Giáo án Tổng kết Chương I

Kích hoạt kiến thức nền về ba lĩnh vực khoa học, kĩ thuật, công nghệ; xác định nhiệm vụ tổng kết chương I.

GV đưa ra ba tình huống: (1) Tìm ra quy luật dẫn nhiệt của vật liệu; (2) Thiết kế chiếc hộp giữ nhiệt cho bữa ăn; (3) Tổ chức dây chuyền sản xuất hàng loạt hộp giữ nhiệt. HS gắn mỗi tình huống với một trong ba lĩnh vực và nêu lí do. Câu hỏi: Điều gì khiến ba việc này khác nhau nhưng liên quan với nhau? Có thể dùng bảng ghi nhanh trên bảng phụ.

Bảng ghi nhanh: (1) Khoa học – tìm hiểu quy luật tự nhiên bằng nghiên cứu và bằng chứng; (2) Kĩ thuật – vận dụng tri thức để thiết kế, giải quyết vấn đề; (3) Công nghệ – hệ thống giải pháp, quy trình, phương tiện biến nguồn lực thành sản phẩm. Kết luận: ba lĩnh vực liên hệ nhưng không đồng nghĩa.

Mô tả được đầu vào, xử lí, đầu ra, phản hồi của hệ thống kĩ thuật; nêu được đặc điểm của bốn công nghệ chế tạo và điện–điện tử; phân biệt được hệ hở và hệ kín.

HS làm việc nhóm 4–5 người theo kĩ thuật khăn trải bàn: mỗi nhóm hoàn thành Phiếu học tập số 1, phần A và B. Câu hỏi gợi ý: (a) Trong hệ thống bộ tưới học tập, đâu là đầu vào, xử lí, đầu ra? (b) Vì sao hệ kín có phản hồi vẫn có thể sai? (c) Đúc, gia công cắt gọt, hàn khác nhau thế nào về cách tạo hình hoặc liên kết? (d) Vì sao không thể thay thế hoàn toàn một phương pháp bằng phương pháp khác?

Kết quả nhóm trên khăn trải bàn gồm: Hệ thống kĩ thuật có đầu vào (vật liệu, năng lượng, thông tin), xử lí, đầu ra (sản phẩm, năng lượng hoặc thông tin mong muốn, có thể có chất thải). Hệ điều khiển hở không dùng thông tin đầu ra để tự điều chỉnh; hệ kín có phản hồi nhưng phản hồi không tự bảo đảm hệ luôn đúng vì cảm biến, bộ điều khiển hoặc cơ cấu có thể hỏng. Đúc: làm đông vật liệu nóng chảy trong khuôn; gia công cắt gọt: bóc lớp vật liệu tạo chi tiết; hàn: liên kết bằng nhiệt hoặc áp lực phù hợp; luyện kim: tạo kim loại, hợp kim từ nguyên liệu; điện–điện tử gồm sản xuất điện, điện–quang, điện–cơ, điều khiển tự động hóa, truyền thông không dây. Các phương pháp thường phối hợp theo vật liệu, hình dạng và yêu cầu.

Nêu được đặc điểm các công nghệ mới; xác định được tiêu chí đánh giá công nghệ; nêu được đặc trưng các cuộc cách mạng công nghiệp và các giai đoạn tự động hóa.

HS hoạt động theo kĩ thuật mảnh ghép: nhóm gốc gồm 4 HS được đánh số 1–4; mỗi HS nhận một chủ đề: (1) công nghệ nano, vật liệu mới, in 3D; (2) trí tuệ nhân tạo, IoT, robot; (3) tiêu chí đánh giá công nghệ, ví dụ mẫu so sánh hai đèn A10 W và B40 W; (4) cách mạng công nghiệp và cơ giới hóa, tự động hóa, số hóa. Sau khi thành thạo, HS quay về nhóm gốc để chia sẻ. Câu hỏi: Điều gì phân biệt tự động hóa với trí tuệ nhân tạo? Vì sao không thể chỉ dựa vào công suất để chọn đèn?

Bảng tổng hợp nhóm gốc gồm: In 3D là chế tạo vật thể bằng cách đắp từng lớp từ dữ liệu số; công nghệ nano khai thác đặc tính ở kích thước rất nhỏ; IoT kết nối thiết bị và dữ liệu; AI hỗ trợ nhận biết, dự đoán, ra quyết định trong phạm vi; robot thực hiện nhiệm vụ được lập trình; không đồng nhất mọi tự động hóa với AI. Tiêu chí đánh giá gồm công suất, tuổi thọ, an toàn, giá, xử lí sau dùng; đèn A10 W và B40 W chỉ là một tiêu chí. Cơ giới hóa dùng máy thay một phần sức người; tự động hóa điều khiển quá trình theo chương trình; Công nghiệp 4.0 gắn với dữ liệu và công nghệ số, không chỉ là mua một thiết bị.

Nêu được nhiệm vụ của các nhóm nghề kĩ thuật, công nghệ; phân tích được sơ đồ thủy điện và sơ đồ mô hình điều khiển; nhận biết giới hạn an toàn khi học tập.

HS làm việc theo cặp: đọc sơ đồ thủy điện (năng lượng nước → tua-bin → máy phát → điện → truyền tải → phân phối đến tải) và sơ đồ bộ tưới học tập; trả lời câu hỏi: (a) Nghề nào liên quan đến mỗi bước? (b) Ai được phép vận hành, học sinh chỉ làm gì? (c) Điều gì xảy ra nếu không có bộ phận phản hồi trong mô hình tưới? Hoàn thành mục C của Phiếu học tập số 1.

Bảng nghề nghiệp: Thiết kế – đề xuất và cụ thể hóa giải pháp đáp ứng yêu cầu; Vận hành/điều khiển – thao tác thiết bị trong phạm vi được đào tạo; Bảo trì – duy trì, kiểm tra tình trạng thiết bị. Thủy điện: năng lượng nước làm quay tua-bin, máy phát đổi thành điện, truyền tải và phân phối tới tải. Học sinh chỉ phân tích sơ đồ, không tự nối điện lưới hay tháo thiết bị. Mô hình tưới không có phản hồi thì không biết trạng thái đất để dừng bơm.

Củng cố khái niệm trọng tâm của chương qua bảy câu trắc nghiệm; tự kiểm tra kết quả bằng học liệu số.

Đề bài (1–7): (1) Mô tả đúng về Khoa học? A. Tìm hiểu quy luật bằng nghiên cứu và bằng chứng; B. Vận dụng tri thức để thiết kế giải quyết vấn đề; C. Hệ thống giải pháp và quy trình biến nguồn lực thành sản phẩm; D. Một công nghệ có ích thì không thể gây tác động môi trường. (2) Mô tả đúng về Đầu vào của hệ thống kĩ thuật? A. Thông tin đầu ra quay lại phục vụ điều chỉnh; B. Kết quả hệ tạo ra theo chức năng và điều kiện; C. Có phản hồi nghĩa là mọi hỏng cảm biến đều tự được sửa; D. Nguồn lực và thông tin được đưa vào hệ. (3) Mô tả đúng về Đúc? A. Liên kết vật liệu bằng nhiệt hoặc áp lực; B. Mọi chi tiết đúc đều đạt ngay độ chính xác nên không cần đo kiểm; C. Tạo hình bằng vật liệu nóng chảy điền và đông đặc trong khuôn; D. Bóc lớp vật liệu để tạo hình. (4) Mô tả đúng về In 3D? A. Mọi máy chạy tự động đều là trí tuệ nhân tạo; B. Chế tạo vật thể bằng thêm vật liệu theo từng lớp; C. Kết nối thiết bị và trao đổi dữ liệu; D. Khai thác đặc tính vật liệu ở kích thước nano. (5) Mô tả đúng về Tiêu chí? A. Thuộc tính cần đo hoặc nhận xét khi đánh giá; B. Mức ảnh hưởng của từng tiêu chí trong mô hình điểm; C. Yêu cầu tối thiểu không được bù bằng ưu điểm khác; D. Phương án không an toàn có thể được chọn vì giá rẻ. (6) Mô tả đúng về Cơ giới hóa? A. Điều khiển quá trình theo chương trình; B. Thay đổi hoạt động dựa trên dữ liệu và công nghệ số; C. Công nghiệp 4.0 chỉ là mua một máy tính; D. Dùng máy thay một phần sức người trong thao tác. (7) Mô tả đúng về Thiết kế nghề nghiệp? A. Duy trì và kiểm tra thiết bị theo kế hoạch; B. Một điểm tự đánh giá cao bảo đảm được tuyển vào mọi vị trí; C. Đề xuất và cụ thể hóa giải pháp đáp ứng yêu cầu; D. Điều khiển quá trình trong phạm vi được đào tạo. HS làm cá nhân, sau đó đối chiếu trên trang bài học NeoEdu.

Đáp án: (1) A – Khoa học: tìm hiểu quy luật bằng nghiên cứu và bằng chứng. (2) D – Đầu vào: nguồn lực và thông tin được đưa vào hệ. (3) C – Đúc: tạo hình bằng vật liệu nóng chảy điền và đông đặc trong khuôn. (4) B – In 3D: chế tạo vật thể bằng thêm vật liệu theo từng lớp. (5) A – Tiêu chí: thuộc tính cần đo hoặc nhận xét khi đánh giá. (6) D – Cơ giới hóa: dùng máy thay một phần sức người trong thao tác. (7) C – Thiết kế: đề xuất và cụ thể hóa giải pháp đáp ứng yêu cầu. HS tự sửa lỗi sai và ghi lại kiến thức cần nhớ.

Vận dụng công thức tính chênh lệch điện năng, phần trăm điểm đạt và cân bằng khối lượng trong các mô hình mẫu của chương.

Bài 8: Hai đèn 10 W và 40 W dùng 5 giờ/ngày trong 30 ngày, cùng yêu cầu chiếu sáng giả định. Chênh lệch điện năng là bao nhiêu kWh? Bài 9: Quy tắc mô hình: bật bơm khi độ ẩm dưới 40%. Giá trị đo là 32%, còn thiếu bao nhiêu điểm phần trăm để tới 40%? Bài 10: Phôi 100 g tạo sản phẩm 80 g, bỏ qua mọi hao hụt khác. Khối lượng phoi là bao nhiêu gam? Ngoài ra, HS đối chiếu kết quả trên trang bài học NeoEdu. Lưu ý: không nhầm kW với kWh; điểm phần trăm khác phần trăm.

Bài 8: $(40 - 10) \times 5 \times 30 / 1000 = 4{,}5$ kWh. Bài 9: $40 - 32 = 8$ điểm phần trăm. Bài 10: $100 - 80 = 20$ g. Ví dụ tương tự: Ma trận 3 tiêu chí có điểm 3, 2, 3, tối đa 3 mỗi tiêu chí; phần trăm điểm đạt là $8/9 \times 100 \approx 88{,}9\%$, không phải xác suất trúng tuyển.

Vận dụng tiêu chí đánh giá, kiến thức hệ thống kĩ thuật và an toàn để đề xuất phương án cho tình huống có đơn vị, điều kiện và giới hạn rõ ràng.

Tình huống: Trường cần chọn một trong hai phương án cho mô hình tưới học tập chỉ trên giấy trong vườn trường: Phương án X dùng cảm biến ẩm, bộ xử lí, bơm điện áp thấp, có quy tắc bật khi ẩm dưới 40%, tắt khi trên 50%; Phương án Y tưới theo lịch cố định mỗi ngày. Điều kiện: không đấu bơm vào điện lưới, học sinh không thao tác máy; cần giới hạn thời gian tưới và người giám sát. HS đề xuất phương án, nêu ít nhất ba tiêu chí và rủi ro. Có thể giao về nhà hoàn thiện bản đề xuất.

Bản đề xuất gồm: lựa chọn phương án (nên ưu tiên phương án X vì có phản hồi và điều khiển theo trạng thái đất); ba tiêu chí: hiệu quả nước, an toàn điện, khả năng xử lí khi cảm biến hỏng; rủi ro: cảm biến kẹt ở 0% khiến hệ tưới thừa, biện pháp là giới hạn thời gian và có người giám sát; khẳng định mô hình chỉ là mô hình điều khiển, không là khuyến cáo tưới mọi cây.