Công nghệ dạy học tương tác ảo trong đào tạo đại học ngành cơ điện tử755

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THANH CÔNG NGHỆ DẠY HỌC TƯƠNG TÁC ẢO TRONG ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ Ngành: Lý luận phương pháp dạy học Mã số: 9140110 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC KỸ THUẬT Hà Nội – 2020 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: : TS Lê Huy Tùng GS.TS Nguyễn Xuân Lạc Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Hoài Nam Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Văn Long Phản biện 3: PGS.TS Tăng Huy Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi 30 phút, ngày 04 tháng 09 năm 2020 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam Lý chọn đề tài MỞ ĐẦU 1.1 Nhu cầu phát triển khoa học công nghệ đại Ngành Cơ điện tử đánh giá ngành mũi nhọn phát triển công nghiệp quốc gia Bên cạnh lĩnh vực Cơ điện tử đóng vai trị thiết yếu với sống người lĩnh vực nhiều kỷ qua tương lai Tất thiết bị hay hệ thống từ đơn giản đến phức tạp ngành, lĩnh vực dân dụng, công nghiệp, khai khống, xây dựng quốc phịng có diện thiếu ngành Cơ điện tử Và để phát triển ngành điện tử kỳ vọng hai câu hỏi đặt cân giải là: Một loại sản phẩm Cơ điện tử cần phát triển Việt Nam để từ tắt đón đầu cơng nghệ, không thời gian vào sản phẩm phần cứng mà giới tiêu chuẩn hóa Hai vai trị chương trình đào tạo nguồn nhân lực Cơ điện tử phát triển sản phẩm Như vậy, Ngành Cơ điện tử ngành trở thành then chốt để phát triển cơng nghiệp hóa đại hóa Việt Nam tương lai Với vai trò ngành điện tử cung cấp sản phẩm thơng minh phục vụ nhu cầu đất nước lĩnh vực kinh tế, quân sư, truyền thông đặc biệt giáo dục Ngoài ra, ngành Cơ điện tử Việt Nam hồn tồn đáp ứng nhu cầu gia công Robot thông minh hệ xuất toàn cầu 1.2 Thực trạng dạy học ngành điện tử Việt Nam Học phần Robot công nghiệp học phần thiếu ngành Cơ điện tử Cùng với đặc điểm học phần Robot công nghiệp học phần tích hợp nhiều kiến thức khí, cơng nghệ thơng tin, điện tử Kiến thức học phần Robot công nghiệp rộng trừu tượng Trên thực tế, việc dạy học sinh viên thụ động chủ yếu theo phương pháp cũ, giảng viên truyền thụ kiến thức chiều Trong thời đại công nghệ dạy học ngày phát triển, học phần tích hợp nhiều kiến thức phức tạp mơn Robot cơng nghiệp cần cần phương pháp dạy học kích thích đa giác quan cho người học 1.3 Tính thời đại cơng nghệ dạy học tương tác ảo Phương pháp dạy học tương tác phương pháp vận dụng lý luận dạy học tương tác (bộ ba nguyên lý, ba ứng xử,…) sử dụng phương tiện dạy học tương tác, cho trình dạy học trình học hướng làm người học Dạy học tương tác chia làm loại: không nhập vai, bán nhập vai nhập vai.Trên thực tế trường học chủ yếu ứng dụng dạy học tương tác không nhập vai Dạy học tương tác bán nhập vai đặc biệt dạy học tương tác nhập vai gần khơng có Dạy học tương tác khơng nhập vai sử dụng: chủ yếu phần mềm tương tác ảo trình chiếu cho học sinh quan sát để người học dễ dàng hình dung thơng qua nắm bắt kiến thức cách dễ dàng Ví dụ động đột trong, động phân kì hay cấu tạo điều khiển cánh tay Robot v.v Có kiến thức khó, sử dụng tương tác ảo sinh viên hiểu nắm bắt cách dễ dàng Dạy học tương tác bán nhập vai người học tham gia vào phần trình dạy học đó, với giảng có hệ thống hình lớn bao quanh người dùng để tạo cảm giác hòa nhập vào môi trường ảo 3D Phương pháp dạy học tương tác ảo đánh giá phương pháp dạy học kích thích đa giác quan cho người học Giúp người học hăng say học tập, kích thích tính tự chủ sáng tạo, vận dụng chất vật tượng Chính vậy, dạy học tương tác ảo xu hướng lựa chọn tất yếu phát triển khoa học cơng nghệ giáo dục đại Mục đích nghiên cứu Xây dựng giảng theo công nghệ dạy học tương tác ảo nhập vai cho môn Robot công nghiệp nhằm nâng cao chất lượng dạy học ngành Cơ điện tử, góp phần phát triển tồn diện lực sinh viên thơng qua kích thích đa giác quan Khách thể, đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học tương tác ảo cho học phần chuyên ngành Cơ điện tử trường đại học 3.2 Đối tượng nghiên cứu Thiết kế dạy học theo công nghệ dạy học theo công nghệ dạy học tương tác ảo học phần Robot công nghiệp sinh viên hệ đại học trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên 3.3 Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu DH TTA cho học phần Robot công nghiệp ngành Cơ điện tử hệ đại học Khảo sát thực trạng online SV số trường Đại học Hà Nội Thái Nguyên việc áp dụng TTA dạy học Khảo sát sinh viên sau học TTA môn Robot công nghiệp trường ĐH kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng quy trình DH TTA với yêu cầu sở vật chất đảm bảo nâng cao chất lượng đào tạo, phát triển lực, kỹ cho người học ngành Cơ điện tử hệ đại học Nhiệm vụ nội dung nghiên cứu 5.1 Xác lập sở lý luận thực tiễn dạy học tương tác ảo cho sinh viên ngành Cơ điện tử hệ Đại học 5.2 Đề xuất tiêu chuẩn quy trình thiết kế, biện pháp dạy học tương tác ảo cho học phần Robot cơng nghiệp 5.3 Kiểm nghiệm, đánh giá tính khả thi hiệu kết việc thiết kế tổ chức dạy học tương tác ảo học phần Robot công nghiệp Trường Đại học Thái Nguyên theo quan điểm công nghệ dạy học Phương pháp nghiên cứu 6.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa, khái quát hóa nguồn tư liệu để xây dựng sở lý thuyết cho đề tài Đồng thời nhằm mục đích nhận thức đầy đủ sâu sắc phạm trù có liên quan đến đề tài, lấy làm sở lý luận tiến hành nghiên cứu thực trạng 6.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết Phân tích, tổng hợp, đánh giá cơng trình nghiên cứu thuộc lĩnh vực dạy học DH TTA sử dụng kỹ thuật để làm rõ tương tác ảo, cấu trúc chất dạy học tương tác ảo, hoàn thiện sở lý luận cho việc vận dụng vào dạy học phần Cơ điện tử - Sử dụng phương pháp thống kê toán học: Thống kê, xử lý kiểm tra kết nghiên cứu - Sử dụng phương pháp nghiên cứu thực trạng: + Phương pháp điều tra + Phương pháp quan sát + Phương pháp vấn + Phương pháp chuyên gia + Phương pháp thực nghiệm Những đóng góp Luận án 7.1 Về lý luận - Tổng quan cách có hệ thống góp phần phát triển sở lý luận công nghệ dạy học tương tác ảo ngành Cơ điện tử - Làm sáng tỏ sở khoa học thực tiễn, khái niệm công nghệ dạy học tương tác, mối quan hệ biện chứng yếu tố công nghệ dạy học tương tác ảo với mục tiêu nâng cao chất lương đào tạo ngành Cơ điện tử - Đề xuất quy trình thiết kế biện pháp ứng dụng công nghệ dạy học tương tác ảo cho học phần Robot cơng nghiệp - Đề xuất tiêu chí tổ chức lớp học Robot công nghiệp theo công nghệ dạy học tương tác ảo 7.2 Về thực tiễn - Đánh giá thực trạng dạy học tương tác ảo nói chung dạy học tương tác ảo cho ngành Cơ điện tử nói riêng - Thiết kế tổ chức lớp học theo công nghệ TTA thực nghiệm cho môn Robot công nghiệp - Kết thực nghiệm sư phạm cho thấy tính khả thi hiệu quy trình thiết kế biện pháp dạy học mà Luận án đề xuất Bố cục Luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo phụ lục, luận án cấu trúc gồm chương: Chương 1: Cơ sở lý luận thực tiễn công nghệ dạy học tương tác ảo Chương 2: Thiết kế dạy học tương tác ảo cho học phần robot công nghiệp đào tạo đại học ngành điện tử Chương 3: Thực nghiệm sư phạm đánh giá Kết luận khuyến nghị Tài liệu tham khảo Danh mục cơng trình cơng bố Luận án Phụ lục 1.1 Tổng quan nghiên cứu công nghệ dạy học tương tác ảo 1.1.1 Thế giới 1.1.2 Việt Nam 1.2 Các khái niệm 1.2.1 Khái niệm công nghệ dạy học 1.2.1.1 Công nghệ Theo GS Nguyễn Xuân Lạc: “Công nghệ hệ thống phương tiện, phương pháp kỹ năng, nhằm vận dụng quy luật khách quan, tác động vào đối tượng, tạo thành xác định cho người” 1.2.1.2 Công nghệ dạy học Theo GS.TS Nguyễn Xuân Lạc: “Công nghệ dạy học hệ thống phương tiện dạy học, phương pháp dạy học kỹ dạy học, nhằm vận dụng quy luật khách quan( khoa học thần kinh nhận thức, tâm lý học, giáo dục học,…)tác động vào người học tạo nên nhân cách xác định” 1.2.2.Khái niệm dạy học tương tác ảo 1.2.2.1 Dạy học 1.2.2.2 Dạy học tương tác 1.2.2.3 Dạy học tương tác ảo Hoạt động dạy học tương tác xảy môi trường ảo gọi dạy học tương tác ảo 1.2.3 Khái niệm phương pháp dạy học tương tác ảo 1.2.3.1 Phương Pháp dạy học 1.2.3.2 Phương pháp dạy học tương tác 1.2.3.3 Phương pháp dạy học tương tác ảo Phương pháp dạy học tương tác ảo hình thành trình ứng dụng công nghệ dạy học tương tác ảo để đạt mục đích giáo dục Trong q trình với thao tác ảo mà người học tương tác với thiết bị môi trường ảo nhằm chiếm lĩnh nội dung học phần 1.3 Lý luận công nghệ dạy học tương tác ảo 1.3.1 Khái niệm ảo 1.3.2 Môi trường công nghệ dạy học tương tác ảo 1.3.3 Phương tiện công nghệ dạy học tương tác ảo 1.3.4 Những thành phần công nghệ dạy học tương tác ảo hình thành phương pháp dạy học 1.3.4.1 Các thành phần hệ thống tương tác ảo 1.3.4.2 Cơ sở liệu cho giới ảo 1.3.4.3 Hệ cảm biến linh hoạt 1.3.5 Vai trị cơng nghệ dạy học tác ảo hình thành kỹ cho người học 1.4 Đặc điểm ngành điện tử vai trò học phần Robot công nghiệp 1.4.1 Đặc điểm ngành Cơ điện tử 1.4.2 Vị trí vai trị học phần Robot Công nghiệp 1.4.3 Cấu trúc nội dung môn học Robot công nghiệp 1.5 Cơ sở thực tiễn công nghệ dạy học tương tác ảo trường đại học 1.5.1 Cách thức nội dung khảo sát Tác giả tiến hành khảo sát online sinh viên nhiều trường đại học khác như: Đại học Bách khoa hà nội, đại học Thủy lợi, đại học giao thông vận tải, đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên, đại học công nghiệp hà nội Khảo sát online thu kết theo đường link sau: https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSckkZDpNZ-7UpAWQBgnwhPM1PC-Cx0pdJeUfyc1x-bHwOZUQ/viewform Mục đích Khảo sát nhằm tìm hiểu thực trạng dạy học tương tác ảo trường đại học Tác giả sử dụng khảo sát online tiếp cận nhanh với nhiều đối tượng trường đại học Khảo sát ý kiến giảng viên thực trang giảng dạy TTA cho ngành điện tử Trên sở đề xuất cách thức phù hợp để vận dụng dạy học tương tác ảo vào thực tế cho sinh viên ngành điện tử, môn Robot công nghiệp Đối tượng khảo sát Đối tượng khảo sát SV trường đại học Bách khoa Hà nội, Học viện bưu viễn thơng, Đại học giao thông vận tải, đại học kỹ thuật công nghiệp Thái nguyên, Đại học công nghiệp hà nội Kết ban đầu nhận định tốt đẻ ứng dụng DHTTA cho mơn Robot cơng nghiệp nói riêng cho học phần ngành điện tử hệ đại học nói chung Như vậy, điều tra đáng tin cậy, cho kết hữu ích việc đề xuất phương pháp dạy học tương tác ảo đào tạo SV ngành điện tử Nội dung Trên sở lý luận việc dạy học tương tác, dạy học tương tác ảo nhận thức tương tác ảo, phần mềm thực ảo, đánh giá học phần có sử dụng phương pháp dạy học tương tác ảo, luận án tập trung khảo sát: - Đối với sinh viên: Khảo sát thực trạng ứng dụng công nghệ TTA vào giảng dạy, Khảo sát ý kiến sinh viên đánh giá học phần Robot công nghiệp, khảo sát ý kiến sinh viên cách thức đưa CN TTA vào giảng dạy, Khảo sát ý kiến sinh viên hiểu biết công TTA - Đối với Giảng viên: Khảo sát thực trạng ứng dụng TTA giảng dạy học - Phương pháp điều tra: Phương pháp chủ đạo để tiến hành điều tra sử dụng phiếu khảo sát online đối tượng sinh viên trường đại học, Phiếu khảo sát giấy sinh viên tham gia lớp học TTA Trong đó, câu hỏi thiết kế phiếu hỏi gửi cho GV, SV trường đại học Hệ thống câu hỏi cấu trúc bao gồm câu hỏi đóng, mở, nhiều phương án lựa chọn có nội dung rõ ràng, ngắn gọn, dễ hiểu 1.5.2 Kết Tổng số phiếu khảo sát thu 40 phiếu khảo sát ý kiến giảng viên, 450 phiếu ý kiến SV Ngoài tác giả sử dụng số phương pháp nghiên cứu khác quan sát, đàm thoại, vấn thông qua hoạt động dự giờ, gặp trực tiếp GV xin ý kiến, trao đổi thông qua ghi chép, phiếu khảo sát chuyên gia Khi khảo sát ý kiến 450 SV biết đến thực ảo thơng qua đâu có 11% ý kiến trả lời thơng qua báo chí, 31% thông qua internet, 40% thông qua game, 9% thông qua tivi 9% biết qua kênh khác(Bảng tổng hợp chi tiết trình bày luận án) Mơi trường tương tác ảo điều kiện dạy học Robot công nghiệp hiệu Cần xây dựng môi trường tương tác ảo xác định giới hạn lớp học đáp ứng mức độ Một hệ thống VR cần có: phần mềm, phần cứng, mạng liên kết, người dùng ứng dụng Trong phần quan trọng là: phần cứng, ứng dụng, phần mềm Trong khảo sát SV trước học mơn Robot cơng nghiệp có 57,1% SV đánh giá học phần khó hiểu, 32.1% đánh giá khó hiểu, có 10,7% người học đánh giá bình thường(Bảng tổng hợp chi tiết trình bày luận án) Kết khảo sát thực trạng hoạt động dạy học tương tác ảo GV hệ đại học Trong dạy học GV có sử dụng DH TTA thực tế có 17% sử dụng DH TTA thường xuyên, 50% ý kiến sử dụng DH TTA không thường xuyên 33% ý kiến GV đánh giá DH TTA chưa sử dụng giảng họ Qua khả sát đánh giá DH TTA tích hợp giáng lên đến 67% Điều chứng tỏ DH TTA quan tâm áp dụng thực tế để đem lại hiệu dạy học(Bảng tổng hợp chi tiết trình bày luận án) Trong 67% phần trăm ý kiến GV sử dụng DHTTA dạy GV 0% sử dụng cấp độ DH TTA nhập vai, 13% sử dụng DH TTA bán nhập vai có đến 40% sử dụng DH TTA khơng nhập vai Qua đây, đánh giá tính phổ biến DH TTA thực tế cấp độ không nhập vai, cấp độ bán nhập vai có đầu tư bước đầu sử dụng Tuy nhiên, cấp độ TTA nhập vai cịn chưa có rất đưa vào dạy học so với nhu cầu yêu cầu thực thế(Bảng tổng hợp chi tiết trình bày luận án) Kết khảo sát ý kiến chuyên gia đánh giá yếu tố định để GV tiến hành DH TTA thu 53.3% ý kiến đánh giá phụ thược yêu cầu nhà trường, 26.7% ý kiến đánh giá yêu cầu định định phụ thược vào đặc điểm, nội dung kiến thức mực đích dạy Và có 20% ý kiến cho sở thích GV Kết cho thấy chuyên gia đánh giá khả sở thích cập nhật khoa học cơng nghệ GV có phần trăm định tiến hành DH TTA lớn đặc điểm, nội dung học yêu cầu Thực hợp lí học dạy theo cách dạy truyền thống cách dạy khác Nên việc thay đổi sang PPDH phụ thuộc không vào nội dung dạy mà lại định theo yêu cầu chủ trương sở đào tạo sở thích, lực DH TTA GV(Bảng tổng hợp chi tiết trình bày luận án) Kết từ bảng tổng hợp khảo sát cho thấy ý kiên GV nhận thức chất dạy học tương tác ảo với 70% ý kiến cho DH TTA tác động B1- Chọn đối tượng TTA cần thiết kế mơ hình: Xây dựng mơ hình tương tác ảo cánh tay Robot cơng nghiệp gắp vật, tương tác ảo tồn phần qua kính Oclus tương tác ảo qua điện thoại B2 – Chọn phương tiện thiết kế chương trình TTA: Sử dụng máy tính có cài phần mềm Unity phần mềm hỗ trợ khác B3 – Chọn phần mềm thiết kế chương trình TTA: Chọn phần mềm Unity để thiết kế vẽ mơ hình, có hỗ trợ chương trình phần mềm C# B4 – Thiết kế kịch chương trình tương tác ảo mơ hình: - Vẽ chi tiết cánh tay Robot - Điều khiển góc quay cánh tay Robot với chế độ tự động qua điểm chạm điều khiển tay di chuột - Điều khiển gắp thả vật cánh tay Robot với chế độ tự động điểm chạm điều khiển tay di chuột - Điều khiển cánh tay Robot tương tác với phiên kính điện thoại B5 – Xây dựng mơ hình TTA: - Chạy phần mềm Unity - Thiết kế vẽ mơ hình theo kịch B4 - Lưu lại file vừa vẽ B6– Kiểm tra 1: Chạy thử mơ hình 3D thiết kế Unity đạt yêu cầu phù hợp với nội dung dạy học tiếp tục chuyển sang B7 Nếu thấy khớp chuyển động khớp lỗi khơng phù hợp quay lại B6 B7 – Lập trình cho chương trình tương tác ảo: - Sử dụng ngơn ngữ lập trình C# lập trình điều khiển chương trình cánh tay Robot theo yêu cầu B4 B8– Kiểm tra 2: Khi kiểm tra thấy chương trình TTA lập trình, chạy lỗi quay lại chỉnh sửa B6 Nếu chương trình chạy hồn thiện chuyển sang B9 B9 – Vận dụng: Mơ hình hồn thiện để chạy độc lập mô phỏng, đưa vào giáo án Kết thúc quy trình thiết kế chương trình tương tác ảo 2.1.2 Phần mềm Unity 2.1.3 Xây dựng chương trình VR cánh tay Robot kính Oclus điện thoại 12 Hình : Chương trình VR cánh tay Robot 2.1.4 Lắp kết nối chương trình TTA 2.1.5 Soạn giáo án phương pháp dạy học tương tác ảo cho học phần Robot công nghiệp 2.2 Giáo án mẫu cho học phần Robot cơng nghiệp 2.3 Thiết kế quy trình tổ chức dạy học tương tác ảo 2.4 Thiết kế, phân loại giảng tương tác ảo 2.5 Xây dựng tiêu chí để tổ chức dạy học dựa vào cơng nghệ tương tác ảo 2.5.1 Điều kiện môi trường học tập tương tác ảo Để tiến hành DH TTA cần điều kiện sở vật chất, phương tiện, trang thiết bị phục vụ giảng dạy sau: - Phần cứng ứng dụng trang bị lớp học như: máy tính, máy chiếu hệ thống âm thanh, kết nối máy tính, phụ kện kèm (GV cần chuẩn bị), điều khiển cầm tay - Phần mềm thể linh hồn VR khai thác chương trình có sẵn vào dạy học Có thể sử dụng phần mềm đồ họa để tương tác ảo đối tượng VR.Một số ngơn ngữ lập trình miễn phí unity, 3Dmax,VRML 2.5.2 Điều kiện người dạy người học tương tác ảo Đối với người học - SV cần chủ động tham gia hoạt động học tập lớp học - SV cần có thái độ hứng thú tham gia lớp học - SV đào tạo sở ngành điện tử Đối với người dạy: 13 Để vận dụng công nghệ TTA vào dạy học môn Robot công nghiệp yêu cầu GV sau: - GV cần đào tạo tiếp xúc với CNTTA - GV cần vận dụng linh hoạt thiết bị chương trình TTA - GV cần có kiến thức chun mơn học phần Robot công nghiệp - GV cần trao đổi tập huấn cách tổ chức lớp học dạy học TTA - GV có khả hướng dẫn mẫu khả ứng tác lớp học TTA 2.5.3 Các tiêu chí tổ chức dạy học tương tác ảo - Các tiêu chí xây dựng trình bay chi tiết luận án KẾT LUẬN CHƯƠNG Luận án muốn DHTTA đạt hiệu mong muốn GV cần trang bị số kỹ CNTT, ICT, SV cần có ý thức tự học Để đem lại cảm giác lôi cho người học học TTA, luận án xây dựng chương trình tương tác ảo với cánh tay robot có đầy đủ phần lập trình liên kết 3D Trao đổi để có kết phù hợp với chương trình học thực tế đảm bảo thẩm mĩ tinh xảo chi tiết thiết kế Trong việc xây dựng chương trình TTA cho học phần Robot cơng nghiệp, ngồi việc thiết kề khối 3D cánh tay Robot, để cánh tay Robot truyển động theo mong muốn luận án viết code chương trình tương tác ảo cho học phần robot cơng nghiệp cho chương trình sử dụng Oclus go điện thoại Việc xây dựng code chương trình để đáp ứng yêu cầu phù hợp học phần cơng phu kính Oclus go đáp ứng dạy học TTA nhập vai điện thoai đáp ứng dạy học TTA bán nhập vai Đối với PP DHTTA phụ thuộc nhiều vào môi trường dạy học, có yếu tố sở vật chất người dạy Để thực lớp học thực nghiệp trình bày chương đạt hiệu Luận án đưa điều kiện để tổ chức lớp học sử dụng PPDH TTA cho học phần Robot cơng nghiệp Luận án phân tích thiết kế số hệ thống hỗ trợ DH TTA như: xây dựng quy trình thiết kế giảng TTA, quy trình thiết kế chương trình TTA dạy học Việc thiết kế giúp GV thuận tiện trình muốn áp dụng DH TTA vào thực tế Để chuẩn bị cho thực nghiệm trình bày chi tiết chương 3.Luận án soạn giáo án mẫu cho học phần Robot công nghiệp sử dụng PPDH 14 TTA Với việc soạn giáo án kết hợp xây dựng chương trình TTA học Robot cơng nghiệp khớp với lí thuyết thực tế đem lại hiệu cao truyền tải kiến thức GV SV có lĩnh hội học đạt kết mong muốn Luận án sơ lược sở lí luận cánh tay Robot học phần Robot công nghiệp CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM VÀ ĐÁNH GIÁ 3.1 Mục đích, nhiệm vụ đối tượng thực nghiệm 3.1.1 Mục đích - Áp dụng quy trình đề xuất vào việc lựa chọn phương pháp DHTTA thực giảng dạy cho số học cuả học phần robot công nghiệp nhằm kiểm định hiệu khả sử dụng công nghệ dạy học tương tác ảo vào thực tế - Qua việc thực giảng, thu thập ý kiến GV dự giảng để điều chỉnh, hoàn thiện việc áp dụng quy trình dạy học tương tác ảo - Thu thập, xử lý kết để chứng minh tính đắn giả thuyết khoa học dạy học tương tác ảo 3.1.2 Nhiệm vụ - Chuẩn bị thực nội dung giảng hai đối tượng (2 lớp) theo phương pháp: Phương pháp truyền thống phương pháp dạy học tương tác ảo : - Lập phiếu kiểm tra trắc nghiệm cho lớp: Lớp đối chứng lớp thực nghiệm 3.1.3 Đối tượng thực nghiệm Công tác thực nghiệm sư phạm triển khai hai lớp học trường Đại học công nghiệp thái nguyên Lớp thực nghiệm : lớp K52 CDT1: 40 SV Lớp đối chứng : lớp K52 CDT2: 40 SV Cả hai lớp chọn có yếu tố hồn tồn giống : - Sĩ số SV : 40 Ngành học : Cùng lớp Cơ điện tử, khoá, tiến độ học tập chia thành hai lớp nhỏ - Các môn lý thuyết học chung 3.1.4 Phương pháp thực nghiệm 3.2 Nội dung tiến trình thực nghiệm 3.2.1 Cơng tác chuẩn bị 15 3.2.2 Tiến trình thực 3.3 Kết thực nghiệm Có kết kiểm tra hai lớp đối chứng thực nghiệm, Bằng phương pháp thống kê toán học để đánh giá định lượng: Lập bảng phân phối, bảng tần suất Vẽ đường đặc trưng phân phối Tính tham số thống kê đặc trưng Bảng 1: Xếp loại điểm Bảng 3: Kết kiểm tra ( Số sinh viên đạt điểm Xi) Hình 2: so sánh sinh viên đạt điểm Xi lớp thực TN ĐC Hình 3: Đường tần suất hội tụ tiến sinh viên đạt điểm Xi 16 Hình 4: Đường tần suất phần trăm sinh viên đạt điểm Xi - Tính tham số đặc trưng + Trung bình cộng ( kỳ vọng): X = N ∑ XiFi Trong đó: N tổng số SV Xi :Là mức điểm đạt SV F i : Số SV đạt điểm Xi Phương sai: δ = ( Xi− X) Fi ∑ N −1 Độ lệch chuẩn:δ = δ Hệ số biến thiên: γ (%) = * Lớp đối chứng X DC = N DC δ 100(%) X ∑ XiFi = 6.3 17 Bảng 5: Phương sai, độ lệch chuẩn,hệ số biến thiên cho lớp đối chứng Phương sai: δ DC = N −1 ∑ ( Xi− X DC ) Fi = Độ lệch chuẩn δ SC = δ DC = 1,45 Hệ số biến thiên (%) = δ DC 100(%) = γ DC X DC 81.8 = 2.1 100(%)= 23% *Lớp thực nghiệm X = ∑ XiFi = 7.2 TN NTN Bảng 6: Phương sai, độ lệch chuẩn,hệ số biến thiên cho lớp thực nghiệm Phương sai: δ TN= ∑ ( Xi− X N −1 TN ) Fi = Độ lệch chuẩn: δ TN = δ TN = 1.03 Hệ số biến thiên : γ TN (%) = δ TN 100(%) = X TN 18 41.2 = 1.1 100(%) = 14% Bảng 7: So sánh thông số thống kê Kiểm tra sai khác X DC X TN - Dùng quy tắc Studen Hệ số Student t = XTN − X DC Vậy t = = =3.2 δ TN NTN + δ DC N DC Chọn mức ý nghĩa α = 0.05 Tra bảng student với bậc tự k= NTN+ NDC -2 = 78 ta tBảng = So sánh t với tBảng ta thấy khác X TN X DC có ý nghĩa thực chất ngẫu nhiên - Dùng quy tắc Fisher δ TN Tính hệ số F: F= = DC δ = 0.52 Hệ số FF nghĩa sai khác δ TN δ DC chấp nhận Tóm lại từ đồ thị đường tần suất ta thấy số SV đạt điểm Xi trở lên lớp thực nghiệm cao lớp đối chứng Căn vào kết thực nghiệm Tác giả rút số nhận xét sau đây: - Tính tích cực nhận thức sinh viên khối lớp thực nghiệm khơi dậy thể rõ rệt Giờ SV động, thoải mái hút ý tạo tranh luận xây dựng nhờ tương tác ảo dạy - Chất lượng nắm vững, vận dụng kiến thức lực hoạt động trí tuệ sinh viên lớp thực nghiệm cao so với lớp đối chứng, điều thể qua điểm trung bình lớp thực nghiệm hai cao lớp đối chứng - Khả lập luận, diễn đạt chương trình TTA ngơn ngữ tương tác ảo hiểu biết lớp thực nghiệm cao so với lớp đối chứng 19 3.4 Lấy ý kiến HS đề xuất thay đổi nhằm hồn phương pháp dạy học Để đánh giá tính hiệu phương pháp lựa chọn cho học phần xét, việc tiến hành thực nghiệm sư phạm trên, Tác giả sử dụng phương pháp nghiên cứu khác lấy ý kiến SV sau học để đánh giá mức độ hài lòng sinh viên PP DHTTA có giúp sinh viên cải thiện kỹ giải vấn đề, kỹ tự học, kỹ làm việc nhóm đồng thời tác giả sử dụng lấy phương pháp chuyên gia nhằm mục đích khẳng định tính hiệu PP DH TTA Các kỹ đượcc tăng lên mà sinh viên có sau học 91% phản biện, kỹ quan sát 98%, kỹ ghi nhớ 85%, kỹ phân tích giải chương trình TTA 81%, kỹ tư logic 78%, kỹ vận động 93%, kỹ tư sáng tạo 93% Với kỹ SV tự đánh giá tăng lên cấp độ trí cao phải nói đến 63% ý kiến hồn tồn đồng ý khả vận động tăng cao có 68% ý kiến đồng ý với khả tư sáng tạo tăng(Biểu đồ bảng số liệu trình bày chi tiết luận án) Khảo sát ý kiến sinh viên hình thức đưa VR vào dạy học có 30% ý kiến đưa VR dạng ví dụ lý thuyết, 50% ý kiến đưa VR vào dạy lý thuyết, 20% ý kiến đưa VR vào lớp học thực hành Khi hỏi không khí lớp học TTA 100% ý kiến lớp học sơi động, 85% ý kiến đánh giáo lớp học vui vẻ, 0% ý kiến đánh giá khơng có khác biệt 0% ý kiến đánh giá lớp học im lặng Qua thấy khơng khí lớp học sơi động thể hứng thú SV học tăng Vì tính hiệu học tăng cao Khi đưa VR vào học phần giúp sinh viên hiểu thuật toán tương ứng thiết bị ứng dụng 52,5%, 62,5% ý kiến thực hành ghép thiết bị, có 95% ý kiến đánh giá tang khả quan sát thiết bị 87,5% quan sát đặc tính chuyển động(Biểu đồ bảng số liệu trình bày chi tiết luận án) Khi áp dụng PP DH TTA bán nhập vai thiết kế điện thoại PPDH TTA nhập vai kính Oclus go thu kết 45% ý kiến SV lựa chọn PPDH bán nhập vai sử dụng điện thoại thông minh Qua trao đổi trực tiếp trình thực nghiệm số SV thích thú sử dụng PPDH TTA bán nhập vai kỹ sử dụng điện thoai thông minh phổ biến nên tiếp cận với phương pháp SV có thao tác điều khiển 20 Có 55% ý kiến SV lựa chọn PPDH TTA nhập vai sử dụng kinh Oclus go, qua trao đổi trực tiếp quan sát học SV thích thú tham gia PPDH nhiên ban đầu SV vài phút để làm quen với cách điều khiển thiết bị, ban đầu số bạn có ý kiến lạ khó điều khiển nhìn khơng gian 3D chóng mặt nhập vai khơng gian 3D Nhưng quen SV lại tập trung, lôi lớp học (Biểu đồ bảng số liệu trình bày chi tiết luận án) 3.5 Kết khảo sát lấy ý kiến chuyên gia Theo nội dung phiếu khảo sát ý kiến trao đổi trực tiếp với chuyên gia, ý kiến đánh giá có số điểm chung sau: - Việc sử dụng DH TTA mang lại hiệu nhiều mặt cho việc DH TTA, góp phần tang cường hứng thú cho SV việc DH TTA môn Robot công nghiệp - Các soạn minh họa thể việc sử dụng DH TTA xây dựng đảm bảo yêu cầu khoa học, sư phạm đinh hướng gợi mở cho hoạt động dạy học - SV chiếm lĩnh kiến thức, tạo điều kiện cho việc học tập tư duy, đặc biệt nội dung mang tính trừu tượng địi hỏi tư DH TTA sử dụng kỹ thuật VR, AR Đánh giá việc xây dựng DH TTA trình dạy mon Robot cơng nghiệp có đến 43.3% ý kiến đánh giá cần thiết 56.7% đánh giá không cần thiết Đánh giá DH TTA thực nghiệm có phù hợp vớ mơn Robot cơng nghiệp khơng có đến 83.3% ý kiến đánh giá phù hơp Đánh giá DH TTA có cần thiết để kích thích hứng thú học tập SV, tạo điều kiện cho SV u thích học phần có 40% đánh giá cần thiết 60% ý kiến đánh giá cần thiết Đánh giá DH TTA thực nghiệm cso đảm bảo yêu cầu kinh tế, sư phạm thẩm mỹ hay khơng có 100% ý kiến đồng ý, đánh giá tầm quan trọng DH TTA nói chung thu 33.3% đánh giá cần thiết, 66.7% đánh giá cần thiết Để đánh giá DH TTA có khắc phục được số hạn chế dạy học truyền thống có đến 40% ý kiến hồn tồn đồng ý, có 50% ý kiến đồng ý 10% ý kiến khơng đồng ý Qua khảo sát thấy DH TTA có ưu điểm nỏi bật khả vận động, phát triển tư sáng tạo, hoạt động nhóm, điều khiển thiết bị số mà phương pháp dạy học truyền thống Qua trao đổi trực tiếp với chuyên gia 10% ý kiến cịn nghi ngại PPDH TTA phụ thuộc nhiều vào khả 21 chủ động học tập SV học ồn ào(Biểu đồ bảng số liệu trình bày chi tiết luận án) KẾT LUẬN CHƯƠNG Trong chương 3, luận án thực phương pháp để kiểm chứng tính khả thi PPDH TTA như: Tổ chức thực nghiệm sư phạm, phương pháp lấy ý kiến phản hồi sinh viên, phương pháp lấy ý kiến chuyên gia Đối với phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực nghiệm sư phạm tiến hành theo giáo án chương trình thực chương luận án nhóm TN nhóm ĐC Phân tích liệu thực cách sử dụng excell SPSS, để phân tích số hiệu thống kê mơ tả trung bình độ, lệch chuẩn, phương sai Kết định lượng chứng minh giả thuyết khoa hoc luận án thực nghiệm nhóm TN ĐC cho SV điện tử trường ĐH kỹ thuật cơng nghiệp Thái Ngun, có khác biệt hai nhóm Và nhóm TN hiệu hơn, có kết học tập tốt so với nhóm ĐC Cũng khẳng định tính hiệu áp dụng công nghệ DH TTA cho học phần Robot công nghiệp ngành điện tử Đối với phương pháp lấy ý kiến đánh giá SV sau thực nghiệm: Luận án thực câu hỏi định tính đánh giá trực tiếp phiếu hỏi sau sinh viên tham gia thực nghiệm Kết định tính thể SV tham gia hoạt động tích cực, thích thú tham gia vào lớp học TTA Qua ý kiến đánh giá phản hồi SV tham gia lớp học TTA cho môn Robot công nghiệp khẳng định PPDH TTA có tác động đến SV: SV tích cực tham gia hoạt động nhóm, tăng khả tư logic, tăng khả giải vấn đề, nâng cao lực sáng tạo điều khiển thiết bị số Đối với phương pháp lấy ý kiến đánh giá chuyên gia: Lấy ý kiến chuyên gia quan trọng ý kiến nhằm cải thiện PPDH TTA Mặc dù qua khảo sát ý kiến chuyên gia kết đồng ý lên đến 90% chuên gia đồng ý với cần thiết đưa DH TTA vào thực tế nói chung vào dạy học ngành điện tử nói riêng Từ kết thu phương pháp đây, rút kết luận sau:Xây dựng DH TTA mơn Robot cơng nghiệp góp phần làm tăng hứng thú, tính tích cực, tự lực học tập SV, nhờ mang lại hiệu rõ rệt mức độ nắm kiến thức, phát triển tư duy, dạy học TTA trình bày, diễn đạt chương trình TTA SV.Tác giả khảo sát ý kiến SV sau học để đánh giá giả thuyết đưa ban đầu 22 PPDH TTA đem lại hiệu cho học.Để áp dụng hầu hết giảng phương pháp DH TTA giáo viên cần phải bồi dưỡng nâng cao lực chuyên môn, nghiệp vụ máy tính, đồng thời phải có tâm huyết với dạy học TTA, với phong trào cải tiến phương pháp giảng dạy Mặt khác cần có phối hợp đầu tư động viên phòng khoa ban cấp quản lý.Tuy có nhiều ưu điểm đem lại hiệu cao thực tế thực nghiệm PPDH TTA, đặc biệt PPDH TTA nhập vai cịn có hạn chế để triển khai cho học phần chưa thể rộng rãi, phổ biến cịn phụ thuộc lớn vào thiết bị chương trình TTA Mà chi phí thiết bị chi phí xây dựng chương trình TTA cao Mặt khác, trình áp dụng triển khải PPDH TTA cần địi hỏi GV có trình độ tin học điều khiển thiết bị, hệ cảm biến chương trình TTA Khơng khí lớp học sơi động vui vẻ, tăng khả vui thích cho học phần, nhiên lớp học ồn Do đó, SV cần có ý thức chủ động tự học liên hệ gắn kết với lí thuyết KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Nghiên cứu sở lý luận, thực tiễn việc xây dựng sử dụng DH TTA đào tạo sinh viên điện tử, cụ thể: Phân tích rõ khái niệm DH TTA, thuật ngữ ảo; DH TTA sở đề xuất mối liên hệ DH TTA với tương tác ảo; làm rõ vai trò, lợi thế, khả ứng dụng DH TTA dạy học Đề xuất quy trình xây dựng sử dụng DH TTA đào tạo sinh viên điện tử Phân tích số DH TTA xây dựng giảng học phần Robot công nghiệp Cụ thể, Tác giả đưa vào sử dụng phần mềm Unity nhằm thực giảng TTA Tác giả muốn nhấn mạnh đến vai trò quan trọng DH TTA Qua trình thực luận án, Tác giả xin đề xuất số ý kiến sau: Muốn thực thi định hướng ứng dụng CNTT đào tạo sinh viên điện tử đạt kết cao, cần có đầu tư, đạo mang tính đồng bộ, cụ thể là: - Trang bị máy tính, phịng tin học, phòng học đa phương tiện Điều giúp thực thi phương án sử dụng DH TTA đào tạo mà cịn hữu ích cho triển khai ứng dụng khác CNTT dạy (các giảng điện tử, sách điện tử, khai thác thơng tin Intemet )máy móc 23 trang bị phải tương xứng với mục đính sử dụng để tương tác ảo hay để soạn - Khuyến khích đầu tư bồi dưỡng ứng dụng CNTT cho GV, đồng thời biên soạn tài liệu hướng dẫn cụ thể cho GV - Hiện nay, nghiên cứu ứng dụng CNTT đào tạo sinh viên điện tử- chương trình TTA thời đại mang tính đơn lẻ, thiếu đồng hiệu thực té chưa cao Nhà nước cần có dự án đầu tư trọng điểm, nghiên cứu triển khai cách đồng ứng dụng CNTT đào tạo sinh viên điện tử - Do đặc điểm tương tác ảo thí nghiệm nên yêu cầu tương tác ảo thiết kế phải thật đơn giản cấu trúc cách sử dụng, xác vừa đủ nội dung Ngồi mặt mỹ thuật DH TTA sử dụng kỹ thuật thiết kế tương tác ảo phải tạo cảm giác chuyên nghiệp nghiêm túc cho người sử dụng Phải có dẫn thao tác cần thiết cho người dùng công cụ điều khiển phải rõ ràng 24 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Nguyễn Thị Thanh (2016), ICT phát triển mở kỷ nguyên DHTTA tương tác ảo, tạp chí thiết bị giáo dục, tạp chí thiết bị giáo dục, số 135, trang 21-23 Nguyễn Thị Thanh ( 2016), Kiểm số hệ số trượt MPC dựa hệ phi tuyến dành cho xe điện, tạp chí thiết bị giáo dục, số 136, trang 13-15 Lê Huy Tùng, Nguyễn Thị Thanh ( 2016), Khả phát triển ngành học điện tử Việt Nam, tạp chí thiết bị giáo dục, số 135, trang 27-28, 48 Nguyễn Thị Thanh (2017), Dạy học TTAtrong lớp học kỹ thuật Robot, tạo chí khoa học đại học quốc gia ,Tập 33, số 2, trang 1-6 http://repository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/56640/1/4081-617602-1-10-20170621.pdf Nguyễn Đức Minh, Nguyễn Thị Thanh (2017), Vận dụng phương pháp dạy học theo dự án môn học, mô đun chuyên môn nghề Điện công nghiệp nhằm phát triển lực nghề nghiệp cho sinh viên cao đẳng, tạp chí khoa học dạy nghề, số 45, trang 15-17 http://nivet.org.vn/component/flippingbook/book/44-tap-chi-khoahoc-day-nghe-so-45/1-tap-chi?Itemid=1064 Nguyễn Đức Minh, Nguyễn Thị Thanh (2017), Hệ thống điện Robot tự hành, tạp chí thiết bị giáo dục, số 147, trang 17-18 Nguyễn Thị Thanh, Lê Huy Tùng (2017), Use of virtual interactive technology in teaching, Iee’tec17, Iee’tec17, trang 338-345 http://ietec.apaqa.org/wp-content/uploads/2018/03/IETECProceedings-Final.pdf 8.Nguyễn Thị Thanh, Lê Huy Tùng (2017), Interactive virtual classroom, Iee’tec17, trang 328-337 http://ietec.apaqa.org/wp-content/uploads/2018/03/IETECProceedings-Final.pdf Nguyễn Thị Thanh (2018), Virtual interactions and process of building interactive virtual lectures, icslt18, publish IEEE, https://ieeexplore.ieee.org/document/8325857 10.Nguyễn Thị Thanh (2018), Vận dụng học thuyết phân tích chương trình dạy học tương tác ảo, tạp chí thiết bị giáo dục, số 171 kỳ 2, trang 3-4, 27 11 Nguyễn Thị Thanh (2018), Interaction and conducting the interaction procedure, Tạp chí thiết bị giáo dục, số 178 kỳ 1, trang 79-82 12 Nguyễn Thị Thanh (2018), Công nghệ dạy học tương tác ảo cho sinh viên trường đại học kỹ thuật cơng nghiệp Thái Ngun, Tạp chí thiết bị giáo dục, số 189 kỳ 2, trang 4-5 13.Nguyễn Thị Thanh, Lê Huy Tùng, Nguyễn Xuân Lạc (2019), computer interactive teaching technology for electronics engineering university, International Journal of Applied Research in Social Sciences, Vol 1(5), trang 205- 211 http://www.fepbl.com/index.php/ijarss/article/view/41 14 Nguyễn Thị Thanh, Lê Huy Tùng, Nguyễn Xuân(2020), Quy trình giảng tương tác ảo cho mơn Robot cơng nghiêp, Tạp chí thiết bị giáo dục, số 210, kỳ 1, trang 6-8 15 Đinh Văn Đệ, Nguyễn Thị Thanh, Phạm Hữu Lộc(2020), Method of building mathematics for finding the motion method of mechanical dynamic syste, Tạp chí thiết bị giáo dục, số 210, kỳ ... luận công nghệ dạy học tương tác ảo ngành Cơ điện tử - Làm sáng tỏ sở khoa học thực tiễn, khái niệm công nghệ dạy học tương tác, mối quan hệ biện chứng yếu tố công nghệ dạy học tương tác ảo với... học tương tác ảo cho học phần chuyên ngành Cơ điện tử trường đại học 3.2 Đối tượng nghiên cứu Thiết kế dạy học theo công nghệ dạy học theo công nghệ dạy học tương tác ảo học phần Robot công nghiệp... công nghệ dạy học tương tác ảo 7.2 Về thực tiễn - Đánh giá thực trạng dạy học tương tác ảo nói chung dạy học tương tác ảo cho ngành Cơ điện tử nói riêng - Thiết kế tổ chức lớp học theo công nghệ