Giáo án Bài 19. Những yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế kĩ thuật

Huy động kinh nghiệm sử dụng ghế của HS và nêu được vấn đề: một sản phẩm có thể rẻ nhưng chưa chắc phù hợp với mọi người, từ đó dẫn vào bài học.

HS nhìn hình hai ghế A và B (ghi giá và thời gian dùng giả định), trả lời câu hỏi: Nếu chỉ nhìn giá, em chọn ghế nào? Khi ngồi học, em cần ghế có những đặc điểm gì để không mỏi lưng, không trượt chân, không bị lung lay?

HS nêu được ít nhất hai đặc điểm cần có của ghế học sinh (ví dụ: vừa tầm chiều cao, tựa lưng hỗ trợ tư thế, chân ghế ổn định, mặt ghế không có cạnh sắc). GV ghi bảng câu hỏi chung: Làm sao biết ghế phù hợp với từng người, chứ không chỉ rẻ hay đắt?

Nêu được khái niệm Công thái học; giải thích được vì sao không dùng một kích thước trung bình cho mọi người; nêu được các yếu tố cần xét khi thiết kế mẫu ghế cho bàn học.

HS đọc phần bản chất và ví dụ về mẫu ghế bàn học trong sách hoặc trên trang NeoEdu, làm việc nhóm 4 người theo kĩ thuật khăn trải bàn với Phiếu học tập số 1. Nhiệm vụ: (1) Nêu khái niệm Công thái học bằng lời của nhóm. (2) Liệt kê các yếu tố cần xét khi thiết kế ghế cho bàn học (chiều cao người và bàn, tư thế, vùng đặt chân, độ ổn định, khả năng điều chỉnh). (3) Giải thích vì sao không lấy số trung bình rồi tuyên bố mọi học sinh đều thoải mái.

Khái niệm: Công thái học là nghiên cứu sự phù hợp giữa con người và sản phẩm trong sử dụng.
Các yếu tố cần xét: chiều cao người và chiều cao bàn; tư thế ngồi; vùng đặt chân; độ ổn định; khả năng điều chỉnh.
Giải thích: Cơ thể và nhiệm vụ của mỗi người khác nhau nên cần khoảng điều chỉnh hoặc lựa chọn phù hợp người dùng; số trung bình không đảm bảo mọi người đều vừa.
Sơ đồ khăn trải bàn của nhóm: ghi ý kiến từng thành viên ở vùng riêng, thống nhất kết quả ở vùng giữa.

Nêu được khái niệm Vòng đời và Đánh đổi; tính được chi phí mua bình quân mỗi năm và nhận ra giới hạn của phép tính; sắp xếp đúng trình tự các bước trong quy trình chọn phương án.

HS sử dụng học liệu số NeoEdu (bài giảng và ví dụ về ghế A, ghế B) hoặc phần ví dụ trong sách, làm việc theo cặp. Nhiệm vụ: (1) Nêu khái niệm Vòng đời và Đánh đổi. (2) Tính chi phí mua bình quân mỗi năm của ghế A và ghế B. (3) Giải thích đánh đổi giữa giá mua và tuổi thọ. (4) Sắp xếp các bước của quy trình chọn phương án theo đúng trước–sau. Hoàn thành Phiếu học tập số 2 phần tương ứng.

Vòng đời: Các giai đoạn từ tạo sản phẩm đến sử dụng và xử lí sau dùng.
Đánh đổi: Chọn cân bằng giữa các tiêu chí có thể xung đột.
Ghế A: $\dfrac{300000}{3}$ = 100000 đ/năm. Ghế B: $\dfrac{450000}{5}$ = 90000 đ/năm (theo phạm vi bài, chưa gồm bảo trì).
Giới hạn: Phép tính này chưa phản ánh sửa chữa, khả năng dùng đủ năm và sự phù hợp với người dùng.
Trình tự quy trình: Xác định người dùng và nhiệm vụ → Thu dữ kiện cơ thể, môi trường và vật liệu → Phân tích xung đột giữa tiêu chí → Chọn phương án rồi kiểm với người dùng phù hợp.

Vận dụng được ba khái niệm Công thái học, Vòng đời, Đánh đổi để trả lời trắc nghiệm, ghép đôi, điền khuyết; tính đúng chi phí mua bình quân và nêu giới hạn của phép tính.

HS làm bài tập tương tác trên NeoEdu (nếu có) hoặc làm Phiếu học tập số 2 phần Luyện tập theo cá nhân, sau đó đổi chéo kiểm tra với bạn cùng bàn. Các câu hỏi: (1) Mô tả nào đúng về Công thái học? (2) Ghép thuật ngữ với ý nghĩa. (3) Nhận định: Một kích thước ghế theo số trung bình luôn vừa mọi người có đúng không? (4) Điền khuyết: Các giai đoạn từ tạo sản phẩm đến sử dụng và xử lí sau dùng được gọi là {{1}}. (5) Ghế B giá 450000 đ, dùng giả định 5 năm, không tính khoản khác: chi phí mua bình quân mỗi năm là bao nhiêu? (6) Giải thích đánh đổi giữa giá mua và tuổi thọ của ghế A và ghế B.

Đề và đáp án:
(1) Đáp án D: Nghiên cứu sự phù hợp giữa con người và sản phẩm trong sử dụng.
(2) Công thái học – Nghiên cứu sự phù hợp giữa con người và sản phẩm trong sử dụng; Vòng đời – Các giai đoạn từ tạo sản phẩm đến sử dụng và xử lí sau dùng; Đánh đổi – Chọn cân bằng giữa các tiêu chí có thể xung đột.
(3) Sai. Cơ thể và nhiệm vụ khác nhau; cần khoảng điều chỉnh hoặc lựa chọn phù hợp người dùng.
(4) Vòng đời.
(5) $\dfrac{450000}{5}$ = 90000 đ/năm, theo phạm vi bài, không phải tổng chi phí vòng đời.
(6) Ghế A 100000 đ/năm, ghế B 90000 đ/năm trong mô hình; cần thêm sửa chữa, khả năng dùng đủ năm và phù hợp người dùng, không lấy số năm dự kiến làm bảo đảm thực tế.

Vận dụng được quy trình thiết kế và kiểm tra để giải quyết tình huống chọn ghế học sinh có dữ kiện và giới hạn an toàn rõ ràng; nêu được ba yếu tố ngoài giá và cách kiểm.

Tình huống: Nhà trường cần mua ghế cho bàn học của lớp 10. Có ghế A (300000 đ, dùng 3 năm) và ghế B (450000 đ, dùng 5 năm), chưa tính bảo trì. Nhóm 4 HS thực hiện: (1) Nêu ba yếu tố ngoài giá khi chọn ghế và cách kiểm. (2) Đề xuất quy trình 4 bước để chọn ghế cho cả lớp, có xét người dùng với chiều cao khác nhau. (3) Nêu giới hạn an toàn: không tự thử tải nguy hiểm. Sản phẩm nhóm trình bày trên một tờ giấy A3. Phần chưa xong được giao về nhà.

Ba yếu tố ngoài giá và cách kiểm: (1) Độ phù hợp chiều cao và tư thế: dùng thử có phép, đo chiều cao người ngồi và bàn theo cặp. (2) Độ ổn định: kiểm theo hướng dẫn của nhà sản xuất hoặc quan sát chân ghế, không thử tải nguy hiểm. (3) Vật liệu, cạnh và độ bền: đối chiếu thông số và bằng chứng kiểm định.
Quy trình đề xuất: Xác định người dùng và nhiệm vụ → Thu dữ kiện cơ thể, môi trường, vật liệu → Phân tích xung đột (giá với tuổi thọ, nhẹ với chịu lực) → Chọn phương án rồi kiểm với người dùng phù hợp.
Giới hạn an toàn: Không tự thử tải trọng vượt mức cho phép; dừng kiểm tra nếu ghế lung lay.