Giáo án Bài 1. Thế giới kĩ thuật số

Nhận biết một số thiết bị quanh em có bộ xử lí và có khả năng tự động làm việc theo tín hiệu; từ đó đặt vấn đề cho bài học.

GV chiếu 3 hình minh họa: đèn hành lang tự bật khi trời tối, cửa tự động mở khi có người đến gần, máy giặt tự chọn chế độ theo khối lượng quần áo.
GV đặt câu hỏi:

• Thiết bị nào tự làm việc mà không cần người bấm nút?
• Thiết bị đó lấy thông tin từ đâu để biết cần làm gì?
• Nếu thiết bị làm sai thì có thể do đâu?

HS nêu được ít nhất ba thiết bị tự động và ghi vào vở nháp: đèn tự bật theo độ sáng, cửa tự động theo người đến gần, máy giặt chọn chế độ.
Dự kiến câu trả lời: thiết bị lấy thông tin từ cảm biến (ánh sáng, khoảng cách, khối lượng); sai có thể do cảm biến bị che hoặc đặt sai vị trí.
Ví dụ kết quả ghi bảng: Thiết bị tự động = nhận tín hiệu + làm theo quy tắc đã cài sẵn.

Nêu được vai trò của cảm biến, bộ xử lí và cơ cấu chấp hành; giải thích được cách bộ xử lí so sánh dữ liệu với ngưỡng để ra quyết định.

HS làm việc theo cặp với Phiếu học tập số 1 và mô hình đèn tự động trên trang NeoEdu.
Nhiệm vụ 1: Ghép các thẻ khâu (Cảm biến, Bộ xử lí, Đèn) với thẻ vai trò tương ứng.
Nhiệm vụ 2: Quan sát mô hình: cảm biến đo độ sáng → bộ xử lí so với ngưỡng → nếu tối thì bật đèn, nếu đủ sáng thì tắt đèn. Trả lời: Khi độ sáng đo được thấp hơn ngưỡng thì điều gì xảy ra?
Nhiệm vụ 3: Chỉ ra khâu nào là đối tượng được điều khiển (đèn).

Kết quả ghép đúng:

• Cảm biến – nhận dữ liệu môi trường (độ sáng).
• Bộ xử lí – so sánh với ngưỡng và ra quyết định theo lệnh.
• Đèn (cơ cấu chấp hành) – tạo tác động ánh sáng.
  Kết luận HS rút ra: Thiết bị tự động có chuỗi nhận dữ liệu → xử lí → tác động. Khi độ sáng thấp hơn ngưỡng, bộ xử lí ra lệnh bật đèn.
  Ghi vào vở: Cảm biến nhận dữ liệu; bộ xử lí ra quyết định; cơ cấu chấp hành tạo tác động; đèn là đối tượng được điều khiển.

Giải thích được tự động hóa tăng hiệu quả nhưng cần giám sát; nêu được lỗi dữ liệu, rủi ro riêng tư và phân biệt thiết bị điện với thiết bị có xử lí số.

HS làm việc nhóm 4 theo kĩ thuật khăn trải bàn. Mỗi HS ghi ý kiến ở phần của mình, sau đó thống nhất ý chung ở giữa bàn.
Câu hỏi chung: Tự động hóa mang lại lợi ích gì, rủi ro gì và cần làm gì để kiểm soát?
Nhóm xét ba tình huống: (1) cảm biến bị che nên đèn bật sai; (2) thiết bị thu thập dữ liệu vị trí của người dùng; (3) bóng đèn bật bằng công tắc tay.

Kết quả thảo luận nhóm dự kiến:

• Lợi ích: tăng hiệu quả, giảm thao tác thủ công.
• Rủi ro: cảm biến bị che hoặc đặt sai vị trí dẫn đến bật sai; lỗi dữ liệu hoặc lệnh có thể làm thiết bị sai; cần người giám sát và công tắc của người quản lí.
• Riêng tư: dữ liệu vị trí cá nhân có thể nhạy cảm, cần bảo vệ và chỉ thu thập đủ mục đích; không thể coi là an toàn chỉ vì đổi tên tệp.
• Phân biệt: bóng đèn bật bằng công tắc tay là thiết bị điện nhưng không có bộ xử lí số, nên không phải mọi thiết bị điện đều là thiết bị có xử lí số.

Vận dụng kiến thức về chuỗi nhận – xử lí – tác động, tính tự động có kiểm tra và bảo vệ dữ liệu cá nhân để làm đúng các bài tập 1 đến 6.

HS làm bài tập 1 đến 6 trên trang NeoEdu (phần bài tập tương tác) hoặc trên phiếu in.
Bài 1: Bộ phận nhận mức sáng là gì? A. Cảm biến; B. Bộ xử lí quyết định ngưỡng; C. Đèn chấp hành; D. Bộ nhớ lưu lịch sử.
Bài 2: Thiết bị tự động vẫn cần kiểm tra lỗi. Đúng hay sai?
Bài 3: Đèn bật sau lệnh thuộc khâu nào? A. Đầu vào đo sáng; B. Tác động đầu ra; C. Bước so sánh trong bộ xử lí; D. Bước lưu dữ liệu cảm biến.
Bài 4: Mọi thiết bị dùng điện đều bắt buộc có bộ xử lí số. Đúng hay sai?
Bài 5: Ghép khâu: Cảm biến, Bộ xử lí, Đèn với vai trò nhận dữ liệu, ra quyết định theo lệnh, tạo ánh sáng.
Bài 6: Dữ liệu vị trí cá nhân cần gì? A. Bảo vệ và chỉ thu đủ mục đích; B. Luôn công khai vì thiết bị tự thu; C. Lưu vô thời hạn dù hết mục đích; D. Chỉ đổi tên tệp là đủ ẩn danh.

Đáp án:

• Bài 1: A (cảm biến nhận đại lượng môi trường).
• Bài 2: Đúng (cảm biến hoặc lệnh có thể sai).
• Bài 3: B (đèn là đối tượng được điều khiển).
• Bài 4: Sai (có thiết bị điện không điều khiển số).
• Bài 5: Cảm biến – nhận dữ liệu; Bộ xử lí – ra quyết định theo lệnh; Đèn – tạo ánh sáng.
• Bài 6: A (dữ liệu vị trí có thể nhạy cảm).
  HS tự chấm và ghi số câu đúng vào vở.

Vận dụng được chuỗi nhận – xử lí – tác động để lập sơ đồ điều khiển đèn tự động dùng cảm biến sáng; nêu được một rủi ro và cách xử lí an toàn.

HS làm việc nhóm 4 với Phiếu học tập số 2.
Nhiệm vụ 1 (bài 7): Lập sơ đồ điều khiển đèn tự động dùng cảm biến sáng và nêu một rủi ro. Chỉ lập mô hình hoặc sơ đồ trên giấy hoặc phần mềm sơ đồ, không lắp hoặc sửa thiết bị điện thật.
Nhiệm vụ 2 (bài 8): Nếu đèn nhấp nháy khi trời gần ngưỡng, em có nên tự tháo thiết bị điện để sửa không? Vì sao? Nên làm gì?

Sản phẩm tham khảo (bài 7, thang 1 điểm): Sơ đồ đủ cảm biến – bộ xử lí – đèn: 0,4 điểm; mô tả hai trạng thái sáng và tối: 0,3 điểm; nêu một rủi ro và cách báo người phụ trách: 0,3 điểm. Chấp nhận phương án tương đương đúng, có lí giải và an toàn.
Ví dụ sơ đồ: Cảm biến đo độ sáng → bộ xử lí so với ngưỡng → nếu tối thì bật đèn; nếu đủ sáng thì tắt đèn. Rủi ro: cảm biến bị che có thể bật sai; cần vị trí lắp phù hợp và công tắc của người quản lí.
Đáp án bài 8 (thang 1 điểm): An toàn 0,5 điểm; chẩn đoán có lí 0,5 điểm. Không tự tháo hoặc sửa thiết bị điện; ngừng dùng theo hướng dẫn và báo người phụ trách; đề xuất kiểm tra ngưỡng và vị trí cảm biến.