Giáo án Bài 18. Giới thiệu về thiết kế kĩ thuật

Tạo tình huống để HS nhận ra một sản phẩm đẹp chưa chắc đã dùng tốt, an toàn hoặc phù hợp; từ đó xác định nhu cầu cần thiết kế giải pháp.

GV đặt một mẫu giá để 3 bút đẹp nhưng dễ đổ và có cạnh sắc, đặt bên cạnh một mẫu giá đơn giản, đứng vững. HS quan sát, đặt 3 bút lên từng mẫu và trả lời câu hỏi: "Bạn chọn mẫu nào để dùng trên bàn học? Vì sao?". HS ghi câu trả lời ra giấy nháp trong 2 phút.

Câu trả lời dự kiến: HS chọn mẫu đứng vững vì giá đẹp nhưng dễ đổ khi lấy bút; mẫu sắc cạnh có nguy cơ gây thương tích. Từ đó HS nêu được nhu cầu: cần một giá giữ được 3 bút, đứng vững, không sắc và dễ lấy bút. GV dẫn vào bài: đây là bài toán thiết kế kĩ thuật cần có tiêu chí để so sánh.

Nêu được khái niệm thiết kế kĩ thuật; phân biệt sản phẩm tạo mới và cải tiến; giải thích vai trò của tiêu chí và ràng buộc.

HS đọc nội dung Kiến thức nền tảng trong sách hoặc học liệu NeoEdu, sau đó làm việc theo nhóm 4 người, hoàn thành Phiếu học tập số 1. Nhiệm vụ: (1) Nêu khái niệm thiết kế kĩ thuật; (2) Lấy ví dụ một sản phẩm tạo mới và một sản phẩm cải tiến; (3) Điền tiêu chí và ràng buộc cho giá để 3 bút theo mẫu phiếu.

Kiến thức HS rút ra: Thiết kế kĩ thuật là quá trình tạo giải pháp cho nhu cầu hoặc vấn đề trong điều kiện và ràng buộc. Sản phẩm có thể được tạo mới hoặc cải tiến (ví dụ: thêm đế chống lật cho giá cũ dễ đổ là cải tiến). Tiêu chí mô tả điều cần đạt; ràng buộc là giới hạn như ngân sách, vật liệu, thời gian, kích thước, an toàn. Hình thức đẹp không thay chức năng và an toàn. Phiếu học tập số 1 hoàn thành đúng gồm: tiêu chí giữ được 3 bút, đứng vững, không cạnh sắc, dễ lấy bút; ràng buộc rộng không quá 100 mm, chi phí không quá 20 000 đồng.

Giải thích được vì sao phải thử bằng dữ liệu, sửa khi chưa đạt và ghi lại quyết định; vận dụng được cách kiểm tra kết quả theo tiêu chí.

HS làm việc theo cặp, đọc phần Cách làm và ví dụ đã giải (giá để 3 bút). Thực hiện Phiếu học tập số 2: (1) Liệt kê các bước thiết kế theo thứ tự; (2) Đề xuất hai phương án giá để 3 bút (cốc giấy gia cường, khay bìa); (3) Nêu cách thử từng tiêu chí và ghi kết quả đạt hay chưa đạt; (4) Nêu quyết định sửa đổi nếu chưa đạt.

Kiến thức HS rút ra: quy trình gồm xác định vấn đề, đề xuất phương án, thử bằng dữ liệu, sửa khi chưa đạt và ghi quyết định. Không gọi bản phác chưa thử là sản phẩm chắc chắn thành công. Phương án mẫu: cốc giấy gia cường (đặt cốc vào đế bìa dày, dán thêm băng dính quanh đáy). Cách thử: đặt 3 bút, lấy lần lượt từng bút, ghi có lật hay không. Khi chưa đạt (ví dụ cốc bị lật khi lấy bút), quyết định sửa là tăng đế hoặc hạ trọng tâm và ghi lại lần thử thứ hai. Mọi việc gia công dao, kéo do người lớn thực hiện.

Vận dụng được ràng buộc ngân sách và kích thước để tính toán và lựa chọn phương án có lí giải.

HS làm bài tập trên học liệu NeoEdu hoặc trên bảng, gồm 4 câu: (1) Ràng buộc ngân sách là gì? (2) Ghép phát biểu với vai trò (chức năng cần đạt, giới hạn kích thước, tiêu chí an toàn). (3) Ngân sách 20 000 đồng, phương án dùng 12 000 đồng vật liệu và 3 000 đồng phụ kiện, còn bao nhiêu đồng? (4) Hai phương án: A 15 000 đồng, rộng 90 mm, ổn định; B 18 000 đồng, rộng 120 mm, ổn định. Với giới hạn rộng không quá 100 mm, chọn phương án nào và vì sao? Nhóm ghi đáp án vào Phiếu học tập số 2 (mục luyện tập).

Đề và đáp án: (1) Đáp án C: giới hạn tiền được dùng. (2) Chức năng cần đạt – giữ được 3 bút, lấy thuận tiện; giới hạn kích thước – rộng không quá 100 mm; tiêu chí an toàn – không cạnh sắc, đứng vững. (3) $20\,000 - 12\,000 - 3\,000 = 5\,000$; còn 5 000 đồng dự phòng. (4) Chọn phương án A vì đáp ứng giá không quá 20 000 đồng và rộng không quá 100 mm; phương án B vượt giới hạn chiều rộng (120 mm > 100 mm) dù vẫn trong ngân sách. Không tự nới giới hạn khi chưa được duyệt.

Vận dụng được cách mô tả vấn đề thiết kế bằng yêu cầu cụ thể, tiêu chí và cách kiểm tra thay vì mô tả chung chung như "làm đồ đẹp".

HS làm việc cá nhân, viết một mô tả vấn đề thiết kế cho giá để 3 bút trên bàn học ở nhà theo khung: nhu cầu, tiêu chí (ít nhất 3 tiêu chí), ràng buộc (kích thước, chi phí, vật liệu, an toàn), cách thử và ghi kết quả. Bài làm nộp vào buổi học sau. Gợi ý trả lời: giá giữ 3 bút, không lật khi lấy bút, rộng không quá 100 mm, chi phí không quá 20 000 đồng, vật liệu sạch không sắc; thử bằng cách đặt 3 bút và lấy từng chiếc, ghi có lật hay không.

Sản phẩm: một đoạn mô tả vấn đề thiết kế gồm yêu cầu cụ thể (giữ 3 bút trên bàn học nhỏ, dễ lấy, không lật), tiêu chí kiểm được (rộng không quá 100 mm, chi phí không quá 20 000 đồng, không cạnh sắc) và cách thử nghiệm ghi kết quả trung thực. Ví dụ mức đạt: có đủ 3 nhóm nội dung và cách thử cụ thể; nếu chưa thử thì ghi rõ đây là kế hoạch.