Giáo án NLS chuyên đề Tin học 10 KHMT Bài 3: Cảm biến và phụ kiện dùng trong robot

Giáo án chuyên đề NLS Tin học 10 - Khoa học máy tính (bộ SGK thống nhất từ 2026 - 2027) Bài 3: Cảm biến và phụ kiện dùng trong robot. Với năng lực số được tích hợp, tiết học sẽ giúp học sinh tăng cường khả năng ứng dụng công nghệ mới vào việc tìm hiểu các chuyên đề học tập. KHBD này là file word, tải về dễ dàng.

=> Giáo án tích hợp NLS chuyên đề Tin học 10 Khoa học máy tính

Ngày soạn: …/…/…

Ngày dạy: …/…/…

   

BÀI 3: CẢM BIẾN VÀ PHỤ KIỆN DÙNG TRONG ROBOT

(2 tiết)

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

  • Biết cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và cách kết nối một số cảm biến thường dùng với bảng mạch điều khiển của robot.
  • Nhận biết được một số phụ kiện thường dùng trong robot và cách kết nối với mạch điều khiển.

2. Năng lực

Năng lực chung: 

  • Giải quyết được những nhiệm vụ học tập một cách độc lập, theo nhóm và thể hiện sự sáng tạo. 
  • Góp phần phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác qua hoạt động nhóm và trao đổi công việc với giáo viên.

Năng lực riêng: 

  • Thông qua các hoạt động, HS hình thành được năng lực phân tích và giải quyết vấn đề, kĩ năng phát triển tư duy lôgic, kĩ năng giao tiếp và trình bày vấn đề.
  • Ngoài ra, HS còn có thể phát triển năng lực sáng tạo, năng lực và kĩ năng chia sẻ, năng lực ứng dụng kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đề thực tế.

Năng lực số:

  • 1.1.NC1b: Duyệt, tìm kiếm và lọc dữ liệu, thông tin và nội dung số (HS tra cứu thông số kỹ thuật cảm biến HC-SR04, chức năng của một vài phụ kiện tiếp nhận điều khiển robot trên Internet).
  • 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).
  • 5.2.NC1b: Xác định nhu cầu và giải pháp công nghệ (HS lựa chọn giải pháp sử dụng màn hình LCD thay vì còi khi cần hiển thị giá trị số chính xác).
  • 5.3.NC1a: Sử dụng sáng tạo công nghệ số (HS đề xuất ý tưởng sáng tạo ứng dụng kết hợp cảm biến siêu âm, cảm biến dò đường và phụ kiện còi/đèn/màn hình để thiết kế mô hình thông minh trong thực tiễn).
  • 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.D2.1: Hệ thống AI (HS mô tả được các thành phần cơ bản của hệ thống AI/robot (dữ liệu đầu vào từ cảm biến dò đường/siêu âm, mô hình/thuật toán xử lý trên vi điều khiển, đầu ra qua cơ cấu chấp hành/phụ kiện còi, đèn, màn hình) phù hợp với nhiệm vụ di chuyển tự động).
  • 10.C3.2: Cách đặt prompt phù hợp với mục tiêu cụ thể (HS thiết lập prompt phù hợp để tìm hiểu công thức tính khoảng cách cảm biến siêu âm).

3. Phẩm chất

  • Hình thành ý thức trách nhiệm, phẩm chất làm việc chăm chỉ, chuyên cần.
  • Năng động, chịu khó tìm tòi, sáng tạo. 

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.
  • Một số hình ảnh kích thước lớn:
  • Hình ảnh các cảm biến dò đường và cảm biến siêu âm.
  • Hình ảnh các trường hợp cảm biến dò đường (2 mắt) nhận biết được khi dò đường.
  • Bảng mạch G-Robot và một số cảm biến dò đường 2 mắt hoặc 4 mắt, cảm biến siêu âm để có thể cho HS quan sát cách kết nối các cảm biến này với robot giáo dục.
  • 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: Một số cảm biến thường dùng

a. Mục tiêu: 

- HS biết được nguyên lí hoạt động của cảm biến dò đường, cảm biến siêu âm và biết cách robot vận dụng nguyên lí đó để tự động dò đường, nhận biết và tránh vật cản.

- HS biết cách ghép nối cảm biến dò đường và cảm biến siêu âm với robot giáo dục.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS đọc mục 1, HS trả lời Hoạt động 1 và câu hỏi xây dựng bài, củng cố kiến thức bằng cách trả lời Câu hỏi (SGK - tr.17).

c. Sản phẩm học tập: HS ghi được vào vở các nội dung:

- Nguyên lí hoạt động cơ bản của cảm biến dò đường và cảm biến siêu âm.

- Cách kết nối cảm biến siêu âm và cảm biến dò đường với robot.

d. Tổ chức hoạt động:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HSDỰ KIẾN SẢN PHẨMNLS/AI

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV cho HS đọc nhiệm vụ của Hoạt động 1 SGK tr.15: Thảo luận tìm hiểu cách thức hoạt động của cảm biến dò đường và cảm biến siêu âm, sự giống và khác nhau giữa hai loại cảm biến này.

- GV chia lớp thành các nhóm, mỗi nhóm từ 3 - 5 HS. Các nhóm tiến hành đọc và thảo luận, thực hiện Hoạt động 1.

- GV đưa ra một số câu hỏi gợi ý để HS thảo luận và trả lời:

+ Chỉ ra bộ phận quan trọng nhất của cảm biến dò đường.

+ Nêu cấu tạo của mắt hồng ngoại.

+ Trình bày nguyên lí hoạt động chính của cảm biến dò đường.

+ Nguyên tắc thiết lập đường đi trên sa bàn cho robot dò đường là gì?

+ Cảm biến siêu âm hoạt động dựa trên nguyên lí nào?

- GV giao nhiệm vụ cho HS: Sử dụng công cụ số tìm hiểu thông số kỹ thuật cảm biến siêu âm HC-SR04 và công thức tính khoảng cách cảm biến siêu âm.

- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi, hoàn thành Câu hỏi củng cố kiến thức SGK tr.17:

1. Vì sao cảm biến siêu âm phải đặt phía trước robot tự hành?

2. Em hãy tìm một vài ứng dụng của cảm biến siêu âm và cảm biến dò đường trong các mô hình robot khác.

- GV thao tác cụ thể trên robot và các cảm biến hoặc trên hình ảnh để HS nắm được cách kết nối cảm biến dò đường và cảm biến siêu âm với các cổng giao tiếp trên bảng mạch điều khiển của từng loại robot giáo dục.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc nội dung thông tin mục 1, thảo luận và trả lời câu hỏi.

- HS hoạt động nhóm đôi, hoàn thành câu hỏi củng cố kiến thức.

- HS chú ý quan sát GV hướng dẫn cách kết nối cảm biến dò đường và cảm biến siêu âm với robot.

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

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

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

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

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

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức, chuyển sang nội dung mới.

1. Một số cảm biến thường dùng

a) Cảm biến dò đường

- Mắt hồng ngoại là bộ phận quan trọng nhất trong mỗi cảm biến dò đường.

- Mỗi mắt hồng ngoại được cấu tạo gồm một cặp đầu thu/ phát tín hiệu hồng ngoại đặt cạnh nhau nhìn về cùng một hướng.

- Nguyên lí hoạt động:

+ Nếu đầu thu không thu được tín hiệu của đầu phát, do vùng đối diện là vùng tối hấp thụ hầu hết các tia hồng ngoại chiếu vào, ta quy ước giá trị tín hiệu của mắt bằng 0.

+ Ngược lại, khi đầu thu thu được tín hiệu của đầu phát do vùng đối diện là vùng sáng phản xạ hầu hết các tia hồng ngoại chiếu vào, ta quy ước giá trị tín hiệu của mắt bằng 1.

kenhhoctap

- Nguyên tắc thiết lập đường đi: Giả sử đường đi được thể hiện là một vạch màu đen trên nền địa hình màu trắng và robot đang dịch chuyển trên đường. 

+ Nếu tín hiệu trả về của cả hai mắt bằng 0, em tiếp tục cho robot di chuyển thẳng dọc theo đường đi.

+ Khi tín hiệu trả về của một trong hai mắt bằng 1, nghĩa là robot bắt dầu di chuyển chệch khỏi đường đi, em cần điều khiển để robot rẽ sang phía mắt có tín hiệu bằng 0.

kenhhoctap

b) Cảm biến siêu âm

- Cảm biến siêu âm dựa hoạt động dựa trên nguyên lí phát sóng và phản xạ sóng.

kenhhoctap

- Câu hỏi (SGK - tr.17):

1. Vì chỉ từ vị trí phía trước robot tự hành thì mới tính chính xác được khoảng cách đến vật cản phía trước.

2. Ví dụ một vài ứng dụng của cảm biến siêu âm:

+ Nhận biết có người vào nhà.

+ Nhận biết độ cao của trần nhà.

c) Kết nối cảm biến siêu âm và cảm biến dò đường với robot

kenhhoctap

- 1.1.NC1b: HS áp dụng kỹ thuật tìm kiếm trên trình duyệt web tra cứu thông số kỹ thuật cảm biến HC-SR04.

- 10.C3.2: HS thiết lập prompt nhờ AI giải thích công thức tính khoảng cách cảm biến siêu âm.

- Thông số kỹ thuật chính của cảm biến siêu âm HC-SR04

  • Điện áp hoạt động: 5V DC
  • Dòng điện tiêu thụ: < 2mA đến 15mA
  • Tần số phát sóng: 40 kHz
  • Phạm vi đo khoảng cách: 2 cm 400 cm (tối đa 450 cm tùy điều kiện)
  • Độ chính xác (Sai số): ±3 mm
  • Góc quét tối đa: < 15 độ
  • Tín hiệu kích hoạt (Trigger): Xung mức cao 10 µs

- Công thức tính khoảng cách cảm biến siêu âm:

kenhhoctap

Trong đó:

  • kenhhoctap: Thời gian sóng truyền đi và về (tính bằng giây hoặc micro giây).
  • kenhhoctap: Vận tốc truyền âm thanh trong không khí (khoảng 340 m/s).
  • Chia 2 vì sóng âm phải đi 2 chiều (đi từ cảm biến đến vật cản và từ vật cản quay về cảm biến).

Hoạt động 2: Một số phụ kiện

a. Mục tiêu: HS nhận biết được một số phụ kiện có tính năng đưa thông tin ra của robot.

b. Nội dung: HS tìm hiểu về cách robot đưa ra thông báo.

c. Sản phẩm học tập: HS nhận biết được một số phụ kiện có tính năng đưa thông tin ra của robot.

d. Tổ chức hoạt động:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

   

3. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

a. Mục tiêu: HS được củng cố kiến thức về:

- Một số cảm biến thường dùng với bảng mạch điều khiển của robot.

- Nhận biết một số phụ kiện thường dùng trong robot.

b. Nội dung: HS đọc SGK, dựa vào các kiến thức vừa học để trả lời câu hỏi.

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 Quizizz/website kenhhoctap.edu.vn để củng cố toàn bài.

- GV cung cấp mã QR hoặc đường Links cho HS chơi và làm bài tập.

Câu 1. Mắt hồng ngoại của cảm biến dò đường bao gồm các bộ phận nào? 

A. Một cặp đầu phát/thu tín hiệu hồng ngoại đặt cạnh nhau nhìn về cùng một hướng. 

B. Một bộ phận phát chùm sóng siêu âm liên tục và một bộ phận thu nhận lại sóng. 

C. Một cảm biến nhiệt độ và một cảm biến đo độ ẩm không khí. 

D. Một vỉ phát tín hiệu sóng điện từ bluetooth và một bộ thu hồng ngoại.

Câu 2. Cảm biến siêu âm hoạt động dựa trên nguyên lí nào để tính toán khoảng cách từ robot đến vật cản? 

A. Thu nhận mức độ hấp thụ ánh sáng của bề mặt địa hình phía trước. 

B. Phát ra chùm sóng siêu âm, thu lại sóng phản xạ từ vật cản và tính toán dựa trên thời gian cùng vận tốc sóng. 

C. Đo đạc biến thiên điện áp thu được khi vật cản tiếp xúc trực tiếp vào cảm biến. 

D. So sánh độ tương phản sáng tối của đường đi với địa hình xung quanh.

Câu 3. Khi sử dụng cảm biến dò đường hai mắt trên một đường đi màu đen thuộc nền địa hình màu trắng, nếu mắt trái ở vùng đen (tín hiệu bằng 0) và mắt phải ở vùng trắng (tín hiệu bằng 1), robot đã bị lệch về hướng nào và cần xử lý ra sao? 

A. Robot lệch sang trái, cần điều khiển robot rẽ sang phải. 

B. Robot đang đi đúng hướng, tiếp tục điều khiển cho robot di chuyển thẳng. 

C. Robot lệch sang phải, cần điều khiển robot rẽ sang phía mắt có tín hiệu bằng 0 (rẽ trái). 

D. Robot đã di chuyển đến điểm kết thúc, cần phát lệnh cho robot dừng lại ngay lập tức.

Câu 4. …………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

   

- GV yêu cầu HS làm việc cá nhân, hoàn thành phần Luyện tập (SGK tr.18):

Bài 1. Để điều khiển robot di chuyển theo một đường thẳng đã được vạch sẵn thì cần dùng cảm biến hay cơ cấu chấp hành nào? Em có thể chọn nhiều phương án.

A. Cảm biến siêu âm

B. Cảm biến dò đường

C. Động cơ DC

Bài 2. Robot sử dụng những phụ kiện tiếp nhận điều khiển nào để chuyển tải các thông tin âm thanh, hình ảnh?

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS quét mã QR tham gia trò chơi Quizizz trên điện thoại thông minh. 

- HS suy nghĩ thực hiện phần Luyện tập.

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

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

- Câu hỏi trắc nghiệm: HS trả lời nhanh, giải thích, các HS chú ý lắng nghe sửa lỗi sai.

- HS xung phong trình bày kết quả phần Luyện tập.

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

Trắc nghiệm:

Câu 1Câu 2Câu 3Câu 4Câu 5
A                    BCDD

[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.]

Luyện tập. 

Bài 1. B, C

Bài 2. Còi và màn hình

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

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

4. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

a. Mục tiêu: Vận dụng các kiến thức vừa học 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: Bài làm của học sinh, kĩ năng giải quyết nhiệm vụ học tập.

d. Tổ chức hoạt động:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

   

Thông tin tải tài liệu:

Phía trên chỉ là 1 phần, tài liệu khi tải sẽ có đầy đủ. Xem và tải: Giáo án tích hợp NLS chuyên đề Tin học 10 Khoa học máy tính (cả năm) - Tại đây

Tài liệu khác

Chat hỗ trợ
Chat ngay