Thí nghiệm thự hành ảo ứng dụng trong đào tạo nghề cơ khí

Thực trạng công tác dạy nghề ở nớc ta hiện nay Thực hiện các Nghị quyết của Đảng về định hớng phát triển dạy nghề và Chiến lợc phát triển giáo dục 2001 2010, từ năm 2001 đến nay - ngà

TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ CƠ KHÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌCNGÀNH SƯ PHẠM KĨ THUẬT

Trang phụ bìa 1

Chơng 1- Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc xây

dựng và sử dụng TN TH ảo trong đào tạo nghề 15 1.1 Tổng quan nghiên cứu về TN TH ảo 15

1.2 Cơ sở lí luận của việc xây dựng TN TH ảo 26 1.2.1 Một số khái niệm về đào tạo nghề 26 1.2.2 Một số khái niệm về TN TH ảo 28

1.3 Một số ứng dụng TN TH ảo trong dạy học 58 1.3.1 Mô phỏng bầu trời với Stellarium 58 1.3.2 Bài TN TH ảo của đại học Colorado 67

2.3.1 X©y dùng bµi m« pháng víi Working Model 88 2.3.2 X©y dùng bµi m« pháng víi Geogebra 94

need to change – change for the development Human resourse quality is one of the problems that we have to solve first of all We have talked so much about changing the teaching methods, improving education equipments, updating contents So that’s the reason for me to write about the

topic “Virtual experiment and pratice-The applications into training mechanical engineering workers”

In my thesis, it contain two chapters:

• Chapter 1: The overview of virtual experiment and pratice in the world and in Vietnam

• Chapter 2: Appling virtual experiment and pratice into training mechanical engineering workers

In chapter 1, I want to give you the overview of the concept “ Virtual” This concept is still common in either life or technic But now it will have more meaning in education I talked about the concept “Virtual” in teaching and some applications have been I also give you some examples about the interactive simulations in non- mechanical fields such as astronomy- the software Stellarium which help you to watch the sky and chemistry- some virtual experiment of the university of Colorado in chemistry

In chapter 2, I show you some principle to apply virtual experiment and practice into teaching and the steps to construct the lecture about the interactive simulation After that, with the assistance of the free software Working Model and Geogebra, I build the interactive simulation to slove some problems of the subject Applied Mechanism such as determining the speed and acelleration of the four bars mechanism That’s how to draw and how to solve the similar problems of the mechanism

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội

Lời cảm ơn

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành:

Thầy hớng dẫn: GS TS Nguyễn Xuân Lạc đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này

Khoa S phạm kỹ thuật - Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện đào tạo sau

đại học đã tạo mọi điều kiện cho việc học tập, nghiên cứu, tiến hành luận văn

Gia đình và toàn thể anh em, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm, động viên, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2008

Tác giả

Trần Đức Anh

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan những gì mà tôi viết ra trong luận văn này là do sự tìm hiểu và nghiên cứu của bản thân Mọi kết quả nghiên cứu cũng nh ý tởng của các tác giả khác nếu có đều đợc trích dẫn đầy đủ

Luận văn này cho đến nay vẫn cha hề đợc bảo vệ tại bất kỳ một hội

đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ nào trên toàn quốc cũng nh nớc ngoài và cho

đến nay cha hề đợc công bố trên bất kỳ phơng tiện thông tin nào

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan trên đây

Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2008

Tác giả

Trần Đức Anh

Danh mục các chữ viết tắt

CTK TĐTCN Chơng trình khung trình độ trung cấp nghề

ĐTKTTH Đào tạo kỹ thuật thực hành

GD- ĐT Giáo dục- Đào tạo

HNKTQT Hội nhập kinh tế quốc tế

mục lục

Trang

Chơng 1- Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc xây

dựng và sử dụng TN TH ảo trong đào tạo nghề 15 1.1 Tổng quan nghiên cứu về TN TH ảo 15

1.2 Cơ sở lí luận của việc xây dựng TN TH ảo 26 1.2.1 Một số khái niệm về đào tạo nghề 26 1.2.2 Một số khái niệm về TN TH ảo 28

1.3 Một số ứng dụng TN TH ảo trong dạy học 58 1.3.1 Mô phỏng bầu trời với Stellarium 58 1.3.2 Bài TN TH ảo của đại học Colorado 67

2.2.2 Qui tr×nh sö dông 86 2.3 X©y dùng mét sè bµi TN TH ¶o trong ch¬ng tr×nh d¹y nghÒ

“Phát triển mạnh hệ thống giáo dục nghề nghiệp, tăng nhanh quy mô

đào tạo cao đẳng nghề, trung cấp nghề cho các khu công nghiệp, các vùng kinh tế động lực và cho xuất khẩu lao động Mở rộng mạng lới cơ sở dạy nghề, phát triển trung tâm dạy nghề quận huyện Tạo chuyển biến căn bản về chất lợng dạy nghề tiếp cận với trình độ tiên tiến của khu vực và thế giới

Đẩy mạnh xã hội hoá, khuyến khích phát triển các hình thức dạy nghề đa dạng, linh hoạt: dạy nghề ngoài công lập, tại doanh nghiệp, tại làng nghề. ”

Thể chế hoá chủ trơng của Đảng về phát triển dạy nghề, Quốc hội đã ban hành Luật Giáo dục năm 2005, quy định dạy nghề có ba trình độ đào tạo - (Sơ cấp nghề, Trung cấp nghề và Cao đẳng nghề); Luật Dạy nghề năm 2006, - quy định chi tiết về tổ chức, hoạt động của CSDN; quyền và nghĩa vụ của tổ chức, cá nhân tham gia hoạt động dạy nghề Trong Luật Dạy nghề đã xác định

chính sách đầu t của Nhà nớc về phát triển dạy nghề: “Đầu t có trọng tâm, trọng điểm để đổi mới nội dung, chơng trình và phơng pháp dạy nghề, phát triển đội ngũ giáo viên, hiện đại hoá thiết bị, đẩy mạnh nghiên cứu khoa học nhằm nâng cao chất lợng dạy nghề; tập trung xây dựng một số cơ sở dạy nghề tiếp cận với trình độ tiên tiến của khu vực và thế giới; chú trọng phát triển dạy nghề ở các vùng có đi ều kiện kinh tế- xã hội đặc biệt khó khăn; đầu t đào tạo các nghề thị trờng lao động có nhu cầu, nhng khó thực hiện xã hội hoá.“

Trong những năm qua, nền kinh tế nớc ta đã đạt tốc độ tăng trởng cao, cơ cấu kinh tế có bớc chuyển dịch mạnh mẽ theo hớng CNH Các vùng kinh tế trọng điểm, các khu công nghiệp, khu chế xuất, các ngành kinh tế mũi nhọn ngày càng phát triển; đầu t trong nớc và quốc tế thời gian qua và dự kiến trong thời gian tới ngày càng tăng; kỹ thuật, công nghệ mới đợc đa vào sản xuất ngày càng nhiều đòi hỏi nguồn nhân lực phải tăng về số lợng và chất lợng, hợp lý về cơ cấu ngành nghề đào tạo và cơ cấu trình độ đào tạo

Hiện tại, tỷ lệ lao động qua đào tạo nghề ở nớc ta còn thấp (khoảng 20% năm 2006) hất lợng c GD- ĐT nói chung và chất lợng đào tạo nghề nói riêng còn nhiều bất cập, nhất là cơ cấu đào tạo Trình độ nhân lực cha đáp ứng đợc những đòi hỏi ngày càng cao của thị trờng lao động trong nớc và quốc tế Theo đánh giá của Ngân hàng thế giới (WB) chất lợng nguồn nhân lực của Việt Nam chỉ đạt 3,79 điểm (thang điểm 10) xếp thứ 11 trong 12 - nớc ở Châu á đợc tham gia xếp hạng

Quá trình CNH, HĐH và HNKTQT ở nớc ta yêu cầu phải đáp ứng đủ

số lợng lao động kỹ thuật chất lợng cao cho các ngành kinh tế, nhất là các ngành công nghiệp mũi nhọn, công nghệ cao: tin học, tự động hóa, điện, cơ

điện tử, chế biến xuất khẩu v.v và đòi hỏi lao động qua đào tạo trên 60%, trong đó trên 3 % có trình độ trung cấp trở lên, có nh vậy các doanh nghiệp 0mới đủ sức cạnh tranh trên thị trờng trong nớc và quốc tế

Để đáp ứng đợc yêu cầu đó, hệ thống đào tạo kỹ thuật thực hành phải thờng xuyên bổ sung, cập nhật hoàn thiện các chơng trình dạy nghề hoặc xây dựng các chơng trình dạy nghề mới; đổi mới mạnh mẽ, sâu sắc và toàn diện, nâng cao chất lợng đội ngũ giáo viên, cán bộ quản lý; đầu t, đổi mới trang thiết bị giảng dạy đặc biệt chú trọng đổi mới phơng pháp đào tạo để ,

đào tạo đội ngũ nhân lực kỹ thuật trực tiếp làm việc với kỹ thuật, công nghệ mới đó

2 Thực trạng công tác dạy nghề ở nớc ta hiện nay

Thực hiện các Nghị quyết của Đảng về định hớng phát triển dạy nghề

và Chiến lợc phát triển giáo dục 2001 2010, từ năm 2001 đến nay - ngành Dạy nghề đã đợc phục hồi sau một thời gian dài bị suy giảm, từng bớc đợc

đổi mới và phát triển đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu nhân lực kỹ thuật trực tiếp trong sản xuất kinh doanh, dịch vụ phục vụ phát triển kinh tế- xã hội.Mạng lới các cơ sở dạy nghề (CSDN) giai đoạn 2001 2007 đợc phát triển - theo quy hoạch trên toàn quốc, đa dạng về hình thức sở hữu và loại hình đào tạo (phụ lục 2) Bên cạnh những kết quả đã đạt đợc, ngành dạy nghề vẫn còn tồn tại nhiều yếu kém, bất cập do vậy, chất lợng dạy nghề còn thấp cha đáp ứng đợc yêu cầu của thị trờng lao động

Một trong những nguyên nhân cơ bản phải kể đến đó là do các điều kiện bảo đảm chất lợng dạy nghề tuy đã đợc cải thiện nhng vẫn còn bất cập:

- Đội ngũ giáo viên còn thiếu về số lợng và yếu về chất lợng, nhất là trình độ kỹ năng thực hành nghề, ngoại ngữ, tin học ứng dụng, phơng pháp giảng dạy;

- Nhiều chơng trình, giáo trình dạy nghề chậm đợc cập nhật, sửa

đổi, bổ sung để phù hợp với yêu cầu của sản xuất, kinh doanh, dịch vụ Nhiều

đơn vị đào tạo nghề đào tạo cha theo yêu cầu của xã hội dẫn đến đời sống của học viên không đảm bảo sau khi học nghề

- Nhiều CSDN có diện tích nhỏ so với quy mô đào tạo, thiếu xởng thực hành, ký túc xá, khu thể dục thể thao; trang thiết bị dạy nghề thiếu về chủng loại, số lợng và lạc hậu về công nghệ

Riêng với nghề cơ khí, bên cạnh những khó khăn chung của hệ thống dạy nghề thì khu vực dạy nghề cơ khí cũng những khó khăn rất khác biệt Trớc tiên do ngành cơ khí đòi hỏi hệ thống cơ sở hạ tầng, máy móc nhà xởng khá

đồ sộ, tốn kém mà hầu nh máy móc thì không thể di chuyển dễ dàng cũng nh không phải lúc nào cũng có thể cho học viên thao tác hay trực quan hệ thống máy móc trong quá trình làm việc Đó là cha kể đến hệ thống máy móc nhà xởng cơ khí của đa số các trờng dạy nghề đều đã cũ, lạc hậu cũng nh công nghệ thời đại đòi hỏi rất khác với những gì mà các trờng nghề đào tạo cho học viên Hiện tợng doanh nghiệp phải đào tạo lại học viên hoặc học viên thất nghiệp trong khi các doanh nghiệp cơ khí thiếu nhân lực chất lợng không phải là hiếm thấy

Thực tế trên đòi hỏi hệ thống dạy nghề phải đợc đổi mới và phát triển nhằm khắc phục các yếu kém và đáp ứng nhu cầu nhân lực của thị trờng trong nớc và xuất khẩu lao động Điều này cũng đồng nghĩa với yêu cầu phải nâng cao chất lợng nguồn lao động kỹ thuật công nghệ, đòi hỏi ngời lao -

động phải có kỹ năng và đạo đức nghề nghiệp, có kỷ luật, năng lực sáng tạo, biết làm chủ và tiếp cận nhanh với những công nghệ hiện đại

Rõ ràng, thực tế trên đòi hỏi hệ thống đào tạo kỹ thuật nghề nghiệp phải hết sức coi trọng kỹ năng các hoạt động thực hành để nâng cao năng lực, kỹ năng hoạt động của ngời lao động trong nghề nghiệp cũng nh trong cuộc sống xã hội

3 Sự xuất hiện hình thức đào tạo mới

Thế kỷ 21 đợc đánh dấu bởi các biến đổi của xã hội dới tác động của một nền kinh tế mới, đợc định nghĩa từ nhiều góc độ quan sát: nền kinh tế tri thức, nền kinh tế số hoá, nền kinh tế internet, Là một trong các động lực chính của nền kinh tế mới, ngành GD- ĐT cũng đứng trớc những biến chuyển mạnh mẽ do xuất hiện các mâu thuẫn giữa nhu cầu học tập của xã hội

và khả năng đáp ứng của các nguồn lực trong nhà trờng, sự gia tăng không ngừng về khối lợng kiến thức, sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ

và kỹ thuật mới tất yếu dẫn đến việc hình thành một phơng thức giáo dục mới: giáo dục điện tử với mục tiêu cơ bản của giáo dục điện tử là tạo ra một

môi trờng hỗ trợ hoạt động học tập trên cơ sở những trang thiết bị công nghệ

điện tử thích hợp, nhằm phục vụ cho nhu cầu nâng cao kiến thức, kỹ năng đáp ứng đòi hỏi của xã hội hiện đại

Theo xu thế đó, ngành giáo dục đã có nhiều giải pháp nhằm đa dạng hóa loại hình đào tạo nh: mở các lớp học tại chức, các khóa học ngắn hạn, các khóa học theo chứng chỉ, các khóa học từ xa với nhiều hình thức đào tạo

từ xa đã ra đời đáp ứng nhu cầu học mọi lúc, mọi nơi, suốt đời nh đào tạo

từ xa qua phát thanh truyền hình (Broadcast Education); đào tạo dựa trên công nghệ Internet (Internet Based Traning); đào tạo dựa trên công nghệ web (Web Based Training); học điện tử (E learning).-

Rất nhiều các quốc gia phát triển CHLB Đức, Vơng quốc Anh, Mỹ đã tiến hành nghiên cứu và áp dụng đào tạo qua mạng (E Learning) Về kỹ thuật, -

đào tạo qua mạng đã đợc nghiên cứu tơng đối toàn diện Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt với sự hỗ trợ của CNTT thì cách thức tiến hành, qui mô, chất lợng đào tạo những khóa học từ xa đã có tiến bộ vợt bậc

Đối với Việt Nam, đào tạo qua mạng cha phát triển do một số nguyên nhân khách quan và chủ quan trong đó có trình độ đội ngũ giáo viên, trình độ

đội ngũ phát triển đa phơng tiện, cơ sở hạ tầng về thông tin và kinh phí Cha

có nhiều nghiên cứu về đào tạo qua mạng tại Việt Nam Tuy mới đợc phát triển ở nớc ta song những kết quả đẫ đạt đợc cho thấy phơng thức đào tạo này là một trong những giải pháp có tính chiến lợc đáp ứng nhu cầu học tập ngày càng tăng của xã hội

Tuy nhiên với sự phát triển của các phơng tiện truyền thông và internet, ngời ta có nhiều cơ hội tìm kiếm cơ hội học tập cho mình: tìm kiếm thông tin về nội dung học tập, có nhiều lựa chọn về phơng pháp học tập và có rất nhiều phơng tiện hỗ trợ học tập Các phơng tiện này có thể là am thanh, hình ảnh, video hay các phần mềm mô phỏng hay các chơng trình dạy học

Điều đó có nghĩa là cách học cũng nh cách dạy phải có những thay đổi cho phù hợp với những thuận lợi đó

Không thể không kể đến những quan tâm của nhà nớc dành cho hoạt

động đào tạo nghề Đó không chỉ là việc đầu t cơ sở vật chất, chuẩn hóa giáo trình, nâng cao trình độ giáo viên mà còn tạo nhiều cơ hội hơn trong các hoạt

động giao lu giáo dục Các hoạt động nh hội thi tay nghề toàn thành, toàn quốc hay toàn khu vực Đông Nam á có ý nghĩa rất lớn trong việc nâng cao chất lợng của công tác đào tạo nghề

Kết luận nh vậy, không có nghĩa là đào tạo từ xa không có những khó khăn, không còn những hạn chế ở đây chỉ đề cập tới một hạn chế cụ thể rất khó khắc phục của đào tạo từ xa đó là vấn đề TN TH của các môn khoa học tự nhiên và kỹ thuật Cụ thể hơn là làm thế nào để có thể tổ chức TN TH trong giáo dục từ xa Có nhiều phơng án đợc đề xuất, trong đó việc xây dựng các bài TN TH ảo trong máy tính mà đề tài đề cập tới là một giải pháp góp phần giải quyết cho vấn đề nêu trên Mặc d TN TH ù ảo đề cập trong luận văn này

đợc định hớng và xây dựng chủ yếu cho hình thức dạy học giáp mặt, tuy nhiên, có thể hỗ trợ rất tốt cho các hình thức đào tạo kể trên

II Mục đích nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu cách thức xây dựng và sử dụng TN TH ảo trong hoạt

động dạy nghề cơ khí Trên cơ sở đó, tiến hành xây dựng một số bài TN TH

ảo về một số cơ cấu thờng gặp

III Đối tợng và phạm vi nghiên cứu

Đối tợng nghiên cứu của đề tài là TN TH ảo

Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Đề tài nghiêu cứu về TN TH ảo trên cơ

sở đó xây dựng và sử dụng một số bài TN TH ảo cho chơng trình đào tạo nghề Cơ khí

IV Giả thuyết khoa học

Xây dựng và sử dụng MP, TN TH ảo trong đào tạo nghề sẽ góp phần nâng cao hứng thú nhận thức, phát huy tính tích cực học tập của học sinh, do

đó góp phần nâng cao chất lợng đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật

V Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng

TN TH ảo trong đào tạo nghề

Đề xuất cách thức xây dựng và sử dụng TN TH ảo; nghiên cứu và đa vào sử dụng một số bài TN TH ảo điểnhình hỗ trợ cho đào tạo nghề Cơ khí

VI Phơng pháp nghiên cứu

Phân tích, tổng hợp tài liệu và công trình nghiên cứu về MP trong giáo dục ở Việt Nam và nớc ngoài

Quan sát hoạt động dạy học và đánh giá trong DHTHN ở một số trờng dạy nghề

Phơng pháp chuyên gia nhằm đánh giá tính cấp thiết và khả thi của quy trình và công cụ đánh giá đã xây dựng

VII Những đóng góp của đề tài

Phân tích và làm rõ đợc một số khái niệm cơ bản liên quan tới TN TH

ảo nh: TN TH; thuật ngữ ảo; mô phỏng; TN TH ảo; mối liên hệ giữa mô phỏng và TN TH ảo góp phần hoàn thiện lý luận về TN TH ả o

Đề xuất qui trình xây dựng và sử dụng TN TH ảo;

Khai thác phần mềm hỗ trợ giáo dục, cách sử dụng phần mềm và sử dụng phần mềm xây dựng bài mô phỏng một số cơ cấu cơ học ứng dụng thờng gặp trong dạy nghề Cơ khí

VIII Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung của luận văn đợc thể hiện trong 2 chơng đợc trình bày dới đây:

Chơng 1

Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng

thí nghiệm, thực hành ảo trong đào tạo nghề

Ngoài phần tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng TN TH ảo trên thế giới và tại Việt Nam, chơng này trình bày cơ sở lý luận về TN TH

ảo, trong đó đi sâu vào phân tích các khái niệm: mô phỏng, TN TH ảo; mối liên hệ giữa mô phỏng và TN TH ảo; khả năng xây dựng và sử dụng TN TH ảo trong đào tạo nghề nhằm nâng cao chất lợng nguồn nhân lực kỹ thuật

Chơng 2

Xây dựng và sử dụng một số bài thí nghiệm ,

thực hành ảo trong đào tạo nghề cơ khí

Nội dung chơng này là vận dụng kết quả nghiên cứu trong chơng 1,

đề xuất quy trình xây dựng và sử dụng TN TH ; nghiên cứu và xây dựng bài ảomô phỏng động học cho một số nội dung trong môn học Cơ học ứng dụng

Chơng 1

Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm, thực hành ảo trong đào tạo nghề 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu về TN TH ảo 1.1.1 Trên thế giới

Trong những năm gần đây, những ứng dụng của CNTT đợc đa vào cuộc sống ngày càng phong phú, đa dạng và thiết thực hơn Sự phát triển không ngừng của sức mạnh máy tính đã làm cho một số lĩnh vực khó phát triển trớc kia nay đã có khả năng vợt lên và đã đạt đợc những thành tựu

đáng kể Chúng ta có thể kể đến cả các lĩnh vực nh: các hệ chuyên gia, các

hệ xử lý thời gian thực, và một lĩnh vực khác cũng cần phải nói là Thực tại

ảo (Virtual Reality VR) -

“Thực tại ảo” là một khái niệm mới xuất hiện khoảng đầu thập kỷ 90, nhng ở Mỹ và Châu Âu, VR đã và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực (nghiên cứu và công nghiệp, giáo dục và đào tạo cũng nh thơng mại và giải trí…) Về sản phẩm, ngời ta đã tạo ra những hệ thống thực tại ảo trong nhiều lĩnh vực khác nhau nh các chuyến du ngoạn ảo lên mặt trăng trong khoa học vũ trụ, bác sĩ thực hiện những ca phẫu thuật lên bệnh nhân ảo trong y học thậm chí trong việc tái hiện lại lịch sử Ngày nay thực tại ảo phát triển mạnh mẽ trong nhiều lĩnh vực , các trò chơi điện tử nhập vai là một ví dụ chân thực cho việc xây dựng một cuộc sống sinh động trong thế giới ảo Chính vì vậy, công nghệ thực tại ảo- một công nghệ mới đợc dùng để xây dựng một không gian, một thế giới ảo, nhằm tái tạo, bắt chớc phần nào thế giới thực đã, đang đợc nghiên cứu và chắc chắn sẽ phát triển mạnh mẽ trong tơng lai Trong số rất nhiều tài liệu đề cập đến công nghệ này, phải kể đến đó là: Thực tại ảo, bớc sang thế giới bên

kia (Virtual Reality) [4], hay tạo dựng một hệ thống thực tại ảo cho riêng bạn (Creat your own virtual system) [19]

Thực tại ảo - một thế giới thực song lại ảo, là một hệ thống rất phức tạp, hiện tại cha có điều kiện (về cơ sở vật chất) vận dụng thực tại ảo ở mức độ hoàn hảo trong việc xây dựng bài MP, TN TH phục vụ lĩnh vực tạo nghề ở nớc ta Do đó, trong luận văn này, tác giả không đi sâu phân tích, thiết kế, ứng dụng thực tại ảo vào trong đào tạo nghề mà chỉ nghiên cứu công nghệ này nh một phần của lý luận hoàn chỉnh về TN TH ảo

ở mức độ đơn giản hơn, thực tại ảo (đợc trình bày trong luận văn này)

đó là các phần mềm chạy trên máy tính đơn lẻ hay mạng máy tính, chúng giả lập phần nào thế giới thực Từ đó, giúp ngời sử dụng thực hiện các thao tác với môi trờng, các đối tợng, quá trình, hệ thống do các chơng trình đó tạo

ra nhằm khám phá, phát hiện các quy luật, kiểm nghiệm khoa học… Khi đề cập tới những phần mềm, những thao tác trong môi trờng do các phần mềm

đó tạo ra, thuật ngữ ảo cũng đợc sử dụng

TN TH ảo là một lĩnh vực đợc nghiên cứu và phát triển trong những năm gần đây và đã có nhiều sản phẩm đợc gọi là TN TH ảo đợc ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống trong đó có lĩnh vực GD- ĐT Một vài trong số đó là:

- Trong lĩnh vực vật lí phổ thông: Crocodile Physics là phần mềm đợc dùng để thiết kế các TN ảo môn vật lý trong nhà trờng, có rất nhiều phiên bản của phần mềm đã đợc đa ra và phiên bản mới nhất hiện nay là phiên bản Crocodile Physics 605, ra đời vào năm 2006 với rất nhiều tính năng mới

so với các phiên bản trớc đó Crocodile Physics có thể mô phỏng cơ học,

điện, điện tử, quang học, và sóng cơ học Trong mỗi phần cơ, sóng, điện, quang có đầy đủ những thuộc tính để ta có thể mô phỏng các TN vật lý phổ thông

- Trong lĩnh vực điện điện tử: - Protel, Proteus, Matlab, MultiSim,

Orcad, Workbench là các phần mềm hỗ trợ ngời sử dụng trong việc thiết kế mạch điện- điện tử Với sự phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực điện điện -

tử, việc thiết kế và mô phỏng mạch điện điện tử trên máy tính bằng các phần - mềm chuyên dụng đã đợc triển khai, áp dụng rộng rãi và rất có hiệu quả tại các trờng dạy nghề Các phần mềm kể trên với tên gọi chung là EDA (Electronic Design Automation- Tự động thiết kế mạch điện ) Tuỳ thuộc tửvào đặc điểm nội dung, mục tiêu của từng môn học mà các giáo viên dạy nghề lựa chọn một trong số các phần mềm EDA làm phơng tiện giảng dạy vì mỗi phần mềm đều có một đặc điểm riêng Chẳng hạn nh, với một th viện linh kiện rất lớn và các công cụ tiện ích, Multisim cung cấp một số công cụ ảo Chúng ta sử dụng các công cụ này để đo lờng các thông số của mạch Các công cụ này gần tơng ứng với các công cụ trong phòng TN Chúng thật sự là một phơng tiện tốt và dễ dàng nhất để ta có thể quan sát đo lờng và xem kết quả mô phỏng Chính vì vậy, Multisim đã đợc rất nhiều các giáo viên dạy nghề sử dụng làm phơng tiện giảng dạy và là công cụ hỗ trợ ngời học trong việc thực hành mạch điện tử vì thiết kế đơn giản, dễ sử dụng, tính trung thực

và sinh động trong mô phỏng của nó

Orcad cũng trở thành một trong những phần mềm hàng đầu, hỗ trợ ngời sử dụng vẽ, mô phỏng và thiết kế mạch in qua th viện linh kiện rất lớn cùng với các công cụ tiện ích

Bên cạnh Multisim và Orcad phải kể đến Electronic Workbench (EWB) huật ngữ "work bench" trong tiếng Anh có nghĩa là bàn làm việc T - của thợ Có nghĩa là: khi thao tác trên EWB, ta có cảm giác giống nh đang làm việc trên bàn thợ vậy Sau khi lựa chọn, sắp xếp các linh kiện, hàn nối dây giữa chúng lại với nhau theo sơ đồ nguyên lý rồi lắp các cơ cấu đo để đo các , thông số cần khảo sát (nếu cần) và cấp điện cho mạch để xem kết quả, có thể

điều chỉnh thông số hoặc vị trí của các linh kiện trong mạch mà không sợ bị tiêu hao do cháy nổ, h hỏng linh kiện, cơ cấu đo Một u điểm nữa phải kể

đến trong việc sử dụng EWB để thiết kế mạch điện điện tử đó là tính - “chuẩn xác” của tín hiệu bởi trong mạch thực tế, ngoài tín hiệu thực nó còn chồng chập vào đó vô số những tín hiệu nhiễu rong khi với EWB thì tín hiệu nhận t

đợc là tín hiệu thật 100% Với những đặc tính vừa phân tích ở trên, ta nhận thấy EWB rất thích hợp cho các lớp thực tập, trung cấp hoặc công nhân lành nghề Vì ở đây yêu cầu chính là định tính; còn định lợng là không cao Đặc biệt rất thích hợp đối với các kỹ thuật viên sửa chữa điện tử, EWB có thể xem nh một bàn thợ "cao cấp"

Để hỗ trợ việc tính toán trong kỹ thuật, Matlab cung cấp một môi trờng tính toán mạnh và tiện dụng cho các ứng dụng thuộc lĩnh vực kỹ thuật Bên cạnh đó, các phần mềm này thờng cung cấp khả năng mô hình hóa và mô phỏng hệ thống (ví dụ công cụ Simulink trong Matlab) Công cụ mô phỏng này chủ yếu dựa trên khả năng tính toán số của phần mềm, trong đó

động học của một hệ thống chủ yếu đợc mô tả bởi các phơng trình vi phân thờng ới phầnV mềm Matlab, các thí nghiệm thí nghiệm tiến hành trên máy (tính) đợc thực hiện một cách hết sức mềm dẻo và linh hoạt Các tính chất và các thông số của hệ thống xử lý đợc thay đổi, thử nghiệm và tính toán hết sức nhanh chóng và chính xác Do vậy hệ thống xử lý đợc đánh giá, xem xét dới nhiều góc độ trớc khi đa vào thực thi thực tế Về phơng diện này thì phần mềm Matlab đến nay là một công cụ hàng đầu

- Trong lĩnh vực thiết kế cơ khí: Phần mềm thiết kế cơ khí hiện nay có khá nhiều và đợc gọi chung là các ứng dụng CAD, viết tắt của thuật ngữ tiếng Anh là Computer- Aided Design (có nghĩa là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính) hoặc Computer Aided Drawing (có nghĩa là vẽ kỹ thuật với sự trợ - giúp của máy tính) Lựa chọn và sử dụng phần mềm thiết kế cơ khí nào là phụ thuộc vào mục đích, thói quen sử dụng hoặc đợc đào tạo Phần mềm thiết kế 3D và mô phỏng các hình thức gia công nh CNC, gia công khuôn nhựa, khuôn rèn hay mô phỏng tính bền, mô phỏng khí động học ngày càng hoàn

thiện và đóng vai trò quan trọng trong sản xuất Một số phần mềm thiết kế cơ khí phổ biến đó là: Catia, ProEngineer, Unigraphics, SolidWorks, Inventer Chúng có tính năng về cơ bản là tơng đơng nhau nhng mỗi phần mềm có thế mạnh riêng Các chơng trình này có những modul khác nhau cho những ứng dụng khác nhau nh : thiết kế chi tiết, thiết kế lắp ráp, gia công khuôn, gia công CNC hay chiếu từ 3D về 2D Nhiều chơng trình CAD hiện nay cho phép tạo ra các mô hình ba chiều (còn gọi là 3D) để có thể khảo sát mô hình

từ mọi góc độ Các chơng trình dựng mô hình 3D dạng khung lới (wireframe), dạng mặt (surface) và dạng khối đặc (solid) Các chơng trình CAD mô hình hóa vật thể đặc tiên tiến là một hệ thống thiết kế hiện thực ảo Ngoài ra còn nhiều chơng trình cho phép kiểm tra tính tối u của quá trình thiết kế cho hình dạng sản phẩm có hợp lí khi gia công hay kiểm tra dòng chảy của vật liệu khi đúc sản phẩm (Moldflow) gời sử dụng chỉ cần thiết N

kế, lựa chọn các chi tiết, xác định kiểu ghép nối, liên kết cho chúng, việc còn lại nh hệ thống ấy sẽ hoạt động ra sao, ghép nối nh vậy có truyền động đợc không đồng thời cho phép chúng ta tiến hành nhiều giả lập vật lý để khảo sát

sự hoạt động nh thật của vật thật, phát hiện ra những bất hợp lý của thiết kế

mà nếu máy cha hoạt động thì khó mà thấy đợc Tất cả những thao tác, công việc đó hoàn toàn do chơng trình tính toán và cho ra kết quả phù hợp với thực tế Đây cũng đợc coi là những hệ thống, chi tiết, mối ghép ảo Ngoài

ra, những mô hình đặc nh vậy còn có thể đợc dùng làm cơ sở cho các phân tích phần tử hữu hạn (FEA) và/hoặc tính toán động lực dòng chảy (CFD) của thiết kế Những phân tích này cho chúng ta biết về các khả năng chịu lực, biến dạng, bị phá hủy của các chi tiết máy dới tác động của nội hoặc ngoại lực, giống nh trong điều kiện sử dụng thực tế Cũng không thể không nói đến các phần mềm phục vụ cho các mô phỏng 2D, mô phỏng hình học và mô phỏng

động học Tiêu biểu là Working Model hay Geogebra những chơng trình này rất lợi hại khi ngời dùng muốn thể hiện những thí nghiệm vật lí hay cơ

học theo kiểu 2 chiều Giao diện hoàn toàn đơn giản và cũng không quá khó

để sử dụng Trong nhiều trờng hợp dùng những chơng trình này mô phỏng nội dung dạy học thích hợp hơn là dùng các phần mềm mô phỏng 3D đã nói ở trên do tính đúng độ và đơn giản của nó

- Trên Internet, một số trang web [20], [21], [22 và [23] đã giới thiệu ] các bài TN TH ảo, theo đó, bất cứ ai truy cập vào các web site đó đều thao tác đợc với các bài TN TH đã đợc chuẩn bị sẵn Đó là các chơng trình môphỏng đợc viết bằng ngôn ngữ lập trình Java và tồn tại trên trang web dới dạng những Java Applet Ví dụ nh trong lĩnh vực Kỹ thuật điện tử, thí nghiệm thiết kế mạch điện logic cũng đợc xây dựng Hình 1.1 minh hoạ về

thí nghiệm loại này tại địa chỉ http://www.jhu.edu/~virtlab/logic/logic.htm

Hình 1.1 Thiết kế và kiểm nghiệm mạch logic Mô tả: Chơng trình cung cấp các cổng logic cơ bản (phía trên cùng của

bài thí nghiệm) Ban đầu, chơng trình cho phép ngời học chọn số lợng chân đầu vào và đầu ra của mạch điện logic Sau đó, ngời học sử dụng chuột

để rê, nhắp và thả các cổng logic cơ bản vào vùng thiết kế, thực hiện các thao

Vùng thiết kế Bảng chân lí

Các cổng lôgic cơ bản bả

tác đấu dây Khi hoàn thành mạch điện, bấm nút Compute, trạng thái của mạch logic mới đợc thiết kế sẽ đợc thể hiện thông qua bảng chân lý ở bên trái (chơng trình tự tính toán và lập ra) Với chức năng nh trên, ngời học sẽ

có điều kiện kiểm nghiệm kiến thức về các cổng logic cơ bản cũng nh thiết

kế các mạch logic đơn giản đáp ứng nhu cầu học tập

Những thành tựu đã đạt đợc trong việc ứng dụng công nghệ thực tại ảo nhằm nâng cao hiệu quả GD- ĐT, đặc biệt là cho đào tạo nghề cho thấy tiềm năng to lớn của thực tại ảo, khẳng định vai trò quan trọng của trong dạy học nói chung, trong dạy và học qua mạng nói riêng Tuy nhiên, qua nghiên cứu

và tìm hiểu cho thấy, cơ sở lý luận cho việc xây dựng và sử dụng thực tại ảo (cụ thể là TN TH ảo) trong đào tạo nghề vẫn cha đợc đề cập tới

1.1.2 Tại Việt Nam

Tại Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu liên quan tới TN TH

ảo, nh:

- Công trình, “ hí nghiệm ảo và thí nghiệm hoá học”, do PGS.TS TNguyễn Đức Chuy, Khoa Hoá học, Trờng ĐHSP Hà Nội và các cộng sự xây dựng 8, Tr.55] Để có đợc phần mềm này, ban đầu, tác giả sử dụng camera [ghi hình các thí nghiệm hoá học thực (đợc thể hiện theo kịch bản và biểu diễn bởi các chuyên gia thí nghiệm) và chuyển đổi tín hiệu video thành các file movie chạy đợc trên máy tính Sau đó, xây dựng phần mềm nhằm thao tác thuận lợi với các file movie trên Một số thí nghiệm hoá học trong đĩa CD

có thể kể tới nh: Cấu tạo nguyên tử; hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học [8, Tr.56] Tuy nhiên, cũng nh trờng hợp trên một cơ sở đầy đủ về lý luận và thực tiễn cho thí nghiệm ảo đã không đợc nhóm tác giả đề cập

- Công trình “Nghiên cứu khoa học và phát triển Công nghệ thông tin

và truyền thông”, đề tài khoa học cấp nhà nớc KC-01-14 do PGS.TS Vũ Trọng Rỹ và các cộng sự tại Viện chiến lợc và Chơng trình giáo dục kết hợp với các chuyên gia tin học của viện CNTT thuộc trờng ĐHQG Hà Nội hợp

tác xây dựng đã tiến hành xây dựng thành công phần mềm gồm 20 thí nghiệm

ảo phục vụ cho dạy học các môn Vật lí 8,9; Hoá học 9; Sinh học 8,9 Các bài thí nghiệm đợc thể hiện bởi nhiều cảnh khác nhau đợc chuẩn bị trớc mô tả những trạng thái khác nhau của đối tợng và có thể chuyển từ cảnh này sang cảnh khác một cách tuần tự Định nghĩa về thí nghiệm ảo, các tác giả cho rằng

“thí nghiệm ảo là một loại sản phẩm đa phơng tiện (Multimedia), một loại phần mềm dạy học mô phỏng thí nghiệm về hiện tợng, quá trình vật lí, hoá học, sinh học, nào đó xảy ra trong tự nhiên hoặc trong phòng thí nghiệm,

đợc tạo ra bởi sự tích hợp các dữ liệu dạng số trên máy tính, có khả năng tơng tác với ngời dùng và có giao diện thân thiện với ngời dùng” [13, tr.20] Định nghĩa này cha thực sự khái quát hơn nữa cơ sở lí luận và thực , tiễn cho việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm ảo cũng cha đợc đề cập một cách sâu sắc

Nghiên cứu, ứng dụng hệ thống hiện thực ảo trên nền tảng của kỹ thuật

ảo đã và đang đợc phát triển ứng dụng rộng rãi trên khắp thế giới và trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau ở Việt Nam các nhà khoa học và kỹ thuật đã bớc

đầu ứng dụng thử nghiệm kỹ thuật hiện thực ảo trong một số lĩnh vực nh: nghiên cứu- thử nghiệm rô bốt công nghiệp; nghiên cứu thử nghiệm máy và - cơ cấu; huấn luyện và tập lái máy bay, tàu th y ô tô,… Nhiều tr ng ủ , ờ dạ ly ái

xe ở Việt Nam c ng đã ũ trang b cabinị i n đ ệ tử cho h c ọ viên thự tập M t sc ộ ố

ứng ng cụ dụ thể ải ể đến ph k nh:

- Trong chế tạo khuâ dập n vỏ ô ô: Vớ mong muố đóng óp v o việt i n g à c

thực hi n chủ ơệ tr ng nâ cao t lng ỷ ệ nội đị h c ng nha óa ủa à chế tạo ô tô trong

n c ần ớ , l đầ tiu ên các nhà khoa ọ h c bộ môn Gia cô á c ng p lự trờng Đạ h c i ọ

Bá ch khoa à Nội đã nghiên c u à thi ế H ứ v ết k chế tạo khu n â dập v ỏ ô ô bằ t ngcô ng nghệ ảo Mặ c dù ng nh lắp r p ô tô, xe mà á áy ở V ệt Nam trong nhữngi

năm qua đã khá ph t triể theo kịp vớ quá trình hội á n i nhập kinh t vế à đá ứngpnhu cầu ngời êu ti dù nhng ng riê trong lĩ c ng nh vự thiết kế, ế ch tạo các chi

tiết v mỏ ỏ ng cỡ n, có h nh ng ph c lớ ì dạ ứ tạp m à đặc bi à các ỏ ô ô à n đề ệt l v t l vấ

c n ò mớ mẻ ở ớ ta và là m t khó khă đố vớ ng nhi n c ộ n i i à cô ng nghiệp s ản xuất,

chế tạo ô ô Sỡ ĩ t d nh vậ ly à v v ệì i c thi ế các ết k quy trình cô ng nghệ dập, thiết k v ế à chế tạo khu n â mẫ vu ỏ ô ô có nhi u n đặc ù t ề ét th và c những yêu ó cầu kỹ thu cao so vớật i các i ch tiết th ng thờng B ng ô ằ cô ng nghệ mô phỏng

số (ả ), khuôn o dập v à quá tr nh ì dập v ỏ đợc ô ph ng trên vi nh có thể xác m ỏ tí

định chí xác các nh chi tiết tđạ tiêu chu n đề choẩ ra ộ bm t ộ khuôn àn chỉnh hoToàn bộ quá trình thi ế, ết k gia cô ng chế tạo đợc ử s dụng phần mềm chuyên nghiệp Pro Egineer, Edge Cam để m phỏ các quá trì ế dạô ng nh bi n ng, tìm phơng án i u tố  thiết k ế công nghệ thích h à ợp v khuôn dập t ng ngơ ứ Sau khi lập trình ên átr m y tính, vớ mi áy ép thủ lự 1.000 tấ , khuy c n ôn dập sẽ cho ra

lò nh ng i ữ ch ti ỏ xe ừ đơn ản ết v t gi đến ph c ứ tạp nh ộ cá ất m t ch tố i u nh , ất

trá cô nh ng đoạ sn ản xuất thử nhi u ần, ết kiề l ti ệm chi phí v sứà c lao động Thà cô này nh ng đã mở ra m t ớng ph t triể mớ trong lĩnh vự thiết kế, ộ h á n i c chế tạo khuôn dập v vố ỏ n c n non y u ở nớc ta ò ế

- Trong ả y gi ng dạ vật lý đại cơng: Công trình " òng thí nghiệm vật Ph

lý đại cơng ảo" do bộ ôn m Vật l ý Tin h c thuộc ọ Việ vật ln ý Kỹ thu - Đại ật

h c á ọ B ch khoa Hà Nội [2] â dựng x y Nội dung ủa ph c ần mềm này bao ồm ệ g hthống các bài thí nghiệm vật lý ả nh: o xác định ệ s h ố nhớt c ủa chất lỏng; quan á s t s chuyển ự pha c ủa chất rắ ; thí nghiệm ả á c n kh o s t ặp nhiệt đ ệ i n; thí nghiệm chứng minh o v m ả ề ô nh nguyhì ên tử Bor… Với ộ m t thiết kế hoàn

chỉnh, quá trì xử ý khoanh l h c ọ v trung à thực hình nh ủa dụng ụ, trang ả c c thiết

bị…, thao t ác trong thí nghiệm đợ mô phỏngc “gần giống” thật, đã tạo nên

m t mộ ôi trờng thí nghiệm gi ng nh thật thể hiệố n trên àn h nhm ì áy m tí nh

Đi u này ú ề gi p ngời h c ọ thự hiệ đợ thí nghiệm mọ l , mọc n c i úc i nơi n, ângcao hiể biết và l mu à quen i các bài thí nghivớ ệm ự B th c ên c nhạ đó, phò thí ngnghiệm vật l ý đại cơ ả này cng o ó th thể ực ện các thí hi nghiệm m à trong thực

tế ó kh ti n hà ế nh đợc nh thí nghiệm v s ề ự chuy n pha c ch n Tuy y, ể ủa ất rắ vậ

nghiên c u này ứ cha đề ập m tc ộ cá u c i cch sâ sắ tớ ơ sở ý l luậ vn à thực ễti n c ủa

việc x y ng và s dụng TN TH ả â dự ử o trong y h c dạ ọ

Kh c ắ phụ m t số ạ chế ủa những nghic ộ h n c ên c uứ truớ đó, Luậc n án tiến

sỹ giá c c o dụ ủa TS ê Huy Hoà L ng nghiên cứ vu ề “Thí nghiệm, th c hà ảự nh o-

ứng dụng trong y h c dạ ọ KTCN lớp 12 Trung học phổ thông” đã đ ra cơ ở a s

lý lu n ơng đối hoàn ch nh ề x y ậ t ỉ v â dựng và s dụử ng TN TH o Tuy nhi , ả ên

phạm c vi ủa đề t lài à TN TH ả o trong y h c dạ ọ KTCN lớp 12 C n ò trong o đàtạo nghề, ch có ộ cô a m t ng tr nh ì nghiên cứu nà đề c i TN TH ả nh o ập tớ o

m t lý ậ vộ lu n ề xâ dựy ng à ử ng TN TH ả trong y ngh v s dụ o dạ ề

Do đó, đề tài đợc thực hiệ vớ mụn i c tiêu kh qu hoái á t á v mặtề cơ s lý ở

luậ vn à ực ễth ti n c vi c x y ủa ệ â dựng à ử v s dụng TN TH ả trong đà o o tạo nghề nói chung, trong đào tạo nghề Đ ệi n cô ng nghiệp ó ri ng Tr n i ê ên cơ sở đó, âx y

dựng thử nghiệm m t s ộ ố bài TN TH ả i n h nh Các n đề đặ ra nh: khi o đ ể ì vấ t

nà o thì dùng thuật ngữ ảo; thế o là TN TH o; vai trò ủa TN TH ả nà ả c o trong

đào tạo nghề à gì; tiêu chí nà để l o phân lo i TN TH ả ; ạ o mối liên h giữa mệ ô phỏng à TN TH ả ; quy tr nh nà v o ì o cho thiết kế, x y â dựng và nguyên c tắ sử

dụng TN TH ảo… s ẽ đợc đề c trong lu n n ập ậ vă

- Việ đạ ọ M Hn i h c ở à Nội i n i đ ệ tạ dang tiế n hà hnh ình thứ dạc y h c ọ từ

xa và ọ tập ựh c tr c tuy n Trờng có ộ trang web hỗ ợ ho độế m t tr ạt ng này Hoạt

động y h c dạ ọ t xa thì ừ nhà tr ng đã tiến hà ờ nh t lâừ u và đã khá quen thuộc i vớsinh viên c ủa nhà ờtr ng C n ò ho độạt ng y h c dạ ọ trực tuyến thì mới đợc ển trikhai Học viên có điều kiện học tập trong môi trờng mô phỏng 3D nh trong các game nhập vai Ví dụ nh học viên học về các công việc và kĩ năng của nhân viên ngân hàng thì sẽ đợc đóng vai một nhân viên ngân hàng Nhân viên này di chuyển và hoạt động với không gian làm việc, đối tợng khách hàng với cac yêu cầu công việc và hoạt động giao dịch nh thật Hi vọng theo thời gian các hình thức này sẽ hoàn thiện hơn và sẽ có những đóng góp xứng

đáng cho tơng ứng với tiềm năng của nó

1.2 Cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng TN

TH ảo

1.2.1 Một số khái niệm liên quan đến đào tạo nghề (ĐTN)

a Đào tạo nghề

ĐTN là quá trình phát triển có hệ thống kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo và

thái độ nghề nghiệp; ĐTN là nhằm hớng vào hoạt động nghề nghiệp và hoạt

động xã hội Mục tiêu đào tạo là trạng thái phát triển của nhân cách đợc dự

kiến trên cơ sở yêu cầu phát triển kinh tế xã hội và đợc hiểu là chất lợng cần

đạt tới đối với ngời học sau quá trình đào tạo

Theo tác giả, ĐTN là quá trình giáo dục, phát triển một cách có hệ

thống các kiến thức, kỹ năng, thái độ và khả năng tìm đợc việc làm, tự tạo

việc làm Bởi vì nếu ngời tốt nghiệp không tìm đợc việc làm hoặc không

biết tự tạo việc làm trong cơ chế thị trờng, thì ĐTN sẽ không mang lại hiệu

quả, tốn kém vô ích và cũng chỉ góp phần nâng cao dân trí giống nh giáo dục

phổ thông mà thôi

b Kỹ năng, kỹ xảo

“Kỹ năng là khả năng của con ngời thực hiện công việc một cách có

hiệu quả và chất lợng trong một thời gian thích hợp, trong những điều kiện

nhất định dựa vào tri thức và kỹ xảo đã có.“ [3, Tr.75]

Nh vậy, kỹ năng có nội dung là những quá trình tâm lý và luôn gắn với

những hoạt động cụ thể, kỹ năng là kiến thức trong hành động

“Kỹ xảo là hoạt động hay thành phần của hoạt động đã đợc tự động

hóa nhờ luyện tập.“ [3, Tr.75]

Nh vậy, kỹ xảo nh một thuộc tính nhân cách vì nó khá ổn định và bền

vững Nói một cách khác thì kĩ xảo là mức độ phát triển cao hơn của kĩ năng

c Năng lực thực hành nghề

Theo từ điển tiếng Việt, Viện Ngôn ngữ học, xuất bản năm 2002 “Năng

lực” đợc hiểu là “Khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hoạt động nào đó” hoặc “Là phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con ngời khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lợng cao” Nh vậy, “Năng lực” luôn gắn với hoạt động cụ thể, nghĩa là sẽ bao gồm cả kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo, thái độ trong hoạt động

Trong tâm lý học nhân cách, ngời ta coi năng lực là “Sự phù hợp giữa một tổ hợp những thuộc tính nào đó của cá nhân với những yêu cầu của một hoạt động nhất định đợc thể hiện ở sự hoàn thành tốt đẹp hoạt động đó.”

Trong lĩnh vực dạy nghề, ngời ta hiểu năng lực là khả năng bao gồm kiến thức, kỹ năng và thái độ thực hiện nhiệm vụ một cách thành công theo chuẩn xác định

Theo tổ chức lao động quốc tế (ILO) năng lực hành nghề là "Sự vận dụng các kỹ năng, kiến thức và thái độ để thực hiện các nhiệm vụ theo tiêu chuẩn công nghiệp và thơng mại dới các điều kiện hiện hành”

Nh vậy có thể hiểu rằng: Năng lực hành nghề là khả năng và sự sẵn sàng hành động một cách độc lập, phù hợp với đối tợng trong các tình huống hoạt động nghề nghiệp và hoạt động xã hội

Sau khi đợc đào tạo nghề cấu trúc năng lực của ngời học nghề bao gồm: năng lực chuyên môn nghề, năng lực phơng pháp và năng lực xã hội

Về kỹ năng thực hàn h, có thể phân chia thành 3 loại:

- Kỹ năng thực hành thao tác với những công cụ, máy móc, nguyên vật liệu cụ thể cần sự khéo léo (ví dụ nh: kỹ năng hàn đứng, kỹ năng vận hành và

sử dụng máy tiện)

- Kỹ năng thực hành thao tác với máy móc nhng hoàn toàn sử dụng sự

hỗ trợ các chức năng của máy nh việc sử dụng một phần mềm máy tính hoặc

điều khiển CNC, khi đó học sinh chỉ cần biết các chức năng của phần mềm và thao tác với chuột và bàn phím

- Kỹ năng thực hành không liên quan tới các máy móc và công cụ nh kỹ năng nghe, nói, đọc viết trong ngoại ngữ

d Phơng tiện và phơng tiện dạy học (PTDH)

Một cách chung nhất, phơng tiện là cái dùng để làm một việc gì, để đạt một mục đích nào đó và phơng tiện dạy học đợc hiểu là toàn bộ những trang

thiết bị, đồ dùng, dụng cụ phục vụ việc giảng dạy và học tập

Đề cập tới khái niệm PTDH có ý kiến cho rằng: phơng tiện dạy học là

các công cụ nhằm truyền đạt những thông điệp từ ngời dạy đến ngời học trong quá trình dạy học Tuy nhiên, trong thời đại CNTT phát triển nh vũ bão

Năng lực chuyên môn

Năng lực phơng pháp

Năng lực xã hội

Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc năng lực hành nghề

hiện nay, khái niệm này đã không còn phù hợp Theo tác giả, “phơng tiện dạy học là toàn bộ những trang thiết bị, đồ dùng, dụng cụ phục vụ việc giảng dạy và học tập, đợc sử dụng nhằm hỗ trợ hiệu quả trong quá trình truyền đạt của ngời dạy và quá trình lĩnh hội của ngời học ”

1.2.2 Một số khái niệm liên quan đến TN TH ảo

“Thí nghiệm là phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm với tác động chủ

động của ngời tiến hành trong việc, trong đó việc tạo dựng đối tợng nghiên cứu theo dự định, việc điều khiển quá trình diễn biến và việc phục hồi quá trình thực nghiệm trong những điều kiện nh nhau” , [9 Tr.2]

Thí nghiệm là một phần của hiện thực khách quan đợc thực hiện hoặc tái tạo lại trong những điều kiện đặc biệt, trong đó con ngời có thể chủ động

điều khiển các yếu tố tác động vào quá trình xảy ra để phục vụ cho các mục

đích nhất định Từ đó, có thể hiểu thí nghiệm là việc thực hiện các thao tác một cách có chủ ý lên các đối tợng của một hệ thống và quan sát, thu nhận thông tin về các ảnh hởng do các tác động gây ra đối với hệ thống Trên cơ

sở đó khảo sát, minh hoạ, chứng minh hoặc bác bỏ một giả thuyết khoa học.

kỹ xảo kỹ thuật cho học sinh thực hiện và những chức năng giáo dục

“Trong dạy học kỹ thuật, thực hành là những hoạt động của học sinh nhằm vận dụng những hiểu biết kỹ thuật và rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cần thiết“[3, Tr.74]

Trong lĩnh vực đào tạo nghề, thực hành đợc hiểu là quá trình tác động qua lại thống nhất giữa học tập và lao động Thông qua thực tập, lao động sản xuất ngời học lĩnh hội và hoàn thiện những cơ sở quan trọng của nghề nghiệp, tiếp thu những giá trị cơ bản của giáo dục lao động, hình thành và phát triển nhân cách ngời công nhân, nhân viên nghiệp vụ, giáo viên dạy nghề theo mục tiêu đào tạo

Nh vậy, nhiệm vụ của dạy thực hành nghề có thể khái quát là:

- Củng cố, hoàn thiện, vận dụng và khẳng định sự đúng đắn các kiến thức lý thuyết kỹ thuật;

- Hình thành và rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo kỹ thuật, phát triển t duy, bồi dỡng năng lực kỹ thuật;

- Thực hiện các chức năng giáo dục

c Thuật ngữ ảo

Ngày nay, thuật ngữ ảo đợc dùng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong CNTT, Vật lý học, Toán học, Bảo tàng học Tuy nhiên, hiểu và vận dụng thuật ngữ ảo thế nào cho đúng? Nội dung đề cập dới đây sẽ làm sáng tỏ điều đó

Hiểu một cách chung nhất, theo từ điển Tiếng Việt, “ảo có nghĩa là giống nh thật nhng lại không có thật“ [14, Tr.24]

Trong lĩnh vực tin học:chúng ta thờng gặp khái niệm bộ nhớ ảo, ổ ảo, máy ảo

Bộ nhớ ảo (virtual memory) là một kỹ thuật giúp máy tính hoạt động

với một bộ nhớ có dung lợng lớn hơn dung lợng của bộ nhớ trong (đã đợc

cài đặt trong máy tính) bằng cách tráo đổi các khối (blocks) hay trang (pages) dữ liệu giữa bộ nhớ trong và các thiết bị nhớ ngoài [16, "virtual memory"].

Trong trờng hợp này, bộ nhớ ảo không thực sự tồn tại một cách vật chất nh

bộ nhớ thật mà nó đợc tạo ra bởi máy tính và có tác dụng giống nh bộ nhớ thật giúp máy tính hiểu và làm việc với một bộ nhớ có dung lợng lớn hơn dung lợng của bộ nhớ thật, đảm bảo tính hiệu quả, kinh tế

Máy ảo (virtual machine) là một chơng trình chạy trên một máy tính

cho phép tạo ra môi trờng làm việc riêng bằng cách mô phỏng tập lệnh tối thiểu của một máy tính mà nó bắt chớc [16, "virtual machine"] Nh vậy,

mặc dù không tồn tại ở đó, các chơng trình chạy trên máy ảo vẫn có thể thực hiện đợc đúng theo cách mà nó chạy trên máy tính thực đợc bắt chớc bởi máy ảo Trong trờng hợp này, máy ảo đã thay thế chức năng của máy thực

Trong lĩnh vực toán học: Theo www.cunymath.cuny.edu/students/ e.html, Tổng của một số thực và một số không thực đợc gọi là số phức (complex number) Trờng số phức là mở rộng của trờng số thực thành một trờng đóng đại số Trong trờng số phức, tính chất của đơn vị ảo i đặc trng bởi biểu thức: i2=-1 Mỗi số phức z đều đợc biểu diễn duy nhất dới dạng: z=a+ib Trong đó: a, b là các số thực; a là thành phần thực, ib là thành phần

glossary/a-ảo Sự ảo- sự không thực của thành phần ib vẫn tồn tại trong biểu thức toán

học đã góp phần giải quyết một loạt các vấn đề toán học

Trong vật lý học (cụ thể là trong quang học):

Tiêu điểm ảo (virtual focus) đợc hiểu là một điểm mà một chùm tia

phân kỳ khúc xạ hay phản xạ dờng nh hội tụ tại đó [16, “virtual focus”]

Trong thực tế, không có điểm phát sáng ở vị trí đó Nghĩa là, điểm sáng ấy không tồn tại, mà chỉ tồn tại ảnh hởng của nó (chùm tia phân kỳ hớng tới

điểm đó)

ảnh ảo (virtual image) đợc hiểu là một ảnh mà từ đó một chùm tia

sáng khúc xạ hay phản xạ hiện ra phân kỳ, và không thể hứng đợc ảnh ấy trên màn chắn (screen) [ , "virtual image"] Nh vậy, 16 ảnh đó là không thực

sự tồn tại, song ảnh hởng của nó thì vẫn tồn tại (chùm tia sáng phân kỳ)

Ta có thể nhận định rằng, trong thực tế có những sự vật, sự việc, hiện tợng không có thực nhng ảnh hởng và tác động của nó thì lại có thực Để diễn tả điều đó, ngời ta sử dụng tính từ “ảo” Sự ra đời và tồn tại khái niệm

bộ nhớ ảo, máy ảo, tiêu điểm ảo, ảnh ảo đã góp phần giải quyết nhiều bài toán phức tạp, nhiều vấn đề trong lĩnh vực CNTT, toán học, quang hình học Ngoài ra, tính từ ảo còn đợc sử dụng trong một số lĩnh vực khác nh:

Văn phòng ảo (virtual office) [16, "virtual office"] một trong những - giải pháp về dịch vụ thơng mại điện tử là một môi trờng điện toán khác biệt với môi trờng làm việc của văn phòng truyền thống (có địa chỉ, trang thiết bị

kỹ thuật, con ngời ), nhng các công việc (quản lý văn phòng, nhân sự và các tiện ích cho hoạt động kinh doanh của doanh nghiệp nh email, lịch làm việc, danh bạ nhân viên) vẫn đợc tiến hành với đầy đủ các chức năng của một văn phòng thực trên nền tảng ứng dụng công nghệ Internet

Với sự phát triển của công nghệ ngày nay, từ vị trí làm việc tới máy tính

và các công cụ cần thiết cho một văn phòng đều có thể ảo hóa Điểm mạnh của việc ảo hóa là chúng ta không phải lo lắng về việc để lại dữ liệu hoặc phần mềm trong máy không phù hợp khi chúng ta đi khỏi văn phòng Tuy nhiên,

điểm yếu của việc này là khi không kết nối mạng Internet Hiện nay, nhiều ứng dụng trực tuyến cung cấp hệ làm việc offline nên chúng ta vẫn có thể tiếp tục làm việc trong khi chờ Road Runner hoặc Comcast khôi phục lại đờng truyền Công nghệ ảo hóa sẽ biến nhiều hệ thống nhỏ trở thành một tổng thể lớn và lợi ích ở đây là doanh nghiệp có thể vận hành các ứng dụng đóng gói có sẵn và đã đợc chuẩn hóa hiện hành mà không phải tái lập trình lại chúng

Nh vậy, văn phòng ảo không tồn tại địa điểm, trang thiết bị, con ngời một cách tập trung nh văn phòng thực, nhng các chức năng hoạt động cơ

bản của văn phòng (điều hành, giao dịch) vẫn đợc thực hiện thông qua hệ thống các phơng tiện truyền thông, công nghệ thông tin Giải pháp này làm giảm đáng kể các chi phí cho hoạt động của một văn phòng thật

d Mô hình

“

Theo nghĩa chung nhất, mô hình đợc hiểu là một thể hiện bằng thực thể hay bằng khái niệm một số thuộc tính và quan hệ đặc trng của một đối

tợng nào đó (gọi là nguyên hình) nhằm mục đích nhận thức: Làm đối tợng

quan sát thay cho nguyên hình, hoặc/và làm đối tợng nghiên cứu (thực

nghiệm hay suy diễn) về nguyên hình” [9, Tr 18]

Để làm đợc điều đó, Mô hình cần phải phản ánh đợc những đặc điểm cơ bản của vật thật mà nó thay thế Trong thực tế quá trình giảng dạy, sử dụng mô hình cũng có hiệu quả tơng đơng với sử dụng vật thật Tuy nhiên vì chế tạo mô hình thờng rất phức tạp và đắt tiền nên ngời ta chỉ sử dụng mô hình

trong trờng hợp không có phơng tiện nào khác để thay thế

Hiện cha có một lý thuyết tổng quan về mô hình nói chung, mà chỉ có những lý thuyết đợc xây dựng cho từng loại mô hình Theo các cơ sở lý thuyết này, có thể phân mô hình thành các loại sau:

(1) Mô hình trích mẫu (sampling model)

(2) Mô hình đồng dạng (similar model)

(3) Mô hình tơng tự (analogue model)

(4) Mô hình toán học (mathematical model)

Ba mô hình nói trên là những mô hình thực thể (vật lý) Mô hình toán học là mô hình khái niệm dới dạng một cấu trúc hay một hệ thức toán học

Ví dụ: tổ chức tinh thể, hoa văn trang trí hay chuyển động của vật rắn… có thể mô hình hóa bằng cấu trúc nhóm; một hệ phần tử hai trị (thể hiện dới hai trạng thái) có thể mô hình hóa bằng cấu trúc đại số Boole; mô hình toán học của một hệ điều khiển nào đó là một phơng trình vi phân, v.v…

Ngoài ra trên thực tế còn có những mô hình biểu diễn bằng hình học trực quan những thuộc tính hay quan hệ nào đó (hình học hoặc phi hình học) của đối tợng đợc xét

e Mô phỏng

Trong thực tế, đã có nhiều công trình nghiên cứu về mô phỏng Theo đó cũng đã có nhiều định nghĩa về mô phỏng

"Mô phỏng (Simulation, Imitation) là phơng pháp mô hình hóa dựa

trên mô hình số (numerical model) và dùng phơng pháp số (numerical method) để tìm các lời giải bài toán Chính vì vậy, máy tính số là công cụ duy nhất và hữu hiệu để thực hiện việc mô phỏng hệ thống" [5, Tr.7]

Mô phỏng (Simulation) đợc ứng dụng rộng rãi trong kinh tế, kỹ thuật

và nhiều lĩnh vực khác Theo từ điển chính xác Oxford, bản 1976, “Mô phỏng

có nghĩa là giả cách, làm ra vẻ nh, hành động nh, bắt chớc giống với, mang hình thức của, giả bộ nh , làm giả các điều kiện của tình huống nào

đó thông qua một mô hình với mục đích huấn luyện hoặc tiện lợi”

[ ] Theo TS Lê Huy Hoàng 6, Tr.20 , mô phỏng đợc hiểu theo hai cách khác nhau:

Nghĩa thứ nhất, mô phỏng là một đối tợng, hệ thống có các thuộc tính

có thể đại diện cho một đối tợng, hệ thống thực Đợc thể hiện qua định

Nghĩa thứ hai, mô phỏng là một phơng pháp nghiên cứu về đối tợng,

hệ thống thực thông qua mô hình của nó Đó là:

Theo đó, Mô phỏng (theo nghĩa thuật ngữ) là "thực nghiệm quan sát

đợc và điều khiển đợc trên mô hình của đối tợng khảo sát" [11, Tr.11]

Trong khoa học và công nghệ, mô phỏng là con đờng nghiên cứu thứ

ba, song song với nghiên cứu lý thuyết thuần tuý và nghiên cứu thực nghiệm trên đối tợng thực Nó đợc sử dụng khi không thể, không cần hay không nên

thực nghiệm trên đối tợng thực

Về mặt kỹ thuật, mô phỏng (hay nói đúng hơn, phơng pháp mô phỏng) hàm chứa việc áp dụng một mô hình nào đó để tạo ra kết quả, chứ không có nghĩa là thử nghiệm một hệ thống thực tế nào đó đang cần nghiên cứu hay khảo sát Nếu mô hình có chứa các thành phần hay yếu tố ngẫu nhiên thì ta gọi là mô phỏng ngẫu nhiên

Trong luận văn này, mô phỏng đợc hiểu theo nghĩa thứ hai, tức là

"thực nghiệm quan sát đợc và điều khiển đợc trên mô hình", vì thế phơng pháp mô phỏng cũng có những tên gọi tơng ứng theo mô hình đợc sử dụng, nh : mô phỏng hình học, mô phỏng động hình học, mô phỏng tơng tự, mô phỏng số, v.v Cùng một đối tợng, tuỳ mục đích và điều kiện khảo sát, có thể mô hình hoá dới những dạng khác nhau, vì thế có thể có nhiều cách mô phỏng khác nhau tơng ứng Tuy nhiên, nói chung mô phỏng bao gồm những quá trình sau đây:

1 Xây dựng mô hình cho đối tợng nghiên cứu

2 Thực nghiệm trên mô hình để có kết quả về đối tợng nghiên cứu

3 Kiểm nghiệm lại kết quả thu đợc

Khi mô hình của đối tợng nghiên cứu là mô hình số (mô hình thể hiện bằng chơng trình máy tính) thì mô phỏng đợc gọi là mô phỏng số hay còn gọi là mô phỏng điện toán

Lý thuyết cũng nh thực nghiệm chứng minh đợc rằng chúng ta chỉ có thể xây dựng đợc các mô hình gần giống với đối tợng thực mà thôi, vì trong

quá trình mô hình hóa bao giờ cũng chấp nhận một số giả thiết nhằm làm giảm bớt độ phức tạp của mô hình, để mô hình có thể ứng dụng thuận tiện trong thực tế Mặc dù vậy, mô hình hóa vẫn là một phơng pháp hữu hiệu để con ngời nghiên cứu đối tợng, nhận biết các quá trình, các quy luật tự nhiên Đặc biệt, ngày nay nhờ có sự trợ giúp đắc lực của kỹ thuật máy tính, kỹ thuật tin học, ngời ta đã phát triển các phơng pháp mô hình hóa cho phép xây dựng các mô hình ngày càng gần với đối tợng nghiên cứu, đồng thời việc thu nhận, lựa chọn, xử lý các thông tin về mô hình rất thuận tiện, nhanh chóng

và chính xác rong đó, một trong những thể hiện cụ thể của mô phỏng là T TN

TH ảo

Trong Công nghệ dạy học ở nớc ta hiện nay, ngoài các phơng pháp quen thuộc là hình vẽ, đồ dùng dạy học trực quan và các phơng tiện nghe nhìn mà thầy trò khó tham gia tạo dựng, cải tiến nh phim, băng hình… do MVT ngày càng phổ biến, phơng pháp mô phỏng bằng đồ hoạ vi tính đã trở thành hiện thực ở các trờng đại học, cao đẳng chuyên nghiệp và khá nhiều trờng phổ thông Tuy nhiên, việc chọn phần mềm tin học nào là thích hợp với thực tế trong nớc, sản phẩm mô phỏng nào cần tạo trớc và làm cụ thể nh thế nào… hiện đang là những vấn đề mà ngành s phạm kỹ thuật và dạy nghề cần quan tâm nghiên cứu

1.2.3 Thực tại ảo

a Khái niệm thực tại ảo

Có nhiều định nghĩa khác nhau về thực tại ảo, một vài trong số đó là:

“Thực tại ảo là công nghệ sử dụng các kỹ thuật mô hình hóa không gian

ba chiều với sự hỗ trợ của các thiết bị đa phơng tiện hiện đại để xây dựng một thế giới mô phỏng bằng máy tính môi trờng ảo (virtual environment) - Trong thế giới ảo này, ngời sử dụng không còn đợc xem nh ngời quan sát bên ngoài mà đã thực sự trở thành một phần của hệ thống” [8, Tr.356]

Còn Joseph R.Levy và Harley Bjelland quan niệm, “Thực tại ảo là môi

trờng 3 chiều, đợc sinh ra bởi máy tính (computer generated), có tính tơng - tác, trong đó, con ngời có cảm giác đắm chìm” [18, Tr.18]

“Thực tại ảo là một môi trờng ba chiều đợc phát sinh, tổng hợp và

điều khiển thông qua MVT nhằm mục đích mô phỏng lại thế giới thực hoặc một thế giới theo tởng tợng của con ngời Nó cho phép ngời dùng thông qua các thiết bị ngoại vi và bộ chuyển đổi tơng tác với những sự vật, hành

động của thế giới ảo giống nh tơng tác với những sự vật, hành động của thế giới thực” [8, Tr.5]

Ngoài thuật ngữ thực tại ảo (virtual reality) ngời ta cũng hay đề cập tới thuật ngữ thế giới ảo (virtual world) Thực chất đây là hai khái niệm tơng

đồng để chỉ một không gian ảo mà trong không gian này những ngời sử dụng

có thể tơng tác với các đối tợng của không gian ảo, hoặc những ngời sử dụng có thể tơng tác với nhau trong không gian đó

Nh vậy, thuật ngữ thực tại ảo cũng đợc hiểu theo nhiều nghĩa khác nhau Theo TS Lê Huy Hoàng, thực tại ảo có thể hiểu là một hệ thống cho phép một hoặc nhiều ngời sử dụng (users) di chuyển, phản ứng trong một môi trờng mô phỏng điện toán Dới sự hỗ trợ của các thiết bị kèm theo, ngời sử dụng có thể cảm nhận, thao tác với các đối tợng ảo (virtual objects) giống nh với các đối tợng trong thế giới thực Sự tơng tác “tự nhiên” này, khiến ngời dùng có cảm giác “đắm chìm” trong một môi trờng ảo Môi trờng đó đợc xây dựng bởi mô hình toán học và những chơng trình máy tính (computer programs) [7, Tr 22]

b Đặc điểm của hệ thực tại ảo (Virtual Reality “ VR)

Thực tại ảo, là một thế giới thực song lại ảo, vì một phần của thế giới thực sẽ đợc tái tạo trên MVT, trong môi trờng không gian ba chiều gắn với các thiết bị đầu vào, cho phép con ngời tơng tác với môi trờng ảo đó Những tơng tác đó sẽ đợc chơng trình xử lý để đem lại cho con ngời cảm