Giáo án NLS chuyên đề Tin học 10 KHMT Bài 12: Thực hành Điều khiển robot trên sa bàn

Ngày soạn: …/…/…

Ngày dạy: …/…/…

BÀI 12: THỰC HÀNH: ĐIỀU KHIỂN ROBOT TRÊN SA BÀN

(2 tiết)

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

• Vận dụng được nguyên lí hoạt động của cảm biến siêu âm và cảm biến dò đường để lập trình điều khiển robot tự động di chuyển trên sa bàn.

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: 

• Đây là bài thực hành điều khiển robot đầu tiên, HS hoàn thành các nhiệm vụ, bài tập luyện tập và bài tập vận dụng thông qua hoạt động lập trình điều khiển robot. Trong quá trình thực hiện, HS được phát triển năng lực giải quyết vấn đề và kĩ năng lập trình kết hợp cảm biến siêu âm và cảm biến dò đường.

Năng lực số:

• 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 kết hợp cảm biến dò đường 2 mắt và cảm biến siêu âm, câu lệnh rẽ nhánh if...else, vòng lặp vô hạn trên phần mềm GaraBlock để điều khiển robot tự động chạy theo sa bàn, dừng hoặc đổi hướng khi gặp vật cản).
• 5.1.NC1a: Giải quyết các vấn đề kĩ thuật (HS tự chẩn đoán nguyên nhân và khắc phục các sự cố kỹ thuật phát sinh khi thực hành: robot chạy lệch vạch đen do chênh lệch tốc độ giữa 2 động cơ DC, sai cổng cắm cảm biến I/O hoặc đà quán tính khiến robot không kịp xoay).
• 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 giám sát thực địa, chủ động cân chỉnh bù tốc độ động cơ và tinh chỉnh góc xoay là yếu tố quyết định giúp robot/AI vận hành chuẩn xác trên sa bàn thực tế).
• 10.C2.3: Một số ứng dụng AI trong học tập (HS sử dụng Chatbot AI hỗ trợ quá trình học tập: tra cứu, tham khảo gợi ý thuật toán).
• 10.C3.2: Cách đặt prompt phù hợp với mục tiêu cụ thể (HS thực hành đặt câu lệnh prompt rõ ràng, mô tả đúng điều kiện biên sa bàn để yêu cầu Chatbot AI gợi ý kịch bản mã giả cho bài tập Luyện tập).

3. Phẩm chất

• HS có thái độ tự giác, hợp tác khi thực hành theo nhóm. 
• HS tôn trọng các yêu cầu, quy tắc an toàn khi thực hành trong phòng máy.

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.
• Sa bàn để robot di chuyển vật cản đặt trên sa bàn theo hướng dẫn của SGK.
• Lắp ráp hoàn thiện robot có cảm biến siêu âm và cảm biến dò đường. Số lượng robot tùy thuộc vào số nhóm HS.
• Bảng tiêu chí đánh giá các nhóm HS khi hoàn thành các nhiệm vụ và bài tập vận dụng.
• Lập trình hoàn thiện chương trình kéo thả theo chương trình minh họa của nhiệm vụ 1 và nhiệm vụ 2 để dễ dàng hướng dẫn HS thực hành.
• Học liệu số & Công cụ AI:
• Bộ câu hỏi trắc nghiệm trên phần mềm 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

a. Mục tiêu: 

- HS ôn tập lại kiến thức về điều khiển robot chuyển động.

- Tạo tâm thế vui vẻ, hứng khởi cho HS trước khi vào bài thực hành.

b. Nội dung: HS trả lời câu hỏi kiểm tra bài cũ.

c. Sản phẩm học tập: HS trả lời câu hỏi dựa vào kiến thức đã học.

d. Tổ chức thực hiện: 

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:

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

- GV yêu cầu HS: Em hãy nêu sự khác biệt cơ bản giữa lập trình động cơ DC và động cơ servo.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập: 

- HS xem video và suy nghĩ câu trả lời.

- HS chú ý theo dõi, suy nghĩ câu trả lời.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận: HS dựa vào kiến thức đã học để đưa ra câu trả lời, HS khác nhận xét bổ sung.

- Động cơ servo có thể lập trình điều khiển được góc xoay trong khi động cơ DC không lập trình điều khiển được chính xác góc xoay.

- Động cơ servo không thể lập trình điều khiển được tốc độ xoay trong khi đọng cơ DC có tham số để lập trình điều khiển được tốc độ xoay.

Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện: 

- GV nhận xét, đánh giá và kết luận.

[6.2.NC1a: 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.

2.1.NC1a: HS thực hiện các tương tác cơ bản với học liệu số (xem video, trả lời câu hỏi trên môi trường số).

1.1.NC1a: HS tiếp cận, khai thác được thông tin từ nguồn học liệu số dưới sự hướng dẫn của GV.]

- GV dẫn dắt HS vào bài học: Trong bài học hôm nay, chúng ta sẽ vận dụng nguyên lí hoạt động của cảm biến siêu âm và cảm biến dò đường để lập trình điều khiển robot tự động di chuyển trên sa bàn – Bài 12: Thực hành: Điều khiển robot trên sa bàn.

2. HOẠT ĐỘNG THỰC HÀNH

Hoạt động 1: Lập chương trình điều khiển robot đi một vòng quanh sa bàn theo chiều ngược kim đồng hồ, xuất phát từ vị trí Bắt đầu và dừng tại vị trí Kết thúc

a. Mục tiêu: HS vận dụng các kiến thức đã học về cảm biến dò đường 2 mắt để điều khiển robot di chuyển chính xác theo đường đi trên sa bàn.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hiện nhiệm vụ 1 theo từng bước hướng dẫn trong SGK.

c. Sản phẩm học tập: Robot di chuyển chính xác theo vạch kẻ đường của sa bàn.

d. Tổ chức hoạt động:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

Hoạt động 2: Lập chương trình điều khiển robot đi một vòng quanh sa bàn, nếu gặp vật cản thì đổi hướng di chuyển

a. Mục tiêu: HS biết cách lập trình kết hợp giữa cảm biến dò đường và cảm biến siêu âm để robot đi theo vạch cơ bản, đổi hướng di chuyển khi phát hiện vật cản.

b. Nội dung: GV tổ chức hoạt động thực hành theo từng bước hướng dẫn như SGK.

c. Sản phẩm học tập: Robot di chuyển chính xác theo vạch kẻ đường của sa bàn.

d. Tổ chức hoạt động:

3. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

a. Mục tiêu: Thông qua hoạt động, HS được thực hành lập trình cho robot di chuyển trên sa bàn.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS thực hành 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, trả lời câu hỏi.

c. Sản phẩm học tập: Chương trình điều khiển robot di chuyển trên sa bàn, khi gặp vật cản thì dừng lại trong 3 giây sau đó đổi hướng di chuyển.

d. Tổ chức hoạt động:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS hoàn thành bài tập phần Vận dụng (SGK - tr.58): 

Em hãy lập chương trình điều khiển robot di chuyển trên sa bàn, khi gặp vật cản thì dừng lại trong 3 giây sau đó đổi hướng di chuyển.

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.

Gợi ý: Chương trình tương tự như chương trình ở nhiệm vụ 2, chỉ cần bổ sung 2 câu lệnh là Dừng lại và Đợi 3 giây ở phía trước câu lệnh xoay trái khi phát hiện vật cản.

[3.4.NC1a: HS hoàn thiện kỹ năng lập trình điều khiển chuỗi hành vi phức hợp.

10.A1.2: HS nhận thức rõ tầm quan trọng của việc con người thiết lập khoảng thời gian tạm dừng 3 giây để đảm bảo an toàn tuyệt đối trước khi robot đưa ra quyết định chuyển hướng.]

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

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

HỒ SƠ DẠY HỌC: 

Đánh giá hoạt động thực hành

- Hướng dẫn đánh giá: Việc đánh giá hoạt động thực hành của HS được chia thành hai nội dung: đánh giá kết quả thực hiện 3 nhiệm vụ và đánh gái hoạt động làm việc nhóm. HS tiến hành tự đánh giá và đánh giá các thành viên còn lại cùng nhóm của mình để cho ra một đầu điểm, kí hiệu là DiemHS. GV tiến hành đánh giá để có đầu điểm thứ hai, kí hiệu là DiemGV. Điểm kết luận cho mỗi HS được tổ hợp từ hai đầu điểm với trọng số tùy GV quyết định. Ví dụ có thể tính theo công thức: (0,7 × DiemGV + 0,3 × DiemHS).

- Gợi ý tiêu chí đánh giá: GV đánh giá kết quả lập trình điều khiển robot trên sa bàn theo các tiêu chí trong Bảng 12.1.

Bảng 12.1: Phiếu đánh giá kết quả lập trình điều khiển robot

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..