Truyền tải thông tin

(LƯU Ý: Bài học này bao gồm Phần A và Phần B. Cả hai đều quan trọng trong việc tiếp cận tiêu chuẩn học tập đầy đủ. Nếu thời gian có hạn, hãy xem xét cả hai phần để chọn ra các yếu tố đáp ứng nhu cầu của học sinh.)

Trọng tâm của bài học này là so sánh nhiều cách để gửi thông điệp với các mẫu (mật mã). Mô hình đem đến cơ hội thực hành thú vị, trực quan để thử nghiệm và so sánh các mật mã mà học sinh thiết kế. Hãy khuyến khích học sinh tự thiết kế và lắp ráp mật mã và thiết bị của riêng mình để gửi những mật mã ấy. Nhấn mạnh rằng không có mô hình chính xác tuyệt đối.

• Nền tảng khoa học - Truyền tải thông tin:
  • Làm quen với các tùy chọn mã hóa được đề xuất trong phần Khám phá, tại đây học sinh sử dụng các khối Ánh sáng và/hoặc Âm thanh để gửi thông điệp bằng các mẫu theo nhiều cách khác nhau.
  • Cả hai phương pháp được cung cấp đều là mật mã thay thế, trong đó mỗi chữ cái trở thành một con số được thể hiện bằng một hoặc nhiều ánh sáng nhấp nháy hoặc âm thanh, ví dụ A = 1, B = 2, v.v.
  • Học sinh sẽ cần các tiêu chí và ràng buộc có thể được thiết lập trong hoạt động Tham gia để thử nghiệm trở nên hữu ích.
• Xây dựng kiến thức tiền đề - Truyền tải thông tin: Sử dụng các tài liệu khoa học cốt lõi của giáo viên, chia sẻ thông tin, hình ảnh và định nghĩa:
  • Mật mã là một loạt các mẫu sử dụng số, chữ cái, âm thanh, ánh sáng và/hoặc ký hiệu để thể hiện thông điệp. Ví dụ như mỗi chữ cái được thể hiện trong mã Morse bằng đèn nháy hoặc tiếng bíp dài hoặc ngắn.
  • Trong những khoảng thời gian và không gian khác nhau, con người đã sử dụng nhiều hệ thống mẫu để gửi đi thông tin được mã hóa.
  • Ngày nay, thông tin thường được truyền đi bằng điện tử từ nguồn này sang nguồn khác nhờ các mẫu mã nhị phân sử dụng các số 1 và 0 để thể hiện văn bản, âm thanh và hình ảnh. Các con số được giải mã bởi các thiết bị điện tử như điện thoại di động tạo thành một dạng mà chúng ta nhận ra.
  • Tiêu chí có nghĩa là các yêu cầu cần được đáp ứng để một dự án thành công, chẳng hạn như tiêu chí dễ sử dụng và an toàn.
    Ràng buộc là các giới hạn đối với dự án, như thời gian hoặc chi phí.
  • Từ vựng chính: mẫu, mật mã, truyền tải thông tin, tiêu chí, ràng buộc
• Kinh nghiệm lắp ráp và lập trình: Xem lại các đề xuất trong Kế hoạch Bài giảng. Đối với bài học này, giáo viên cũng có thể muốn
  • Củng cố lại bằng hướng dẫn Đèn và Cảm biến màu sắc trong menu Bắt đầu của ứng dụng SPIKE.
  • Thử một hoặc nhiều bài học khác trong học phần Khoa học để có thêm kinh nghiệm lắp ráp và làm quen với Khối hình chữ trong Ứng dụng SPIKE.
  • Sử dụng bài học Giao tiếp bằng Ánh sáng và Âm thanh để mang đến nguồn cảm hứng và hỗ trợ lắp ráp.
• Tài nguyên: Tìm một ví dụ bản in hoặc kỹ thuật số về mã Morse để chia sẻ trong hoạt động Tham gia.

PHẦN A (45 phút)

• Giới thiệu (các) nhân vật chính của câu chuyện và thử thách đầu tiên: Maria, Leo, Daniel và Sofie sử dụng một mật mã đặc biệt để chia sẻ các ý tưởng với nhau. Hãy tạo mật mã của riêng em để giao tiếp với bạn bè nhé!

• SUY NGHĨ - Triển khai một cuộc thảo luận ngắn gọn về (các) chủ đề bài học, sử dụng hình ảnh câu chuyện nếu muốn.

  • Kể ra một số cách các mẫu được sử dụng để truyền tải thông tin. (mẫu tiếng trống hoặc âm thanh; Mã Morse, sử dụng mẫu tín hiệu dài và ngắn; đèn tín hiệu tại sân bay hoặc từ tàu biển. Cân nhắc việc chia sẻ một mẫu mã Morse.)
  • Thiết kế mật mã có thể cần những tiêu chí gì? (sử dụng mẫu để mã hóa thông tin, truyền thông điệp chính xác, hệ thống dễ sử dụng và nhanh chóng)
  • Còn những ràng buộc thì sao? (khoảng cách, vật liệu, độ an toàn, ví dụ như tránh quá nhiều học sinh di chuyển cùng một lúc; mật mã gửi thông điệp quá chậm và có thể gây trì hoãn đối với thông tin khẩn cấp)
  • Giúp học sinh xác định các tiêu chí và ràng buộc các em sẽ sử dụng: Một bộ tiêu chuẩn duy nhất dành cho cả lớp sẽ giúp so sánh các nhóm dễ dàng hơn. Việc có nhiều lựa chọn sẽ thúc đẩy sự đa dạng của giải pháp.

• Phát một Bộ SPIKE^™ Essential và một thiết bị cho mỗi nhóm.

• Khi các em thực hiện, hãy cân nhắc chia sẻ các ví dụ dưới đây để hỗ trợ cho việc lắp ráp hoặc lập trình. Nhấn mạnh rằng không có mô hình hay chương trình chính xác tuyệt đối. Học sinh có thể thiết kế và lắp ráp bất kỳ mô hình và mã thông điệp nào mà các em muốn trong bài học dự án mở này.

• Yêu cầu học sinh:

  • Tạo và viết ra ít nhất hai mật mã khác nhau để gửi những từ có chứa các chữ cái từ A đến E (ví dụ: A = tiếng sói hú; B = tiếng chim hót; C = tiếng mèo kêu; v.v.).
  • Bắt đầu LẮP RÁP và LẬP TRÌNH một mô hình để gửi các thông điệp đã mã hóa bằng những hệ thống khác nhau. Thể hiện cách mô hình này hỗ trợ giao tiếp với bạn bè.
  • Kiểm tra mật mã tự viết theo cặp hoặc với các nhóm khác, sử dụng các tiêu chí và ràng buộc đã thiết lập.

• Giúp các em động não về cách lập trình đèn ma trận để tạo ra một mẫu truyền tải thông tin. Ví dụ, học sinh có thể sử dụng các tiêu chí và ràng buộc thiết kế chung và sau đó thử nghiệm các ý tưởng dưới đây:

  • BED (cái giường) được viết bằng số pixel trên đèn ma trận, với mật mã cho tất cả các chữ cái từ A đến E.
  • BEAD (hạt) được viết bằng âm thanh động vật, với mật mã cho tất cả các chữ cái từ A đến E.

• Khi đã qua một nửa thời gian thực hiện, hãy yêu cầu học sinh trao đổi ý tưởng bằng cách sử dụng một quy trình quen thuộc trong lớp học rồi cập nhật vào mô hình những cảm hứng các em có được từ hoạt động chia sẻ.

Ý tưởng mẫu

• Yêu cầu các em tập trung để chia sẻ. 

• Yêu cầu mỗi nhóm sử dụng mô hình để chứng minh và giải thích:

  • Cách các thiết kế mật mã thử nghiệm của các em sử dụng nhiều mẫu khác nhau để truyền tải thông tin.
  • Các tiêu chí và ràng buộc được sử dụng cho những giải pháp thiết kế của các em.
  • So sánh kết quả thử nghiệm của hai mật mã các em thiết kế.
  • Mật mã các em viết có dễ dùng để chia sẻ thông tin không? Nếu có thì bằng cách nào?

• Khơi gợi học sinh chia sẻ và đưa ra đề xuất về các phần của mô hình hoặc lập trình mà các nhóm đang gặp khó khăn.

Nếu muốn tiếp tục Phần B - Giải thích, hãy yêu cầu học sinh giữ nguyên mô hình hoặc cho thêm thời gian để các em lắp ráp lại.

PHẦN B (45 phút)

• Lặp lại các bước từ Phần A - Giải thích để hỗ trợ chia sẻ, động não và truyền cảm hứng thêm cho việc tiếp tục lập trình mô hình.

• Tổ chức một phương pháp chia sẻ để học sinh xem và đánh giá các thiết kế của nhau, chẳng hạn như hoạt động Ghép hình (các nhóm tách ra và tạo thành các nhóm mới) hoặc phương pháp Vòng tròn Bên trong - Bên ngoài (các nhóm ở hai vòng tròn đối diện nhau để chia sẻ rồi xoay theo hướng ngược nhau để thực hiện lại với một bạn mới). Thu thập hoặc yêu cầu học sinh ghi lại dữ liệu so sánh cho từng mô hình mà các em đã xem, bao gồm so sánh các tính năng của mô hình đó với mô hình của nhóm mình về các tiêu chí chính như tốc độ, độ chính xác và tính dễ sử dụng. Khuyến khích các em ghi lại bất kỳ ý tưởng nào mình muốn thử và xem xét thiết kế nào có thể là giải pháp tối ưu cho việc gửi thông điệp bí mật đến bạn bè.

• Yêu cầu học sinh:

  • (15 phút) Tiếp tục LẮP RÁP và LẬP TRÌNH, kết hợp cảm hứng từ hoạt động chia sẻ.
  • (10 phút) Sử dụng các mô hình đã hoàn thiện để chia sẻ thiết kế và thử nghiệm với cả lớp và cùng so sánh những thiết kế mật mã khác nhau đáp ứng ra sao đối với các tiêu chí về tốc độ, độ chính xác và tính dễ sử dụng. Cho học sinh bỏ phiếu bình chọn thiết kế mật mã mang lại giải pháp tối ưu nhất cho việc gửi thông điệp bí mật đến bạn bè.

• (5 phút) Mời học sinh chia sẻ kiến thức, ý tưởng, hoặc kỹ năng

  • Giúp các em hoàn thành thử thách.
  • Các em học được trong khi nghiên cứu và lập trình mô hình.

• Yêu cầu học sinh dọn dẹp các bộ công cụ và khu vực làm việc.

• Đặt câu hỏi hướng dẫn để để gợi mở suy nghĩ và quyết định cho học sinh trong khâu lên ý tưởng, lắp ráp và lập trình.

Danh sách kiểm tra những mục cần quan sát

• Xem lại các mục tiêu học tập (mục Hỗ trợ Giáo viên).
• Sử dụng danh sách kiểm tra để quan sát sự tiến bộ của học sinh:
  • Thiết kế ít nhất hai mật mã khác nhau để truyền tải thông tin.
  • Xác định được các tiêu chí (ví dụ: truyền tải thông điệp chính xác, sử dụng mẫu mã hóa thông tin, hệ thống nhanh chóng và dễ sử dụng) và các ràng buộc (ví dụ: khoảng cách, vật liệu, độ an toàn) để thử nghiệm và sử dụng hệ thống.
  • Đánh giá từng mật mã và giải pháp thiết kế dựa trên tốc độ, độ chính xác và tính dễ sử dụng.

Tự đánh giá

Yêu cầu mỗi học sinh chọn một khối lắp ráp mà em cảm thấy thể hiện đúng nhất hiệu suất của mình.

• Khối xanh dương: Em nghĩ mình có thể làm theo hướng dẫn để tạo một chương trình.
• Khối vàng: Em có thể làm theo hướng dẫn để tạo một chương trình.
• Khối xanh lá: Em có thể làm theo hướng dẫn để tạo một chương trình và còn có thể giúp một bạn khác thực hiện.

Phản hồi từ bạn bè

Triển khai theo các nhóm nhỏ, cho học sinh thảo luận về trải nghiệm của các em khi làm việc nhóm.
Khuyến khích học sinh sử dụng các cách nói như:

• Mình thích cách bạn...
• Bạn có thể giải thích thêm cho mình về cách...

Đơn giản hóa bài học này bằng cách:

• Giới hạn học sinh thiết kế một mật mã để trả lời các câu hỏi đơn giản, đèn nháy một lần là “không” và hai lần là “có”. Sau đó rút gọn phần so sánh bằng các câu hỏi có/không hoặc ít tiêu chí hơn.

Tăng độ khó bằng cách:

• Yêu cầu học sinh mở rộng các giải pháp thiết kế của mình nhằm thêm nhiều chữ cái trong bảng chữ cái hơn để truyền tải thông tin bằng các từ khác. (Mật mã mẫu chỉ cung cấp các chữ cái từ A đến E.) Chuẩn bị cho các em tìm hiểu các vấn đề có thể xảy ra trong hệ thống của mình do một số mật mã sẽ không thể mở rộng.

• Cung cấp tài liệu học tập về các mật mã và mẫu được sử dụng để truyền tải thông tin, bao gồm cả trong những thời điểm quan trọng trong lịch sử (ví dụ: mã Morse; mã cờ Nội chiến Hoa Kỳ; mã Choctaw trong Thế chiến I; thiết bị Enigma trong Thế chiến II; hoặc tìm kiếm "những mật mã tốt nhất trong lịch sử"). Yêu cầu học sinh tìm hiểu về một phương pháp và sau đó trình bày hiểu biết qua một tấm áp phích giải thích và minh họa cách thức hoạt động của phương pháp đó.

Nếu có thể, hoạt động này sẽ kéo dài hơn 45 phút của bài học.