Giáo án NLS chuyên đề Tin học 10 KHMT Bài 14: Thực hành Dự án điều khiển robot trên sa bàn

Ngày soạn: …/…/…

Ngày dạy: …/…/…

BÀI 14: THỰC HÀNH: DỰ ÁN ĐIỀU KHIỂN ROBOT TRÊN SA BÀN

(4 tiết)

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

• Điều khiển được robot chuyển động trên sa bàn sử dụng cảm biến kết hợp với các phụ kiện tiếp nhận điều khiển khác.

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 học thực hành điều khiển robot cuối cùng, HS cần hoàn thành được các nhiệm vụ, bài tập luyện tập và bài tập vận dụng thông qua hoạt động lập trình và điều khiển robot.
• HS phát triển năng lực giải quyết vấn đề và kĩ năng lập trình điều khiển cảm biến và các cấu hình ngoại vi khác.

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).
• 2.4.NC1a: Hợp tác thông qua công nghệ số (HS đề xuất và lựa chọn các công cụ số, phiếu đánh giá điện tử để phân công nhiệm vụ nhóm, trao đổi kết quả và thực hiện đánh giá đồng đẳng sản phẩm dự án).
• 3.4.NC1a: Lập trình (HS tự thao tác kéo thả các khối lệnh tích hợp cảm biến dò đường 2 mắt, cảm biến siêu âm, còi báo động, động cơ servo dọn dẹp vật cản, phát chuỗi nốt nhạc chúc mừng và đổi màu đèn LED trên phần mềm GaraBlock).
• 5.1.NC1a: Giải quyết các vấn đề kĩ thuật (HS tự chẩn đoán nguyên nhân và khắc phục các sự cố kỹ thuật phức hợp phát sinh trong dự án: robot kẹt vật cản, lệch vạch sa bàn do quán tính, còi báo sai thời điểm hoặc động cơ servo gạt vật cản không hết góc).
• 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, giám sát thực địa và thử nghiệm hiệu chỉnh các tham số góc quay servo, tốc độ động cơ và khoảng cách cảm biến là yếu tố quyết định giúp hệ thống robot/AI vận hành an toàn, thành công).
• 10.C2.3: Một số ứng dụng AI trong học tập (HS sử dụng Chatbot AI hỗ trợ quá trình học tập: kiểm tra, tối ưu hóa kịch bản mã giả dự án).
• 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 các điều kiện ràng buộc sa bàn để yêu cầu Chatbot AI gợi ý đoạn mã giả Pseudocode hoàn chỉnh cho dự án).
• 10.D2.1: Hệ thống AI (HS mô tả được mối liên hệ giữa các thành phần dữ liệu đầu vào cảm biến, bộ vi điều khiển, cơ cấu chấp hành động cơ/servo/còi/đèn LED và phản hồi sa bàn thực tế).

3. Phẩm chất

• HS có thái độ tự giác, hợp tác khi thực hành theo nhóm. 
• HS tôn trọng và tuyệt đối thực hiện 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 thực hành ở bài thực hành số 15 theo hướng dẫn của SGK.
• Các robot được lắp ráp với các cảm biến và các phụ kiện thực hiện nhiệm vụ. 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, nhiệm vụ 2 và nhiệm vụ 3 để dễ dàng hướng dẫn HS thực hành.
• 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

a. Mục tiêu: 

- HS ôn tập lại kiến thức về lập trình điều khiển robot.

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

b. Nội dung: GV tổ chức chơi trò chơi trắc nghiệm.

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 tổ chức cho HS chơi trò chơi trắc nghiệm trên phần mềm Quizizz.

Câu 1: Ý nào sau đây đúng về quy định lắp ráp các động cơ?

A. Động cơ lắp bên trái được kết nối với cổng M2

B. Động cơ lắp bên phải được kết nối với cổng M1.

C. Động cơ lắp bên trái được kết nối với cổng M1.

D. Đáp án khác.

Câu 2: Ý nào sau đây chỉ đặc điểm của tham số tốc độ trong câu lệnh điều khiển động cơ DC?

A. Nhận một giá trị nguyên từ 0 đến 255.

B. Nhận một trong hai giá trị "tiến" hoặc "lùi".

C. Nhận giá trị nguyên là 255.

D. Đáp án khác.

Câu 3: Nếu bề mặt phản xạ màu sáng, mỗi mắt của cảm biến dò đường của robot sẽ nhận giá trị tín hiệu

A. bằng 0

B. bằng 1

C. bằng 2

D. Đáp án khác

Câu 4: Câu lệnh Bật còi tương ứng với điện áp như thế nào?

A. Mức điện áp thấp nhất hoặc ngừng cung cấp điện áp.

B. Mức điện áp cao nhất.

C. Mức điện áp bằng 255.

D. Đáp án khác

Câu 5: Có bao nhiêu trường hợp các tổ hợp giá trị nhận tín hiệu từ cảm biến dò đường bốn mắt?

A. 2                 

B. 4

C. 8 

D. 16

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.

Đáp án:

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 vào bài học: Trong bài học hôm nay, chúng ta sẽ thực hành điều khiển robot chuyển động trên sa bàn sử dụng cảm biến kết hợp với các phụ kiện tiếp nhận điều khiển khác – Bài 14: Thực hành: Dự án điều khiển robot trên sa bàn.

2. HOẠT ĐỘNG THỰC HÀNH

Hoạt động 1: Thiết kế, lập trình mô hình robot vận chuyển hàng hóa, tự động dừng lại và bật còi báo hiệu khi gặp vật cản

a. Mục tiêu: HS vận dụng các kiến thức đã học về cảm biến dò đường 2 mắt và cảm biến siêu âm để lâp trình cho robot tự động di chuyển và tự động phát hiện được có vật cản phía trước. Khi phát hiện có vật cản thì robot dừng lại và bật còi báo động.

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

c. Sản phẩm học tập: HS thiết kế mô hình robot có chức năng vận chuyển hàng hóa và lập trình cho robot hoạt động.

d. Tổ chức hoạt động:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

Hoạt động 2: Lập trình robot dọn dẹp vật cản sau khi bật còi báo hiệu và tiếp tục vận chuyển hàng hóa

a. Mục tiêu: HS biết cách lập trình robot tự động gạt vật cản ra khỏi sa bàn.

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

c. Sản phẩm học tập: HS thiết kế thêm cơ cấu dọn dẹp vật cản cho mô hình robot và lập trình cho cơ cấu gạt vật cản ra khỏi sa bàn.

d. Tổ chức hoạt động:

Hoạt động 3: Lập trình robot dừng lại tại vị trí kết thúc khi vận chuyển hàng hóa thành công và phát các nốt nhạc theo thứ tự: Đô, Rê, Mi, Đô, Rê, Mi ở quãng 3 trong 1/2 nhịp để chúc mừng

a. Mục tiêu: HS biết cách lập trình robot dừng lại tại vị trí kết thúc và phát các nốt nhạc để chúc mừng.

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

c. Sản phẩm học tập: HS hiệu chỉnh lại chương trình tổng quát của nhiệm vụ 2 và kết hợp với câu lệnh phát các nốt nhạc.

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 điều khiển robot.

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:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức trò chơi trắc nghiệm trên website kenhhoctap.edu.vn để củng cố toàn bài.

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi, hoàn thành bài tập phần Luyện tập (SGK - tr.70):

Em hãy hiệu chỉnh lại chương trình của nhiệm vụ 1 để robot gặp vật cản thì dừng lại, bật còi và đổi màu đèn LED báo hiệu.

- GV phát phiếu đánh giá bài tập luyện tập cho HS.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS thảo luận, 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 chương trình của nhiệm vụ 1, chỉ cần thêm hai câu lệnh bật/tắt đèn LED với màu bất kì ở hai cổng kết nối khác nhau, đặt phía sau câu lệnh bật còi khi phát hiện vật cản.

Chương trình gợi ý:

[2.1.NC1a: HS thực hiện tương tác số bằng cách truy cập và hoàn thành bài tập trắc nghiệm tập trên nền tảng số.]

3.4.NC1a: HS thể hiện năng lực lập trình mở rộng qua việc bổ sung khối lệnh điều khiển thiết bị hiển thị đèn LED đa cổng vào chương trình.]

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

- GV đánh giá, nhận xét dựa trên các tiêu chí đánh giá.

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: HS hiệu chỉnh lại chương trình của nhiệm vụ 3 để robot dừng lại tại vị trí Kết thúc, phát các nốt nhạc theo thứ tự: Đô, Rê, Mi, Pha, Đô, Rê, Mi, Pha ở quãng 4 trong 1/2 nhịp và đổi màu đèn LED báo hiệu.

d. Tổ chức hoạt động:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..