Giáo án Bài 18. Quy trình thiết kế kĩ thuật

HS nhận ra nhiệm vụ thiết kế có dữ kiện và tiêu chí rõ ràng, từ đó nêu được vì sao cần quy trình thiết kế thay vì làm ngay theo cảm tính.

GV đưa mẫu giá sách bìa đặt trên bàn và nêu nhiệm vụ: thiết kế giá giữ được ba quyển sách, rộng không quá 30 cm, không bị lật khi đặt trên bàn. HS trả lời các câu hỏi: (1) Giá cần đáp ứng những yêu cầu nào? (2) Nếu làm xong ngay rồi mới kiểm tra thì có rủi ro gì? (3) Cần làm những việc gì trước khi chốt sản phẩm?

HS nêu được nhiệm vụ gồm ba tiêu chí: giữ 3 quyển, rộng không quá 30 cm, không lật trên bàn. HS nhận xét rằng làm ngay mà không kiểm tra thì khó biết sản phẩm có đạt hay không; cần xác định yêu cầu, tạo mẫu và thử trước khi kết luận.

HS sắp xếp được các công việc của quy trình thiết kế theo đúng quan hệ trước – sau và giải thích được vai trò của bằng chứng ở từng bước.

HS làm việc nhóm 4 người theo kĩ thuật mảnh ghép. Mỗi thành viên nhận một trong bảy công việc: xác định vấn đề; nghiên cứu thông tin; xác định yêu cầu; đề xuất và đánh giá giải pháp; tạo mẫu; thử và hoàn thiện; báo cáo. Sau đó nhóm ghép lại thành sơ đồ quy trình trên giấy A3. Câu hỏi GV đặt ra: "Bước nào cần kết quả của bước nào để làm tiếp?" và "Khi thử chưa đạt, quy trình quay lại bước nào?"

Sơ đồ quy trình gồm bảy công việc theo thứ tự: xác định vấn đề → nghiên cứu thông tin → xác định yêu cầu → đề xuất và đánh giá giải pháp → tạo mẫu → thử và hoàn thiện → báo cáo. Mũi tên quay lại từ bước thử và hoàn thiện về bước đề xuất hoặc tạo mẫu khi thử chưa đạt. HS rút ra: các bước có thể gộp theo cách trình bày nhưng bằng chứng của bước trước phải rõ ràng để làm căn cứ cho bước sau.

HS phân biệt được ba khái niệm Nguyên mẫu, Thử nghiệm thiết kế, Cải tiến và giải thích được vòng lặp thiết kế qua ví dụ giá sách bìa.

HS làm việc theo cặp với Phiếu học tập số 1. Đọc dữ liệu thử giá sách: lần 1 mẫu giữ 2/3 quyển, chưa đạt; lần 2 sau khi chọn chân rộng, mẫu giữ 3/3 quyển trong phép thử nhưng chưa đủ chứng minh bền nhiều tháng. Câu hỏi GV đặt ra: (1) Mẫu làm ra ở lần 1 thuộc khái niệm nào? (2) Việc thử lần 2 cho bằng chứng gì? (3) Khi mép ghép bị bong, cần ghi những thông tin nào trước khi sửa?

Nguyên mẫu: bản thử để kiểm ý tưởng hoặc yêu cầu xác định (ví dụ mẫu chân thẳng và chân rộng làm ra để kiểm ý tưởng). Thử nghiệm thiết kế: thu bằng chứng đáp ứng tiêu chí trong điều kiện đã nêu (lần 2 giữ 3/3 quyển trong phép thử). Cải tiến: điều chỉnh giải pháp dựa trên kết quả đánh giá (chọn chân rộng sau thử có kiểm soát theo tải mẫu). Vòng lặp khi mép bong: ghi tải và vị trí bong; xem nguyên nhân liên kết; thay phương án ghép đã duyệt; làm lại và thử cùng tải; không hạ tiêu chí để gọi là đạt.

HS vận dụng đúng khái niệm để chọn đáp án và tính được mức đạt theo số quyển, làm tròn đến 1 chữ số thập phân.

HS thực hiện nhanh các bài tập sau (dùng học liệu số NeoEdu để tự kiểm tra nếu còn thời gian):
Bài 1: Chọn mô tả đúng về Nguyên mẫu trong bốn phương án A, B, C, D.
Bài 2: Ghép thuật ngữ với ý nghĩa tương ứng.
Bài 3: Nhận xét đúng/sai: "Thử không đạt thì nên xóa dữ liệu lỗi để báo cáo chỉ còn lần thành công."
Bài 4: Điền thuật ngữ vào chỗ trống: "Thu bằng chứng đáp ứng tiêu chí trong điều kiện đã nêu được gọi là {{1}}."
Bài 5: Tính mức đạt khi tiêu chí giữ 3 quyển, mẫu lần 1 giữ 2 quyển, làm tròn 1 chữ số.

Bài 1: A (Nguyên mẫu là bản thử để kiểm ý tưởng hoặc yêu cầu xác định). Bài 2: Nguyên mẫu – bản thử để kiểm ý tưởng hoặc yêu cầu xác định; Thử nghiệm thiết kế – thu bằng chứng đáp ứng tiêu chí trong điều kiện đã nêu; Cải tiến – điều chỉnh giải pháp dựa trên kết quả đánh giá. Bài 3: Sai, vì phải giữ dữ liệu và lí do cải tiến, phân biệt điều đã thử với dự kiến. Bài 4: Thử nghiệm thiết kế. Bài 5: $\dfrac{2}{3}\times 100 \approx 66{,}7\%$; chưa đạt tiêu chí ba quyển.

HS vận dụng quy trình thiết kế để lập kế hoạch cho một vòng thử – cải tiến, có tiêu chí, dữ liệu và giới hạn của bằng chứng rõ ràng.

Theo nhóm 4, HS chọn một đồ dùng học tập đơn giản do nhóm đề xuất và lập bảng kế hoạch gồm: tiêu chí (ít nhất hai tiêu chí định lượng), phương án dự kiến, cách thử và điều kiện thử, dữ liệu ghi được ở lần thử đầu, nguyên nhân giả định khi chưa đạt, cách cải tiến và giới hạn của bằng chứng. GV nhắc: không dùng dao hoặc máy nóng khi không có GV giám sát; mọi thử nghiệm cắt, dán do GV chuẩn bị. Câu hỏi GV đặt ra: "Nếu lần thử đầu không đạt, nhóm sẽ ghi lại những gì?" và "Kết quả của nhóm đã đủ chứng minh tính bền lâu chưa?"

Bảng kế hoạch thiết kế của nhóm gồm tiêu chí rõ ràng, phương án và lí do lựa chọn, dữ liệu giả định hoặc thực tế ở lần thử đầu, mô tả lỗi và vị trí lỗi, phương án cải tiến và kế hoạch thử lại; mục giới hạn nêu rõ điều chưa kiểm chứng. Sản phẩm đạt yêu cầu khi các mục được ghi đầy đủ, không xóa dữ liệu lỗi và không hạ tiêu chí.