Giáo án NLS chuyên đề Công nghệ 10 TK&CN Bài 6: Dự án Thiết kế hệ thống điều khiển đơn giản cho ngôi nhà thông minh

BÀI 6: DỰ ÁN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐƠN GIẢN CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH

I. MỤC TIÊU BÀI HỌC

1. Kiến thức

Sau bài học, HS sẽ

• Thiết kế được một hệ thống điều khiển đơn giản cho ngôi nhà thông minh.

2. Năng lực

• Năng lực công nghệ:
• Xây dựng được một kịch bản cho ngôi nhà thông minh.
• Hiểu mô hình của hệ thống điều khiển đơn giản: đầu vào (cảm biến), thuật toán xử lí (bộ điều khiển), đầu ra (đối tượng điều khiển).
• Biết cách nạp chương trình cho bộ điều khiển.
• Vận dung quy trình thiết kế kĩ thuật đúng và đủ bước.
• Năng lực chung: 
• Chủ động, tích cực và tự lực thực hiện những nhiệm vụ học tập được giao trong quá trình thực hiện dự án, lập kế hoạch thực hiện dự án và thực hành hiệu quả.
• Vận dụng được một cách linh hoạt các kiến thức, kĩ năng đã học về công nghệ trong ngôi nhà thông minh.
• Chủ động tự học kiến thức mới, khai thác hiệu quả các nguồn học liệu, đặc biệt là học liệu số.
• Năng lực số: 
• 1.3.NC1a: Thao tác được thông tin, dữ liệu và nội dung để tổ chức, lưu trữ và truy xuất dễ dàng hơn.
• 2.1.NC1a: Sử dụng được nhiều công nghệ số để tương tác.
• 3.1.NC1b: Chỉ ra được những cách thể hiện bản thân thông qua việc tạo ra các nội dung số.
• 5.2.NC1b: Áp dụng được các công cụ số khác nhau và các giải pháp công nghệ có thể có để giải quyết những nhu cầu đó. 
• Năng lực AI: 
• 10.A1.2: Con người cần kiểm soát AI (HS nhận thức được nguyên tắc con người phải kiểm soát AI: Trong quá trình làm dự án, nếu HS sử dụng AI để tự động sinh ra các đoạn code (mã lệnh) cho vi điều khiển, HS phải là người rà soát logic, kiểm tra lỗi, nạp code và chịu trách nhiệm hoàn toàn về sự an toàn, chính xác của hệ thống phần cứng).
• 10.C2.3: Một số ứng dụng AI trong học tập (HS ứng dụng AI trong học tập bằng cách sử dụng Chatbot AI (như ChatGPT, Gemini) như một trợ giảng ảo để giải thích nguyên lí hoạt động của các linh kiện lạ, hoặc yêu cầu AI gợi ý các bước gỡ lỗi (debug) khi mạch điều khiển không hoạt động).

3. Phẩm chất

• Có ý thức tìm hiểu về các vấn đề và những bất cập trong thực tiễn cuộc sống.
• Chủ động vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật để giải quyết vấn đề.
• Hứng thú tìm hiểu thông tin để mở rộng hiểu biết về công nghệ và ứng dụng vào giải quyết vấn đề một cách sáng tạo.

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 Dự án: Thiết kế hệ thông điều khiển đơn giản cho 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, Phần mềm mô phỏng mạch điện Tinkercad.
• 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 thiết kế hệ thống điều khiển đơn giản cho 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: Thu hút mối quan tâm của HS vào chủ đề dự án. Cung cấp thông tin, nhiệm vụ thực hiện dự án cho HS.

b. Nội dung: 

• GV xây dựng bộ câu hỏi định hướng xuất phát từ nội dung chủ đề ngôi nhà thông minh và mục tiêu cần đạt được.
• HS thảo luận để phát hiện các vấn đề trong thực tế, lựa chọn một kịch bản của ngôi nhà thông minh hoặc do GV đề xuất, hoặc theo SGK giới thiệu để thực hiện.
• Lập kế hoạch thực hiện và cách dánh giá dự án, đánh giá HS.

c. Sản phẩm: 

• Bộ câu hỏi định hướng của GV.
• GV và HS thống nhất các tiêu chí đánh giá.
• Danh sách các nhóm, nội dung dự án sẽ làm.
• Bản kế hoạch công việc của các nhóm.
• Bảng liệt kê các dụng cụ thực hành cần chuẩn bị.

d. Tổ chức thực hiện: 

2. HOẠT ĐỘNG TRIỂN KHAI, THỰC HIỆN DỰ ÁN

Hoạt động 1: Hoạt động triển khai dự án theo tiến trình thực hiện

a. Mục tiêu: 

- HS thực hiện dự án theo kế hoạch, đúng quy trình, đúng tiện độ, an toàn và hiệu quả.

- HS thiết kế được sản phẩm có sử dụng một trong số các cảm biến đã học, kết nối và điều khiển được như kịch bản cho ngôi nhà thông minh đã đề xuất.

b. Nội dung: 

- HS thảo luận để thống nhất kế hoạch thực hiện dự án.

- HS tiến hành thực hiện dự án: một phần tại lớp, một phần ở nhà:

+ Nghiên cứu các kiến thức về cảm biến, bảng mạch vi điều khiển, các giải pháp cho hệ thống an ninh cho ngôi nhà.

+ Xác định yêu cầu của hệ thống an ninh (hoặc hệ thống mà HS chọn) cho ngôi nhà thông minh.

+ Đề xuất, đánh giá và lựa chọn giải pháp cho hệ thống an ninh (hoặc hệ thống mà HS chọn).

+ Lắp ráp, chế tạo hệ thống an ninh phát hiện người di chuyển (hoặc hệ thống mà HS chọn).

+ Thử nghiệm và hoàn thiện hệ thống.

+ Hoàn thiện sản phẩm.

c. Sản phẩm: 

- Bản kế hoạch thực hiện dự án cụ thể (số thứ tự, công việc, thời gian thực hiện, người thực hiện, phương án thực hiện, nơi thực hiện, phương án dự phòng,…).

- Bản tiêu chí cần đạt của sản phẩm sau khi thảo luận kĩ hơn.

- Bản thiết kế, vẽ phác thảo sản phẩm.

- Nguyên mẫu của sản phẩm.

- Nhật kí thực hiện dự án, thử nghiệm sản phẩm.

d. Tổ chức hoạt động:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

Hoạt động 2: Hoạt động báo cáo kết quả thực hiện dự án

a. Mục tiêu: HS trình bày được sản phẩm, biết viết báo cáo và trình bày được báo cáo thực hiện dự án. Thông qua đó, kết quả học tập và rèn luyện của HS được phản ánh và hoàn thiện.

b. Nội dung:

- HS báo cáo kết quả thực hiện dự án trên lớp. Các nhóm cùng GV phản biện và góp ý, đặt câu hỏi về sản phẩm của dự án.

c. Sản phẩm:

- Mô hình hệ thống chiếu sáng kết hợp còi báo động nhờ cảm biến chuyển động,… (nguyên mẫu hoặc sản phẩm hoàn thiện). Nếu HS thực hiện kịch bản khác thì có sản phẩm tương ứng với kịch bản đó.

- Poster, báo cáo PowerPoint, bản vẽ, video, sản phẩm hoặc nguyên mẫu, nhật kí dự án.

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:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

4. HOẠT ĐỘNG ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN

a. Mục tiêu: Tổng kết, đánh giá kết quả thực hiện dự án của HS.

b. Nội dung: 

- HS tham quan, trải nghiệm, học hỏi và đánh giá các sản phẩm của các nhóm khác (có thể tổ chức cho một lớp hay nhiều lớp).

- GV (có thể mời thêm đồng nghiệp và chuyên gia trong lĩnh vực liên quan đến dự án) tổ chức triển lãm (nếu được) và đánh giá các sản phẩm.

- GV đánh giá quá trình thực hiện dự án của các nhóm và các thành viên trong nhóm.

c. Sản phẩm: 

- Các mô hình điều khiển trong ngôi nhà thông minh như hệ thống chiếu sáng dùng cảm biến chuyển động,…

- Điểm, nhận xét hoặc xếp loại đánh giá sản phẩm và quá trình thực hiện dự án của các nhóm HS. Phiếu bình luận, nhận xét của các nhóm dành cho nhau.

d. Tổ chức hoạt động:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..