảo sát sự hiểu biết của HS về ngôi nhà thông minh.
• Xác định những mục tiêu, lợi ích khi học tập chuyên đề về ngôi nhà thông minh.
• Lập kế hoạch học tập chuyên đề về ngôi nhà thông minh.

c. Sản phẩm: Sơ đồ tư duy thể hiện các đặc trưng của ngôi nhà thông minh.

d. Tổ chức thực hiện: 

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS thảo luận theo cặp đôi, quan sát Hình 4.1 SGK tr.28 và cho biết: Có những thiết bị nào trong ngôi nhà? Có những chức năng nào được điều khiển trong ngôi nhà thông minh?

- GV chia lớp thành các nhóm học tập (4 – 6 HS) và giao nhiệm vụ:

+ HS đọc SGK, tìm hiểu thêm các thông tin về ngôi nhà thông minh và trả lời câu hỏi:

• Hệ thống điều khiển cho ngôi nhà thông minh có những thành phần nào và hoạt động như thế nào?
• Mô tả cấu tạo và nguyên lí làm việc của một số loại cảm biến thường gặp.

+ Giới thiệu các công nghệ phổ biến được ứng dụng trong ngôi nhà thông minh.

+ Lập sơ đồ tư duy thể hiện các đặc trưng của ngôi nhà thông minh.

- GV tiếp tục yêu cầu HS xem video AI được thiết kế để phục vụ bài dạy và trả lời câu hỏi xuất hiện trong video đó.

Bước 2: HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS quan sát Hình 4.1, thảo luận theo cặp đôi để tìm hiểu về ngôi nhà thông minh.

- HS đọc thông minh SGK và thực hiện nhiệm vụ:

+ Hệ thống điều khiển ngôi nhà thông minh.

+ Mô tả cấu tạo và nguyên lí làm việc của một số loại cảm biến thường gặp.

+ Giới thiệu các công nghệ phổ biến được ứng dụng trong ngôi nhà thông minh.

+ Sơ đồ tư duy thể hiện các đặc trưng của ngôi nhà thông minh.

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết). 

Bước 3: Báo cáo kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV mời đại diện một số HS trình bày kết quả thảo luận.

- GV yêu cầu các HS khác lắng nghe, nhận xét, nêu ý kiến bổ sung (nếu có).

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV lập bảng kế hoạch học tập chuyên đề về ngôi nhà thông minh của các nhóm: nhiệm vụ, khung giờ, hình thức học, cách nộp bài, kênh thông minh liên lạc.

- GV đánh giá, kết luận phần trả lời của HS và dẫn dắt vào bài học: Các thiết bị hiện đại được ứng dụng ngày càng rộng rãi, trong chính ngôi nhà của mỗi chúng ta: điện thoại, tivi, wifi, camera,… Một ngôi nhà như thế nào là ngôi nhà thông minh? Những thiết bị nào được điều khiển trong ngôi nhà thông minh? Chúng ta sẽ cùng nhau đi tìm hiểu bài học đầu tiên trong chuyên đề - Bài 4: Hệ thống điều khiển trong ngôi nhà thông minh.

[2.1.NC1a]: HS quan sát, lắng nghe thiết bị hiển thị và thực hiện tương tác với nội dung số (Video AI) để nhận biết tình huống khởi động bài học.

2. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1: Hoạt động tự học của học sinh

a. Mục tiêu: Thông qua hoạt động,

- HS nghiên cứu SGK (và các thông tin liên quan trên Internet) để phân tích và trình bày được các thành phần, cách hoạt động của hệ thống điều khiển trong ngôi nhà thông minh.

- Các nhóm tự trao đổi với nhau để hoàn thành một bảng tổng hợp thông tin về hệ thống điều khiển cho ngôi nhà thông minh.

- HS chủ động tự học trong giờ tự học hoặc ngoài giờ lên lớp và tích cực tương tác với nhau trên kênh thông tin riêng của nhóm.

b. Nội dung: 

- Tìm hiểu hệ thống điều khiển cho ngôi nhà thông minh, các đặc điểm và yêu cầu, quan điểm và ý kiến khác của nhóm nếu có.

- Tìm hiểu sơ đồ khối và nguyên lí hoạt động của một hệ thống điều khiển cho ngôi nhà thông minh.

c. Sản phẩm: HS nắm được hệ thống điều khiển cho ngôi nhà thông minh: hệ thống điều khiển cục bộ và hệ thống điều khiển dựa trên công nghệ IoT.

d. Tổ chức hoạt động:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

Hoạt động 2: Tìm hiểu khái quát về ngôi nhà thông minh

a. Mục tiêu: Thông qua hoạt động, HS khái quát được đặc điểm của ngôi nhà thông minh (công nghệ, dịch vụ chăm sóc sức khỏe cho người già,…)

b. Nội dung: 

- HS đọc mục I trong SGK để trả lời cho câu hỏi: Theo em, thế nào là ngôi nhà thông minh? Các tiện ích mà ngôi nhà thông minh mang lại?

- GV khái quát ngôi nhà thông minh và tiện ích mang lại.

- GV giới thiệu một số công nghệ phổ biến được ứng dụng trong ngôi nhà thông minh.

c. Sản phẩm: HS khái quát được ngôi nhà thông minh và tiện ích của thiết bị công nghệ được sử dụng trong ngôi nhà thông minh.

d. Tổ chức hoạt động:

Hoạt động 3: Hoạt động thảo luận hệ thống điều khiển cho ngôi nhà thông minh

a. Mục tiêu: Thông qua hoạt động, HS 

- Trình bày được các thành phần trong hệ thống điều khiển của ngôi nhà thông minh và mối liên hệ của chúng thông qua sơ đồ khối, nguyên tắc hoạt động của một hệ thống điều khiển.

- Đưa ra các câu hỏi muốn thảo luận, làm rõ thêm.

- Phản biện được ý kiến của các nhóm khác.

b. Nội dung: 

- Các nhóm trình bày nội dung đã tìm hiểu về hệ thống điều khiển cho ngôi nhà thông minh. Lấy ví dụ để phân tích.

- Các nhóm nhận xét, phản biện và bổ sung cho các nhóm khác.

c. Sản phẩm: 

- Các bài thuyết trình, các tài liệu trình chiếu, các tranh ảnh minh họa, học cụ để nhận diện, video trải nghiệm,…

- Các cuộc đối thoại phản biện.

- Các tài liệu học tập được hoàn thiện, chỉnh sửa, bổ sung sau thảo luận.

d. Tổ chức hoạt động:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

3. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP 

a. Mục tiêu: Kiểm tra, đánh giá mức độ ghi nhớ kiến thức toàn chuyên đề và kĩ năng trưng bày của học sinh thông qua bài tập trắc nghiệm số. 

b. Nội dung: HS làm bài kiểm tra trắc nghiệm trên nền tảng trực tuyến. 

c. Sản phẩm: Kết quả điểm số trắc nghiệm trực tuyến của học sinh.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức game trắc nghiệm trên Quizizz/Kahoot.

- GV sử dụng ứng dụng kenhhoctap.edu.vn để tham khảo và cho sinh làm trắc nghiệm online.

- GV cung cấp mã phòng thi.

- Bộ câu hỏi trắc nghiệm:

Câu 1: Thiết bị nào đóng vai trò là "bộ não" điều khiển mọi hoạt động trong hệ thống điều khiển cục bộ của ngôi nhà thông minh?

A. Bộ điều khiển trung tâm.

B. Cảm biến.

C. Camera.

D. Màn hình hiển thị.

Câu 2: Mạng không dây nào sau đây thường được sử dụng để truyền dữ liệu tốc độ cao, khoảng cách ngắn thay thế cho cáp mạng trong nhà thông minh?

A. Vệ tinh.

B. Sóng hồng ngoại.

C. Wifi.

D. Cáp quang.

Câu 3: Thành phần "Cổng nối (Gateway)" trong mô hình IoT có chức năng chính là gì?

A. Thu nhận thông tin môi trường vật lí.

B. Làm thiết bị trung gian chuyển đổi giao thức truyền thông giữa các thiết bị và nền tảng đám mây.

C. Là thiết bị người dùng cuối để nhấn nút.

D. Phát âm thanh cảnh báo.

Câu 4: …………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS sử dụng thiết bị di động truy cập, hoàn thành bài tập trong thời gian 5 phút.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và đánh giá

- Hệ thống tự động chấm điểm và xếp hạng.

- GV chiếu bảng xếp hạng và chữa nhanh câu sai nhiều nhất.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức.

[2.1.NC1a: Sử dụng được nhiều công nghệ số để tương tác. HS sử dụng Smartphone truy cập thành công vào nền tảng Kahoot/Quizizz, đọc hiểu câu hỏi trên màn hình và thực hiện tương tác (chọn đáp án) trong một môi trường số đa người dùng.]

4. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

a. Mục tiêu: 

- HS vận dụng được những kiến thức, kĩ năng đã học về ngôi nhà thông minh để xây dựng mô hình ngôi nhà thông minh của gia đình mình (nêu những chức năng trong ngôi nhà mà nhóm muốn thông minh hóa, đè xuất giải phá để thực hiện việc thông minh hóa đó).

- Kết hợp các kĩ năng công nghệ, kĩ năng giao tiếp, hợp tác nhóm để trình bày ý tưởng của nhóm, bảo vệ giải pháp của nhóm, phản biện các giải pháp khác.

b. Nội dung: Kết hợp với nhiệm vụ Vận dụng trong SGK, các nhóm trình bày ý tưởng về ngôi nhà thông minh (có thể giao nhiệm vụ về nhà).

c. Sản phẩm: Ý tưởng, kịch bản về ngôi nhà thông minh của các nhóm.

d. Tổ chức thực hiện:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..