Giáo án Bài 20. Dự án: Thiết kế hệ thống tưới cây tự động

Huy động kiến thức nền, nhận ra lượng nước tưới không cố định cho mọi cây và xác định nhiệm vụ của dự án.

GV nêu tình huống: lớp có một chậu húng quế, cuối tuần không có người tưới. Các em cần thiết kế hệ thống tưới cho chậu này.
Câu hỏi GV đặt ra:

• Mọi cây đều cần lượng nước như nhau à? Vì sao?
• Trước khi chọn lượng nước tưới, cần khảo sát những gì?
• Dự án của chúng ta cần đạt những yêu cầu nào?

HS nêu được: nhu cầu nước phụ thuộc loài cây, kích thước chậu, loại giá thể và điều kiện môi trường nên không có một lượng cố định cho mọi cây. Các yêu cầu của dự án: phù hợp một chậu cây, ổn định, dễ lắp và vận chuyển, tiết kiệm vật liệu, không gây hại môi trường, an toàn trong phạm vi lớp.

Giải thích được nguyên lí, yêu cầu của dự án và so sánh được giải pháp bấc với bộ kit cảm biến/bơm về ưu điểm, hạn chế, điều kiện áp dụng.

HS làm việc theo mảnh ghép. Nhóm chuyên gia A (2 nhóm) nghiên cứu giải pháp bấc; nhóm chuyên gia B (2 nhóm) nghiên cứu bộ kit cảm biến/bơm. Mỗi nhóm đọc phần kiến thức nền tảng của bài và hoàn thành Phiếu học tập số 1.
Câu hỏi GV đặt ra:

• Bấc hút nước theo nguyên lí nào? Có cần nguồn điện không?
• Kit cảm biến/bơm tưới theo điều kiện nào? Cần thiết bị gì đi kèm?
• Mỗi giải pháp có hạn chế gì, và vì sao phải thử nghiệm trước khi kết luận?

Phiếu học tập số 1 hoàn thành. Kiến thức HS rút ra:

• Dự án cần phù hợp một chậu cây, ổn định, dễ lắp, tiết kiệm vật liệu, không gây hại môi trường.
• Bấc: không cần điện, chi phí thấp, lắp đơn giản; lượng nước phụ thuộc giá thể và độ tiếp xúc nên khó đoán đúng lượng, dễ ướt hoặc khô nếu không thử.
• Kit cảm biến/bơm: tưới chủ động theo ngưỡng độ ẩm; cần nguồn pin và thiết bị tương thích, phải hiệu chỉnh; cần tách nước và điện, người lớn kiểm tra trước khi dùng.
• Không giải pháp nào hoàn hảo; mỗi giải pháp đều phải thử theo điều kiện thực tế.

Vận dụng được cách lập bảng chi phí, tính lượng nước giảm và nêu được quy trình thử nghiệm 3 ngày với điều chỉnh khi cần.

GV trình bày mẫu hoàn chỉnh: hệ bấc cho một chậu húng quế của lớp, dùng bình nhựa thực phẩm sạch 500 ml, đế chống lật, bấc cotton sạch, khay hứng. Chi phí: bình tái dùng 0 đồng, bấc 5 000 đồng, đế/khay 10 000 đồng, nhãn 2 000 đồng.
Mẫu thử một ngày: mực bình từ 500 ml còn 420 ml.
Nhiệm vụ nhóm: tính tổng chi phí; tính lượng nước giảm; hoàn thiện Phiếu học tập số 2 (kế hoạch theo dõi 3 ngày).
Câu hỏi GV đặt ra:

• Tổng chi phí mẫu là bao nhiêu? Lượng nước giảm bao nhiêu?
• Có thể kết luận cây húng quế cần đúng 80 ml mỗi ngày không? Vì sao?
• Nếu sau một ngày giá thể quá ướt, nhóm sẽ làm gì?

• Tổng chi phí: $5\,000 + 10\,000 + 2\,000 + 0 = 17\,000$ đồng.
• Lượng nước giảm: $500 - 420 = 80$ ml; đây là số liệu thu được, chưa chứng minh cây hút hết hay lượng đó là tối ưu (có thể do bay hơi hoặc thất thoát).
• Phiếu học tập số 2 có cột ngày, phiên bản, mực đầu/cuối, độ ẩm, nước tràn, nhận xét.
• Nếu quá ướt: điều chỉnh bấc hoặc vị trí bố trí theo ý kiến GV, rồi thử lại; không tự ý tăng áp lực hay thay đổi vật liệu nguy hiểm.

Vận dụng kiến thức của bài để đọc đúng dữ kiện, tính toán, nhận xét và chọn đáp án; rèn kĩ năng kiểm tra kết quả.

HS làm 6 câu tự luyện (trên học liệu NeoEdu hoặc bảng phụ), trả lời cá nhân trước rồi kiểm tra theo cặp:

1. Trước khi chọn lượng nước cần, phải xác định gì? A. Loài cây, chậu, giá thể và điều kiện; B. Chỉ màu bình; C. Chỉ tên nhóm; D. Chỉ giá bấc.
2. Hệ bấc có cần tuyên bố cấp nước chính xác mọi tình huống không? A. Có vì không dùng điện; B. Có vì bình 500 ml; C. Có vì vật liệu rẻ; D. Không, cần thử theo điều kiện và theo dõi.
3. Bấc 5 000 đồng, đế/khay 10 000 đồng, nhãn 2 000 đồng, bình tái dùng 0 đồng. Tổng chi phí mẫu là bao nhiêu đồng?
4. Bình trước 500 ml, sau 420 ml theo dữ liệu mẫu một ngày. Lượng nước trong bình giảm bao nhiêu ml?
5. Chọn hai tiêu chí thử của hệ mẫu. A. Giá thể không quá khô/úng theo cây và hướng dẫn; B. Không rò tràn gây trơn hoặc cản lối; C. Bình càng cao càng tốt bất kể kết quả; D. Giấu lần tràn khỏi báo cáo.
6. Dữ liệu 500 → 420 ml đủ chứng minh cây húng quế nào cũng cần 80 ml mỗi ngày. Đúng hay sai?

Đáp án:

1. A. Nhu cầu và thoát nước phụ thuộc cây và điều kiện, không có định mức chung.
2. D. Không điện giảm một nguy cơ nhưng không bảo đảm lượng nước phù hợp hoặc ổn định.
3. 17 000 đồng: $5\,000 + 10\,000 + 2\,000 + 0 = 17\,000$ đồng.
4. 80 ml: $500 - 420 = 80$ ml; có thể gồm nước vào giá thể, bay hơi hoặc thất thoát, không tự coi toàn bộ do cây hút.
5. A và B. Chức năng và an toàn cần cùng đạt; không coi tăng lưu lượng vô hạn là tốt.
6. Sai. Đó là một điều kiện mẫu, không tổng quát được nhu cầu của mọi cây.

Lập được hồ sơ dự án hoàn chỉnh cho hệ bấc, so sánh với kit cảm biến/bơm trong phạm vi lớp và đưa ra quyết định kèm lí do an toàn.

Nhóm hoàn thiện hồ sơ dự án gồm: (1) bản vẽ sơ đồ bình–bấc–giá thể; (2) vật liệu và chi phí; (3) quy trình lắp đặt an toàn; (4) bảng thử nghiệm theo Phiếu học tập số 2; (5) điều chỉnh và hướng dẫn kiểm tra hằng ngày.
Câu hỏi GV đặt ra:

• Với mẫu của nhóm, nên chọn bấc hay kit cảm biến/bơm? Vì sao?
• Nếu vắng nhà nhiều ngày, nhóm có để hệ tưới chạy mà chưa thử không?
• Bố trí bình thế nào để không cản lối và không gây trơn?

Hồ sơ dự án gồm đủ 5 mục. Phần so sánh: chọn bấc cho mẫu lớp vì không cần điện, chi phí thấp, dễ lắp; vẫn phải thử nhiều ngày và điều chỉnh. Kit cảm biến/bơm được giữ làm phương án mở rộng khi có thiết bị tương thích, có hiệu chỉnh và có người lớn kiểm tra nguồn. Quyết định an toàn: không để hệ tưới hoạt động khi chưa thử, bình đặt chắc, không cản lối; khi vắng dài ngày phải kiểm tra trước đó.