Giáo án chủ đề Stem: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN ĐƠN GIẢN

1. Tên chủ đề: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN ĐƠN GIẢN Chủ đề: “Thiết kế mạch điện tử điều khiển đơn giản” được biên soạn với ý tưởng sẽ sử dụng phương pháp dạy học tích cực theo định hướng phát triển năng lực học sinh (HS). HS vận dụng lí thuyết để áp dụng ngay vào các bài thực hành có ứng dụng rộng rãi trong đời sống hiện nay, giúp học sinh làm quen với cách thức nghiên cứu KHKT, đồng thời khơi dậy niềm đam mê kỹ thuật điện tử ở các em HS nhằm góp phần tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ cho cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang diễn ra hiện nay. Xu thế chung hiện nay trong sản xuất là không ngừng nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, muốn vậy phải nâng cao mức độ tự động hóa của các máy móc, thiết bị. Hiện nay, những loại máy móc như thế đòi hỏi độ chính xác cao, tác động nhanh…Để đáp ứng được yêu cầu về tự động hóa cần có các mạch điện tử điều khiển. Do đó việc thiết kế các mạch điện tử điều khiển là hết sức thiết thực và đem lại hiệu quả kinh tế cao. Trong chủ đề này, HS sẽ thực hiện dự án thiết kế và chế tạo được 1 mạch điện tử điều khiển đơn giản… Theo đó HS sẽ phải tìm hiểu và ôn lại các kiến thức: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các linh kiện như điốt, điện trở, tụ điện, quang trở, triac… Vẽ sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp ráp mạch điện tử điều khiển đơn giản. Chương 3: Một số mạch điện tử điều khiển đơn giản (Công nghệ 12) Quy trình thiết kế một sản phẩm kĩ thuật (Các giai đoạn thiết kế Công nghệ 11) Chương dòng điện không đổi (Vật lí 11): Định luật ôm đối với toàn mạch, công suất định mức, hiệu điện thế định mức. Đồng thời các kiến thức cũ đã được học trong các năm học trước: + Sơ đồ mạch điện điện (kín, hở) vật lí 7 3. Mục tiêu a) Về kiến thức: Hiểu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của mạch điện kín. Vận dụng được biểu thức định luật ôm đối với mạch điện. Nhận biết và phân loại được điện trở, tụ điện, cuộn cảm. Đọc được số liệu kĩ thuật của điện trở, tụ điện Biết được cấu tạo, kí hiệu, phân loại và công dụng của một số linh kiện bán dẫn và IC. Xác định các điện cực anôt và catôt của các linh kiện Xác định loại tốt hay xấu các linh kiện và triac. Biết được khái niệm, phân loại mạch điện tử. Hiểu được chức năng, nắm được sơ đồ của các mạch chỉnh lưu, mạch nguồn 1 chiều thực tế. Nắm được chức năng các linh kiện có trong mạch tương ứng, chức năng các khối trong mạch. Biết được nguyên tắc chung và các bước thiết kế mạch điện tử. Thiết kế được 1 mạch điện tử đơn giản. b) Về năng lực: Nhận thức công nghệ: Học sinh nhận biết được các linh kiện điện tử thực tế cần để lắp ráp trong mạch điện và đọc được các thông số trên các linh kiện đó. Nêu được biểu thức và công thức tính hiệu điện thế, công suất của mạch điện. Nêu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các linh kiện điện tử và máy biến áp Giao tiếp công nghệ: Học sinh thiết kế được mạch điện tử điều khiển một thiết bị nào đó. Trình bày, bảo vệ được ý kiến của mình và phản biện ý kiến của người khác. Sử dụng công nghệ: Học sinh vận hành được sản phẩm mạch một cách an toàn và hiệu quả; Sử dụng được hoạt động trình chiếu trên powerpoint và ứng dụng được một số phần mền công nghệ thông tin. Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo khi thực hiện chủ đề. Năng lực giao tiếp và hợp tác: Thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện từng phần nhiệm vụ cụ thể. Năng lực tự chủ và tự học: Học sinh tự nghiên cứu kiến thức nền và vận dụng kiến thức nền để xây dựng bản thiết kế. c) Về phẩm chất: Chăm chỉ, say mê nghiên cứu khoa học. Trung thực trong công việc thiết kế và chế tạo sản phẩm. Có tinh thần trách nhiệm với nhiệm vụ được phân công. Có ý thức bảo vệ môi trường. Có thái độ tích cực, hợp tác trong làm việc nhóm. Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật. 4. Thiết bị dạy học và học liệu: a. Thiết bị dạy học: Pin, điện trở, keo nến, bảng điện. Đồng hồ đo vạn năng, điện trở, tranzito, triac C1815, tụ điện, biến trở, quang trở, cảm biến, dây dẫn, mỏ hàn, bo mạch… b. Học liệu: Bài 2, bài 4, bài 6, bài 7, bài 9, bài 13 SGK Công nghệ 12. Bài 8 SGK Công nghệ 11. Chương dòng điện không đổi (Vật lí 11): Định luật ôm đối với toàn mạch, công suất định mức, hiệu điện thế định mức. Sơ đồ mạch điện (kín, hở) vật lí 7 5. Tiến trình dạy học: Hoạt động chính Thời lượng Hoạt động 1: Xác định vấn đề, giao nhiệm vụ. Tiết 1 Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và chuẩn bị bản thiết kế sản phẩm để báo cáo. HS nhà làm việc ở Hoạt động 3: Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế Tiết 2 Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản phẩm HS làm việc ở nhà Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản phẩm Tiết 3 Hoạt động 1: Xác định vấn đề, giao nhiệm vụ a. Mục đích của hoạt động Giúp học sinh bước đầu hình thành được ý tưởng thiết kế mạch điện tử điều khiển, xác định được vấn đề chính cần giải quyết đó là: Sử dụng các linh kiện điện tử, các cảm biến để tạo ra mạch điện tử có chức năng điều khiển, tức là thay đổi trạng thái của các tín hiệu. b. Nội dung hoạt động Tình huống đặt ra: Xu thế chung hiện nay trong sản xuất là không ngừng nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm và giảm thiểu sức lao động cho con người, muốn vậy phải nâng cao mức độ tự động hóa của các máy móc. Những loại máy móc như thế đòi hỏi độ chính xác cao, tác động nhanh…Để đáp ứng được yêu cầu về tự động hóa cần có các mạch điện tử điều khiển. Hôm nay các em sẽ tìm hiểu rõ hơn về cách thiết kế và chế tạo mạch điện tử điều khiển cơ bản thông qua chủ đề dạy học Stem đó là “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN ĐƠN GIẢN”. c. Dự kiến sản phẩm Sản phẩm là các mạch điện tử điều khiển, bản báo cáo kết quả làm việc và thảo luận nhóm trả lời câu hỏi. d. Cách thức tổ chức hoạt động Giáo viên hướng dẫn việc chia nhóm thảo luận. Ban đầu, mỗi thành viên trong nhóm làm việc cá nhân, ghi câu trả lời ra giấy nháp. Sau đó, thống nhất ý kiến trong nhóm. Báo cáo, thảo luận. GV kết luận Hoạt động 2: Nghiên cứu lí thuyết nền và chuẩn bị bản thiết kế sản phẩm để báo cáo. a. Mục đích của hoạt động Hoạt động này giúp học sinh xác định được cơ sở khoa học của việc thiết kế cảm biến nhận biết độ ẩm của đất. Qua nội dung này, học sinh cần rút ra kết luận: Đất có khả năng dẫn điện, điện trở của đất phụ thuộc chủ yếu vào độ ẩm của đất. Vậy có thể thiết kế được cảm biến xác định độ ẩm đất thông qua tính chất dẫn điện của đất. Nội dung tìm hiểu cấu tạo, công dụng của các linh kiện điện tử cùng nguyên lý làm việc của mô đun rơ le giúp học sinh bước đầu hình dung được các thành phần cơ bản trong thiết kế hệ thống b. Nội dung hoạt động: Các thành viên trong nhóm tìm hiểu nghiên cứu: Môn công nghệ Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các linh kiện như tranzito, điện trở, các loại cảm biến, nguồn điện 1 chiều…(Công nghệ 12) Thiết kế mạch điện tử đơn giản (Công nghệ 12) Chương 3: Một số mạch điện tử điều khiển đơn giản (Công nghệ 12) Quy trình thiết kế một sản phẩm kĩ thuật (Các giai đoạn thiết kế Công nghệ 11) Môn vật lí: Chương dòng điện không đổi (Vật lí 11): Định luật ôm đối với toàn mạch, công suất định mức, hiệu điện thế định mức. Dòng điện trong các môi trường (Vật lí 11) Đồng thời các kiến thức cũ đã được học trong các năm học trước và các kiến thức trên mạng internet: Sơ đồ mạch điện điện (kín, hở) vật lí 7 Chất dẫn điện chất cách điện: vật lí 7 Chia sẻ với các thành viên khác trong nhóm về kiến thức đã tìm hiểu được. Ghi tóm tắt lại các kiến thức vào vở cá nhân. Thảo luận thống nhất câu trả lời theo nhóm vào phiếu học tập 2, 3; báo cáo kết quả làm việc nhóm theo yêu cầu của giáo viên c. Dự kiến sản phẩm: Bản báo cáo và kết quả làm việc của các nhóm. d) Tổ chức thực hiện: Chuyển giao nhiệm vụ: GV chia HS thành nhóm, các nhóm bầu nhóm trưởng, thư kí. Thực hiện nhiệm vụ: Các thành viên trong nhóm nghiên cứu kiến thức nền; chia sẻ với các thành viên khác trong nhóm về kiến thức đã tìm hiểu được. Ghi tóm tắt lại các kiến thức vào vở cá nhân. Thảo luận thống nhất câu trả lời theo nhóm vào phiếu học tập 1, 2. Báo cáo kết quả làm việc của nhóm, thảo luận, phản biện. Khi báo cáo phương án thiết kế sản phẩm học sinh phải vận dụng kiến thức nền để giải thích, trình bày các bước để tạo ra sản phẩm Giáo viên chốt kiến thức. Hoạt động 3: Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế. Đề xuất các giải pháp khả dĩ a. Mục đích của hoạt động Từ các kết quả nghiên cứu, các nhóm đề xuất giải pháp thiết kế mạch cảm biến. Đề xuất các vật liệu thiết bị cần thiết hoàn thành dự án. b. Nội dung hoạt động Từ những nghiên cứu trên đây, các nhóm đề xuất giải pháp thiết kế cảm biến nhận biết độ ẩm của đất. Vẽ sơ đồ khối thiết kế hệ thống đảm bảo yêu cầu Mô tả cách thiết kế. c. Dự kiến sản phẩm Bản báo cáo kết quả làm việc của các nhóm d. Cách thức tổ chức hoạt động Thảo luận thống nhất kết quả theo nhóm, báo cáo với giáo viên khi có yêu cầu 5.3.2 Chọn giải pháp tốt nhất a. Mục đích của hoạt động Thông qua sự góp ý của giáo viên, các nhóm chốt lại phương án thiết kế hệ thống. b. Nội dung hoạt động Liệt kê những nguyên vật liệu cần thiết cho việc thiết kế mạch điện. Vẽ dây kết nối mạch điện và hệ thống. c. Dự kiến sản phẩm Bản vẽ sơ đồ đi dây kết nối hệ thống của các nhóm d. Cách thức tổ chức hoạt động Làm việc, thảo luận và thống nhất kết quả theo nhóm. Giáo viên cần góp ý, hướng dẫn các nhóm chốt giải pháp, đảm bảo tính khả thi trong thiết kế của các nhóm Giáo viên cần phê duyệt bản vẽ đi dây thiết kế hệ thống của các nhóm, nếu đạt thì nhóm mới thực hiện bước tiếp theo. Hoạt động 4: Chế tạo và thử nghiệm a. Mục tiêu: HS lắp ráp được mạch căn cứ trên bản vẽ thiết kế đã được thông qua. Học được quy trình, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm thông qua việc xác định các vật liệu phù hợp, đảm bảo đúng sơ đồ mạch điện với giá thành hợp lí. Học được nguyên tắc an toàn trong chế tạo, lắp đặt sản phẩm. Bổ sung thêm kiến thức nền thông qua việc giải quyết những vấn đề nảy sinh trong quá trình chế tạo sản phẩm. Có năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo khi thực hiện lắp ráp mạch điện. Chăm chỉ, say mê nghiên cứu khoa học. Trung thực trong công việc chế tạo sản phẩm. Có tinh thần trách nhiệm với nhiệm vụ được phân công. Có ý thức bảo vệ môi trường. Có thái độ tích cực, hợp tác trong làm việc nhóm. Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật. Hiểu rõ ý nghĩa của tiết kiệm đối với sự phát triển bền vững; có ý thức tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên. b. Nội dung: HS làm việc theo nhóm ở nhà hoặc trên phòng thí nghiệm để cùng chế tạo sản phẩm; ghi chép lại công việc của từng thành viên, các điều chỉnh của bản thiết kế (nếu có) và giải thích lí do điều chỉnh (khuyến khích sử dụng công nghệ để ghi hình quá trình chế tạo sản phẩm). GV đôn đốc, hỗ trợ HS (nếu cần) trong quá trình các nhóm chế tạo sản phẩm. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần tạo ra được sản phẩm hoạt động đúng các yêu cầu trong phiếu đánh giá. d. Cách thức tổ chức hoạt động: Bước 1. HS tìm kiếm, chuẩn bị các vật liệu dự kiến; Bước 2. HS lắp ráp theo bản thiết kế; Bước 3. HS thử nghiệm làm, so sánh với các tiêu chí đánh giá sản phẩm (Phiếu đánh giá). HS điều chỉnh lại thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh và giải thích lý do (nếu cần phải điều chỉnh); HS hoàn thiện bảng ghi danh mục các vật liệu và tính giá thành chế tạo sản phẩm; Bước 4. HS hoàn thiện sản phẩm; chuẩn bị bài giới thiệu sản phẩm. GV đôn đốc, hỗ trợ các nhóm trong quá trình hoàn thiện các sản phẩm. Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản phẩm. a. Mục tiêu: Giúp học sinh thực hiện được các công đoạn cần thiết để báo cáo một sản phẩm khoa học. Chia sẻ, học hỏi hoàn thiện thiết kế của nhóm HS thực hành được kỹ năng thuyết trình và phản biện kiến thức liên quan; rèn luyện được thói quen giữ gìn vệ sinh, an toàn trong lắp đặt và thu hồi sản phẩm; hình thành ý thức về cải tiến, phát triển sản phẩm. HS hoàn thiện kiến thức nền sau khi đã có thực nghiệm. Trung thực trong công việc giới thiệu sản phẩm. Có tinh thần trách nhiệm với nhiệm vụ được phân công. Có ý thức bảo vệ môi trường. Có thái độ tích cực, hợp tác trong làm việc nhóm. Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật. b. Nội dung: Các nhóm trưng bày sản phẩm trước lớp; Mỗi nhóm có 10 phút trình bày. Tập trung vào các điểm sau: Cơ sở khoa học của việc thiết kế mạch điện, cấu tạo, nguyên lý làm việc của mạch điện. Các nhóm lần lượt báo cáo sản phẩm và trả lời các câu hỏi của GV và các nhóm bạn. Đề xuất phương án cải tiến sản phẩm. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được sản phẩm sau: Mạch điện tạo ra có khả năng điều khiển: Sự tắtsáng của bóng đèn, đóngngắt động cơ bơm nước. d. Cách thức tổ chức hoạt động: Bước 1. Nhắc lại cho học sinh về các qui định an toàn khi chế tạo và triển lãm sản phẩm (1) Không đùa giỡn, có thái độ nghiêm túc trong suốt quá trình chế tạo cũng như báo cáo sản phẩm. (2) Phải kiểm tra lại mạch, các mối nối, kiểm tra nguyên lí làm việc của mạch trước khi cấp nguồn. (3) Khi cấp nguồn để thử lần đầu tất cả học sinh trong nhóm đứng cách xa mạch điện, quan sát vị trí ngắt nguồn khi gặp sự cố. (4) Người cấp nguồn phải mang dép, không tiếp xúc trực tiếp với nền nhà hoặc tường. Bước 2. Trình bày các tiêu chí đánh giá sản phẩm của các nhóm và nhắc nhở học sinh cách đánh giá, cũng như quy trình đánh giá. Bảng tiêu chí đánh giá: Phiếu đánh giá số 1: Đánh giá bản thiết kế (dành cho học sinh) Nhóm đánh giá…………………………………………… TT Tiêu chí Điểm tối đa điểm đạt được 1 Bản thiết kế của mô hình được vẽ rõ ràng, đúng nguyên lí. 20 2 Giải thích rõ nguyên lí hoạt động và cách sử dụng 20 3 Nêu rõ được vai trò, đặc điểm các bộ phận của hệ thống. 20 4 Trình bày báo cáo sinh động, hấp dẫn. 20 5 Tính ứng dụng rộng rãi trong thực tế và khả thi. 10 6 Tính sáng tạo trong thiết kế 10 Tổng điểm 100 Đóng góp của nhóm dành cho nhóm bạn đang trình bày Phiếu đánh giá 2: Đánh giá sản phẩm (dành cho học sinh) Phiếu này dược sử dụng để đánh giá nhóm khi giới thiệu sản phẩm Nhóm đánh giá:………………………………………………. Tiêu chí Điể m tối đa Nhóm 1 Nhóm 2 Điểm đạt được Điểm đạt được Hình thức đẹp, nhỏ gọn… 10 Hoạt động được 20 Nguyên liệu dễ tìm, giá thành rẻ 10 Trình bày hấp dẫn 10 Sáng tạo trong lắp ráp, cách bố trí các linh kiện phù hợp 20 Tính hợp tác trong làm việc nhóm 10 Mạch điện được đấu nối đúng nguyên lý, chắc chắn, an toàn, gọn và đẹp 20 Tổng điểm 100 Theo em, sản phẩm của nhóm bạn đã tốt chưa? Cần thay đổi, bổ sung thêm gì? Bước 3. Yêu cầu HS đưa các sản phẩm lên bàn và cấp nguồn. Trên các sản phẩm có dán tên của nhóm mì

GIÁO ÁN CHỦ ĐỀ STEM:

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN ĐƠN GIẢN

1 Tên chủ đề: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN ĐƠN GIẢN

Chủ đề: “Thiết kế mạch điện tử điều khiển đơn giản” được biên soạn với ý

tưởng sẽ sử dụng phương pháp dạy học tích cực theo định hướng phát triển năng lực học sinh (HS) HS vận dụng lí thuyết để áp dụng ngay vào các bài thực hành có ứng dụng rộng rãi trong đời sống hiện nay, giúp học sinh làm quen với cách thức nghiên cứu KHKT, đồng thời khơi dậy niềm đam mê kỹ thuật điện tử ở các em HS nhằm góp phần tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ cho cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang diễn ra hiện nay

Xu thế chung hiện nay trong sản xuất là không ngừng nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, muốn vậy phải nâng cao mức độ tự động hóa của các máy móc, thiết

bị Hiện nay, những loại máy móc như thế đòi hỏi độ chính xác cao, tác động nhanh…

Để đáp ứng được yêu cầu về tự động hóa cần có các mạch điện tử điều khiển Do đó việc thiết kế các mạch điện tử điều khiển là hết sức thiết thực và đem lại hiệu quả kinh

tế cao

Trong chủ đề này, HS sẽ thực hiện dự án thiết kế và chế tạo được 1 mạch điện tử điều khiển đơn giản…

Theo đó HS sẽ phải tìm hiểu và ôn lại các kiến thức:

- Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các linh kiện như đi-ốt, điện trở, tụ điện, quang trở, triac…

- Vẽ sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp ráp mạch điện tử điều khiển đơn giản

- Chương 3: Một số mạch điện tử điều khiển đơn giản (Công nghệ 12)

- Quy trình thiết kế một sản phẩm kĩ thuật (Các giai đoạn thiết kế - Công nghệ 11)

- Chương dòng điện không đổi (Vật lí 11): Định luật ôm đối với toàn mạch, công suất định mức, hiệu điện thế định mức

Đồng thời các kiến thức cũ đã được học trong các năm học trước:

+ Sơ đồ mạch điện điện (kín, hở) vật lí 7

3 Mục tiêu

a) Về kiến thức:

- Hiểu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của mạch điện kín

- Vận dụng được biểu thức định luật ôm đối với mạch điện

- Nhận biết và phân loại được điện trở, tụ điện, cuộn cảm

- Đọc được số liệu kĩ thuật của điện trở, tụ điện

- Biết được cấu tạo, kí hiệu, phân loại và công dụng của một số linh kiện bán dẫn

và IC

- Xác định các điện cực anôt và catôt của các linh kiện

- Xác định loại tốt hay xấu các linh kiện và triac

- Biết được khái niệm, phân loại mạch điện tử Hiểu được chức năng, nắm được sơ

đồ của các mạch chỉnh lưu, mạch nguồn 1 chiều thực tế Nắm được chức năng các linh kiện có trong mạch tương ứng, chức năng các khối trong mạch

- Biết được nguyên tắc chung và các bước thiết kế mạch điện tử Thiết kế được 1 mạch điện tử đơn giản

b) Về năng lực:

- Nhận thức công nghệ: Học sinh nhận biết được các linh kiện điện tử thực tế cần

để lắp ráp trong mạch điện và đọc được các thông số trên các linh kiện đó Nêu được biểu thức và công thức tính hiệu điện thế, công suất của mạch điện Nêu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các linh kiện điện tử và máy biến áp

- Giao tiếp công nghệ: Học sinh thiết kế được mạch điện tử điều khiển một thiết bị nào đó

Trình bày, bảo vệ được ý kiến của mình và phản biện ý kiến của người khác

- Sử dụng công nghệ: Học sinh vận hành được sản phẩm mạch một cách an toàn và hiệu quả; Sử dụng được hoạt động trình chiếu trên powerpoint và ứng dụng được một

số phần mền công nghệ thông tin

- Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo khi thực hiện chủ đề

- Năng lực giao tiếp và hợp tác: Thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện từng phần nhiệm vụ cụ thể

- Năng lực tự chủ và tự học: Học sinh tự nghiên cứu kiến thức nền và vận dụng kiến thức nền để xây dựng bản thiết kế

c) Về phẩm chất:

- Chăm chỉ, say mê nghiên cứu khoa học

- Trung thực trong công việc thiết kế và chế tạo sản phẩm

- Có tinh thần trách nhiệm với nhiệm vụ được phân công

- Có ý thức bảo vệ môi trường

- Có thái độ tích cực, hợp tác trong làm việc nhóm

- Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật

4 Thiết bị dạy học và học liệu:

a Thiết bị dạy học:

- Pin, điện trở, keo nến, bảng điện.

- Đồng hồ đo vạn năng, điện trở, tranzito, triac C1815, tụ điện, biến trở, quang

trở, cảm biến, dây dẫn, mỏ hàn, bo mạch…

b Học liệu:

- Bài 2, bài 4, bài 6, bài 7, bài 9, bài 13 SGK Công nghệ 12.

- Bài 8 SGK Công nghệ 11.

- Chương dòng điện không đổi (Vật lí 11): Định luật ôm đối với toàn mạch, công

suất định mức, hiệu điện thế định mức

- Sơ đồ mạch điện (kín, hở) vật lí 7

5 Tiến trình dạy học:

Hoạt động 1: Xác định vấn đề, giao nhiệm vụ. Tiết 1

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và chuẩn bị bản thiết

Hoạt động 3: Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế Tiết 2

Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản phẩm HS làm việc ở

nhà

Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản phẩm Tiết 3

Hoạt động 1: Xác định vấn đề, giao nhiệm vụ

a Mục đích của hoạt động

Giúp học sinh bước đầu hình thành được ý tưởng thiết kế mạch điện tử điều khiển, xác định được vấn đề chính cần giải quyết đó là: Sử dụng các linh kiện điện tử, các cảm biến để tạo ra mạch điện tử có chức năng điều khiển, tức là thay đổi trạng thái của các tín hiệu

b Nội dung hoạt động

Tình huống đặt ra: Xu thế chung hiện nay trong sản xuất là không ngừng nâng cao

năng suất và chất lượng sản phẩm và giảm thiểu sức lao động cho con người, muốn vậy phải nâng cao mức độ tự động hóa của các máy móc Những loại máy móc như thế đòi hỏi độ chính xác cao, tác động nhanh…Để đáp ứng được yêu cầu về tự động hóa cần có các mạch điện tử điều khiển Hôm nay các em sẽ tìm hiểu rõ hơn về cách thiết kế và chế tạo mạch điện tử điều khiển cơ bản thông qua chủ đề dạy học Stem đó

là “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN ĐƠN GIẢN”.

c Dự kiến sản phẩm

Sản phẩm là các mạch điện tử điều khiển, bản báo cáo kết quả làm việc và thảo luận nhóm trả lời câu hỏi

d Cách thức tổ chức hoạt động

- Giáo viên hướng dẫn việc chia nhóm thảo luận.

- Ban đầu, mỗi thành viên trong nhóm làm việc cá nhân, ghi câu trả lời ra giấy

nháp Sau đó, thống nhất ý kiến trong nhóm

- Báo cáo, thảo luận.

- GV kết luận

Hoạt động 2: Nghiên cứu lí thuyết nền và chuẩn bị bản thiết kế sản phẩm để báo cáo.

a Mục đích của hoạt động

- Hoạt động này giúp học sinh xác định được cơ sở khoa học của việc thiết kế

cảm biến nhận biết độ ẩm của đất Qua nội dung này, học sinh cần rút ra kết luận: Đất

có khả năng dẫn điện, điện trở của đất phụ thuộc chủ yếu vào độ ẩm của đất Vậy có thể thiết kế được cảm biến xác định độ ẩm đất thông qua tính chất dẫn điện của đất

- Nội dung tìm hiểu cấu tạo, công dụng của các linh kiện điện tử cùng nguyên lý

làm việc của mô đun rơ le giúp học sinh bước đầu hình dung được các thành phần cơ bản trong thiết kế hệ thống

b Nội dung hoạt động:

Các thành viên trong nhóm tìm hiểu nghiên cứu:

Môn công nghệ

- Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các linh kiện như tranzito, điện trở, các

loại cảm biến, nguồn điện 1 chiều…(Công nghệ 12)

- Thiết kế mạch điện tử đơn giản (Công nghệ 12)

- Chương 3: Một số mạch điện tử điều khiển đơn giản (Công nghệ 12)

- Quy trình thiết kế một sản phẩm kĩ thuật (Các giai đoạn thiết kế - Công nghệ 11) Môn vật lí:

- Chương dòng điện không đổi (Vật lí 11): Định luật ôm đối với toàn mạch, công

suất định mức, hiệu điện thế định mức

- Dòng điện trong các môi trường (Vật lí 11)

Đồng thời các kiến thức cũ đã được học trong các năm học trước và các kiến thức trên mạng internet:

- Sơ đồ mạch điện điện (kín, hở) vật lí 7

- Chất dẫn điện chất cách điện: vật lí 7

Chia sẻ với các thành viên khác trong nhóm về kiến thức đã tìm hiểu được Ghi tóm tắt lại các kiến thức vào vở cá nhân

Thảo luận thống nhất câu trả lời theo nhóm vào phiếu học tập 2, 3; báo cáo kết quả làm việc nhóm theo yêu cầu của giáo viên

c Dự kiến sản phẩm: Bản báo cáo và kết quả làm việc của các nhóm.

d) Tổ chức thực hiện:

- Chuyển giao nhiệm vụ: GV chia HS thành nhóm, các nhóm bầu nhóm trưởng,

thư kí

- Thực hiện nhiệm vụ: Các thành viên trong nhóm nghiên cứu kiến thức nền; chia

sẻ với các thành viên khác trong nhóm về kiến thức đã tìm hiểu được Ghi tóm tắt lại

các kiến thức vào vở cá nhân Thảo luận thống nhất câu trả lời theo nhóm vào phiếu

học tập 1, 2

- Báo cáo kết quả làm việc của nhóm, thảo luận, phản biện Khi báo cáo phương

án thiết kế sản phẩm học sinh phải vận dụng kiến thức nền để giải thích, trình bày các bước để tạo ra sản phẩm

- Giáo viên chốt kiến thức.

Hoạt động 3: Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế.

Đề xuất các giải pháp khả dĩ

a Mục đích của hoạt động

Từ các kết quả nghiên cứu, các nhóm đề xuất giải pháp thiết kế mạch cảm biến

Đề xuất các vật liệu thiết bị cần thiết hoàn thành dự án

b Nội dung hoạt động

- Từ những nghiên cứu trên đây, các nhóm đề xuất giải pháp thiết kế cảm biến

nhận biết độ ẩm của đất

- Vẽ sơ đồ khối thiết kế hệ thống đảm bảo yêu cầu

- Mô tả cách thiết kế.

c Dự kiến sản phẩm

Bản báo cáo kết quả làm việc của các nhóm

d Cách thức tổ chức hoạt động

- Thảo luận thống nhất kết quả theo nhóm, báo cáo với giáo viên khi có yêu cầu 5.3.2 Chọn giải pháp tốt nhất

a Mục đích của hoạt động

Thông qua sự góp ý của giáo viên, các nhóm chốt lại phương án thiết kế hệ thống

b Nội dung hoạt động

- Liệt kê những nguyên vật liệu cần thiết cho việc thiết kế mạch điện.

- Vẽ dây kết nối mạch điện và hệ thống.

c Dự kiến sản phẩm

Bản vẽ sơ đồ đi dây kết nối hệ thống của các nhóm

d Cách thức tổ chức hoạt động

- Làm việc, thảo luận và thống nhất kết quả theo nhóm.

- Giáo viên cần góp ý, hướng dẫn các nhóm chốt giải pháp, đảm bảo tính khả thi

trong thiết kế của các nhóm

- Giáo viên cần phê duyệt bản vẽ đi dây thiết kế hệ thống của các nhóm, nếu đạt

thì nhóm mới thực hiện bước tiếp theo

Hoạt động 4: Chế tạo và thử nghiệm

a Mục tiêu:

- HS lắp ráp được mạch căn cứ trên bản vẽ thiết kế đã được thông qua.

- Học được quy trình, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm thông qua việc xác

định các vật liệu phù hợp, đảm bảo đúng sơ đồ mạch điện với giá thành hợp lí

- Học được nguyên tắc an toàn trong chế tạo, lắp đặt sản phẩm.

- Bổ sung thêm kiến thức nền thông qua việc giải quyết những vấn đề nảy sinh

trong quá trình chế tạo sản phẩm

- Có năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo khi thực hiện lắp ráp mạch điện.

- Chăm chỉ, say mê nghiên cứu khoa học.

- Trung thực trong công việc chế tạo sản phẩm.

- Có tinh thần trách nhiệm với nhiệm vụ được phân công.

- Có ý thức bảo vệ môi trường.

- Có thái độ tích cực, hợp tác trong làm việc nhóm.

- Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật.

- Hiểu rõ ý nghĩa của tiết kiệm đối với sự phát triển bền vững; có ý thức tiết kiệm

tài nguyên thiên nhiên

b Nội dung:

- HS làm việc theo nhóm ở nhà hoặc trên phòng thí nghiệm để cùng chế tạo sản

phẩm; ghi chép lại công việc của từng thành viên, các điều chỉnh của bản thiết kế (nếu có) và giải thích lí do điều chỉnh (khuyến khích sử dụng công nghệ để ghi hình quá trình chế tạo sản phẩm)

- GV đôn đốc, hỗ trợ HS (nếu cần) trong quá trình các nhóm chế tạo sản phẩm.

c Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:

Kết thúc hoạt động, HS cần tạo ra được sản phẩm hoạt động đúng các yêu cầu trong phiếu đánh giá

d Cách thức tổ chức hoạt động:

Bước 1 HS tìm kiếm, chuẩn bị các vật liệu dự kiến;

Bước 2 HS lắp ráp theo bản thiết kế;

Bước 3 HS thử nghiệm làm, so sánh với các tiêu chí đánh giá sản phẩm (Phiếu

đánh giá) HS điều chỉnh lại thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh và giải thích lý do (nếu cần phải điều chỉnh); HS hoàn thiện bảng ghi danh mục các vật liệu và tính giá thành chế tạo sản phẩm;

Bước 4 HS hoàn thiện sản phẩm; chuẩn bị bài giới thiệu sản phẩm.

GV đôn đốc, hỗ trợ các nhóm trong quá trình hoàn thiện các sản phẩm

Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản phẩm.

a Mục tiêu:

Giúp học sinh thực hiện được các công đoạn cần thiết để báo cáo một sản phẩm khoa học

- Chia sẻ, học hỏi hoàn thiện thiết kế của nhóm

- HS thực hành được kỹ năng thuyết trình và phản biện kiến thức liên quan; rèn

luyện được thói quen giữ gìn vệ sinh, an toàn trong lắp đặt và thu hồi sản phẩm; hình thành ý thức về cải tiến, phát triển sản phẩm

- HS hoàn thiện kiến thức nền sau khi đã có thực nghiệm.

- Trung thực trong công việc giới thiệu sản phẩm.

- Có tinh thần trách nhiệm với nhiệm vụ được phân công.

- Có ý thức bảo vệ môi trường.

- Có thái độ tích cực, hợp tác trong làm việc nhóm.

- Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật.

b Nội dung:

- Các nhóm trưng bày sản phẩm trước lớp;

- Mỗi nhóm có 10 phút trình bày Tập trung vào các điểm sau: Cơ sở khoa học

của việc thiết kế mạch điện, cấu tạo, nguyên lý làm việc của mạch điện

- Các nhóm lần lượt báo cáo sản phẩm và trả lời các câu hỏi của GV và các nhóm

bạn

- Đề xuất phương án cải tiến sản phẩm.

c Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được sản phẩm sau:

Mạch điện tạo ra có khả năng điều khiển: Sự tắt/sáng của bóng đèn, đóng/ngắt động cơ bơm nước

d Cách thức tổ chức hoạt động:

Bước 1 Nhắc lại cho học sinh về các qui định an toàn khi chế tạo và triển lãm sản

phẩm

(1) Không đùa giỡn, có thái độ nghiêm túc trong suốt quá trình chế tạo cũng như báo cáo sản phẩm

(2) Phải kiểm tra lại mạch, các mối nối, kiểm tra nguyên lí làm việc của mạch trước khi cấp nguồn

(3) Khi cấp nguồn để thử lần đầu tất cả học sinh trong nhóm đứng cách xa mạch điện, quan sát vị trí ngắt nguồn khi gặp sự cố

(4) Người cấp nguồn phải mang dép, không tiếp xúc trực tiếp với nền nhà hoặc tường

Bước 2 Trình bày các tiêu chí đánh giá sản phẩm của các nhóm và nhắc nhở học

sinh cách đánh giá, cũng như quy trình đánh giá

Bảng tiêu chí đánh giá:

Phiếu đánh giá số 1: Đánh giá bản thiết kế (dành cho học sinh)

Nhóm đánh giá………

đa điểm đạt được

1 Bản thiết kế của mô hình được vẽ rõ ràng,đúng nguyên lí. 20

2 Giải thích rõ nguyên lí hoạt động và cách sửdụng 20

3 Nêu rõ được vai trò, đặc điểm các bộ phận củahệ thống. 20

4 Trình bày báo cáo sinh động, hấp dẫn. 20

5 Tính ứng dụng rộng rãi trong thực tế và khảthi. 10

Đóng góp của nhóm dành cho nhóm bạn đang

trình bày

Phiếu đánh giá 2: Đánh giá sản phẩm (dành cho học sinh)

Phiếu này dược sử dụng để đánh giá nhóm khi giới thiệu sản phẩm

Nhóm đánh giá:……….

đa

Nhóm 1 Nhóm 2 Điểm đạt

được đạt được Điểm

Sáng tạo trong lắp ráp, cách bố trí các linh kiện phù

Mạch điện được đấu nối đúng nguyên lý, chắc chắn,

Theo em, sản phẩm của nhóm bạn đã tốt chưa? Cần

thay đổi, bổ sung thêm gì?

Bước 3 Yêu cầu HS đưa các sản phẩm lên bàn và cấp nguồn Trên các sản phẩm

có dán tên của nhóm mình (Có thể thực hiện khi ra chơi giữa các tiết)

Bước 4 Các nhóm lần lượt báo cáo, trình diễn hoạt động của mạch điện:

Tổ chức báo cáo 2 dự án của các nhóm 1 và nhóm 2

- Dự án nhóm 1: “ Thiết kế mạch cảm biến ánh sáng”

- Dự án nhóm 2: “Thiết kế mạch cảm biến độ ẩm”

QUY TRÌNH THỰC HIỆN DỰ ÁN

1 Chuẩn bị

- Xây dựng ý tưởng

- Lựa chọn chủ đề

- Lập kế hoạch các nhiệm

vụ học tập

- Xây dựng bộ câu hỏi định hướng xuất phát từ nội dung học và mục tiêu cần đạt được

- Thiết kế dự án: xác định lĩnh vực thực tiễn ứng dụng nội dung học, ai cần, ý tưởng và lên dự án

- Làm việc nhóm để lựa chọn chủ đề dự án

- Xây dựng kế hoạch dự án: xác định những công việc cần làm, thời gian

dự kiến, vật liệu, kinh phí, phương pháp tiến hành và phân công công việc trong nhóm

- Thiết kế các nhiệm vụ cho HS: làm thế nào để

HS thực hiện xong thì bộ câu hỏi được giải quyết

và các mục tiêu đồng thời cũng đạt được

- Chuẩn bị các tài liệu hỗ trợ GV và HS cũng như các điều kiện thực hiện

dự án trong thực tế

- Chuẩn bị các nguồn thông tin đáng tin cậy để chuẩn bị thực hiện dự án

- Cùng GV thống nhất các tiêu chí đánh giá dự án

2 Thực hiện dự án

- Thu thập thông tin

- Thực hiện điều tra

- Thảo luận với các thành

viên khác

- Theo dõi, hướng dẫn, đánh giá HS trong quá trình thực hiện dự án

- Liên hệ các cơ sở, khách mời cần thiết cho HS

- Phân công nhiệm vụ các thành viên trong nhóm thực hiện dự án theo đúng kế hoạch

- Tiến hành thu thập, xử

lý thông tin thu được

- Tham vấn giáo viên

hướng dẫn - Chuẩn bị cơ sở vật chất,tạo điều kiện thuận lợi

cho các em thực hiện dự án

- Xây dựng sản phẩm hoặc bản báo cáo

- Liên hệ, tìm nguồn giúp

đỡ khi cần

- Bước đầu thông qua sản phẩm cuối của các nhóm HS

- Thường xuyên phản hồi, thông báo thông tin cho GV và các nhóm khác

3 Kết thúc dự án

- Tổng hợp các kết quả

- Chuẩn bị cơ sở vật chất cho buổi báo cáo dự án - Chuẩn bị tiến hành giới thiệu sản phẩm

- Xây dựng sản phẩm

- Trình bày kết quả

- Phản ánh lại quá trình

học tập

- Theo dõi, đánh giá sản phẩm dự án của các nhóm

- Tiến hành giới thiệu sản phẩm

- Tự đánh giá sản phẩm

dự án của nhóm

- Đánh giá sản phẩm dự

án của các nhóm khác theo tiêu chí đã đưa ra

– Nhóm trình bày về cách thức hoạt động của sản phẩm; những điều chỉnh trong quá trình chế tạo sản phẩm và giải thích lí do (nếu có); giải thích cách tính giá thành sản phẩm;

– Đồng thời, các GV và HS cùng kiểm tra tiêu chuẩn kĩ thuật

Trong thời gian này, các nhóm HS khác cũng hoàn thành phiếu đánh giá và cho điểm dành cho HS

Bước 6 Các GV và các nhóm khác đặt câu hỏi, nhận xét GV công bố kết quả

chấm sản phẩm theo các tiêu chí đánh giá của bảng đánh giá sản phẩm (nếu còn thời gian).

- GV tổng kết và nhận xét về kết quả chung của các nhóm GV cần lưu ý những hạn chế, những điểm còn bất cập, chưa chính xác của các nhóm, đặc biệt lưu ý khi các nhóm khai thác và giải thích kiến thức nền trong khi giới thiệu sản phẩm và những ghi chép trong phiếu học tập

Bước 7.

- GV gợi mở về việc tìm hiểu kiến thức và mở rộng, nâng cấp sản phẩm cho HS

- GV có thể nêu câu hỏi lấy thông tin phản hồi:

+ Các em đã học được những kiến thức và kỹ năng nào trong quá trình triển khai

dự án này?

+ Điều gì làm em ấn tượng nhất/nhớ nhất khi triển khai dự án này?

- GV gợi mở về việc tìm hiểu kiến thức và mở rộng, nâng cấp sản phẩm cho HS

Ví dụ:

+ Trong sơ đồ đấu mạch điện như trên, bộ phận nào được gọi là đầu vào, bộ phận nào được gọi là đầu ra và bộ phận nào có vai trò là bộ phận xử lí?

+ Với nguyên lí đấu mạch điện như trên, theo các em, chúng ta có thể phát triển tiếp dự án như thế nào?

HỒ SƠ HỌC TẬP BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Nhóm:

Danh sách và vị trí nhân sự: TT Vị trí Mô tả nhiệm vụ Tên thành viên 1 Nhóm trưởng Quản lý các thành viên trong nhóm,hướng dẫn, góp ý, đôn đốc các thành viên trong nhóm hoàn thành nhiệm vụ 2 Thư kí 3 Thành viên 4 Thành viên 5 Thành viên 6 Thành viên 7 Thành viên 8 Thành viên 9 Thành viên 10 Thành viên 11 Thành viên 12 Thành viên 13 Thành viên 14 Thành viên 15 Thành viên 16 Thành viên PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Em hãy kể ra tên của những dụng cụ, linh kiện, vật liệu mà em biết với các đặc điểm sau: 1 Cho dòng điện chạy qua 2 Không cho dòng điện chạy qua 3 Có thể tạo ra dòng điện 4 Tiêu thụ điện PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Câu 1: Trình bày các nguyên tắc cơ bản khi thiết kế một mạch điện tử điều khiển?

Câu 2: Nêu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các linh kiện điện tử có trong mạch điện tử mà nhóm em đã thiết kế, chế tạo?