MĐ : Mỏy điện Trang 8 DANH MỤC CÁC HèNH VẼ VÀ BẢNG BIỂUHỡnh1-1: Cấu trỳc quỏ trỡnh dạy họcHỡnh 1-2: Mụ hỡnh dạy học theo Heiman Hỡnh1-3: Mụ hỡnh dạy học theo FrankHỡnh 1-4: Mụ hỡnh mối
Khái niệm
1.1 2 Đối tượng và nhiệm vụ nghiên cứu của lý luận dạy học a) Đối tượng nghiên cứu của lý luận dạy học
Lý luận dạy học là một bộ phận của giáo dục học hay sư phạm học đại cương
Lý luận dạy học nghiên cứu bản chất và thiết kế nội dung của quá trình dạy học, xác định các nguyên tắc, phương pháp, phương tiện, hình thức tổ chức và kiểu đánh giá kết quả dạy học phù hợp với mục đích giáo dục Mục tiêu của lý luận dạy học là tìm ra cơ sở khoa học cho hoạt động dạy học và đề xuất các biện pháp hiệu quả nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của quá trình dạy học.
- Nghiên cứu nguồn gốc phát sinh và bản chất của hiện tượng dạy học, các quy luật chi phối quá trình dạy học.
Nghiên cứu và phát triển các nguyên tắc, mục tiêu dạy học là cần thiết để xây dựng kế hoạch và chương trình giảng dạy phù hợp Việc này cần dựa trên dự đoán xu hướng phát triển của xã hội hiện đại và khả năng tiến bộ của khoa học kỹ thuật công nghệ trong tương lai.
Tìm kiếm các phương pháp và hình thức tổ chức dạy học mới dựa trên những thành tựu của khoa học kỹ thuật và công nghệ hiện đại là rất quan trọng Mục tiêu là nâng cao chất lượng và hiệu quả trong công tác dạy học, giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách hiệu quả hơn.
-Nghiên cứu, xây dựng các lý thuyết dạy học mới và khả năng ứng dụng của chúng và dạy học
Khái niệm
Dạy học là quá trình tương tác giữa giáo viên và học sinh, trong đó giáo viên đóng vai trò chủ thể của hoạt động dạy, còn học sinh là chủ thể của hoạt động học Mục tiêu của hoạt động dạy là tổ chức và điều khiển quá trình học tập, giúp học sinh tiếp thu tri thức, kỹ năng, và giá trị theo yêu cầu giáo dục.
Dạy học được hiểu là quá trình hợp tác giữa giáo viên và học sinh, trong đó giáo viên giữ vai trò chủ đạo, còn học sinh tham gia chủ động để đạt được mục tiêu giáo dục.
Trong quá trình dạy học, giáo viên và học sinh tương tác chặt chẽ để thực hiện các hoạt động dạy và học Mục tiêu chính của hoạt động này là giúp học sinh phát triển hệ thống tri thức và kỹ năng cần thiết, từ đó hình thành quan điểm và thái độ tích cực đối với bản thân và cuộc sống.
Cấu trúc của quá trình dạy học
Cấu trúc của quá trình dạy học là một hệ thống bao gồm các thành tố vận động và phát triển trong mối quan hệ biện chứng với nhau Theo cách tiếp cận truyền thống, các thành tố cơ bản trong cấu trúc này bao gồm: đối tượng, chủ thể, mục đích, nội dung, phương pháp, phương tiện, hình thức tổ chức dạy học, kết quả dạy học và môi trường dạy học.
Trong cấu trúc dạy học, giáo viên và học sinh đóng vai trò trung tâm, trong khi mục đích dạy học là yếu tố định hướng Để nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học, cần cải thiện toàn bộ hệ thống và nghiên cứu tất cả các thành tố liên quan Luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu phương pháp dạy học, một thành tố quan trọng trong cấu trúc của quá trình dạy học.
Phương tiện dạy học đóng vai trò quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy học tại các trường học Việc cải tiến phương pháp giảng dạy gắn liền với việc nâng cấp trang thiết bị và sử dụng thiết bị dạy học hiện đại Các mô hình dạy và học mới cần có sự hỗ trợ từ phương tiện dạy học để đạt hiệu quả cao hơn trong quá trình giáo dục.
Các hình thức tổ chức DH Nội dung DH
Hình 1-1 Cấu trúc quá trình dạy học
Khái niệm
Phương tiện giao tiếp được định nghĩa là người hoặc vật trung gian, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền đạt thông tin giữa các thành phần giao tiếp Theo từ điển bách khoa toàn thư Microsoft, phương tiện không chỉ là công cụ hỗ trợ mà còn là cầu nối giữa người gửi và người nhận thông tin Để thông tin được truyền tải hiệu quả, người gửi cần sử dụng một phương tiện thích hợp, trong khi người nhận cũng phải có phương tiện để tiếp nhận và hiểu rõ nội dung thông tin đó.
Trong giảng dạy, phương tiện dạy học là công cụ quan trọng giúp giáo viên truyền đạt nội dung đến học sinh, đồng thời tạo mối liên kết giữa học sinh, giáo
Sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật đã dẫn đến sự gia tăng đáng kể của các phương tiện dạy học, đặc biệt là các phương tiện kỹ thuật Những công cụ này đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả của quá trình giáo dục, giúp cải thiện trải nghiệm học tập cho cả giáo viên và học sinh.
1.3 2 Vai trò của phương tiện dạy học
Trong mô hình dạy học theo lý thuyết học tập của Heimann và Schulz:
Ph ơng pháp ti ện Điều ki ện con ngời văn hóa - xã hội
ơng Ph ki ện Òu §i
Hình 1-2: Mô hình dạy học theo Heiman
Trong mô hình dạy học của Frank :
C Êu tr óc xã hội t ©m l ý
Ph ơng ti ện áp ph
B ằ ng gì Để làm gì
Hình1-3: Mô hình dạy học theo Frank
Theo Hortsch , mô hình mối quan hệ dạy học cơ bản bao gồm các chủ thể, đối - tượng và hoạt động được biểu diễn như sau:
Ng Hoạt động ọc Ngời ọch h
Hình 1 : Mô hì-4 nh mối quan hệ dạy học cơ bản theo Hortsch-
Trong mô hình dạy học, giáo viên là chủ thể chính, trong khi học viên vừa là đối tượng vừa là chủ thể của quá trình học tập Mỗi giờ học, giáo viên không chỉ giới thiệu nội dung mà còn điều khiển hoạt động học, sự chú ý và tính tích cực của học sinh Để đạt được hiệu quả, giáo viên có thể sử dụng ngôn ngữ nói hoặc các phương tiện khác như phấn bảng, chữ viết, tranh ảnh và sách giáo khoa.
Vai trò của phương tiện dạy học là hỗ trợ giáo viên trong việc truyền đạt kiến thức và quản lý hoạt động học tập của học sinh.
1.3 3 Chức năng của phương tiện trong giờ học
* Truyền đạt nội dung học tập
Cách hiệu quả nhất để truyền đạt nội dung học tập là sử dụng các đối tượng thực tế như cây cối hoặc thao tác mẫu Trong các buổi học rèn luyện kỹ năng, giáo viên thường thực hiện trước và học sinh theo sau Tuy nhiên, do một số lý do, việc sử dụng đối tượng thực có thể không khả thi, vì vậy cần áp dụng các phương tiện dạy học khác như tranh ảnh, chữ viết mô tả, băng từ hoặc phim ảnh để hỗ trợ quá trình học tập.
Phương tiện dạy học cần phải gần gũi và giống thật nhất có thể, có thể là hình ảnh thu nhỏ hoặc mô tả chi tiết bằng ngôn ngữ Đối với những nội dung học tập không có vật thật, như định luật vật lý hay công thức toán học, cần sử dụng ký hiệu, chữ viết và ngôn ngữ để truyền đạt hiệu quả.
Trong mỗi giờ học, giáo viên cần thu hút và định hướng sự chú ý của học sinh vào trọng tâm bài giảng để đạt được mục tiêu học tập Do đó, ngoài việc giới thiệu nội dung, phương tiện dạy học cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển quá trình học Một giờ học chỉ với sự giới thiệu nội dung mà không có sự tương tác và hướng dẫn sẽ không thể coi là hiệu quả.
Nhiệm vụ chính của giáo viên khi sử dụng phương tiện dạy học là lựa chọn công cụ phù hợp với nội dung bài học Những phương tiện này giúp giáo viên tập trung sự chú ý của học viên vào các điểm quan trọng, giảm thiểu sự phân tâm và nâng cao hiệu quả học tập.
Trong sách giáo khoa thường có các yếu tố điều khiển như câu hỏi và bài tập Các phương tiện dạy học hiện đại, như video và chương trình máy tính, nâng cao khả năng điều khiển hoạt động học của học viên, với tác động rõ rệt nhờ sự chuẩn bị kỹ lưỡng của giáo viên.
Phương tiện dạy học đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra bài giảng trực quan, giúp kích thích hứng thú học tập của học viên và làm cho nội dung trở nên sinh động Những công cụ này tác động đến nhiều giác quan, từ đó tăng cường sự tập trung và khả năng tiếp thu kiến thức mới của học viên, đồng thời thúc đẩy động cơ học tập Nhiều nhiệm vụ mà giáo viên không thể thực hiện một cách hiệu quả nếu thiếu các phương tiện dạy học phù hợp.
Sử dụng phương tiện dạy học một cách hợp lý và đa dạng là rất quan trọng; nếu không, việc lạm dụng hoặc sử dụng đơn điệu có thể gây phản tác dụng trong quá trình giảng dạy.
Trong lý luận dạy học, có nhiều quan điểm khác nhau về việc phân chia các giai đoạn trong một giờ học Bài viết này sẽ sử dụng mô hình giờ học đơn giản nhất để minh họa cho các giai đoạn này.
* Giai đoạn định hướng, tạo hứng thú học tập
Trong mỗi giờ học, việc chú ý đến đặc điểm của học viên như tâm sinh lý, điều kiện xã hội và trình độ là rất quan trọng Sự hứng thú và chú ý của học viên đối với chủ đề bài học đóng vai trò quyết định cho sự thành công của giờ học Để đạt được điều này, cần áp dụng những biện pháp kích thích hứng thú và tăng cường sự tập trung của học viên.
- Nhắc lại những kiến thức vừa học của tiết trước.
- Đưa ra một nhiệm vụ cần phải giải quyết.
- Đặt một tình huống có vấn đề (tình huống chứa đựng mâu thuẫn)
Sử dụng trong giai đoạn này có thể là các phương tiện như các đoạn văn bản mô tả nhiệm vụ, tranh ảnh, phim, mô hình
* Giai đoạn làm việc với nội dung mới
Trong giai đoạn học tập này, học viên tiếp cận nội dung mới thông qua sự hướng dẫn của giáo viên, người sử dụng các phương tiện dạy học để truyền đạt kiến thức Mỗi giờ học đều có nội dung cụ thể theo chương trình môn học, và học viên cần tiếp thu nhờ sự chỉ dẫn và làm mẫu của giáo viên qua thuyết giảng hoặc phương tiện dạy học Việc sử dụng phim, tranh ảnh và băng từ giúp giáo viên truyền tải thông tin dưới nhiều dạng khác nhau như chuyển động, âm thanh và hình ảnh Dạy học đa phương tiện kết hợp hình ảnh và âm thanh, tạo ra hiệu quả học tập cao hơn cho học viên.
* Giai đoạn củng cố kiến thức
Khái niệm phương pháp dạy học
Thuật ngữ “phương pháp” có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp “Metodos”, nghĩa là con đường hoặc cách thức để đạt được mục đích nhất định Phương pháp thể hiện hình thức tự vận động bên trong của nội dung, vì vậy nó luôn mang tính mục đích, tính cấu trúc và gắn liền với nội dung Để hành động có phương pháp, cần có biểu tượng rõ ràng về đối tượng và ý thức về mục đích đã định sẵn Mỗi đối tượng và mục đích sẽ yêu cầu phương pháp tương ứng; tuy có những phương pháp áp dụng cho nhiều đối tượng, nhưng không tồn tại phương pháp vạn năng cho tất cả.
Có nhiều khái niệm về phương pháp dạy học:
Nguyễn Ngọc Quang định nghĩa phương pháp dạy học là cách thức phối hợp giữa thầy và trò, dưới sự chỉ đạo của thầy, nhằm khuyến khích trò tự giác, tích cực và tự lực để đạt được mục tiêu dạy học.
Thái Duy Tuyên định nghĩa phương pháp dạy học là tập hợp các cách thức hoạt động và tương tác giữa giáo viên và học sinh trong quá trình giảng dạy, nhằm đạt được mục tiêu giáo dục.
- Đinh Quang Báo: “PPDH là cách thức hoạt động của thầy tạo ra mối liên hệ qua lại với hoạt động của trò để đạt mục đích dạy học” [2]
Tuy nhiên, chúng ta có thể hiểu những nét bản chất của khái niệm này đó là:
- Phương pháp dạy học gồm hoạt động của thầy và hoạt động của trò
- Hai hoạt động này có sự tác đông qua lại lẫn nhau
- Trong đó thầy có chức năng chỉ đạo, hướng dẫn, tổ chức hoạt động học tập của trò
- Trên cơ sở đó trò tích cực, chủ động lĩnh hội tri thức cần thiết
- Kết quả tương tác giữa hoạt động của thầy và của trò trong QTDH là đạt được các mục tiêu dạy học đề ra
Phương pháp dạy học là cách thức tương tác giữa giáo viên và học sinh, trong đó giáo viên đóng vai trò chủ đạo trong việc điều khiển, hướng dẫn và tổ chức các hoạt động học tập Mục tiêu chính của phương pháp này là thúc đẩy sự tích cực và chủ động của học sinh nhằm đạt được các mục tiêu dạy học đã đề ra.
Phân loại phương pháp dạy học
Có nhiều cách phân loại phương pháp dạy học, nhưng trong luận văn này, tác giả chọn phân loại theo Sharma Dựa vào hoạt động của giáo viên và học sinh, Sharma chia phương pháp dạy học thành hai loại.
Phương pháp dạy học lấy giáo viên làm trung tâm tập trung vào việc trình bày và giải thích của giáo viên, coi trọng vai trò của người dạy trong việc truyền tải và ghi nhớ lại thông tin Học sinh chỉ đóng vai trò thụ động, tiếp nhận tri thức và tham gia hạn chế vào các hoạt động hỏi và trả lời về những vấn đề đã được giáo viên giảng dạy.
Dạy học lấy học sinh làm trung tâm tập trung vào nhu cầu, khả năng và hứng thú của học sinh, nhằm phát triển kỹ năng và năng lực độc lập trong việc học tập và giải quyết vấn đề Trong môi trường lớp học cởi mở, giáo viên và học sinh cùng nhau khám phá các khía cạnh của vấn đề thay vì chỉ đơn thuần là thầy giảng, trò nghe.
Đặc trưng của phương pháp dạy học
- Phản ánh sự vận động của quá trình nhận thức của học sinh nhằm đạt được mục đích đặt ra.
- Phản ánh sự vận dộng của nội dung đã được nhà trường quy định
- Phản ánh cách thức trao đổi trông tin giữa thầy và trò
- Phản ánh cách thức điều khiển hoạt động nhận thức và kiểm tra đánh giá kết quả hoạt động.
Các quy luật cơ bản chi phối phương pháp dạy học
Quy luật thống nhất biện chứng giữa hoạt động dạy của giáo viên và hoạt động học của học sinh là nguyên tắc cơ bản trong quá trình dạy học, chi phối mối quan hệ thầy trò và tạo ra sự tương tác giữa dạy và học Giáo viên đóng vai trò tổ chức và điều khiển hoạt động nhận thức của học sinh, trong khi học sinh tham gia vào quá trình nhận thức với tinh thần nghiên cứu Mối quan hệ này yêu cầu phải nhận thức đúng đắn mục đích, tổ chức các mối liên hệ thuận và ngược trong quá trình dạy học Đồng thời, giáo viên cần lựa chọn và áp dụng các phương pháp, hình thức dạy học phù hợp với đối tượng học sinh Học sinh không chỉ là đối tượng của quá trình dạy học mà còn là chủ thể của hoạt động nhận thức, do đó, họ cần chủ động và tích cực trong việc tiếp thu kiến thức, kỹ năng và kỹ xảo liên quan đến nghề nghiệp tương lai.
Phương pháp gồm hai mặt: mặt chủ quan và mặt khách quan
Phương pháp dạy học được lựa chọn dựa trên sự chủ quan của giáo viên, phù hợp với nội dung và môi trường giảng dạy Những thao tác này hướng tới đối tượng học sinh, đảm bảo tính hợp lý và tuân thủ các quy luật chi phối quá trình học tập, góp phần tạo ra hành động dạy học đúng đắn và hiệu quả.
- Mặt khách quan: Gắn liền với đối tượng của phương pháp, là quy luật khách quan chi phối đối tượng mà chủ thể phải ý thức được
Hai mặt khách quan và chủ quan của phương pháp luôn tương tác và tạo nên tính hiệu quả của nó Khi chủ thể nắm vững đối tượng, họ sẽ lựa chọn thao tác và quy trình hành động hợp lý, dẫn đến kết quả tích cực Do đó, tính hiệu quả của phương pháp phụ thuộc vào việc chủ thể có kiến thức đầy đủ về đối tượng và thực hiện thao tác đúng quy luật khách quan Phương pháp cũng cần gắn liền với mục tiêu và nội dung của hoạt động dạy học.
Để đạt được hiệu quả trong hoạt động dạy học, việc xác định mục tiêu rõ ràng và nội dung phù hợp là rất quan trọng Không có phương pháp dạy học nào là vạn năng cho tất cả các nội dung Do đó, cần lựa chọn phương pháp dạy học thích hợp với từng nội dung cụ thể nhằm đạt được mục tiêu đề ra.
Sự thống nhất giữa nội dung và phương pháp giảng dạy là yếu tố quan trọng trong quá trình phát triển của đối tượng nghiên cứu Nội dung và phương pháp có mối quan hệ tương tác và quy định lẫn nhau, do đó, phương pháp cần phải phù hợp với nội dung dạy học Mỗi nội dung dạy học cần được lựa chọn các phương pháp tương thích để đảm bảo hiệu quả trong việc truyền đạt kiến thức.
Hêgen cho rằng phương pháp là ý thức về hình thức của sự vận động bên trong của nội dung
Như vậy, Mọi hoạt động cần chọn được phương pháp thích hợp với mục tiêu, nội dung, thống nhất giữa mục tiêu và nội dung.
1.5 Ứng dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học môn Máy điện
1.5 1 Tổng quan về phương pháp mô phỏng
Mô phỏng đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như kỹ thuật, kinh tế và xã hội Hiện nay, nhờ vào sự hỗ trợ của máy tính với khả năng tính toán nhanh và dung lượng bộ nhớ lớn, phương pháp mô phỏng đã phát triển mạnh mẽ và mang lại hiệu quả cao.
Có nhiều quan điểm xung quanh khái niệm mô phỏng:
Mô phỏng là một chương trình máy tính sử dụng thuật toán và lý luận logic để tái tạo các đặc điểm chọn lọc của một hệ thống Qua đó, hiệu ứng của sự thay đổi giá trị các biến riêng lẻ có thể được quan sát Thuật toán và logic phải liên quan chặt chẽ đến hệ thống đang được nghiên cứu, không chỉ đơn thuần là lựa chọn các quan sát đã được chuẩn bị trước.
Mô hình hoá hệ thống là quá trình xây dựng và nghiên cứu các mô hình liên quan đến hệ thống Nghiên cứu mô hình hoá thường áp dụng mô hình để thực hiện các cuộc mô phỏng.
Mô phỏng, theo từ điển tiếng Việt, có nghĩa là phỏng theo, tức là quá trình “bắt chước” một hiện tượng thực tế thông qua một tập hợp các công thức toán học.
Mô phỏng là quá trình thực nghiệm có thể quan sát và điều khiển, từ đó tạo ra kết quả thông qua mô hình của đối tượng khảo sát.
Mô phỏng bắt đầu bằng việc nhấn mạnh các quy tắc, quan hệ và quá trình phát triển của đối tượng nghiên cứu, cùng với sự thay đổi của chúng Những quan hệ này có thể tạo ra các tình huống và quy luật mới, được phát hiện trong quá trình mô phỏng Trong khoa học và công nghệ, mô phỏng là một phương pháp nghiên cứu quan trọng, song song với nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm Phương pháp này được áp dụng khi việc thực nghiệm trên đối tượng thực không khả thi, không cần thiết hoặc không nên thực hiện.
Theo Rober E Stephenson, mô phỏng là nghiên cứu thực trạng của mô hình nhằm hiểu rõ hơn về hệ thống thực Quá trình mô phỏng bắt đầu bằng việc con người sử dụng trí tưởng tượng để tạo ra một mô hình liên quan đến các yếu tố của hệ thống Đôi khi, có thể xảy ra mâu thuẫn giữa mô hình và thực tế, nhưng việc khảo sát sẽ được điều chỉnh và tiếp tục cho đến khi đạt được các yêu cầu của giả thuyết đã đề ra.
Mô phỏng tạo thuận lợi cho người sử dụng về các mặt: [7]
- Nhận thức: trực quan hoá, dễ tiếp cận và đo luờng, lặp lại được nhiều lần theo ý muốn, gợi mở tuyên đoán, sáng tạo và thử nghiệm.
Công nghệ hiện đại, bao gồm thiết bị, phương pháp và kỹ năng, mang lại nhiều lợi ích như tính khả thi, an toàn và hiệu quả kinh tế Nó giúp tiết kiệm thời gian và cho phép người dùng luyện tập kỹ năng trước khi tiếp xúc với thực tế.
Phương pháp mô phỏng trong dạy học giúp nhận thức thế giới thực qua nghiên cứu mô hình của đối tượng quan tâm Đây là một phương pháp dạy học hiệu quả, mang lại sự trực quan, sinh động và kích thích hứng thú học tập Nó cũng phát huy tư duy sáng tạo của học sinh, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục.
2 Cấu trúc của phương pháp mô phỏng ên cứu (1) M ô hình (2) Kết quả
Hình 1-5: Quá trình mô phỏng
Phương pháp mô phỏng tiến hành theo 3 bước:
Bước 1: Mô hình hóa là quá trình xác định và lựa chọn các tính chất cùng mối quan hệ chính của đối tượng nghiên cứu, đồng thời loại bỏ những yếu tố thứ yếu Việc này giúp xây dựng một mô hình nghiên cứu rõ ràng và hiệu quả, phù hợp với mục đích nghiên cứu đã đề ra.
Ứng dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học
Mục đích áp dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học là nhằm đổi mới phương pháp dạy học, điều này luôn là vấn đề cấp thiết trong lĩnh vực dạy học kỹ thuật Sự tương tác giữa mục đích, nội dung và phương pháp dạy học có tính quy luật, chi phối sự tiến triển của quá trình giáo dục Nội dung cụ thể hóa mục tiêu và phương pháp dạy học cần được điều chỉnh theo từng thời điểm lịch sử khác nhau Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện nay, phương pháp dạy học cần khuyến khích người học tư duy độc lập và sáng tạo, từ đó nâng cao chất lượng hoạt động trí tuệ Đổi mới phương pháp dạy học không chỉ tìm ra phương pháp mới mà còn kế thừa và kết hợp với các phương pháp truyền thống Để đạt chất lượng tốt trong giờ học, người dạy cần phối hợp các phương pháp dạy học một cách hợp lý.
* Phương pháp mô phỏng kết hợp với phương pháp dạy học angorit hoá.
Dạy học angorit hoá là phương pháp giúp học sinh phát triển tư duy tổng quát và hành động có kế hoạch Khi áp dụng vào môn Máy điện, phương pháp này quy định các thao tác cần thiết để giải quyết vấn đề theo thứ tự nhất định Việc sử dụng hình vẽ mô phỏng trên máy tính kết hợp với dạy học angorit giúp người học hiểu rõ khái niệm nghiên cứu, từ đó áp dụng các thao tác trí tuệ để phân tích và tổng quát hoá lời giải cho các bài toán tương tự Phương pháp mô phỏng không chỉ dạy angorit cho người học mà còn nâng cao hiệu quả giảng dạy, giúp họ tránh tư duy máy móc và phát triển khả năng giải quyết vấn đề một cách tổng quát.
* Phương pháp mô phỏng kết hợp với phương pháp nêu vấn đề:
Dạy học nêu vấn đề là quá trình đặt ra cho học sinh những vấn đề nhận thức chứa mâu thuẫn giữa kiến thức đã biết và kiến thức chưa biết, mà những kỹ năng hiện có không đủ để giải quyết Học sinh cần chấp nhận mâu thuẫn này như một nhiệm vụ học tập và sẵn sàng vận dụng trí tuệ để tìm ra giải pháp Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh tham gia vào việc giải quyết những vấn đề mới liên quan đến nhận thức và thực tiễn trong giáo dục.
Khi kết hợp phương pháp mô phỏng với phương pháp nêu vấn đề trong quá trình dạy học, tư duy của người học được phát triển thông qua việc quan sát mô hình Giảng viên xây dựng các tình huống có vấn đề và đưa ra câu hỏi gợi mở, khuyến khích học viên tưởng tượng và dự đoán hiện tượng mới dựa trên những biểu tượng đã tri giác Quá trình này không chỉ yêu cầu sự sáng tạo mà còn thúc đẩy người học tích cực tìm kiếm giải pháp và kiểm chứng giả thuyết Kết quả là người học chiếm lĩnh kiến thức và phát triển năng lực nhận thức, khẳng định giá trị của phương pháp mô phỏng trong giáo dục.
*) Phương pháp dạy học mô phỏng với nhiệm vụ phát triển
- Phương pháp mô phỏng kích thích hứng thú nhận thức của người học
Hứng thú nhận thức là yếu tố then chốt trong quá trình học tập, quyết định hiệu quả học tập của người học Khi học tập với sự hứng thú, người học sẽ trở nên tích cực và sáng tạo hơn, giúp họ vượt qua mọi khó khăn và nỗ lực hơn trong việc tiếp thu kiến thức.
Hứng thú nhận thức là thái độ cá nhân đối với một đối tượng, dựa trên ý nghĩa và sự hấp dẫn cảm xúc mà đối tượng đó mang lại trong cuộc sống Đây là một thái độ bền vững, phản ánh sự quan tâm sâu sắc của chủ thể đối với đối tượng nhận thức.
Các giai đoạn phát triển của hứng thú nhận thức:
• Giai đoạn tiền hứng thú: giai đoạn này còn mang tính chất cảm tính đó là sự tò mò và có cảm tình với đối tượng nhận thức.
• Giai đoạn thứ hai gồm hai mức độ:
+ Hứng thú nhận thức mang tính tình huống, nó được tạo ra do những điều kiện, hoàn cảnh cụ thể trực tiếp tác động gây nên.
Hứng thú nhận thức là một trạng thái cảm xúc, phản ánh sự tò mò và quan tâm của chủ thể đối với thông tin mới Tuy nhiên, hứng thú này chưa thực sự ổn định và thường phụ thuộc vào kết quả của quá trình nhận thức.
• Giai đoạn thứ ba: ở giai đoạn này hứng thú nhận thức mang tính bền vững, rõ rệt
Nó thể hiện niềm vui, sự thoả mãn yêu cầu và ý chí vượt khó của chủ thể để đạt tới mục đích hoạt động.
Để kích thích hứng thú của người học, giáo viên cần áp dụng phương pháp dạy học phù hợp với tâm sinh lý của học sinh Việc sử dụng phương pháp mô phỏng giúp làm mới và hấp dẫn nội dung bài học, đồng thời nâng cao nhận thức về giá trị của kiến thức Sự kết hợp khoa học giữa hình ảnh, màu sắc và âm thanh với lời giảng sẽ thu hút sự chú ý của người học Ngoài ra, giáo viên nên khéo léo tích hợp các phương pháp dạy học tích cực khác để tạo ra tình huống có vấn đề, khuyến khích người học khám phá và giải quyết vấn đề, từ đó giúp họ hiểu rõ hơn về các mối liên hệ và đặc tính của đối tượng thông qua quan sát mô hình Sự hứng thú này sẽ dẫn đến tình yêu thích môn học của người học.
- Phương pháp mô phỏng phát triển tư duy kỹ thuật
Sản phẩm của giáo dục hiện đại cần phải là những cá nhân có trí tuệ, có khả năng thích ứng với sự thay đổi liên tục của cuộc sống và tự hoàn thiện kiến thức sau khi tốt nghiệp Do đó, việc trang bị công cụ nhận thức, đặc biệt là phương pháp tư duy, cho người học là vô cùng cần thiết.
Phương pháp tư duy là cách thức mà người học sử dụng để hiểu và phản ánh các thuộc tính cũng như mối quan hệ của đối tượng nhận thức Giáo viên dạy kỹ thuật cần tìm ra các phương pháp dạy học hiệu quả để phát triển tư duy kỹ thuật cho học sinh.
Tư duy kỹ thuật là khả năng phản ánh các nguyên lý và quá trình kỹ thuật, cũng như các thiết bị kỹ thuật thông qua ngôn ngữ kỹ thuật, bao gồm lời nói, sơ đồ, mô hình và cấu trúc kỹ thuật Mục tiêu của tư duy kỹ thuật là giải quyết các nhiệm vụ thực tiễn một cách hiệu quả.
Tư duy kỹ thuật được hình thành từ việc giải quyết các nhiệm vụ kỹ thuật, tức là áp dụng các quy luật khoa học vào thực tiễn Trong quá trình này, tính khả thi và hiệu quả được đặt lên hàng đầu.
+ Đặc điểm của tư duy kỹ thuật:
Tư duy kỹ thuật thể hiện sự thống nhất biện chứng giữa lý thuyết và thực hành, với mối quan hệ chặt chẽ giữa hai thành phần này Quá trình bắt đầu từ việc đề xuất giả thuyết, thực nghiệm để kiểm tra tính hợp lý, và từ đó phát triển giả thuyết mới Lý thuyết không chỉ dẫn dắt thực hành mà còn được thực hành kiểm nghiệm và khẳng định Việc kiểm tra không chỉ xác nhận đúng sai mà còn thúc đẩy tư duy phát triển Ứng dụng phương pháp mô phỏng trong giảng dạy giúp học viên khẳng định lý thuyết đã học và kích thích họ tìm tòi giải quyết các vấn đề nhận thức khác.
Tư duy kỹ thuật liên kết chặt chẽ giữa các khái niệm và hình ảnh, trong đó hình ảnh là điểm tựa giúp lĩnh hội tri thức lý thuyết Mô hình mô phỏng trong dạy học kỹ thuật đóng vai trò cầu nối giữa hình ảnh và khái niệm, được xem như ngôn ngữ kỹ thuật Nội dung trên mô hình được mô tả bằng các dấu hiệu quy ước, mỗi dấu hiệu mang một ý nghĩa nhất định liên quan đến cấu tạo và nguyên lý hoạt động Để hiểu mô hình, người học cần có kiến thức kỹ thuật cơ bản và khả năng tưởng tượng sự vận động của các hiện tượng thông qua các mối quan hệ giữa các ký hiệu.
Tư duy kỹ thuật là một phương pháp tiếp cận thực tiễn và linh hoạt, giúp giải quyết hiệu quả các vấn đề kỹ thuật và tình huống cụ thể.
Ứng dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học môn Máy điện
1 Quy trình vận dụng phương pháp mô phỏng vào dạy học môn MĐ a) Các yêu cầu khi áp dụng phương pháp mô phỏng trong dạy học môn MĐ
Việc áp dụng phương pháp mô phỏng trong giảng dạy môn Máy điện cần đảm bảo rằng nội dung mô phỏng phù hợp với mục tiêu và nội dung bài học, nhằm làm rõ lý thuyết và phát triển các kỹ năng cần thiết cho người học.
Trong một bài giảng, việc mô phỏng các quá trình đặc trưng trở nên cần thiết khi không thể thực nghiệm trên đối tượng thật hoặc khi đối mặt với những quá trình trừu tượng khó hình dung Để xác định nội dung mô phỏng, cần dựa vào kết quả phân tích một cách thận trọng và có khoa học về các tính chất, đặc điểm của đối tượng nghiên cứu.
Mô phỏng không thể thay thế hoàn toàn các mô hình thật, nhưng nó có vai trò quan trọng trong việc khai thác các chương trình với đối tượng phức tạp, khó quan sát hoặc không thể thực hiện do chi phí cao.
Trong dạy học môn Máy điện, các mô hình về cấu tạo, nguyên lý làm việc và đặc tính kỹ thuật của các loại Máy điện được trình bày qua hình vẽ sơ đồ và đồ thị Để tăng cường sự hứng thú và tránh việc học máy móc, giáo viên cần tìm cách biến đổi các hình ảnh minh họa trong giáo trình sao cho dễ hiểu hơn cho học sinh.
Từ việc nghiên cứu lý thuyết về mô phỏng và mục đích dạy học môn máy điện, trong khuôn khổ luận văn này sử dụng
Phương pháp mô phỏng hệ thức sử dụng các phương trình toán học để mô tả trạng thái của đối tượng nghiên cứu, giúp phân tích và dự đoán hành vi của hệ thống một cách chính xác Việc áp dụng mô hình hệ thức không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về các yếu tố ảnh hưởng mà còn hỗ trợ việc ra quyết định trong nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn.
- Phương pháp mô phỏng định tính sử dụng mô hình thực thể (mô hình đồng dạng hình học và động hình học).
Trong luận văn này, phương tiện dạy học được lựa chọn là máy tính và máy chiếu Máy tính, với vai trò là thiết bị dạy học hiện đại, đáp ứng hiệu quả việc thiết kế và sử dụng mô hình giảng dạy theo ý đồ sư phạm của giáo viên.
Phần mềm xây dựng chương trình mô phỏng cần đáp ứng các yêu cầu quan trọng để nâng cao hiệu quả dạy học Đầu tiên, nó phải đảm bảo tính khoa học, giúp người học tiếp cận kiến thức một cách chính xác Thứ hai, tính hiệu quả của phần mềm là yếu tố then chốt, đảm bảo người dùng có thể học tập một cách hiệu
- Phải cho kết quả chính xác, nêu rõ bản chất vấn đề
- Hình ảnh phải rõ nét, ngôn từ trình bày rõ ràng dễ hiểu
Nội dung chương trình cần phải phù hợp với các giáo trình hiện hành trong nhà trường, đồng thời phát triển tư duy sáng tạo của học sinh Thiết kế nội dung cũng phải đảm bảo tính vừa sức để học sinh có thể tiếp thu hiệu quả.
- Tiện dụng và dễ dùng
- Phù hợp với trình độ tin học của giáo viên trong trường.
- Nội dung có tính hấp dẫn, sinh động phù hợp với tâm lý học sinh
- Có tính trực quan cao, theo ý đồ sư phạm
- Tạo khả năng giao tiếp dễ dàng giữa người và thiết bị
- Kịch bản được viết theo chiều hướng phát triển tư duy của học sinh
Màu sắc được sử dụng hài hòa, kích thước chữ và hình vẽ cần được điều chỉnh để học sinh dễ dàng quan sát Việc bố trí không gian cho hình vẽ và chữ phải hợp lý nhằm tạo ra và duy trì sự hứng thú trong học tập của học sinh.
* Cấu trúc phương pháp mô phỏng trong dạy học
Xử lý sủ phạm Tổ chức hoạt động dạy học Đối tuợng nghiên cúu MH
Hình 2-1: Sơ đồ cấu trúc phương pháp mô phỏng trong dạy học
Theo cấu trúc phương pháp mô phỏng, việc áp dụng trong giảng dạy môn Máy điện yêu cầu giáo viên có tác động sư phạm để hỗ trợ học sinh Trong khi các nhà khoa học thực hiện đầy đủ các bước của quá trình mô phỏng, học sinh thường chưa đủ khả năng tự xây dựng mô hình Do đó, giáo viên cần thực hiện các bước mô hình hóa và sử dụng mô hình như một công cụ giáo dục nhằm nâng cao khả năng nhận thức của học sinh.
* Xây dựng mô hình và xử lý sư phạm
Để xây dựng mô hình giáo dục hiệu quả, trước hết cần phân tích nội dung kiến thức cần truyền đạt và xác định mục tiêu mô phỏng Việc lựa chọn các thuộc tính và quan hệ đặc trưng là rất quan trọng, đồng thời cần đơn giản hóa thực tế một cách hợp lý và loại bỏ những yếu tố không cần thiết Mô hình này sẽ giúp học sinh quan sát và thực hiện thí nghiệm, từ đó thúc đẩy sự phát triển và biến đổi trong nhận thức của các em.
Do vậy, khi mô hình hoá giáo viên cần chú ý:
- Mô hình phải phù hợp với mục đích dạy học, trình độ lĩnh hội kiến thức của học sinh
- Mô hình phải phù hợp với sự vân động của nội dung môn Máy điện.
- Mô hình phải phù hợp với đặc điểm tâm sinh lý của học sinh (đơn giản, phổ biến, dễ quan sát, dễ sử dụng).
Hiện nay có rất nhiều phần mềm có thể xây dựng được mô hình cho mô phỏng, trong luận văn này tác giả dùng phần mềm: Powerpoint, Matlap, FrontPage.
Bước 1: Chọn nội dung mô phỏng
Bước 2: Chọn phương pháp mô phỏng
Bước 3: Chọn thiết bị mô phỏng
Bước 4: Xây dựng mô hình
Bước 5: Soạn bài giảng theo phương pháp mô phỏng
2 Phương pháp mô phỏng với sự trợ giúp của máy tính (mô phỏng số)
Phương pháp mô phỏng số là quá trình xây dựng các mô hình số thông qua chương trình máy tính để đại diện cho đối tượng nghiên cứu Sau đó, các thực nghiệm được thực hiện trên những mô hình này, và kết quả thu được cần phải tương thích với nguyên hình.
* Quá trình mô phỏng số:
Quá trình mô phỏng số có thể được biễu diễn như sau: ứu c ên nghi ợng t èi § c Çn ×nh ô h
Mô hình trên máy tính
Th ử nghiệm so sánh và ả Õt qu
Hình 1-7 : Quá trình mô phỏng số
Những bước chính của quá trình mô phỏng số bao gồm:
Dựa trên mục đích nghiên cứu, chúng ta thu thập thông tin và dữ liệu cần thiết về đối tượng cùng các yếu tố tác động từ môi trường Từ đó, chúng ta xây dựng một mô hình nguyên lý phản ánh bản chất của đối tượng nghiên cứu.
- Mô hình máy tính: tiến hành lập trình để xây dựng mô hình trên máy tính (những chương trình chạy trên máy tính)
Lập kế hoạch thực nghiệm bao gồm xác định số lần thực nghiệm và thời gian mô phỏng, đồng thời hiệu chỉnh kế hoạch để đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu Trong quá trình thử nghiệm mô phỏng, chương trình sẽ được chạy để thu thập kết quả, có thể được trình bày dưới dạng số liệu hoặc đồ thị Để đảm bảo kết quả có tính chính xác cao, cần lưu ý rằng bước tính phải được tăng lên đủ lớn.
Sau khi cài đặt chương trình, cần chạy thử để kiểm tra xem mô hình có phản ánh đúng các đặc tính của đối tượng hay không; nếu không, cần sửa lỗi lập trình và có thể phải xây dựng lại mô hình nguyên lý Để thuận tiện cho việc chế tạo và sử dụng mô hình, nhiều phần mềm mô phỏng chuyên dụng đã được phát triển, chẳng hạn như Matlab Simulink, cho phép người dùng chọn khối có sẵn, thay đổi tham số và kết nối chúng, từ đó nhận kết quả dưới dạng đồ thị hoặc ma trận Ưu điểm của các ngôn ngữ mô phỏng bao gồm thời gian xây dựng chương trình ngắn, dễ dàng bổ sung và sửa chữa lỗi, cũng như khả năng xử lý kết quả hiệu quả, tạo sự thuận tiện trong sử dụng.
* Phân loại mô phỏng số:
Đội ngũ giáo viên
Hiện nay trường có 453 cán bộ, giảng viên, công nhân viên chức, trong đó số giảng viên cơ hữu là 257 người với trình độ như sau:
Tại trường, đội ngũ giảng viên bao gồm 132 người có trình độ sau đại học, chiếm 51,3%, và 125 người có trình độ đại học, chiếm 48,7% Nhà trường thường xuyên tổ chức các lớp bồi dưỡng về Tin học và Anh văn cho toàn thể giáo viên, kèm theo việc thi và cấp chứng chỉ sau mỗi chương trình học Đội ngũ giáo viên đã hoàn thành tốt nhiệm vụ, thể hiện tinh thần trách nhiệm và ý thức học hỏi, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đổi mới phương pháp dạy học tại trường.
Trình độ sinh viên
Hàng năm Trường đều có tổ chức các đợt thi, xét tuyển theo đúng quy chế của
Bộ Giáo dục và Đào tạo đã góp phần nâng cao trình độ sinh viên, phù hợp với từng bậc học trong trường Đa số sinh viên có động lực học tập tốt, ý thức tự nghiên cứu và học hỏi cao Về mặt tâm lý, các em đã trưởng thành, có tri giác có mục đích, hệ thống tư duy toàn diện, khả năng tư duy chặt chẽ và khả năng ghi nhớ tốt.
2.2 Thực trạng giảng dạy môn Máy điện
2.2.1 Vị trí môn học trong chương trình đào tạo ngành cao đẳng tại trường ĐHCN Quảng Ninh a Đối tượng nghiên cứu của môn học
Máy điện là một lĩnh vực kỹ thuật cơ bản cho các chuyên ngành điện, tập trung vào nghiên cứu các loại máy điện như máy biến áp, máy điện một chiều và máy điện xoay chiều Môn học này nhằm trang bị kiến thức nền tảng và kỹ năng cần thiết cho sinh viên trong lĩnh vực điện.
Trang bị cho sinh viên kiến thức cơ bản về cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại máy điện, cùng với kỹ thuật sử dụng chúng trong các ngành công nghiệp.
- Vận dụng kiến thức lý thuyết trên để giải các bài toán xác định các thông số công tác của các loại Máy điện.
Vận dụng kiến thức để nghiên cứu các chế độ vận hành và sửa chữa máy điện, đồng thời lựa chọn các loại máy điện phù hợp với nhu cầu thực tế Chương trình và nội dung môn học sẽ tập trung vào việc phát triển kỹ năng và hiểu biết về các loại máy điện đã học và các loại máy điện khác.
Nội dung môn Máy điện tại trường ĐHCN Quảng Ninh được xây dựng theo chương trình khung của Bộ Giáo dục và Đào tạo, đảm bảo phù hợp với từng bậc học và ngành học, đồng thời phản ánh thực tiễn đào tạo của trường Trong luận văn này, tác giả tập trung nghiên cứu chương trình và thực nghiệm một số bài giảng môn Máy điện của hệ cao đẳng.
1 Vai trò của máy điện (MĐ) trong nền kinh tế quốc dân
3 Vật liệu chế tạo MĐ
4 Sự phát nóng và làm nguội MĐ
1.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc MBA
1.2.2 Nguyên lý làm việc MBA
1.3.2 Các phương trình cân bằng
1.3.4 Các trạng thái làm việc
1.3.5 Quá trình truyền năng lượng
1.3.6 Các đại lượng định mức
1.4 Các máy biến áp hay gặp
1.4.1 Máy biến áp điện lực ba pha ở mỏ
1.4.2 Máy biến áp một pha công suất nhỏ
1.4.3 Máy biến áp đo lường
1.5 Những hư hỏng, nguyên nhân, biện pháp giải quyết
Chương 2 Máy điện một chiều 20 12 8
2.3 Cấu tạo máy điện một chiều
2.3.4 Ví dụ dây quấn phần ứng
2.4 Quan hệ điện từ và các đại lượng cơ bản
2.4.1 Sức điện động cảm ứng
2.4.4 Từ trường, phản ứng phần ứng
2.5 Máy phát điện một chiều
2.5.2 Phương trình cân bằng điện áp
2.5.5 Đặc tính làm việc của máy phát một chiều
2.6 Động cơ điện một chiều
2.6.2.Phương trình cân bằng điện áp
2.6.3.Phương trình tốc độ quay
2.6.5 Những hư hỏng- Nguyên nhân- Khắc phục
Chương 3 Máy điện xoay chiều không đồng bộ 22 14 8
3.1 Phân loại, cấu tạo MĐKĐB
3.2.2 Một số kiểu dây quấn MĐXC
3.3.Sức điện động, sức từ động trong dây quấn MĐXC
3.4 Nguyên lý làm việc cơ bản của MĐKĐB
3.4.1 Nguyên lý làm việc cơ bản của ĐCKĐB
3.4.2 Các chế độ làm việc của ĐCKĐB
3.5 Các phương trình cơ bản, mạch điện thay thế của ĐCKĐB
3.6 Mô men điện từ Đặc tính cơ của ĐCKĐB 2
3.7 Quá trình năng lượng, hiệu suất của ĐCKĐB 7
Chương 4: Máy điện đồng bộ 10 9 1
4.2 Máy phát điện đồng bộ
4.2.2 Các phương trình đặc tính
4.3 Động cơ điện đồng bộ
4.3.2 Các đặc tính cơ bản
Thực trạng giảng dạy môn Máy điện tai trường ĐHCN Quảng Ninh
Điều kiện vật chất và trang thiết bị dạy học của Khoa Điện, Trường ĐHCN Quảng Ninh hiện còn thiếu hụt, ảnh hưởng đến chất lượng giảng dạy môn Máy điện, môn học bắt buộc cho tất cả sinh viên ngành Điện Việc thiếu phòng học chuyên môn dẫn đến lịch thực hành bị chồng chéo, gây khó khăn cho sinh viên Môn học có kiến thức phức tạp và trừu tượng như nguyên lý hoạt động của máy điện, sức điện động và sức từ động, nhưng phương pháp giảng dạy chủ yếu vẫn là thuyết trình dựa trên bản vẽ, khiến sinh viên khó tiếp thu Nhiều giáo viên ít sử dụng phương tiện trực quan, dẫn đến việc sinh viên chỉ hiểu kiến thức một cách máy móc mà không nắm rõ bản chất vấn đề, làm giảm khả năng phát triển tư duy sáng tạo của học sinh.
Để nâng cao hiệu quả bài giảng, việc ứng dụng phương pháp mô phỏng trong các bài học là rất cần thiết Sử dụng phần mềm máy tính để mô phỏng không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn rút ngắn thời gian sản xuất các dụng cụ học tập khác.
Xây dựng một số mô hình mô phỏng
*Mô phỏng cấu tạo nguyên lý hoạt động của máy điện một chiều bằng phần mềm solidworks a Phân tích cấu tạo của Máy điện một chiều
Máy điện một chiều cấu tạo gồm hai phần chính:
Stato, hay còn gọi là phần cảm, là bộ phận tĩnh trong máy, có nhiệm vụ tạo ra từ thông chính Thành phần của stato bao gồm các cực từ, gông từ, nắp máy và cơ cấu chổi than.
Roto, hay còn gọi là phần ứng, là phần động của máy điện, bao gồm các bộ phận như lõi thép, dây quấn, cổ góp và trục máy Đây là kiến thức cơ bản nhưng rất trừu tượng, khiến học sinh khó có thể hình dung nguyên lý làm việc của máy điện Việc tháo lắp từng bộ phận trong thời gian hạn chế cũng gặp nhiều khó khăn Do đó, việc sử dụng các mô hình mô phỏng là cần thiết để hỗ trợ người học hiểu rõ hơn về cấu tạo và chức năng của máy điện.
- Nắm được hai phần chính trong cấu tạo của Máy điện: phần đứng yên và phần quay.
- Hiểu được nguyên lý hoạt động của Máy điện một chiều ở hai chế độ Máy phát và động cơ.
Tư duy dựa trên hình ảnh trực quan không chỉ kích thích sự hứng thú mà còn giúp người học trở nên chủ động và tích cực hơn trong quá trình học tập Hình 2-2 mô phỏng cấu tạo của máy điện, cung cấp cái nhìn rõ nét về các thành phần và chức năng của nó.
Dựa vào cấu tạo của Máy điện, tác giả đã mô phỏng hình ảnh cấu tạo của Máy điện như hình 2.2, trong đó thể hiện rõ hai cụm bộ phận chính và vị trí lắp đặt của chúng.
Hình 2-2: Mô phỏng cấu tạo chung của Máy điện một chiều c Mô phỏng nguyên lý hoạt động của máy điện( hình 2-3)
- Nguyên lý hoạt động ở chế độ Máy phát điện:
Khi quay phần ứng, các thanh dẫn của dây quấn cắt qua từ trường của cực từ, tạo ra sức điện động Nếu kết nối hai chổi điện với tải, sẽ xuất hiện dòng điện một chiều trên tải.
Hình 2-3: Mô phỏng nguyên lý hoạt động của máy điện ở chế độ Máy phát
- Nguyên lý hoạt động ở chế độ Động cơ điện (Hình 2-4)
Khi áp dụng điện áp một chiều vào hai chổi điện, dòng điện sẽ chạy trong dây quấn Các thanh dẫn trên và dưới, khi có dòng điện trong từ trường, sẽ chịu lực tác động, dẫn đến việc roto quay.
Hình 2-4: Mô phỏng nguyên lý hoạt động của máy điện ở chế độ động cơ
Nguyên lý hoạt động của một động cơ điện đơn giản, công suất nhỏ, cực từ chính là nam châm vĩnh cửu (Hình 2-5)
Hình 2-5: Mô phỏng nguyên lý hoạt động của một động cơ điện đơn giản, công suất nhỏ.
Mô phỏng sự thay đổi tốc độ của động cơ một chiều khi thay đổi các thông số như φ, Rf, và U bằng phần mềm Matlab là một quá trình quan trọng Đầu tiên, cần xây dựng sơ đồ mô phỏng cho động cơ một chiều, giúp hình dung rõ ràng cách thức hoạt động của động cơ dưới ảnh hưởng của các thông số này Việc này không chỉ hỗ trợ trong việc nghiên cứu mà còn tối ưu hóa hiệu suất động cơ.
Thông số của động cơ như sau:
• Điện áp định mức U R đm R = 460V
• Dòng điện định mức I R đm R = 71,7 A
• Tốc độ định mức n 94 vòng/phút
Mô hình của các khối :
Các phương trình toán học chuyển đổi sang mô hình toán trong matlab
Chuyển sang Laplace ta có :
Biến đổi tương đương ta có như sau :
Phương trình cân bằng mômen điện từ và mômen cản :
Thông số định mức tính như sau: đm u đm đm n
R I k U − φ = 9.55 = 2.23 Đưa các phương trình trên vào mô phỏng trong Matlab như sau:
Sơ đồ mô phỏng động cơ một chiều (các giá trị định mức)
Hình 2-6: Sơ đồ mô phỏng sự thay đổi tốc độ của động cơ khi thay đổi lần lượt các thông số φ, R R f R , U bằng phần mềm Matlab b Kết quả mô phỏng
*) Tốc độ động cơ (khi kφ= 2.23 R R ư R = 0.9Ω UF0V ) là 188,2
Hình 2-7: Mô phỏng tốc độ của động cơ khi kφ, R ư , U ở giá trị định mức
Hình 2-8: Mô phỏng sự thay đổi tốc độ của động cơ khi thay đổi từ thôngφ
Nhận xét: hi từ thông giảm thì tốc độ động cơ tăng K Cụ thể:
- Khi từ thông ở giá trị định mức 2.23 thì tốc độđịnh mức của động cơ là 188,2
- Khi giảm từ thông kφ xuống 1 thì tốc độ động cơ tăng nên là 369,9
*) Khi thay đổi giá trị của điện trở phụ R R f R (kφ= 2.23, UF0V)
Hình 2-9: Mô phỏng sự thay đổi tốc độ của động cơ khi thay đổi điện trở phụ trong mạch phần ứng
Nhận xét: hi điện trở phụ tăng thì tốc độ động cơ giảm ụ thể:K C
- Khi điện trở phụ bằng 0, (R R ư R bằng 0.9) thì tốc độ định mức của động cơ là 188,2
- Khi điện trở phụ tăng lên 1,1 thì tốc độ định mức của động cơ giảm xuống 166,1
* Khi thay đổi giá trị điện áp U (kφ= 2.23 R R ư R = 0.9 ) Ω
Hình 2-10: Mô phỏng sự thay đổi tốc độ của động cơ khi thay đổi điện áp
Nhận xét: hi điện áp giảm thì tốc độ động cơ giảm Cụ thể:K
- Khi điện áp U ở giá trị định mức là 460V thì tốc độ định mức của động cơ là 188,2
- Khi điện áp U giảm xuống còn 230V thì tốc độ định mức của động cơ là 85,02
2.3 Xây dựng một số bài giảng
Tên bài: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Gồm hai phần: hần tĩnh và phần quay Hình 2P -11
Hình 2-11: Cấu tạo của Máy điện một chiều công suất nhỏ
Phần tĩnh (hay stato) là bộ phận đứng yên của máy, còn được gọi là phần cảm, có nhiệm vụ tạo ra từ thông chính trong máy Các bộ phận chính của phần tĩnh bao gồm các thành phần thiết yếu để đảm bảo hiệu suất hoạt động của máy.
Cực từ chính là bộ phận tạo ra từ trường, bao gồm lõi sắt và dây quấn kích từ bên ngoài Lõi sắt được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật điện dày từ 0,5-1mm, được ép chặt với nhau Đối với các máy điện nhỏ, cực từ chính thường là nam châm vĩnh cửu Cực từ được gắn vào vỏ máy bằng bulông, với dây quấn kích từ làm từ dây đồng bọc cách điện, được tẩm sơn cách điện trước khi lắp vào các cực từ.
1 Bu lông 3 Lõi sắt cực từ
2 Vỏ máy 4 Dây quấn kích từ
Cực từ phụ là thành phần quan trọng trong hệ thống từ trường, được đặt giữa các cực từ chính nhằm cải thiện khả năng đổi chiều Lõi thép của cực từ phụ thường được chế tạo từ thép khối, và trên lõi này có dây quấn tương tự như dây quấn của cực từ chính, nhưng với số vòng dây ít hơn và tiết diện dây lớn hơn Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy bằng các bu lông, đảm bảo tính ổn định và hiệu suất hoạt động của thiết bị.
Hình 2-13: Mặt cắt ngang trục của Máy điện một chiều
1 Cực từ chính 5 Vỏ máy(gông từ)
2 Dây quấn cực từ chính 6 Lõi sắt phầnứng
3 Cực từ phụ 7 Rãnh phần ứng
4 Dây quấn cực từ phụ 8 Dây quấn phần ứng
- Gông từ: Dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy.
- Nắp máy: Dùng để bảo vệ máy.
Cơ cấu chổi than là một phần quan trọng trong việc truyền dẫn dòng điện từ phần quay ra ngoài Nó bao gồm chổi than được đặt trong hộp chổi than, được giữ chặt lên cổ góp nhờ vào một lò xo Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá, đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động.
Hình 2 : -14 Nắp máy và Cơ cấu chổi than
* Phần quay(phần ứng Roto) gồm: –
- Lõi thép phần ứng: Dùng để dẫn từ, thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện
Thép hợp kim silic dày 0,5mm được phủ lớp cách điện mỏng ở cả hai mặt và được ép chặt để giảm thiểu tổn hao do dòng điện xoáy Trên bề mặt lá thép, có hình dạng rãnh được dập sẵn, giúp dễ dàng đặt dây quấn vào sau khi ép lại.
Đối với các máy có kích thước trung bình trở lên, các tấm thép được thiết kế với những lỗ thông gió, giúp khi ép lại thành lõi sắt sẽ tạo ra các lỗ thông gió dọc trục.
Mục đích
Các mô hình và bài giảng cho môn học máy điện đã được xây dựng và áp dụng trong quá trình giảng dạy tại Trường ĐHCN Quảng Ninh Thực nghiệm được tiến hành với sinh viên hệ cao đẳng nhằm xác nhận tính đúng đắn của giả thuyết trong luận văn.
Nhận và xử lý thông tin phản hồi từ giáo viên và sinh viên giúp rút ra kinh nghiệm cụ thể, từ đó đánh giá khả năng áp dụng các kết quả nghiên cứu của luận văn.
Đối tượng thực nghiệm
Thực nghiệm được thực hiện với 36 sinh viên năm thứ hai ngành tự động hóa, lớp Cơ Điện A khóa 20 (CĐ20A) tại Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh.
Tự Động hoá khoá khoá 20: TĐH20, có 60 sinh viên chia làm hai, ẵ lớp thực nghiệm và ẵ lớp đối chứng. b Lớp đối chứng: Cơ Điện B khoá 20: CĐ20B, có 32 sinh viên
Địa điểm thời gian
- Địa điểm thực nghiệm: Tại phòng học chuyên dùng, phòng học cho 40 sinh viên, có trang bị máy tính và máy chiếu đa năng.
- Thời gian thực nghiệm vào học kỳ II năm học 2010- 2011
Nội dung thực nghiệm
Trong chương 2 của tài liệu về máy điện một chiều, bài 1 và bài 6 trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy điện một chiều Đặc biệt, bài 6 tập trung vào đặc tính của động cơ điện một chiều với hai loại kích từ: song song và độc lập Những kiến thức này rất quan trọng để hiểu rõ hơn về hoạt động và ứng dụng của máy điện một chiều trong thực tiễn.
Lập kế hoạch thực nghiệm, soạn giáo án, bài kiểm tra cho dạy thực nghiệm. Giáo viên dạy thực nghiệm:
1.Vũ thị Thuỳ: - Lớp thực nghiệm TĐH20( ẵ lớp)
- Lớp đối chứng TĐH20( ẵ lớp)
2 Nguyễn thị Phượng: - Lớp thực nghiệm CĐ20A
Tại các lớp thực nghiệm, giáo viên áp dụng mô hình mô phỏng trong giảng dạy, trong khi lớp đối chứng sử dụng phương pháp truyền thống Các giáo viên tham gia cần nghiên cứu kỹ nội dung và quy trình thao tác mô phỏng, xác định thời điểm và đối tượng mô phỏng Thảo luận về ý đồ của mô phỏng, phân tích nội dung và cách thao tác các mô hình, đồng thời chỉ ra sự khác biệt giữa việc sử dụng và không sử dụng mô phỏng Để đảm bảo kết quả chính xác, cả hai loại bài giảng đều tuân thủ quy tắc và quy trình đã đề ra Nội dung bài học được chuẩn bị kỹ lưỡng, giáo viên sử dụng các phương pháp thuyết trình, đàm thoại và phát vấn, kết hợp mô hình với máy tính và máy chiếu trong các bài thực nghiệm.
Tiến trình thực nghiệm
- Đợt 1: Thực nghiệm vào ngày 24 tháng 4 năm 2011, tại hai lớp TĐH20
- Đợt 2: Thực nghiệm vào ngày 26 tháng 4 năm 2011, tại hai lớp CĐ20A, CĐ20B
U Giáo án 1 U Tên bài: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU
Sau khi học xong bài này người học có khả năng:
Hiểuđược cấ ạu t o v nguyên lý hoà ạt động c a ủ Máy điện một chiều
2/ Đồ dùng và phương tiện dạy học
- Mô hình mô phỏng hệ thống khởi động.
3/ Ổn định lớp học: Thời gian: 2 phút
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN
HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH
Trong nền sản xuất hiện đại ngày nay, mặc dù điện xoay chiều được sử dụng phổ biến, nhưng máy điện một chiều vẫn giữ vai trò quan trọng.
- Phát vấn: Em hãy cho cô biết các ứng dụng của máy điện mà em biết?
- Vậy nó có cấu tạo và hoạt động như thế nào?
- Kết luận: Hôm nay học bài Máy điện một chiều.
- Trình chiếu mô phỏng trên máy tính cho học sinh quan sát hai cụm bộ phận chính.
- Kết hợp với các hình vẽ để giảng về từng chi tiết.
- Phát vấn: Em hãy kể tên các chi tiết thuộc phần tĩnh, công dụng của từng chi tiết?
- Phát vấn: Em hãy kể tên các chi tiết thuộc phần động, công dụng của từng chi tiết?
- Phát vấn: Công dụng chính của phần tĩnh là gì?
- Phát vấn: Công dụng chính của phần động là gì?
- Nhận xét các câu trả lời của học sinh.
- Quan sát và lắng nghe
- Quan sát và lắng nghe, ghi chép
2 Nguyên lý hoạt dộng của máy điện một chiều a/ Chế độ máy phát điện
- Phát vấn: Em hãy nhắc lại định luật cảm ứng điện từ?
40’ b/ Chế độ động cơ nguyên lý hoạt động trên máy tính cho học sinh quan sát
- Phát vấn: Qua mô hình mô phỏng em hãy nêu quá trình biến đổi năng lượng của máy phát?
- Nhận xét sau đó tổng kết đưa ra nguyên lý
- Cho học sinh quan sát hình vẽ sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy điện.
- Phát vấn: Dựa vào quy tắc bàn tay phải em hãy xác định chiều sđđ?
- Tổng kết đưa ra nguyên lý hoạt động của máy điện
- Trình chiếu mô phỏng nguyên lý hoạt động trên máy tính cho học sinh quan sát
- Phát vấn: Qua mô hình mô phỏng em hãy nêu quá trình biến đổi năng lượng của động cơ điện?
- Nhận xét sau đó tổng kết đưa ra nguyên lý
- Cho học sinh quan sát hình vẽ sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ điện.
- Phát vấn: Dựa vào quy tắc bàn tay trái em hãy xác định chiều F R đt R ? chiều quay của trục động cơ?
- Tổng kết đưa ra nguyên lý hoạt động của động cơ.
- Phát vấn: Khi chuyển từ chế độ Máy phát sang chế độ động cơ (và ngược lại) thì có cần thay đổi gì về cấu tạo không?
- Phát vấn: Dựa vào cấu tạo và nguyên lý làm việc em hãy nêu nhược điểm của máy điện một chiều?
3 Tổng kết bài học - Đưa ra nhận xét, đánh giá nhược điểm sau đó tóm tắt tổng kết bài học
Bài tập về nhà Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy điện?
Trưởng khoa/Trưởng tổ môn Giáo viên
Tên bài: ĐẶC TÍNH CƠ CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ SONG
Sau khi học xong bài này người học có khả năng:
- Biết được đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ song song hoặc độc lập.
- Hiểu được ba phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ.
2/ Đồ dùng và phương tiện dạy học
- Mô hình mô phỏng hệ thống khởi động.
3/ Ổn định lớp học: Thời gian: 2 phút
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá mối liên hệ giữa tốc độ động cơ và mô men sau khi khởi động Trước đó, các em đã được tìm hiểu về các phương pháp mở máy của động cơ Việc hiểu rõ sự tương tác này là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ.
- Kết luận: Hôm nay học bài Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ song song và độc lập
1 Mạch tương đươngcủa động cơ một chiều kích từ song song và độc lập
- Cho học sinh quan sát hình vẽ sơ đồ mạch tương đương của động cơ điện và giải thích.
- Quan sát và lắng nghe
Đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ song song và độc lập
- Lập luận và giải thích để đưa ra phương trình đặc tính cơ.
- Cho học sinh quan sát hình vẽ đường đặc tính cơ của động cơ.
- Phát vấn: Em có nhận xét gì về phạm vi thay đổi tốc độ n khi tải thay đổi?
- Nhận xét và tổng kết
- Lắng nghe và tư duy
-Nghe giải thích và nghi chép
- Đưa ra nhận xét, đánh giá ưu, nhược điểm sau đó tóm tắt tổng kết bài học.
- Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ song song và độc lập
- Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song và độc lập.
Trưởng khoa/Trưởng tổ môn Giáo viên
3.3 Phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm Để dánh giá kết quả thực nghiệm, tác giả tiến hành thu thập thông tin qua các hoạt động sau:
* Dự giờ các lớp học (cả lớp thực nghiệm và đối chứng).
Trong quá trình quan sát và ghi nhận phản hồi từ giáo viên, hai giáo viên dự giờ đã nhận thấy sự khác biệt rõ rệt giữa lớp đối chứng và lớp thực nghiệm Ở lớp đối chứng, học sinh chỉ chăm chú nghe giảng và tiếp thu kiến thức một cách thụ động, dẫn đến không khí lớp học trầm và căng thẳng Ngược lại, ở lớp thực nghiệm, học sinh không chỉ tập trung lắng nghe mà còn tích cực tham gia phát biểu ý kiến, tạo ra một giờ học sôi nổi và hiệu quả hơn Thời gian giảng bài được tiết kiệm, giúp tăng cường các hoạt động học tập, đồng thời phát huy khả năng tư duy kỹ thuật và tính chủ động sáng tạo của học sinh.
* Thăm dò ý kiến học sinh trong các lớp thực nghiệm về việc tiếp thu kiến thức thông qua việc dạy học bằng phương pháp mô phỏng.
Sau mỗi giờ học, tiến hành kiểm tra cho cả hai lớp thực nghiệm và đối chứng bằng cùng một đề Kết quả các bài kiểm tra sẽ được xử lý thông qua phương pháp thống kê để đảm bảo tính chính xác và khách quan.
Nêu và so sánh nguyên lý hoạt động của Máy phát điện một chiều và động cơ điện một chiều.
Phân tích ưu, nhược điểm và khả năng ứng dụng của ba phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ song song và độc lập là rất quan trọng Phương pháp đầu tiên, điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp, có ưu điểm là đơn giản và dễ thực hiện, nhưng nhược điểm là hiệu suất không cao Phương pháp thứ hai, điều chỉnh bằng cách thay đổi dòng kích từ, cho phép kiểm soát tốt hơn tốc độ, tuy nhiên, lại đòi hỏi thiết bị phức tạp hơn Cuối cùng, phương pháp điều chỉnh bằng cách thay đổi tải có thể giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ, nhưng lại bị giới hạn bởi khả năng chịu tải của động cơ Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và điều kiện làm việc.
* Đánh giá kết quả thực nghiệm
Đánh giá định tính
Qua hoạt động thu thập và xử lý thông tin trong quá trình thực nghiệm, tác giả rút ra một số nhận xét sau đây:
- Chương trình mô phỏng đều thể hiện được chức năng và nội dung đúng với mục tiêu đã đặt ra.
- Nội dung mô phỏng được liên hệ chặt chẽ với nội dung bài giảng.
- Việc thao tác để khảo sát trên mô hình rất trực quan và thuận tiện.
- Các nội dung kiến thức trừu tượng cần mô phỏng đã trực quan sinh động và trở lên dễ hiểu hơn đối với người học.
- Qua các bài mô phỏng học sinh dễ dàng tư duy những phần nội dung kiến thức trừu tượng.
- Giáo viên tham gia giảng dạy đều hứng thú trong việc truyền đạt và làm chủ được nội dung bài giảng.
Đánh giá định lượng
Sau khi tiến hành kiểm tra, chấm bài kiểm tra của hai lớp Kết quả các bài kiểm tra được thống kê theo bảng sau:
Bảng 3 1: Phân phối kết quả kiểm tra- lỚP SỸ
SỐ ĐIỂM SỐ VÀ TỶ LỆ
Từ kết quả của bảng trên cho thấy lớp thực nghiệm có kết quả cao hơn so với lớp đối chứng
Trong lớp thực nghiệm, có đến 37,9% học sinh đạt điểm xuất sắc (điểm 9 và 10), trong khi lớp đối chứng chỉ có 9,6% học sinh đạt điểm xuất sắc (điểm 9) mà không có học.
- Các lớp đối chứng có khoảng 46,8% đạt điểm trung bình (5 và 6) trong khi đó lớp thực nghiệm lại chỉ có 12,1%
Qua thực nghiệm sư phạm bài giảng, qua các ý kiến của giáo viên và học sinh có thể thấy rằng:
Áp dụng phương pháp mô phỏng trong giảng dạy môn Máy Điện không chỉ tăng cường tính tích cực và hứng thú học tập của học sinh, mà còn phát triển năng lực nhận thức và tư duy, từ đó nâng cao chất lượng dạy học.
Việc áp dụng phương pháp mô phỏng trong giảng dạy giúp giải quyết mâu thuẫn giữa khối lượng kiến thức và thời gian đào tạo Phương pháp này tăng cường thời gian dạy học thực hành và kỹ năng nghề, từ đó nâng cao hiệu quả rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh.
Những kết quả nêu trên đã chứng minh được tính đúng đắn của giả thuyết khoa học trong đề tài.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Nghiên cứu cho thấy việc áp dụng phương pháp mô phỏng trong giảng dạy môn Máy điện đã nâng cao hiệu quả dạy học, kích thích hứng thú học tập và cải thiện chất lượng giáo dục Phương pháp này cũng giúp phát triển tư duy sáng tạo của học sinh một cách đáng kể Hơn nữa, việc sử dụng phần mềm mô phỏng còn góp phần giảm thiểu chi phí trong quá trình đào tạo.
Trong quá trình nghiên cứu tôi đã giải quyết được các vấn đề:
- Tìm hiểu lý thuyết mô phỏng, nghiên cứu cơ sở lý luận của việc vận dụng phương pháp mô phỏng vào trong dạy học.
- Đánh giá thực trạng và khả năng vận dụng phương pháp mô phỏng vào dạy học môn Máy điện tại Trường Đại học công nghiệp Quảng Ninh.
- Nghiên cứu một số phần mềm mô phỏng để xây dựng một số bài giảng cụ thể cho môn học Máy điện Trường Đại học công nghiệp Quảng Ninh.
Thực nghiệm đã được tiến hành tại bốn lớp cao đẳng của Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, nhằm thu thập ý kiến đóng góp từ các giáo viên trong trường để đánh giá giả thuyết khoa học của đề tài.
Kiến nghị với trường và bộ môn:
Đội ngũ giáo viên đóng vai trò quyết định đến chất lượng giảng dạy Để nâng cao chất lượng này, cần đổi mới phương pháp dạy học và trang thiết bị giáo dục Việc nghiên cứu và hoàn thiện chương trình mô phỏng cho tất cả các hệ đào tạo là điều cần thiết.
- Tăng cường đổi mới trang thiết bị dạy học, dùng thiết bị dạy học để đổi mới phương pháp
- Bồi dưỡng cho giáo viên về sử dụng phương tiện dạy học hiện đại và áp dụng các phần mềm hỗ trợ trong dạy học.