Luận án công nghệ dạy học tương tác ảo trong đào tạo đại học ngành cơ điện tử

Mục Lục DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC CÁC BẢNG ii DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ iv DANH MỤC BIỂU ĐỒ v MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài 1.1 Nhu cầu phát triển khoa học công nghệ đại 1.2 Thực trạng dạy học ngành điện tử Việt Nam 1.3 Tính thời đại cơng nghệ dạy học tƣơng tác ảo 2 Mục đích nghiên cứu 3 Khách thể, đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nội dung nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lý luận 6.2 Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn Những đóng góp Luận án 7.1 Về lý luận 7.2 Về thực tiễn Bố cục Luận án CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ CÔNG NGHỆ DẠY HỌC TƢƠNG TÁC ẢO………………………….……………………………………… 1.1 Tổng quan nghiên cứu công nghệ dạy học tƣơng tác ảo 1.1.1 Thế giới 1.1.2 Việt Nam 11 1.2 Các khái niệm 14 1.2.1 Khái niệm công nghệ dạy học 14 1.2.1.1 Công nghệ 14 1.2.1.2 Công nghệ dạy học 15 1.2.2.Khái niệm dạy học tƣơng tác ảo 16 1.2.2.1 Dạy học 16 1.2.2.2 Dạy học tƣơng tác 17 1.2.2.3 Dạy học tƣơng tác ảo 18 1.2.3 Khái niệm phƣơng pháp dạy học tƣơng tác ảo 21 1.2.3.1 Phƣơng Pháp dạy học 21 1.2.3.2 Phƣơng pháp dạy học tƣơng tác 22 1.2.3.3 Phƣơng pháp dạy học tƣơng tác ảo 23 1.3 Lý luận công nghệ dạy học tƣơng tác ảo 26 1.3.1 Khái niệm ảo 26 1.3.2 Môi trƣờng công nghệ dạy học tƣơng tác ảo 26 1.3.3 Phƣơng tiện công nghệ dạy học tƣơng tác ảo 27 1.3.4 Những thành phần công nghệ dạy học tƣơng tác ảo hình thành phƣơng pháp dạy học 30 1.3.4.1 Các thành phần hệ thống tƣơng tác ảo 30 1.3.4.2 Cơ sở liệu cho giới ảo 33 1.3.4.3 Hệ cảm biến linh hoạt 35 1.3 Vai trị cơng nghệ dạy học tác ảo hình thành kỹ cho ngƣời học 37 1.4 Đ c điểm ngành điện tử vai trò học phần Robot công nghiệp 38 1.4.1 Đ c điểm ngành Cơ điện tử 38 1.4.2 Vị trí vai trị học phần Robot Công nghiệp 39 1.4.3 C u trúc nội dung môn học Robot công nghiệp 40 1.5 Cơ sở thực tiễn công nghệ dạy học tƣơng tác ảo trƣờng đại học 42 1.5.1 Cách thức nội dung khảo sát 42 1.5.2 Kết 43 1.5.3 Đánh giá 49 KẾT LUẬN CHƢƠNG 51 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ DẠY HỌC TƢƠNG TÁC ẢO CHO HỌC PHẦN ROBOT CÔNG NGHIỆP TRONG Đ O TẠO ĐẠI HỌC NG NH CƠ ĐIỆN TỬ 53 2.1 Thiết kế dạy học phần Robot công nghiệp dựa vào công nghệ tƣơng tác ảo 53 2.1.1 Quy trình thiết kế chƣơng trình tƣơng tác ảo dạy học ngành điện tử 53 2.1.2 Phần mềm Unity 55 2.1.3 Xây dựng chƣơng trình VR cánh tay Robot kính Oclus 57 điện thoại 57 2.1.4 Lắp kết nối chƣơng trình TTA 62 2.1.5 Soạn giáo án phƣơng pháp dạy học tƣơng tác ảo cho học phần 63 Robot công nghiệp 63 2.2 Giáo án mẫu cho học phần Robot công nghiệp 65 2.3 Thiết kế quy trình tổ chức dạy học tƣơng tác ảo 83 2.4 Thiết kế, phân loại giảng tƣơng tác ảo 84 2.5 Xây dựng tiêu chí để tổ chức dạy học dựa vào công nghệ tƣơng tác ảo 88 2.5.1 Điều kiện môi trƣờng học tập tƣơng tác ảo 88 2.5.2 Điều kiện ngƣời dạy ngƣời học tƣơng tác ảo 89 2.5.3 Các tiêu chí tổ chức dạy học tƣơng tác ảo 89 KẾT LUẬN CHƢƠNG 96 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM V ĐÁNH GIÁ 98 3.1 Khái quát chung chƣơng trình thực nghiệm 98 3.1.1 Mục đích 98 3.1.2 Nhiệm vụ 98 3.1.3 Đối tƣợng thực nghiệm 98 3.1.4 Năng lực ngƣời học 99 3.1.4.2 Năng lực ngƣời dạy 105 3.1.4.3 Năng lực môi trƣờng 105 3.1.5 Phƣơng pháp thực nghiệm 106 3.2 Tổ chức thực nghiệm 107 3.2.1 Công tác chuẩn bị 107 3.2.2 Nội dung thực nghiệm 107 3.2.3.Tiến trình thực 108 3.3 Kết thực nghiệm 108 3.3.1 Kết đánh giá định tính 108 3.3.2 Kết đánh giá định lƣợng 108 3.4 Kết khảo sát ý kiến sinh viên sau học 115 3.5 Kết khảo sát l y ý kiến chuyên gia 120 KẾT LUẬN CHƢƠNG 125 KẾT LUẬN V KHUYẾN NGHỊ 127 T I LIỆU THAM KHẢO 129 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 136 Phụ lục 1: Hình ảnh lớp học tƣơng tác ảo PL-4 Phụ lục 2: Nội suy quỹ đạo không gian khớp robot bậc tự PL-7 Phụ lục 3: Tính tốn thiết kế robot PL-13 Phụ lục 4: Code PL-21 Phụ lục 5: Đề cƣơng chi tiết học phần robot công nghiệp PL-36 Phụ lục 6:PHiếu đánh giá đề cƣơng chi tiết PL-41 học phần robot công nghiệp PL-41 Phụ lục 7: Phiếu điều tra thực trạng dạy học tƣơng tác ảo môn robot công nghiệp PL-42 Phụ lục 8: Phụ lục danh sách chuyên gia cho ý kiến PL-44 Phụ lục 9: Phiếu xin ý kiến chuyên gia PL-45 Phụ lục 10: Phiếu đánh giá kết thực nghiệm PL-46 Phụ lục 11: Phiếu khảo sát ý kiến sinh viên online PL-49 Phụ lục 12: Phiếu điều tra thông tin sinh viên PL-50 Phụ lục 13: PHiếu khảo sát ý kiến sinh viên PL-51 sau học PL-51 Phụ lục 14 : Phân loại robot PL-53 Phụ Lục 15: Robot song song PL-57 Phụ lục 16: Cách đánh giá kết học tập ngƣời học PL-60 Phụ lục 17: Tổng hợp điểm học tập đầu vào sinh viên PL-62 Phụ lục 18: Tổng hợp điểm lớp thực nghiệm lớp đối chứng PL-63 Phụ lục 19: Giáo án theo phƣơng pháp truyền thống PL-64 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Khảo sát đánh giá môn học Robot công nghiệp 45 Bảng 2: Tần su t giá viên sử dụng dạy học tƣơng tác ảo thực tế 46 Bảng 3: Khảo sát c p độ dạy học tƣơng tác ảo đƣợc giáo viên sử dụng 46 Bảng 4: Yếu tố định để giáo viên lựa chọn dạy học tƣơng tác ảo 47 Bảng 5: Nhận thức GV tƣơng tác ảo dạy học 47 Bảng 6: Đánh giá tầm quan trọng DHTTA dạy học hệ đại học 48 Bảng 7: Biện pháp kỹ thuật đƣợc sử dụng DH TTA để nâng cao hiệu 48 Bảng 8: Đánh giá GV hình thức DHTTA đƣa vào 49 Bảng 9: Giáo viên đánh giá khó khăn tiến hành DH TTA 49 Bảng 1: Code chƣơng trình điều khiển cánh tay Robot Oclus điện thoại 58 Bảng 2: Đánh giá kỹ DHTTA hoạt động giáo dục 90 Bảng 3: Đánh giá tính hiệu lãnh đạo, tổ chức lớp học TTA (lãnh đạo quản lý ngƣời học, việc học môi trƣờng dạy học TTA) 90 Bảng 4: Đánh giá tƣơng tác ngƣời học – môi trƣờng1 91 Bảng 5: Đánh giá tƣơng tác ngƣời học – ngƣời dạy 91 Bảng 6: Đánh giá tƣơng tác ngƣời học – ngƣời học 92 Bảng 7: Mức độ ảnh hƣởng tích cực yếu tố từ mơi trƣờng bên ngồi 93 Bảng 8: Mức độ ảnh hƣởng tích cực mơi trƣờng tâm lý dạy học TTA 93 Bảng 9: Tƣơng tác ngƣời học – môi trƣờng lớp học Robot công nghiệp 94 Bảng 10: Tiêu chí lớp học tƣơng tác ảo cho học phần Robot công nghiệp 95 Bảng 1: Số lƣợng sinh viên tiến hành thực nghiệm giai đoạn 99 Bảng 2: Số lƣợng sinh viên tiến hành thực nghiệm giai đoạn 99 Bảng 3: Tổng hợp số lƣợng sinh viên tiến hành thực nghiệm 99 Bảng 4: Thông tin lớp học sinh viên học tốt nh t 102 Bảng 5: Sinh viên thƣờng nhớ xem chƣơng trình truyền hình 103 Bảng 3.6: Thơng tin ngồi học sinh viên quan tâm 103 Bảng 3.7: Thông tin để học kỹ sinh viên .104 Bảng 3.8: Thông tin sinh viên thích giáo viên sử dụng học 104 Bảng 3.9: Thông tin sinh viên chơi trị chơi, sinh viên thích .105 Bảng 10: Xếp loại điểm 109 Bảng 11: Cách tính điểm 109 Bảng 12: So sánh số lƣợng sinh viên đạt điểm Xi điểm trình kết thúc modul .110 Bảng 13: Kết kiểm tra ( Số sinh viên đạt điểm Xi) 111 Bảng 14: Bảng tần su t ( số phần trăm SV đạt điểm Xi) 112 Bảng 15: Phƣơng sai, độ lệch chuẩn,hệ số biến thiên cho lớp đối chứng 113 Bảng 16: Phƣơng sai, độ lệch chuẩn,hệ số biến thiên cho lớp thực nghiệm .113 Bảng 17: So sánh thông số thống kê 114 Bảng 18: Khảo sát ý kiến sinh viên cảm nhận đƣa dạy học tƣơng tác ảo vào lớp học 116 Bảng 19: Ý kiến sinh viên tự đánh giá kỹ đƣợc tăng lên tham gia lớp học tƣơng tác ảo .117 ii Bảng 3.20: Phần trăm sinh viên tự đánh giá kỹ đƣợc tăng lên 118 Bảng 21: Khảo sát ý kiến sinh viên cách thức đƣa DH TTA vào lớp học 118 Bảng 22: Khảo sát ý kiến sinh viên đánh giá khơng khí lớp học 119 Bảng 23: Khảo sát đánh giá sinh viên đƣa DH TTA giúp cho mơn Robot cơng nghiệp 119 Bảng 24: Khảo sát đánh giá sinh viên áp dụng PPDH tƣơng tác ảo bán nhập vai PPDH nhập vai cho môn học Robot công nghiệp 120 Bảng 25: Xây dựng DH TTA trình dạy môn Robot công nghiệp 121 Bảng 27: Khảo sát hiệu sau học Robot công nghiệp sử dụng PPDH TTA 123 iii DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ Hình 1: Dạy học tƣơng tác 17 Hình 2: Hình thức tƣơng tác ảo 24 Hình 3: Phƣơng pháp thể tƣơng tác ảo cho kết phù hợp 25 Hình 4: Đ c trƣng dạy học tƣơng tác 22 Hình 5: C u trúc nội dung môn Robot công nghiêp 41 Hình 6: Phƣơng tiện dạy học mang tín hiệu đầu vào 27 Hình 7: Sơ đồ thành phần hệ thống tƣơng tác ảo 29 Hình 8: Lợi ích tƣơng tác ảo dạy học 37 Hình 9: Các thiết bị dạy học tƣơng tác ảo 31 Hình 10: Phƣơng tiện dạy học tƣơng tác 31 Hình 1.11: Phƣơng tiện dạy học tƣơng tác ảo mang tín hiệu đầu vào: 31 Hình 1: Sơ đồ bƣớc thiết kế giảng tƣơng tác ảo 53 Hình 2: Chƣơng trình TTA cánh tay Robot 55 Hình 3: Các scene Unity kéo tài nguyên vào Scene để sử dụng 56 Hình 4: Cách tạo file script gắn vào đối tƣợng 57 Hình 5: Xây dựng chƣơng trình TTA cho học phần Robot công nghiệp 57 Hình 6: Dựng mơ hình cánh tay Robot 3D 59 Hình 7: Tổng thể cánh tay Robot 60 Hình 8: Chân đế trụ xoay tổng thể 60 Hình 9: Cánh tay trục xoay cánh tay 60 Hình 10: Cẳng tay trục khuỷu tay 61 Hình 11: Trục xoay khớp cổ tay 61 Hình 12: Cổ tay trục xoay khớp bàn tay 61 Hình 13: Bàn tay trục xoay khớp bàn tay 62 Hình 14: Ngón tay ray trƣợt ngón tay 62 Hình 15: Chƣơng trình VR cánh tay Robot gắp vật Oclus Go 62 Hình 16: Chƣơng trình VR điều khiển điện thoại 63 Hình 17: Quy trình thiết kế giáo án giảng tƣơng tác ảo 63 Hình 18: Quy trình tổ chức dạy học tƣơng tác ảo 83 Hình 19: Phân loại giảng tƣơng tác ảo 84 Hình 20: Bài giảng tƣơng tác ảo kết hợp 85 Hình 21: Bài giảng tƣơng tác ảo toàn phần 85 Hình 22: Xây dựng tiêu chí tổ chức dạy học tƣơng tác ảo 88 Hình 23: Các tiêu chí tổ chức dạy học tƣơng tác ảo 94 Hình 1: Lớp học thực nghiệm dạy học tƣơng tác ảo 98 iv DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1: Khảo sát biết đến thức ảo 44 Biểu đồ 2: Khảo sát SV đánh giá môn học Robot công nghiệp 45 Biểu đồ 3: Khảo sát online trải nghiệp VR SV 45 Biểu đồ 4: Tần su t giáo viên sử dụng dạy học tƣơng tác ảo thực tế 46 Biểu đồ 1: Kết kỳ I năm 2017-2018 sinh viên lớp đối chứng 100 Biểu đồ 2: Kết kỳ I năm 2017-2018 sinh viên lớp thực nghiệm 100 Biểu đồ 3: So sánh điểm kỳ học gần nh t sinh viên lớp TN lớp ĐC .101 Biểu đồ 4: Biểu đồ điểm đầu vào SV lớp ĐC 101 Biểu đồ 5: Biểu đồ điểm đầu vào SV lớp TN 101 Biểu đồ 6: Biểu đồ so sánh điểm đầu vào SV lớp ĐC lớp TN .102 Biểu đồ 7: Điều kiện tiếp nhận kiến thức tốt nh t 102 Biểu đồ 8: Thơng tin sinh viên thƣờng nhớ xem chƣơng trình truyền hình 103 Biểu đồ 9: Thơng tin ngồi học sinh viên quan tâm 103 Biểu đồ 10: Thông tin để học kỹ sinh viên .104 Biểu đồ 11: Thông tin sinh viên thích giáo viên sử dụng học 104 Biểu đồ 12: Thông tin sinh viên chơi trị chơi, sinh viên thích .105 Biểu đồ 13: Biểu đồ tổng hợp điểm kiểm tra lớp ĐC 109 Biểu đồ 14: Biểu đồ tổng hợp điểm kiểm tra lớp TN 109 Biểu đồ 15: Biểu đồ so sánh điểm trình lớp ĐC TN Error! Bookmark not defined Biểu đồ 16: Biểu đồ so sánh điểm kết thúc modul lớp ĐC TN 110 Biểu đồ 17: Biểu đồ so sánh tổng hợp điểm trình kết thúc modul 111 Biểu đồ 18: so sánh sinh viên đạt điểm Xi lớp thực TN ĐC 111 Biểu đồ 19: Đƣờng tần su t hội tụ tiến sinh viên đạt điểm Xi .112 Biểu đồ 20: Đƣờng Radar phổ điểm sinh viên đạt điểm Xi 112 Biểu đồ 21: Khảo sát ý kiến sinh viên cảm nhận đƣa dạy học tƣơng tác ảo vào lớp học 116 Biểu đồ 22: Khảo sát ý kiến sinh viên tự đánh giá kỹ đƣợc tăng lên tham gia lớp học tƣơng tác ảo 117 Biểu đồ 23: Khảo sát ý kiến sinh viên cách thức đƣa DH TTA vào lớp học 119 Biểu đồ 24: Khảo sát đánh giá sinh viên đƣa DH TTA giúp cho 120 Biểu đồ 25: Xây dựng DH TTA trình dạy môn Robot công nghiệp 121 Biểu đồ 26: Khảo sát hiệu sau học Robot công nghiệp sử dụng PPDH TTA 124 v LOGIC LUẬN ÁN vi MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 1.1 Nhu cầu phát triển khoa học công nghệ đại Ngành Cơ điện tử đƣợc 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 ngƣời lĩnh vực nhiều kỷ qua tƣơng lai T t thiết bị hay hệ thống từ đơn giản đến phức tạp ngành, lĩnh vực nhƣ dân dụng, công nghiệp, khai khống, xây dựng quốc phịng có diện thiếu ngành Cơ điện tử Và để phát triển ngành điện tử nhƣ kỳ vọng hai câu hỏi đƣợc đ t cân đƣợc giải là: Một loại sản phẩm Cơ điện tử cần đƣợc phát triển Việt Nam để từ tắt đón đầu công nghệ, không m t thời gian vào sản phẩm phần cứng mà giới tiêu chuẩn hóa Hai vai trị chƣơng trình đào tạo nguồn nhân lực Cơ điện tử phát triển sản phẩm Nhƣ vậy, Ngành Cơ điện tử ngành trở thành then chốt để phát triển cơng nghiệp hóa đại hóa Việt Nam tƣơng lai Với vai trò ngành điện tử cung c p sản phẩm thông minh phục vụ nhu cầu đ t nƣớc lĩnh vực kinh tế, quân sƣ, truyền thông đ c biệt giáo dục Ngoài ra, ngành Cơ điện tử Việt Nam hồn tồn đáp ứng đƣợc nhu cầu gia công Robot thông minh hệ nh t xu t toàn cầu 1.2 Thực trạng dạy học ngành điện tử Việt Nam Môn học Robot công nghiệp môn học thiếu ngành Cơ điện tử Cùng với đ c điểm môn học Robot công nghiệp mơn học tích hợp nhiều kiến thức khí, cơng nghệ thông tin, điện tử Kiến thức môn học Robot công nghiệp rộng trừu tƣợng Trên thực tế, việc dạy học sinh viên r t thụ động chủ yếu theo phƣơng pháp cũ, giảng viên truyền thụ kiến thức chiều Trong thời đại công nghệ dạy học ngày phát triển, mơn học tích hợp nhiều kiến thức phức tạp nhƣ mơn Robot cơng nghiệp cần cần phƣơng pháp dạy học kích thích đƣợc đa giác quan cho ngƣời học thể vận dụng kiến thức giải v n đề điều khiển truyền động, lĩnh hội kiến thức chƣơng trình Robot cơng nghiệp thực Loại yếu, (0-4,9 điểm): Ngƣời học hiểu chƣa xác, lập luận thiếu logic, có sai sót bản, thuộc ch t v n đề điều khiển truyền động, lĩnh hội kiến thức chƣơng trình Robot cơng nghiệp học tập; chƣa có khả vận dụng kiến thức học để giải v n đề điều khiển truyền động, lĩnh hội kiến thức chƣơng trình Robot cơng nghiệp thực tiễn dạy học TTA PL-61 Phụ lục 17: T ng hợp điểm học tập đầu vào sinh viên PL-62 Phụ lục 18: T ng hợp điểm l p thực nghiệm l p đối chứng PL-63 Phụ lục 19: Giáo án theo phƣơng pháp truyền thống Giáo án số: 01 Thời gian thực hiện: 55 phút Bài học trƣớc: Thực từ ngày …/…/… đến …/…/… ÀI S 1: ÀI TOÁN ĐIỀU HIỂN RO OT C NG NGHIỆP BÀI TOÁN ĐỘNG HỌC NGƢỢC VỚI GRG VÀ QUY TẮC CHUYỂN VỊ XOẮN X ịnh ụ tiêu ủ i -Kiến thức: Cung c p kiến thức sở toán động lực học ngƣợc với GRG quy tắc chuyển vị xoắn, làm sở để học môn chuyên ngành điện tử -Kỹ năng: Nâng cao lực hiểu rõ khái niệm, c u trúc phân loại Robot cơng nghiệp Bài tốn động lực học ngƣợc với GRG quy tắc chuyển vị xoắn; -Thái độ: Đi học đầy đủ giờ, tích cực học tập lớp nhà Phƣơng tiện dạy học: -Máy tính có cài phần mềm Unity -Giáo trình điện tử Robot công nghiệp ôi trƣờng dạy họ : -Tổ chức hoạt động giảng dạy theo lớp Dạy học giáp m t phịng máy tính II Ổn ịnh lớp họ : Thời gi n: 03 phút -Điểm danh học sinh, sinh viên -Ghi sổ lên lớp, sổ tay giáo viên PL-64 C Thứ tự Nội dung H ạt ộng ngƣời dạy H ạt ộng ngƣời họ huyển vị x ắn - Hai chuyển vị xoắn xảy theo thứ tự b t kỳ ho c đồng thời tổng phép quay tịnh tiến quanh hai trục xác Sơ đồ tối ƣu khâu tác động cuối chuyển vị quanh trục khớp động từ phía gần nh t phía giá Giới thi u ch Thời gian 2‟ Dẫn nhập i t n ộng họ ngƣợ với GRG v quy tắ h ạt ộng Gợi mở v n đề, trao đổi phƣơng pháp học, tạo tâm tích cực ngƣời học - Lắng nghe - Quan sát 3‟ ề: Quan điểm triển khai với chuỗi động n khâu có phƣơng trình dƣới dạng: A = A1.A2…An-1.An - Giới thiệu nội dung - Lắng nghe toán quy tắc chuyển Quan sát vị xoắn (0.4) Theo ý nghĩa đại lƣợng A4.4 trình bày (3.19, 3.20) đ t ký hiệu tổng quát ma trận toạ độ lý thuyết dƣới dạng: - Nêu v n đề lƣu ý cần giải (0.5) PL-65 - Lắng nghe quan sát máy tính Ký hiệu phần tử ma trận toạ độ thực khâu tác động cuối dƣới dạng: (0.6) 35‟ Giải quy t vấn ề: i t n ộng họ ngƣợ với GRGv quy tắ huyển vị x ắn - tốn hồn tồn thích hợp để giải theo phƣơng pháp biến thành tốn tối ƣu sử dụng gói solver, ví dụ sau cho th y điều - Yêu cầu SV mở giáo trình điện tử Robot cơng nghiệp - Lắng nghe theo dõi giáo án - Lắng nghe - Nêu v n đề cho ngƣời Quan sát học cần giải v n đề K t thúc vấn ề: - Lắng nghe, - Báo cáo kết Hoàn thiện đƣợc v n đề nêu Nhận xét kết rèn luyện, lƣu ý sai sót - Lắng nghe ghi chép vẽ vào học PL-66 2‟ cách khắc phục, kế hoạch hoạt động - Giải v n đề GV giao Tìm hiểu thêm v n đề khác Hướng dẫn t học: - Giờ học báo cáo PL-67 3‟ Giáo án số: 02 Thời gian thực hiện: 55 phút Bài học trƣớc: Thực từ ngày …/…/… Đến …/…/… ÀI S X 2: ÀI TỐN ĐIỀU KHIỂN ROBOT CƠNG NGHIỆP- ĐIỀU KHIỂN TƢƠNG TỰ THEO CHUYỂN VỊ MẪU ịnh mục tiêu -Kiến thức: Cung c p kiến thức sở Robot công nghiệp, điều khiển tƣơng tự theo chuyển vị mẫu -Kỹ năng: Hiểu rõ khái niệm, c u trúc điều khiển tƣơng tự Robot theo chuyển vị mẫu, từ hình thành khả thiết kế chế tạo Robot cho ứng dụng công nghiệp đời sống -Thái độ: Đi học đầy đủ giờ, tích cực học tập lớp nhà Phƣơng tiện dạy học: -Giáo trình điện tử Robot công nghiệp ôi trƣờng dạy họ : -Tổ chức hoạt động giảng dạy theo lớp -Hoạt động theo cá nhân ngƣời máy ho c chia nhóm (mỗi nhóm ngƣời) II Ổn ịnh lớp học: Thời gian: 03 phút -Điểm danh học sinh, sinh viên -Ghi sổ lên lớp, sổ tay giáo viên PL-68 Các hoạt ộng Thứ tự Nội dung Hoạt ộng ngƣời dạy Gợi mở v n đề, trao Lắng nghe đổi phƣơng pháp học, Điều khiển tƣơng tự theo chuyển vị mẫu tạo tâm tích cực Một Robot cơng nghiệp thƣờng trì hai mạch ngƣời học điều khiển đồng thời mạch lực mạch chuyển vị, số liệu động học thông tin đầu vào cho lập trình mạch chuyển vị, số liệu động lực học thơng tin để lập trình mạch lực Dẫn nhập Giới thiêu ch ề: - Yêu cầu SV mở giáo trình điện tử Robot Điều khiển Robot không sử dụng hết công nghiệp thông số quỹ đạo mà sử dụng thông tin liên quan đến điểm tựa cơng nghệ nhƣ nói tới mục Số liệu động học biểu diễn hệ quy chiếu sở dùng cho bƣớc thiết kế, điều khiển Robot số liệu cần chuyển trục để nhận dạng lại không gian hệ quy chiếu sở nhằm có thứ nguyên với đại lƣợng khác phƣơng trình vịng véc tơ Kế tiếp cần đƣợc ánh xạ sang khơng gian khớp hay không gian hệ tọa độ suy rộng để lập trình động Hoạt ộng ngƣời học - Quan sát Thời gian 2‟ 3‟ - Lắng nghe theo dõi máy tính Giải quy t vấn ề: - Vấn ề 1: Việc điều khiển ví nhƣ bạn sử dụng chuột (mouse) để điều khiển trỏ 35‟ - Nêu v n đề lƣu ý PL- 69 hình máy tính Chuyển vị mẫu đƣợc mã cần giải hóa hƣớng chuyển động, lƣợng di chuyển cụ thể, tín hiệu tƣơng tự khuếch đại ho c không truyền tới c u ch p hành Tín hiệu điều khiển khơng thay đổi thứ ngun truyền tới c u ch p hành Trong hệ điện tử thƣờng sử dụng cảm biến nên tín hiệu chuyển đổi từ dạng lƣợng sang dạng lƣợng khác truyền tới c u ch p hành Trong trƣờng hợp tay máy, chuyển vị mẫu đƣợc tạo tay máy mẫu gắn với tay ngƣời thao tác thông thƣờng cần khuếch đại - Vấn ề 2: Robot công nghiệp sản phẩm điện tử nên thiếu cảm biến chuyển vị, mã hóa liệu, thiết bị lƣu trữ liệu - Lắng nghe Quan sát Nêu v n đề lƣu ý - Lắng nghe theo dõi cần giải máy tính - Lắng nghe Quan sát PL- 70 K t thúc vấn ề: - Lắng nghe, Hoàn thiện đƣợc v n đề nêu Nhận xét kết rèn - Báo cáo kết luyện, lƣu ý sai sót cách khắc phục 5‟ - Lắng nghe ghi chép vẽ - Kế hoạch hoạt động vào học Hướng dẫn t học: - Giải v n đề GV giao Tìm hiểu thêm v n đề khác - Giờ học báo cáo PL- 71 2‟ Giáo án số: 03 Thời gian thực hiện: 55 phút Bài học trƣớc: Thực từ ngày …/…/… Đến …/…/… ÀI S X 3: ÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN ROBOT CÔNG NGHIỆP HỆ TH NG ĐIỀU KHIỂN S NHIỀU TRỤC ịnh mục tiêu -Kiến thức: Cung c p kiến thức sở Robot công nghiệp, điều khiển số nhiều trục, làm sở để học môn chuyên ngành điện tử -Kỹ năng: Hiểu rõ khái niệm, tƣ logic giải toán c u trúc hệ thống điều khiển số nhiều trục -Thái độ: Đi học đầy đủ giờ, tích cực học tập lớp nhà Phƣơng tiện dạy học: -Giáo trình điện tử Robot công nghiệp ôi trƣờng dạy họ : -Tổ chức hoạt động giảng dạy theo lớp -Hoạt động theo cá nhân ngƣời máy ho c chia nhóm PL- 72 Ổn ịnh lớp học: II Thời gian: 03 phút Các hoạt ộng Thứ tự Nội dung Hoạt ộng ngƣời dạy Giới thiêu ch Thời gian 1‟ Dẫn nhập Khi Robot hoạt động,khâu khớp có chức truyền lực chịu phản lực, cần có độ xác cứng vững nh t định để đảm bảo hồn thành đƣợc nhiệm vụ theo tính tốn mơ hình lý thuyết Các sai số ho c hạn chế m t phần cứng đƣợc phần mềm khắc phục Ban đầu xu t xƣởng, Robot có độ xác phần cứng tốt nh t, độ xác ban đầu Độ xác giảm dần theo thời gian cơng tác mịn, mỏi, biến dạng c u Hoạt ộng ngƣời học - Gợi mở v n đề, trao đổi phƣơng pháp học, tạo tâm tích cực ngƣời học Lắng nghe Quan sát tƣơng tác 2‟ ề: Thực ch t việc sử dụng Robot hiểu di chuyển khâu - Giới thiệu nội tác động cuối (End effector) theo quỹ đạo cho trƣớc cho dung (chủ đề) vị trí b t kỳ quỹ đạo khâu đƣợc điều khiển đảm thay đổi hình bảo ba ý: -Đúng vị trí; -Đúng định hƣớng; -Hai yếu tố khớp với thời gian công nghệ Trong ba yếu tố nói hai yếu tố đầu sở vận tốc thực ch t có quan hệ đạo hàm với hàm chuyển vị Mục đích cuối PL- 73 - Lắng nghe xem máy chiếu - Lắng nghe kiểm soát đƣợc xác cơng sinh khâu tác động cuối - Nêu v n đề theo tính toán lƣu ý cần giải xem máy chiếu Hình 1: Q trình thơng tin điều khiển Robot Giải quy t vấn ề: - Yêu cầu SV mở giáo trình điện tử - Vấn ề 1: Với Robot có n bậc tự tồn n hệ quy chiếu Robot công nghiệp suy rộng gắn với n khâu động hệ quy chiếu sở để làm chuẩn quy chiếu chung, hệ tọa độ suy rộng đƣợc xác định theo quy tắc DH ho c quy tắc chuyển vị xoắn liên tiếp [33] Yêu cầu việc xác lập hệ quy chiếu tính nh t lựa chọn nhằm thống nh t sử dụng Các hệ quy chiếu sở để xây dựng hàm truyền ma trận truyền nhƣ hình - Nêu v n đề lƣu ý cần giải - Vấn ề 2: Nếu quỹ đạo di chuyển dụng cụ không gian công tác cho trƣớc dƣới dạng đƣờng cong, việc ánh xạ tồn đƣờng cong sang khơng gian khớp chọn mật độ điểm lớn đòi hỏi lực tính tốn r t lớn vi xử lý, việc thƣờng đƣợc giải theo hƣớng ánh xạ điểm có ý nghĩa quan trọng đƣờng di chuyển dụng cụ nhƣ điểm cực trị, điểm đầu-cuối, điểm uốn, điểm ghép nối kỹ thuật tạo hình đƣờng cong phức hợp, điểm đƣợc đo lƣờng chuyển vào giải phƣơng trình động học ngƣợc đƣợc gọi chung PL- 74 - Lắng nghe theo dõi máy tính 35‟ - Lắng nghe theo dõi máy tính điểm tựa cơng nghệ K t thúc vấn ề: Hoàn thiện đƣợc v n đề nêu Hướng dẫn t học: - Kế hoạch hoạt - Báo cáo kết động 2‟ - Giải v n đề GV giao Tìm hiểu thêm v n đề khác 3‟ - Giờ học báo cáo PL- 75 ... trình dạy học tƣơng tác ảo cho môn học chuyên ngành Cơ điện tử trƣờng đại học 3.2 Đối tƣợng nghiên cứu Thiết kế dạy học theo công nghệ dạy học theo công nghệ dạy học tƣơng tác ảo học phần Robot công. .. lý luận việc dạy học tƣơng tác, dạy học tƣơng tác ảo nhận thức tƣơng tác ảo, phần mềm tƣơng tác ảo, đánh giá mơn học có sử dụng phƣơng pháp dạy học tƣơng tác ảo, Luận án tập trung khảo sát: 42... liệu tham khảo Danh mục công trình cơng bố Luận án Phụ lục CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ CÔNG NGHỆ DẠY HỌC TƢƠNG TÁC ẢO 1.1 T ng quan nghiên cứu công nghệ dạy học tƣơng tác ảo 1.1.1 Thế