5. Cấu trúc khoá luận
2.4.2 Kế hoạch tổng thể
Chủ đề
HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG CHO CHẬU CÂY ĐỂ
31 Đối tượng HS ;Lớp 7 - 8 Sốlượng HS 5 HS/nhóm GV hướng dẫn Thời lượng 3 tiết (135 phút) hoặc 1 buổi học 3 giờ (150-180 phút) Thiết bị
1. Bộ thiết bị hệ thống tưới tựđộng (Tài liệu hướng dẫn 2.9.1)
2. Dụng cụ hỗ trợ khác (Tài liệu hướng dẫn 2.9.2)
Mô tả chủđề
Cây trồng đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống của con người và nước là một thành tố quan trọng đảm bảo sự tồn tại và phát triển của cây trồng. Chủđề giúp HS giải quyết vấn đềchăm sóc một chậu cây nhỏ khi vắng nhà một thời gian bằng cách tạo ra một hệ thống tưới tự động cho chậu cây nhỏ. Với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin cùng với những thiết bị máy móc đa dạng như cảm biến độ ẩm, động cơ máy bơm, rơle và lập trình Arduino, HS có thể thực hiện tìm hiểu cấu tạo, cách vận hành thiết bị, lắp ráp, lập trình cơ bản. Thông qua khám phá các hoạt động học tập, HS có thể rèn luyện kỹnăng đo đạc, xử lý số liệu, thao tác thí nghiệm, kỹnăng lắp ráp cơ bản.
Bài học dựa trên quy trình 6E bao gồm: Khơi gợi và tạo hứng thú (Engaging), Khám phá (Exploring), Giải thích (Explaining), Thiết kế và chế tạo (Engineering), Mở rộng (Enrich) và Đánh giá (Evaluating). Học liệu cũng có nguồn gốc từ mô hình dạy học và phù hợp với HS cấp 2. Chủđềtheo định hướng khơi gợi để HS vận dụng kiến thức đã học hoặc tìm hiểu thêm kiến thức để giải quyết vấn đề, đồng thời HS được rèn luyện các thao tác kĩ thuật, hình thành tư duy giải quyết vấn đề trong cuộc sống.
Các nội dung liên quan
- Vật lý lớp 7:
o Bài 19: Dòng điện. Nguồn điện
o Bài 25: Hiệu điện thế
o Bài 26: Hiệu điện thế giữa hai đầu dụng cụ dùng điện
o Bài 27, 28: Thực hành đo hiệu điện thếvà cường độdòng điện
- Công nghệ lớp 7:
o Bài 19: Các biện pháp chăm sóc cây trồng - Tin học lớp 8:
32
o Bài 2: Làm quen với chương trình và ngôn ngữ lập trình
o Bài 6: Câu lệnh điều kiện
o Bài 7: Câu lệnh lặp Hoạt động của HS HS tiến hành tìm hiểu vềđộẩm đất, độẩm phù hợp với một số loại cây trồng HS thiết kế cấu trúc hệ thống tưới tựđộng.
HS hiểu được các hoạt động của cảm biến độ ẩm, động cơ máy bơm, role điều khiển, linh kiện hỗ trợ
HS tiến hành đo đạc hiệu điện thếđầu ra của cảm biến độ ẩm, lắp ráp và hàn các linh kiện vào mạch điện
HS bước đầu lập trình với Arduino
Tài liệu hướng
dẫn GV File hướng dẫn, hình ảnh, video, bộ thiết bị thực hành
Mục tiêu theo quy trình 6E
Kết nối, tạo hứng thú【Engaging】
1. HS giới thiệu về loại cây trồng đã chọn.
2. HS khẳng định vai trò quan trọng của nước trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây.
3. HS đề xuất một số biện pháp để cung cấp đủ nước cho cây khi vắng nhà.
Tìm tòi, khám phá【Exploring】
1. HS hiểu nguyên tắc hoạt động của cảm biến độẩm, động cơ máy bơm, rơle và lập trình Arduino.
2. HS hiểu và đề xuất cách xác định độẩm của đất.
3. HS biết cách sử dụng các linh kiện và thiết kế mạch điện hệ thống tựđộng hóa.
Giải thích 【Explaining】
1. HS giải thích được nguyên lí cơ bản của hệ thống tưới tự động.
2. HS trình bày rõ được vai trò và nhiệm vụ của các bộ phận chính của hệ thống tưới tựđộng cơ bản.
Thực hành kĩ thuật【Engineering】
1. HS xác định được các linh kiện điện tử khác nhau và cách lắp đặt đúng vào vị trí trên bảng mạch đồng.
33 linh kiện.
3. HS vận hành được hệ thống tưới tựđộng và nhận xét hiệu quả của sản phẩm.
Mở rộng【Enriching】
1. HS suy nghĩ vềphương án với hệ thống nhiều cây hơn.
Đánh giá 【Evaluating】
1. HS tựđề xuất cải tiến đối với sản phẩm đã thực hiện. 2. HS có thể sử dụng mô hình hệ thống tưới tự động để
chăm sóc cho chậu cây của bản thân.
Tiến trình dạy học Buổi học Nội dung 1
- GV giới thiệu vai trò của cây trồng và nhấn mạnh yếu tố nước đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của cây trồng.
- GV cung cấp bảng độ ẩm thích hợp ứng với từng loại cây trồng, và giới thiệu công thức độẩm.
- GV đặt vấn đề và hình thành sơ đồ tư duy để thiết kế sản phẩm.
- HS tìm hiểu về cảm biến độ ẩm và cách tiến hành đo hiệu điện thếđầu ra AO của cảm biến.
2
- GV nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ bơm nước, rơle, giới thiệu lập trình Arduino.
- GV giới thiệu phần mềm lập trình dạng scratch “mBlock”. - GV giải thích ý nghĩa các thẻ lệnh trong chương trình và đưa
ra chương trình mẫu.
- HS tiến hành code và nạp code cho Arduino.
3
- GV giới thiệu board đồng và cách tạo ra board đồng.
- GV giới thiệu tên các linh kiện hỗ trợ để kết nối động cơ, rơle, Arduino vào mạch đồng.
- HS tiến hành lắp ráp các thiết bị vào mạch đồng. - GV tổ chức nhóm để HS hoàn thiện sản phẩm.
34
Tài liệu tham khảo
Bảng tham khảo độ ẩm thích hợp với một số loại cây trồng https://www.acurite.com/blog/soil-moisture-guide-for-plants- and-vegetables.html TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động dạy TG Học liệu Buổi 1 –Độẩm của đất và cây trồng Hoạt động 1. Khởi động 【Tạo hứng thú】【Khám phá】
1. Mỗi nhóm lần lượt giới thiệu về loại cây nhóm đã chọn trong vòng 1 phút.
tên loài cây
độ ẩm đất trồng thích hợp công dụng của cây
5
2. HS xem hình ảnh và nhận xét nước đóng vai trò
quan trọng đối với cây trồng. 2
3. GV đưa ra bảng độẩm cho một số loại cây 5 Hướng dẫn GV 2.1
Hoạt động 2. Tạo tình huống có vấn đề
【Tạo hứng thú】
1. Tình huống:Ai cũng có những chuyến nghỉngơi dài hạn cùng gia đình bạn bè, khi đó những con vật cưng trong nhà thì được gửi đến nhờ bạn bè, hàng xóm chăm sóc. Vậy những cây trồng trong nhà thì sẽnhư thế nào?
2
2. HS thảo luận nhómđề xuất phương án. HS vẽ
để thể hiện ý tưởng. 5
3. GV dẫn dắt vào chủđề
Một vài loại cây có thể chịu được một thời gian dài mà không cần nước, tuy nhiên có những loại cây chúng ta phải tưới nước hằng ngày. Như vậy khi đi chơi, chúng ta vẫn phải đảm bảo cây
35
của chúng ta nhận đủnước để tồn tại. GV đề cập về hệ thống tưới tựđộng.
Hoạt động 3. Hình thành sơ đồtư duy thiết kế hệ thống tưới tựđộng 【Khám phá】【Giải thích】
1. GV hình thành tư duy thiết kế sản phẩm hệ thống
tưới tựđộng thông qua sơ đồ. 5
Hướng dẫn GV 2.2 Hoạt động 4. Tìm hiểu về cảm biến độẩm 【Khám phá】【Thiết kế, chế tạo】 1. Giới thiệu cảm biến độẩm và công thức tính độ ẩm đất 3 Hướng dẫn GV 2.3.1 và 2.1
2. GV hướng dẫn HS đo hiệu điện thếđầu ra AO
trên cảm biến 3
3. HS thực hành đo giá trị hiệu điện thế đầu ra AO
ứng với giá trị độ ẩm. 12
Hướng dẫn GV 2.3.2
GV tổng kết buổi 1. 2
Buổi 2 – Máy bơm, role, và Arduino Hoạt động 1. Tìm hiểu vềmáy bơm
【Khám phá】【Thiết kế, chế tạo】
1. GV nêu nguyên tắc hoạt động của máy bơm 5 Hướng dẫn GV 2.4
2. HS khảo sát hoạt động của máy bơm ứng với hai giá trị hiệu điện thế nguồn cấp khác nhau và tìm đầu xảnước, đầu hút nước của máy bơm.
10 Hướng dẫn GV 2.4
Hoạt động 2. Tìm hiểu vềrơle
【Khám phá】
1. GV đưa ra sơ đồ mạch điện và giải thích nguyên
tắc hoạt động của rơle. 5
Hướng dẫn GV 2.5
Hoạt động 3. Giới thiệu về Arduino.
36
1. HS tìm hiểu về Arduino Nano 3 Hướng dẫn GV 2.6
2. GV giới thiệu và hướng dẫn HS sử dụng phần
mềm lập trình dưới dạng scratch “mBlock” 2
3. HS thực hành lập trình và nap code vào
Arduino. 10
GV tổng kết buổi 2 10
Buổi 3 - Kỹsư nhí Hoạt động 1. Xây dựng sơ đồ kết nối các bộ phận cho hệ thống tưới tựđộng 【Khám phá】【Thiết kế, chế tạo】 7 Hướng dẫn GV 2.7 Hoạt động 2. Giới thiệu mạch đồng 【Khám phá】【Thiết kế, chế tạo】
1. GV giới thiệu board đồng (phíp đồng) 2 Hướng dẫn GV 2.8
2. GV chỉ ra vị trí các bộ phận cần được lắp trên
board mạch 1
Hoạt động 3. Kỹsư lắp ráp
【Thiết kế, chế tạo】
1. GV hướng dẫn HS bắt ốc, gắn Rơle vào board 3
Hướng dẫn GV 2.9.3
2. GV hướng dẫn nối dây giữa role và domino và
lắp động cơ máy bơm, cảm biến 15
Hoạt động 4. Chạy thử và vận hành sản phẩm
【Thiết kế, chế tạo】
1. HS cắm cảm biến vào đất và chạy thửtrên đất
khô 5
2. HS thiết kế, áp dụng cho chậu cây của mình và
đánh giá sản phẩm 10
GV tổng kết buổi 3 và cả chủđề. 2 Tiến trình dạy học