Vibrobots là những robot nhỏ bé chạy bằng động cơ rung có thể dễ dàng chế tạo. Trong bài soạn STEM tiểu học này, các em học sinh sẽ được làm quen với những thiết kế kỹ thuật khi chế tạo robot của riêng mình từ các vật liệu thủ công. Vì ở giai đoạn tiểu học, việc tiếp xúc với robot là chưa nhiều, do đó đây là hoạt động rất phù hợp và gần như sẽ là bước đệm đầu tiên để các em có thể nghiên cứu và tiến sâu hơn trong lĩnh vực này. Bài soạn STEM tiểu học này bao gồm 7 phần chính, bao gồm các bước để tiến hành chế tạo chú robot thông minh Vibrobots. Bây giờ, hãy cùng OhStem tìm hiểu từng bước nhé!
Mục lục
Vật liệu
- Động cơ rung (1)
- Pin đồng xu (1)
- Bìa các tông
- Giấy thủ công
- Tăm xỉa răng
- Que kem
- Chất tẩy rửa đường ống
- Ống hút
- Nắp chai
- Kẹp giấy
- Kéo
- Băng dính 2 mặt
Thông tin cơ bản cho giáo viên – Bài soạn STEM tiểu học
Mục này bao gồm phần đánh giá nhanh dành cho giáo viên về khoa học và các khái niệm được đề cập trong bài học. Giáo viên có thể giới thiệu sơ qua về bài học và chủ đề mà lớp học sẽ được thực hiện trong buổi học ngày hôm nay.
Các em đã bao giờ nhận thấy điện thoại di động của mình có thể chuyển động nhẹ như thế nào nếu nó rung khi ngồi trên bề mặt cứng? Bên trong điện thoại có một động cơ nhỏ gây ra rung động. Động cơ chạy bằng pin, có chức năng lưu trữ năng lượng điện. Loại động cơ tương tự cũng được sử dụng trong bộ điều khiển trò chơi điện tử để làm cho chúng rung lên.
Trong dự án này, chúng ta sẽ xây dựng một mạch điện đơn giản bằng cách kết nối một pin nhỏ với một động cơ rung. Học sinh sẽ gắn mạch điện của mình vào thân một con robot được chế tạo từ vật liệu thủ công. Động cơ rung sẽ làm cho robot kêu vo ve như một con bọ. Tuy nhiên, tất cả những rung động đó có thể làm cho robot chao đảo và dễ bị ngã.
Do đó, các em học sinh sẽ sử dụng quy trình thiết kế kỹ thuật để chế tạo một robot cứng cáp có thể di chuyển xung quanh với động cơ rung mà không bị ngã. Quá trình thiết kế kỹ thuật có thể lặp đi lặp lại nhiều lần đến khi các em ra được kết quả hoàn hảo nhất. Nhiều khi robot sẽ hoạt động không tốt trong lần thử đầu tiên, các em sẽ phải kiểm tra, thiết kế lại và kiểm tra lại chúng cho đến khi có được một robot hoạt động tốt.
Để giúp lớp chế tạo ra được những chú robot tốt nhất, bạn sẽ cần phải hiểu được một số thuật ngữ cơ bản về mạch điện. Mỗi pin và động cơ đều có hai dây, như trong hình.
- Khi chỉ có một bộ dây được kết nối, nó được gọi là mạch hở. Không có đường dẫn hoàn chỉnh cho dòng điện, vì vậy động cơ sẽ không rung.
- Khi cả hai cặp dây được kết nối, nó được gọi là mạch kín. Điện có thể chạy theo một vòng hoàn chỉnh từ pin và qua động cơ, và động cơ sẽ rung.
- Khi các dây của pin chạm vào nhau, nó được gọi là ngắn mạch. Ngắn mạch là không tốt vì chúng sẽ làm hao pin rất nhanh và thậm chí gây nóng máy.
Pin trong dự án này không có công tắc bật/tắt. Vì vậy, để “tắt” robot, bạn sẽ cần ngắt kết nối một bộ dây để tạo mạch hở. Để “bật” robot, bạn sẽ cần kết nối lại các dây dẫn để tạo thành một mạch kín.
Công việc chuẩn bị – Bài soạn STEM tiểu học (10 phút)
Đầu tiên, bạn nên sắp xếp tài liệu của mình trước:
- Một pin và một động cơ cho mỗi nhóm.
- Đặt tất cả các vật liệu thủ công ở một vị trí trung tâm.
- In ra các bản sao của bảng học sinh.
Hộp dụng cụ dành cho giáo viên
- Câu đố (Google Lớp học)
- Bảng tính học sinh (PDF)
- Đáp án (PDF)
Tương tác – Hướng dẫn thiết kế bài soạn STEM tiểu học (5 phút)
Có ai đã từng thấy điện thoại di động hoặc bộ điều khiển trò chơi điện tử rung lên không? Điều gì khiến chúng có thể rung như vậy?
Điện thoại di động và bộ điều khiển trò chơi có động cơ nhỏ bên trong khiến chúng rung lên (giáo viên có thể giơ động cơ lên để minh hoạ).
Điều gì xảy ra với điện thoại di động hoặc bộ điều khiển nếu nó rung khi được đặt trên bề mặt phẳng và cứng?
Các rung động sẽ khiến điện thoại hoặc bộ điều khiển di chuyển xung quanh.
Trong dự án này, chúng ta sẽ ứng dụng những rung động đó để chế tạo một robot nhỏ bé có thể di chuyển xung quanh. Các rung động có thể làm cho robot bị ngã, vì vậy mục tiêu của chúng ta sẽ là chế tạo những chú robot cứng cáp có thể di chuyển xung quanh mà không bị ngã.
Khám phá (45 phút)
Lắp ráp mạch
Hướng dẫn cả lớp qua các bước sau để kiểm tra mạch:
Nối vòng tròn màu vàng với dây màu đỏ và đen. Phần này là được gọi là pin
Nối hình trụ màu xám với dây màu đỏ và xanh lam. Phần này được gọi là động cơ. Chú ý không nên kéo dây quá mạnh, nếu không bạn có thể làm đứt dây.
Xoắn các phần kim loại tiếp xúc của dây pin màu đỏ và dây động cơ màu đỏ với nhau. Chúng phải được xoắn đủ chặt để nếu bạn kéo nhẹ chúng, chúng sẽ không bị bung ra.
Điều gì xảy ra?
Động cơ sẽ rung! Bây giờ chúng ta có một mạch kín, và có một vòng hoàn chỉnh để dòng điện chạy từ pin và qua động cơ.
Chế tạo Robot – Bài soạn STEM tiểu học
Bây giờ, hãy để mỗi nhóm tự thiết kế và chế tạo robot:
Cho học sinh xem các tài liệu có sẵn cần thiết cho việc thiết kế. Khuyến khích các em sử dụng worksheet ghi ra những việc cần làm và phác thảo các thiết kế trước khi bắt đầu xây dựng.
Không có một quy chuẩn cụ thể nào cho chú robot của chúng ta, tất cả đều phụ thuộc vào sự sáng tạo của các em nhỏ. Do đó hãy để các e tự thiết kế và thử nghiệm theo trí tưởng tượng và khả năng của mình.
Sau khi hoàn thiện phần thân, giáo viên hướng dẫn các em gắn mô tơ và bình điện vào thân robot bằng băng dính 2 mặt.
Xoắn dây pin màu đen và dây động cơ màu xanh lam lại với nhau (đủ chặt để chúng không bị bung ra nhưng đủ lỏng để bạn có thể tháo chúng ra để tắt robot). Robot sẽ bắt đầu rung.
Đặt robot xuống bàn và quan sát cách nó di chuyển. Ghi những điều quan sát được vào phiếu học sinh.
Điều gì xảy ra?
Kết quả sẽ khác nhau tùy thuộc vào cách chế tạo robot của từng nhóm học sinh. Một số robot có thể vo ve xung quanh bàn nếu chúng nhẹ và chắc chắn. Tuy nhiên, robot quá nặng hoặc quá linh hoạt có thể không di chuyển được. Robot quá cao có thể bị ngã.
Chúng ta có nhận thấy vấn đề mà robot đang gặp phải hay không? Làm thế nào để khắc phục những vấn đề đó?
Câu trả lời sẽ khác nhau tùy thuộc vào cách học sinh chế tạo robot. Ví dụ:
- Các robot thường xuyên bị ngã có thể được làm ngắn hơn hoặc rộng hơn để ổn định.
- Các robot bị vỡ hoặc động cơ/pin rơi ra có thể được gia cố bằng nhiều băng dính hơn.
- Những robot quá nặng để di chuyển có thể được thiết kế lại bằng vật liệu nhẹ hơn.
Giáo viên cho phép học sinh thiết kế và kiểm tra lại robot của mình khi thời gian cho phép. Khi thời gian cho phép, hãy yêu cầu mỗi nhóm chia sẻ thiết kế cuối cùng với toàn thể lớp học. Nó khác với thiết kế ban đầu như thế nào?
Và cuối cùng gắt kết nối các dây màu xanh và đen để tắt tất cả các rô bốt khi mọi người đã hoàn tất quá trình kiểm tra.
>> Giáo cụ học và làm quen với robot dành cho trẻ từ 8 tuổi: xBot – Robot STEM Kit
Suy ngẫm (10 phút)
Trong bài soạn STEM tiểu học này, giáo viên nên đưa ra một số câu hỏi và cùng học sinh thảo luận, sau đây là một số gợi ý:
Mọi người đã gặp phải những vấn đề gì khi chế tạo robot của mình?
Các em đã thực hiện những thay đổi gì đối với robot của mình để khắc phục những vấn đề đó?
Một số thiết kế có hoạt động tốt hơn những thiết kế khác không? Tại sao hoặc tại sao không?
Lời kết
Trên đây là gợi ý về bài soạn STEM tiểu học chủ đề kỹ thuật: Sáng tạo robot Vibrobot. Hy vọng bài viết trên sẽ mang lại cho quý thầy cô nhiều thông tin bổ ích có thể áp dụng trong bài soạn STEM tiểu học của riêng mình. Nếu thầy cô có còn thắc mắc nào khắc hoặc cần được tư vấn, hỗ trợ, xin vui lòng liên hệ với OhStem tại đây!
Để tìm hiểu thêm về các đồ chơi, giáo cụ STEAM cho bé, vui lòng liên hệ OhStem qua:
- Fanpage: https://www.facebook.com/ohstem.aitt
- Hotline: 08.6666.8168
- Youtube: https://www.youtube.com/c/ohstem
OhStem Education – Đơn vị cung cấp công cụ và giải pháp giáo dục STEAM cho mọi lứa tuổi tại Việt Nam
