Giáo án NLS chuyên đề Tin học 10 KHMT Bài 11: Dẫn đường tự động cho robot

Ngày soạn: …/…/…

Ngày dạy: …/…/…

BÀI 11: DẪN ĐƯỜNG TỰ ĐỘNG CHO ROBOT

(2 tiết)

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

• Biết lập trình sử dụng cảm biến dò đường để dẫn đường tự động cho robot.

2. Năng lực

Năng lực chung: 

• Năng lực tự chủ và tự học trong tìm tòi khám phá
• Năng lực giao tiếp và hợp tác trong trình bày, thảo luận và làm việc nhóm
• Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong thực hành, vận dụng.

Năng lực riêng: 

• HS trả lời các câu hỏi của phần củng cố, phần luyện tập và viết chương trình lập trình mở rộng ở phần vận dụng. Trong quá trình thực hiện các yêu cầu, HS được phát triển năng lực giải quyết vấn đề và kĩ năng lập trình cảm biến dò đường.

Năng lực số:

• 1.1.NC1b: Duyệt, tìm kiếm và lọc dữ liệu, thông tin và nội dung số (HS áp dụng kỹ thuật tìm kiếm trên môi trường số để tra cứu nguyên lý phản xạ/hấp thụ ánh sáng hồng ngoại và ứng dụng của xe tự hành AGV trong dây chuyền sản xuất công nghiệp).
• 2.1.NC1a: Tương tác thông qua công nghệ số (HS xem video được tạo bởi công cụ AI và trả lời câu hỏi, sử dụng máy tính cá nhân hoặc thiết bị di động có kết nối Internet để làm bài tập trắc nghiệm củng cố trên môi trường số).
• 3.4.NC1a: Lập trình (HS tự thao tác kéo thả các khối lệnh nhận tín hiệu cảm biến dò đường 2 mắt, 4 mắt, kết hợp câu lệnh rẽ nhánh if...else, biểu thức logic and và vòng lặp vô hạn forever trên phần mềm GaraBlock để điều khiển robot di chuyển bám vạch, xử lý ngã ba, ngã tư).
• 5.1.NC1a: Giải quyết các vấn đề kĩ thuật (HS tự chẩn đoán nguyên nhân và khắc phục sự cố kỹ thuật khi robot chạy chệch vạch đen do ánh sáng môi trường chói, nhiễu cảm biến hồng ngoại hoặc cắm sai thứ tự cổng kết nối I/O 1, 2, 3, 4).
• 6.2.NC1a: Sử dụng trí tuệ nhân tạo (HS sử dụng công cụ AI hoặc sản phẩm số do GV cung cấp để tiếp nhận thông tin, trả lời câu hỏi đơn giản).
• 1.1.NC1a: Duyệt, tìm kiếm và lọc dữ liệu, thông tin và nội dung số (HS tiếp cận, khai thác được thông tin từ nguồn học liệu số dưới sự hướng dẫn của GV).

Năng lực AI:

• 10.A1.2: Con người cần kiểm soát AI (HS giải thích được tại sao việc con người trực tiếp kiểm soát, hiệu chỉnh khoảng cách gầm xe, vị trí lắp cảm biến và cân chỉnh thông số kỹ thuật là yếu tố quyết định giúp robot tự hành vận hành chính xác và an toàn).
• 10.C2.3: Một số ứng dụng AI trong học tập (HS sử dụng Chatbot AI hỗ trợ quá trình học tập: tra cứu gợi ý giải thích logic rẽ trái/phải khi robot bị lệch vạch).
• 10.C3.2: Cách đặt prompt phù hợp với mục tiêu cụ thể (HS thực hành đặt câu lệnh prompt rõ ràng, cung cấp đầy đủ tổ hợp trạng thái logic 0, 1 của các mắt cảm biến để yêu cầu Chatbot AI gợi ý đoạn mã giả xử lý bài toán rẽ nhánh).

3. Phẩm chất

• Chăm chỉ tích cực xây dựng bài, có trách nhiệm, chủ động chiếm lĩnh kiến thức theo sự hướng dẫn của GV.
• HS có thái độ tự giác, hợp tác khi thảo luận nội dung bài học.
• HS trung thực hoàn thành đầy đủ các bài tập. 

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Đối với giáo viên

• SGK, KHBD Chuyên đề học tập Tin học 10 – Định hướng Khoa học máy tính.
• Phòng thực hành máy tính có kết nối Internet, máy chiếu.
• Cảm biến dò đường hoặc hình ảnh minh họa cụ thể phần lí thuyết.
• Lập trình hoàn thiện chương trình kéo thả như ví dụ minh họa trong bài.
• Học liệu số & Công cụ AI:
• Bộ câu hỏi trắc nghiệm trên phần mềm Quizizz/website kenhhoctap.edu.vn.
• Video AI được tạo bằng các công cụ AI để khởi động bài học.
• Công cụ Chatbot AI (ChatGPT/Gemini).

2. Đối với học sinh

• SGK Chuyên đề học tập Tin học 10 – Định hướng Khoa học máy tính.
• Vở ghi. 

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

1. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

2. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1: Xác định tín hiệu của mắt trong cảm biến dò đường

a. Mục tiêu: Giúp HS biết cách thức điều khiển cảm biến dò đường.

b. Nội dung: GV giải thích nguyên tắc hoạt động của cảm biến dò đường (có sử dụng cảm biến hoặc hình ảnh đã chuẩn bị để minh họa), giải thích ý nghĩa câu lệnh lập trình.

c. Sản phẩm học tập: HS hiểu được nguyên tắc hoạt động, câu lệnh của cảm biến dò đường.

d. Tổ chức hoạt động:

Hoạt động 2: Dẫn đường với cảm biến dò đường hai mắt

a. Mục tiêu: Giúp HS biết lập trình điều khiển robot dò đường tự động.

b. Nội dung: HS đọc nội dung mục 2 để tìm hiểu cấu trúc, ý nghĩa của chương trình điều khiển robot dò đường tự động ở 4 trường hợp khi sử dụng cảm biến dò đường hai mắt.

c. Sản phẩm học tập: HS hiểu và viết được chương trình lập trình cho robot dò đường tự động khi sử dụng cảm biến dò đường 2 mắt.

d. Tổ chức hoạt động:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

Hoạt động 3: Dẫn đường với cảm biến dò đường bốn mắt

a. Mục tiêu: Giúp HS biết lập trình sử dụng cảm biến dò đường 4 mắt.

b. Nội dung: HS đọc nội dung mục 2 để tìm hiểu cấu trúc, ý nghĩa một số trường hợp khi sử dụng dò đường 4 mắt.

c. Sản phẩm học tập: HS hiểu và trình bày được nguyên lí hoạt động trong một số trường hợp của cảm biến dò đường 4 mắt.

d. Tổ chức hoạt động:

3. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

a. Mục tiêu: Thông qua hoạt động, HS được củng cố kiến thức về lập trình dẫn đường tự động cho robot.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS lập trình trên máy.

c. Sản phẩm học tập: Bài làm của học sinh, kĩ năng giải quyết nhiệm vụ học tập.

d. Tổ chức hoạt động:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

4. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

a. Mục tiêu: Vận dụng các kiến thức vừa học để giải quyết các vấn đề học tập và thực tiễn.

b. Nội dung: HS vận dụng kiến thức, hoàn thành bài tập.

c. Sản phẩm học tập: 

- HS thay đổi các câu lệnh của chương trình dò đường ở mục 2 sao cho robot vẫn di chuyển đúng như chương trình hiện có.

- HS kể tên các robot dò đường tự động trong đời sống.

d. Tổ chức hoạt động:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu hoàn thành các bài tập 1, 2 phần Vận dụng (SGK - tr.53):

Bài 1. Em hãy tìm cách thay đổi các câu lệnh của chương trình dò đường ở Mục 2 sao cho robot vẫn di chuyển đúng như chương trình hiện có.

Bài 2. Em hãy kể tên các robot dò đường tự động trong đời sống mà em biết.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS suy nghĩ, thực hiện nhiệm vụ.

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

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- HS xung phong trình bày kết quả.

- HS khác lắng nghe, nhận xét, chỉnh sửa.

Kết quả: 

Bài 1. HS có thể thay đổi thứ tự các câu lệnh if trong chương trình hoặc thay đổi cách xử lí của trường hợp "if Tín hiệu dò đường (<<trái>>, cổng) = 1 and Tín hiệu dò đường (<<phải>>, cổng) = 1" thay vì "Xoay phải (70)" thì có thể "Xoay trái (70)" hoặc "Dừng lại".

[3.4.NC1a: HS thể hiện tư duy lập trình linh hoạt thông qua việc cấu trúc lại đoạn mã logic if...else mà vẫn đảm bảo tính đúng đắn của thuật toán.] 

Bài 2. Các robot ứng dụng dò đường trong cuộc sống như:

- Robot tự động lau nhà được thương mại trên thị trường.

- Robot vận chuyển hàng hóa hay được biết đến là xe tự hành. Đây là robot được vận hành rất nhiều trong các khu công nghiệp lớn với nhiệm vụ phân phối và vận chuyển hàng hóa một cách tự động.

[1.1.NC1b: HS áp dụng kỹ thuật tìm kiếm trên môi trường số để tra cứu thông tin về hệ thống xe tự hành AGV trong nhà máy thông minh.

10.A1.2: HS phân tích và khẳng định vai trò của con người trong việc thiết kế lộ trình sa bàn và giám sát hoạt động của xe tự hành AGV để đảm bảo an toàn lao động trong công nghiệp.]

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

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

* Hướng dẫn về nhà

- Ôn lại các kiến thức đã học. 

- Đọc và chuẩn bị trước Bài 12: Thực hành: Điều khiển robot trên sa bàn.