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

Ngày soạn: …/…/…

Ngày dạy: …/…/…

CHUYÊN ĐỀ 1: THỰC HÀNH VỚI CÁC BỘ PHẬN 

CỦA ROBOT GIÁO DỤC

BÀI 1: CẤU TẠO CHUNG CỦA ROBOT GIÁO DỤC

(2 tiết)

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

• Biết cấu tạo chung của các loại robot giáo dục.
• Biết một số robot giáo dục có trên thực tế.

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 tài liệu lịch sử phát triển robot và các mẫu robot ở Việt Nam từ các nguồn tin cậy trên Internet).
• 1.3.NC1b: Quản lí dữ liệu, thông tin và nội dung số (HS tổ chức so sánh robot hiện đại và robot giáo dục dưới dạng bảng).
• 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 (Sử dụng bảng điện tử Padlet để làm việc nhóm).
• 3.3.NC1a: Thực thi bản quyền và giấy phép (HS kiểm tra và thực hiện trích dẫn nguồn tác giả, tuân thủ quy định bản quyền khi khai thác hình ảnh và tài liệu robot giáo dục từ Internet).
• 5.1.NC1a: Giải quyết các vấn đề kĩ thuật (HS tự chẩn đoán nguyên nhân và đề xuất phương án xử lý các sự cố kỹ thuật điện nguồn (lắp ngược cực pin, điện áp quá cao/thấp gây hỏng linh kiện)).
• 5.2.NC1b: Xác định nhu cầu và giải pháp công nghệ (HS so sánh và lựa chọn giải pháp cấp nguồn cho robot).
• 5.3.NC1a: Sử dụng sáng tạo công nghệ số (HS đề xuất ý tưởng sáng tạo thiết kế mô hình ứng dụng robot giáo dục phục vụ dạy học STEM và dự án cộng đồng).
• 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 sự cần thiết con người phải kiểm soát an toàn nguồn điện, tham số vận hành và hoạt động của robot/AI; khẳng định robot/AI là cỗ máy do con người tạo ra và con người giữ vai trò quyết định tối cao).
• 10.D2.1: Hệ thống AI (HS mô tả 3 khối thành phần cấu tạo cơ bản của một hệ thống thông minh/robot: Tín hiệu đầu vào (Cảm biến) → Bộ xử lý (Chip vi điều khiển) → Tín hiệu đầu ra (Cơ cấu chấp hành)).
• 10.C3.2: Cách đặt prompt phù hợp với mục tiêu cụ thể (HS soạn thảo prompt có cấu trúc và ràng buộc cụ thể để khai thác Chatbot AI (Gemini/ChatGPT) phân tích thông số dung lượng pin).

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.
• Máy tính cài một số phần mềm lập trình điều khiển robot để nếu có điều kiện thì cho HS quan sát trực tiếp trên lớp, ví dụ các phần mềm sau: makeCode, Arduino IDE, GaraBlock, mBlock, Easycodev, Scratch…
• Một số bảng mạch và phụ kiện:
• Micro:bit
• Bảng mạch Arduino UNO (hoặc bất kì bảng mạch Arduino nào khác).
• Một số cảm biến như cảm biến siêu âm, cảm biến dò đường.
• Một số phụ kiện khác như động cơ, pin, bánh xe,…
• Một robot giáo dục hoàn chỉnh như G-robot, mBot, kcBot.
• 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: 

- Hướng HS đến khái niệm robot sẽ là chủ đề chính của toàn bộ cuốn sách.

- Tạo tâm thế hứng khởi, hào hứng cho HS trước khi vào bài học mới.

b. Nội dung: HS quan sát các hình ảnh liên quan đến robot, trả lời câu hỏi về chức năng của một số robot mà HS biết.

c. Sản phẩm học tập: HS trả lời câu hỏi dựa vào hiểu biết của bản thân.

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 cho HS quan sát các hình ảnh liên quan đến robot và trả lời câu hỏi:

Em đã từng nghe từ "robot" bao giờ chưa? Hãy kể tên và chức năng của một số robot mà em biết.

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 hiểu biết của bản thân để đưa ra câu trả lời, HS khác nhận xét bổ sung.

- Một số loại robot:

+ Robot công nghiệp: hỗ trợ con người trong công việc tại các nhà máy, dây chuyền sản xuất.

+ Robot thám hiểm: đóng vai trò quan trọng trong việc thám hiểm những vùng con người khó tiếp cận và đặc biệt nguy hiểm.

+ Robot y tế: giúp chăm sóc sức khỏe, giám sát bệnh nhân.

+ Robot giáo dục: Áp dụng các mô hình robot trong quá trình dạy học, là công cụ cung cấp tri thức cho con người.

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: Robot là một trong những phát minh vĩ đại của con người từ gần 100 năm qua và không ngừng được phát triển để ngày càng thông minh hơn, hữu ích và an toàn hơn. Với sự phát triển của khoa học công nghệ, các nước, các nền công nghiệp trên toàn thế giới đang chạy đua để cải tiến và chế tạo ra những robot hiện đại nhất cho mọi lĩnh vực trong cuộc sống và phục vụ sản xuất. Bài học ngày hôm nay sẽ giới thiệu cho các em về robot nói chung và robot giáo dục nói riêng – Bài 1: Cấu tạo chung của robot giáo dục.

2. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1: Robot và robot giáo dục

a. Mục tiêu: HS biết được vài nét về sự phát triển của robot và biết được sự khác nhau giữa robot và robot giáo dục.

b. Nội dung: GV hướng dẫn HS đọc mục 1, HS xung phong trả lời các câu hỏi xây dựng kiến thức bài học mới.

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

- Vài nét về sự phát triển của robot.

- Phân biệt robot và robot giáo dục.

d. Tổ chức hoạt động:

Hoạt động 2: Cấu tạo và hoạt động của robot giáo dục

a. Mục tiêu: HS biết được cấu tạo và nguyên lí hoạt động của robot giáo dục hiện nay.

b. Nội dung: HS đọc nội dung mục 2 để tìm hiểu cấu tạo chung và nguyên lí hoạt động của robot giáo dục.

c. Sản phẩm học tập: HS ghi được vào vở cấu tạo và nguyên lí hoạt động của robot giáo dục hiện nay.

d. Tổ chức hoạt động:

Hoạt động 3: Nguồn điện dùng cho robot

a. Mục tiêu: HS biết và trình bày được các loại nguồn điện và cách cấp nguồn điện và cách cấp nguồn điện cho robot giáo dục hoạt động.

b. Nội dung: HS đọc nội dung mục 3 kết hợp quan sát các hình minh họa để nắm kiến thức, củng cố kiến thức bằng cách trả lời Câu hỏi SGK tr.8.

c. Sản phẩm học tập: HS ghi được vào vở các cách cấp nguồn điện 1 chiều cho robot.

d. Tổ chức hoạt động:

Hoạt động 4: Một số robot ở Việt Nam

a. Mục tiêu: HS nhận biết được một số robot ở Việt Nam.

b. Nội dung: HS đọc nội dung mục 4 kết hợp quan sát các hình minh họa để biết được một số loại robot giáo dục đang có hiện nay.

c. Sản phẩm học tập: HS ghi được vào vở một số robot giáo dục ở Việt Nam.

d. Tổ chức hoạt động:

3. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

a. Mục tiêu: Thông qua hoạt động, HS được củng cố kiến thức về cấu tạo chung và nguyên lí hoạt động của 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. Thuật ngữ "robot" chính thức xuất hiện vào thời điểm nào? 

A. Thời văn minh Hy Lạp. 

B. Đầu thế kỉ XX. 

C. Cuối thế kỉ XX. 

D. Giữa thế kỉ XX.

Câu 2. Cấu tạo chung của một robot giáo dục gồm có mấy phần chính? 

A. 3 phần chính. 

B. 2 phần chính. 

C. 4 phần chính. 

D. 5 phần chính.

Câu 3. Nguồn điện 1 chiều cung cấp cho hoạt động của robot giáo dục thường có hiệu điện thế trong khoảng nào để an toàn cho người sử dụng? 

A. Từ 12 đến 24 vôn. 

B. Từ 1 đến 5 vôn. 

C. Từ 3 đến 12 vôn. 

D. Từ 5 đến 18 vôn.

Câu 4. Trong các bộ phận sau, bộ phận nào đóng vai trò là cơ cấu chấp hành và phụ kiện tiếp nhận điều khiển của robot? 

A. Chip vi điều khiển. 

B. Cảm biến ánh sáng. 

C. Còi, loa, màn hình số. 

D. Cảm biến nhiệt độ.

Câu 5. Nhược điểm chính của việc sử dụng các loại pin thông dụng để cấp nguồn cho robot là gì? 

A. Không thể sử dụng cho các robot cần di chuyển linh hoạt. 

B. Gây nguy hiểm cho người sử dụng vì điện thế quá cao. 

C. Làm cho robot chỉ có thể hoạt động tại một vị trí cố định. 

D. Nguồn điện dễ bị tiêu hao, dẫn đến điện thế và công suất không đủ làm robot hoạt động không ổn định.

- GV giao nhiệm vụ cho HS, hoàn thành các bài tập 1, 2 phần Luyện tập (SGK - tr.8):

Bài 1. Em hãy mô tả cấu tạo chung của robot.

Bài 2. Tại sao nói hoạt động của robot cũng tương tự với các thiết bị xử lí thông tin khác?

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:

[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. Cấu tạo chung của robot gồm ba phần chính là: Bảng mạch điều khiển; các cảm biến và cơ cấu nhận tín hiệu; các cơ cấu chấp hành và phụ kiện tiếp nhận điều khiển.

Bài 2. Vì hoạt động của robot là quá trình lặp đi lặp lại các bước:

+ Nhận các tín hiệu vào.

+ Chuyển đổi tín hiệu đầu vào sang tín hiệu số.

+ Chip vi điều khiển thực hiện việc tiếp nhận, xử lí dữ liệu vào và đưa dữ liệu ra.

Các bước trên được thực hiện nhờ chương trình điều khiển được cài đặt bên trong robot.

[10.D2.1: HS phân tích mô hình xử lý thông tin 3 bước của robot thông minh.
5.1.NC1a: HS giải quyết các thắc mắc kỹ thuật về cơ chế phản hồi tín hiệu.]

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 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 nêu được hiểu biết về tính mở của kiến trúc các robot hiện nay, tìm được thông tin về một số robot hiện nay ở Việt Nam trên Internet.

d. Tổ chức hoạt động:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS hoàn thành các bài tập 1, 2 phần Vận dụng (SGK - tr.8):

Bài 1. Em hiểu thế nào là tính mở của kiến trúc các robot hiện nay?

Bài 2. Em hãy tìm hiểu thông tin về một số robot hiện nay ở Việt Nam trên Internet.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS 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. Tính mở của kiến trúc robot giáo dục hiện nay được thể hiện ở những đặc điểm sau:

+ Cấu trúc của bảng mạch mở cho phép thiết kế và kết nối với các cơ cấu cảm biến và chấp hành khác nhau.

+ Phần mềm điều khiển có mã nguồn mở và miễn phí.

+ Không giữ bản quyền các sơ đồ vi mạch xử lí các nguyên lí hoạt động khác.

Bài 2. HS tự tìm thêm thông tin về robot giáo dục trên Internet.

[1.1.NC1b: HS tìm hiểu tính mở của kiến trúc robot và thông tin một số robot hiện nay ở Việt Nam trên Internet.

3.3.NC1a: HS trích dẫn nguồn tác giả, tuân thủ quy định bản quyền khi khai thác hình ảnh và tài liệu robot từ Internet.]

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 2: Bảng mạch điều khiển và cơ cấu chấp hành.