Nghiên cứu, Đánh giá và tư vấn kế hoạch Đầu tư thiết bị phục vụ cho việc giảng dạy và nghiên cứu dựa trên nền tảng mô hình hóa và mô phỏng số tại trường Đại học thủ dầu một

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Xác định mục tiêu khẳng định vai trò tiên phong về đổi mới sáng tạo phương pháp giảng dạy và nghiên cứu trong thời đại công nghệ số, trường Đại học Thủ Dầu Một

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

VIỆN PHÁT TRIỂN CHIẾN LƯỢC

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ VÀ TƯ VẤN KẾ HOẠCH ĐẦU TƯ THIẾT BỊ PHỤC VỤ CHO VIỆC GIẢNG DẠY

VÀ NGHIÊN CỨU DỰA TRÊN NỀN TẢNG MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG SỐ TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC

THỦ DẦU MỘT

Mã số:

Chủ nhiệm đề tài: TS Trần Văn Xuân

Bình Dương, Tháng 01/Năm 2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

VIỆN PHÁT TRIỂN CHIẾN LƯỢC

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ VÀ TƯ VẤN KẾ HOẠCH ĐẦU TƯ THIẾT BỊ PHỤC VỤ CHO VIỆC GIẢNG DẠY

VÀ NGHIÊN CỨU DỰA TRÊN NỀN TẢNG MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG SỐ TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

STT Họ và tên Học hàm, học vị Chuyên ngành Ghi chú

1 Nguyễn Hồ Quang Tiến sĩ Cơ sinh học và cơ

học tính toán

2 Bùi Sỹ Vương Thạc sĩ Khoa học máy tính

Lý lịch khoa học của nhóm tác giả được đính kèm trong Phụ lục 2

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH 6

DANH MỤC BẢNG BIỂU 7

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 8

MỞ ĐẦU 11

1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 11

2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 11

3 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 12

4 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU 13

5 CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13

6 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 13

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG TRONG GIẢNG DẠY VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 15

1.1 Vai trò của phòng thí nghiệm thực 15

1.2 Phương pháp tìm tài liệu tổng quan 16

1.3 Khái niệm và lợi ích của việc ứng dụng mô phỏng trong đào tạo 17

1.3.1 Khái niệm 17

1.3.2 Lợi ích 17

1.4 Các phương pháp mô hình hóa và mô phỏng số ứng dụng trong đào tạo 18

1.4.1 Phòng thí nghiệm từ xa 18

1.4.2 Mô phỏng các thí nghiệm (Simulation of Experiments) 20

1.4.3 Mô phỏng kỹ năng thực hành (Simulation of practical skills) 20

1.4.4 Phòng thí nghiệm ảo (Virtual Lab) 21

1.4.5 Mô phỏng quá trình trong công nghiệp (Industrial Simulation) 26

1.4.6 Bản sao số (Digital Twin) 27

1.5 Thảo luận và đánh giá 28

1.6 Thực trạng ứng dụng mô phỏng trong đào tạo ở Việt Nam 31

1.7 Kết luận Chương 1 33

CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG, NHU CẦU VÀ CƠ SỞ VẬT CHẤT PHỤC VỤ MÔ PHỎNG CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT 34

2.1 Thực trạng việc hiểu về mô hình hóa và mô phỏng số ứng dụng trong đào tạo:34 2.2 Thực trạng việc sử dụng và nhu cầu mong muốn áp dụng mô hình hóa và mô phỏng số vào các môn học trong chương trình đào tạo: 35

2.3 Thực trạng việc tìm hiểu về mô phỏng thực tế ảo (Virtual reality/Augmented reality), phòng thí nghiệm thực tế ảo (Virtual Labs) 36

2.4 Kết luận Chương 2 37

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT, ĐÁNH GIÁ VÀ TƯ VẤN CÁC PHƯƠNG ÁN ĐẦU TƯ CỦA ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT 39

3.1 Các phương án đề xuất 39

3.1.1 Phương án 1: ĐH Thủ Dầu Một làm chủ công nghệ và tự xây dựng hệ thống 39

3.1.2 Phương án 2: Mua trọn gói hệ thống phần mềm và thiết bị 40

3.1.2 Phương án 3: Hợp tác với các đối tác và tìm nguồn quỹ bên ngoài 40

3.2 Các hệ thống mô hình hóa mô phỏng trong đào tạo 41

3.3 Phân tích, đánh giá và tư vấn phương án đầu tư 43

3.3.1 Cơ sở phân tích, đánh giá và tư vấn 43

3.3.2 Tư vấn phương án đầu tư 44

3.3.4 Tư vấn các bước triển khai tại Đại học Thủ Dầu Một 46

3.4 Kết luận Chương 3 47

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN 48

4.1 Các kết quả nghiên cứu đạt được và đánh giá về các kết quả này, bao gồm tính chính xác và tin cậy của kết quả, ý nghĩa của các kết quả 48

4.1.1 Về mặt học thuật: 48

4.1.2 Về việc tư vấn cho lãnh đạo trường Đại học Thủ Dầu Một 48

4.2 Kết luận và kiến nghị 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Lưu đồ thể hiện 4 giai đoạn theo lý thuyết Kolb 15

Hình 2 Lược đồ thể hiện mức độ số hóa của các phương pháp mô phỏng 18

Hình 3 Sơ đồ mô tả phòng thí nghiệm từ xa 19

Hình 4 Mô phỏng quá trình hoạt động Fuzzy Logic 20

Hình 5 Mô phỏng kỹ năng thực hành 21

Hình 6: Mô phỏng phòng thí nghiệm hóa học của Labster 22

Hình 7: Mô phỏng phòng thí nghiệm địa lý của Labster 23

Hình 8: Mô phỏng phòng thí nghiệm ảo của Praxilabs 23

Hình 9 Người dùng sử dụng thử phòng thí nghiệm ảo của Praxilabs 24

Hình 10 Mô phỏng phòng thí nghiệm ảo của LabXchange 25

Hình 11 Mô phỏng thao tác trong phòng thí nghiệm ảo của LabXchange 25

Hình 12 Mô phỏng quá trình tự động sắp xếp logic 26

Hình 13 Mô phỏng hệ thống đường ống 27

Hình 14 Mô phỏng bản sao của thiết bị thực 28

Hình 15 Mô phỏng bản sao ô tô 28

Hình 16: Mô tả độ linh động của GV/SV và yêu cầu về trình độ nguồn nhân lực 30

Hình 17: So sánh độ thực của phòng thí nghiệm và chi phí đầu tư vận hành 31

Hình 18: So sánh mức độ phổ biến và mức độ số hóa 31

Hình 19: Đồ thị thể hiện mức độ hiểu biết về mô hình hóa và mô phỏng số 34

Hình 20: Đồ thị thể hiện mức độ tiếp cận về mô hình hóa và mô phỏng số 35

Hình 21: Đồ thị thể hiện mức độ sử dụng mô phỏng 35

Hình 22: Đồ thị thể hiện áp dụng mô phỏng trong chương trình đào tạo 35

Hình 23: Đồ thị thể hiện trang thiết bị phục vụ cho mô phỏng trong chương trình đào tạo 36

Hình 24: Đồ thị thể hiện việc hỗ trợ của mô phỏng 36

Hình 25: Đồ thị thể hiện sự hiểu biết về mô phỏng thực tế ảo 37

Hình 26: Đồ thị thể hiện sự hiểu biết về phòng thí nghiệm ảo 37

Hình 27: Đồ thị thể hiện tiếp cận công nghệ của người dùng 37

Hình 28 Đóng góp của các hình thức giảng dạy với Triết lý giáo dục của TDMU 44

Hình 29 : ưu điểm của phần mềm mã nguồn mở code aster 46

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Đánh giá ưu điểm và nhược điểm của các hình thức 29 Bảng 2: các hệ thống mô hình hóa mô phỏng trong đào tạo 41 Bảng 3 Tư vấn phương pháp đầu tư 44

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

TDMU Trường Đại học Thủ Dầu Một

PID Proportional Integral Derivative

IoT Internet of Thing

<Mẫu 24 Thông tin kết quả nghiên cứu>

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

Đơn vị: Viện Phát triển chiến lược

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu, đánh giá và tư vấn kế hoạch đầu tư thiết bị phục vụ cho

việc giảng dạy, nghiên cứu dựa trên nền tảng mô hình hóa và mô phỏng số tại Trường Đại học Thủ Dầu Một

- Mã số:

- Chủ nhiệm: TS Trần Văn Xuân

- Đơn vị chủ trì: Viện Phát triển chiến lược

- Thời gian thực hiện: 4 tháng

4 Kết quả nghiên cứu:

Tổng hợp các phương pháp modelling và simulation trong việc giảng dạy và nghiên cứu tại trường Đại học trên thế giới và trong các tập đoàn công nghệ hàng đầu, đặc biệt tại những nước đang phát triển

● Mô phỏng các thí nghiệm (Simulation of experiments)

● Mô phỏng kỹ năng thực hành (Simulation of practical skills)

● Mô phỏng quá trình trong công nghiệp (Simulation in Industry)

● Phòng thí nghiệm ảo (Virtual Lab)

● Phòng thí nghiêm từ xa (Remote Lab)

● Bản sao số hóa (Digital Twin)

● Nền tảng số hóa (Digital Platform)

5 Sản phẩm:

Đề xuất các phương án đầu tư dựa theo nhu cầu, lộ trình và mục tiêu của TDMU cũng như các gói sản phẩm của các nhà cung cấp hiện tại

● Phương án 1 : TDMU tự xây dựng và tự chủ về công nghệ, nền tảng…

● Phương án 2 : Mua trọn gói các thiết bị và phần mềm chuyên dùng của các tập đoàn lớn

● Phương án 3: Hợp tác với các trường khác và xin quỹ bên ngoài

● Phương án 4 : Kết hợp các phương án trên hoặc đề xuất phương án mới

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

Tùy vào phương án nhóm tác giả đề xuất và Trường Đại học Thủ Dầu Một lựa chọn sẽ đưa ra các hiệu quả khác nhau Hiệu quả phụ thuộc vào nguồn nhân lực, tài chính, cơ

sở vật chất của Nhà trường và các phương án được trình bày cụ thể trong Chương 3 của báo cáo

MỞ ĐẦU

1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA

ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

1.1 Ngoài nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài

trên thế giới, liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài được trích dẫn khi đánh giá tổng quan)

Việc ứng dụng mô hình và mô phỏng phổ biến ở nước ngoài và được trình bày trong Chương 1 Các tài liệu trích dẫn trong Phụ lục 1 chỉ là một số các ví dụ cụ thể cho các hướng áp dụng phương pháp này ở nước ngoài

1.2 Trong nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở

Việt Nam, liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài được trích dẫn khi đánh giá tổng quan)

Hiện nay việc ứng dụng mô phỏng cho giảng dạy ở Việt Nam còn rất ít và không

hệ thống Việc áp dụng hướng giảng dạy này phần lớn là do các sáng kiến của một số giảng viên năng động và sáng tạo tại một số trường Đại học Các kết quả sẽ được trình bày trong Chương 1, phần 1.6

1.3 Danh mục các công trình đã công bố thuộc lĩnh vực của đề tài của chủ nhiệm và

những thành viên tham gia nghiên cứu (họ và tên tác giả; bài báo; ấn phẩm; các yếu

tố về xuất bản)

TS Trần Văn Xuân có 30 bài báo ISI và 49 bài báo tại các hội nghị quốc tế

https://scholar.google.com/citations?user=GL5ED3wAAAAJ&hl=en

TS Nguyễn Hồ Quang có 01 bài báo quốc tế và 8 bài báo cáo tại các hội nghị quốc tế

2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Xác định mục tiêu khẳng định vai trò tiên phong về đổi mới sáng tạo phương pháp giảng dạy và nghiên cứu trong thời đại công nghệ số, trường Đại học Thủ Dầu Một (TDMU) xác định chiến lược trọng tâm là thúc đẩy việc làm thế nào để sinh viên

có thể tiếp cận nhanh nhất với công nghệ mới Thực hiện thành công sứ mệnh quan trọng này sẽ đảm bảo sinh viên TDMU đáp ứng được những đòi hỏi khắt khe của các

công ty trong và ngoài nước khi tốt nghiệp, đồng thời thể hiện tầm nhìn và hành động quyết liệt của Nhà trường đối với phong trào thúc đẩy chuyển đổi số ở Việt Nam hiện nay, góp sức mình vào dòng chảy cách mạng công nghiệp 4.0 tại Việt Nam

Với tinh thần này, TDMU có kế hoạch đầu tư và thúc đẩy việc áp dụng phương pháp mô hình hóa (modelling) và mô phỏng số (simulation) trong việc giảng dạy và nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy, tiết kiệm và tối ưu hóa chi phí vận hành phòng thí nghiệm thực, tăng cường khả năng cập nhật kiến thức và nâng cao hiệu quả các phương pháp giảng dạy, đặc biệt đẩy mạnh tạo đột phá trong ứng dụng nghiên cứu khoa học

Dưới sự chỉ đạo của Ban lãnh đạo Nhà trường và quyết tâm của đội ngũ giảng viên, sinh viên toàn trường sẽ nâng cao vị thế TDMU thành một trong những Trường Đại học tiên phong ở Việt Nam thực hiện hệ thống hóa và đồng bộ hóa việc ứng dụng modelling và simulation vào trong phương pháp giảng dạy cho sinh viên, đi đầu trong việc góp phần thay đổi diện mạo nền giáo dục Việt Nam trong thời đại kỹ thuật số Tuy nhiên, việc thay đổi cả một hệ thống giảng dạy truyền thống đã tồn tại từ lâu tại Việt Nam là một điều không hề đơn giản Câu hỏi đặt ra là chúng ta nên thay đổi từ đâu, từ khâu nào, sửa đổi hay làm mới phương pháp giảng dạy, quá trình chuyển đổi như thế nào, chi phí ra sao…? Nhận thức được những khó khăn, thách thức và chi phí rất lớn trong việc hệ thống hóa phương pháp giảng dạy mới này và với kinh nghiệm và những hiểu biết trong nhiều lĩnh vực, nhóm tác giả, những chuyên gia, nhà khoa học, lãnh đạo - quản lý và kỹ sư đang làm việc trong lĩnh vực modelling và simulation tại các tập đoàn công nghiệp hàng đầu ở châu Âu, xin đề xuất việc thực hiện dự án khả thi này nhằm cung cấp những thông tin và đánh giá một cách khách quan, khoa học, nghiêm túc và bài bản để hỗ trợ và tư vấn cho TDMU các phương án, giải pháp và kế hoạch làm thế nào để tối ưu hóa việc đầu tư các trang thiết bị và đào tạo nhân lực trong việc áp dụng phương pháp mới này

4 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Trường Đại học Thủ Dầu Một, một số trường Đại học và các Tập đoàn công nghiệp ở châu Âu và Việt Nam

Tài liệu và phỏng vấn các chuyên gia đầu ngành

5.2 Phương pháp nghiên cứu

Dựa trên kinh nghiệm thực tiễn phong phú của nhóm tác giả, trên cơ sở nghiên cứu tổng quan tài liệu (bibilography study), trao đổi với các trường đại học có phương pháp đào tạo tiên tiến ở châu Âu và tham vấn các giáo sư, giảng viên đầu ngành

6 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nhóm việc 1: Thu thập dữ liệu

Tổng quan nghiên cứu tài liệu về phương pháp, ứng dụng mô hình hóa và mô phỏng việc giảng dạy và nghiên cứu tại trường Đại học trên thế giới và trong các tập đoàn công nghệ hàng đầu, đặc biệt tại những nước đang phát triển

● Mô phỏng các thí nghiệm (Simulation of experiments)

● Mô phỏng kỹ năng thực hành (Simulation of practical skills)

● Mô phỏng quá trình trong công nghiệp (Industrial Simulation)

● Phòng thí nghiệm ảo (Virtual Lab)

● Phòng thí nghiêm từ xa (Remote Lab)

● Bản sao số hóa (Digital Twin)

● Nền tảng số hóa (Digital Platform)

Tìm hiểu, đánh giá nhu cầu sử dụng, điều kiện cơ sở vật chất và nhân lực hiện tại của TDMU trong việc xây dựng, vận hành và bảo trì các trang thiết bị và phần mềm:

● Mô phỏng tất cả các ngành hay ưu tiên một số ngành

● Các chương trình đào tạo, cơ sở vật chất hiện tại

● Nguồn nhân lực sẵn có của TDMU và độ sẵn sàng trong việc triển khai

Nhóm việc 2: Xử lý dữ liệu và đưa ra các phương án khả thi

Đề xuất các phương án đầu tư dựa theo nhu cầu, lộ trình và mục tiêu của TDMU cũng như các gói sản phẩm của các nhà cung cấp hiện tại

● Phương án 1 : TDMU tự xây dựng và tự chủ về công nghệ, nền tảng…

● Phương án 2 : Mua trọn gói các thiết bị và phần mềm chuyên dùng của các tập đoàn lớn

● Phương án 3: Hợp tác với các Trường khác và xin quỹ bên ngoài

● Phương án 4 : Kết hợp các phương án trên hoặc đề xuất phương án mới

● Đánh giá thuận lợi và khó khăn của các phương án khả thi theo các tiêu chí khác nhau về kỹ thuật, tài chính, nhân lực và khả năng làm chủ công nghệ của TDMU Liệt kê các nhà cung cấp phần mềm và dịch vụ cũng như một số dự toán kinh phí Đánh giá rủi ro trong việc thực hiện các phương án khả thi

● Đưa ra những tư vấn dựa trên cơ sở nghiên cứu này để giúp cho TDMU quyết định đầu tư hiệu quả nhất với một lộ trình hợp lý nhất

● Đề xuất các đóng góp mà nhóm tác giả có thể cung cấp cho TDMU nếu dự án được triển khai

Nhóm việc 3: Viết báo cáo và trình bày

Kết quả của dự án này sẽ được viết lại trong một báo cáo và một buổi trình bày kết quả trực tiếp cho Lãnh đạo Trường Đại học Thủ Dầu Một

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG TRONG GIẢNG

DẠY VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Đề tài này tập trung vào các phương pháp mô phỏng dùng trong giảng dạy Tuy nhiên, việc mô phỏng không thể tách rời với 2 phương pháp giảng dạy lý thuyết và thực hành Ngoài ra, do yêu cầu tư vấn việc đầu tư trang thiết bị nên chúng tôi bắt đầu chương này bằng việc miêu tả phòng thí nghiệm thực như là một nền tảng quy chiếu cho các phương pháp ứng dụng mô phỏng

1.1 Vai trò của phòng thí nghiệm thực

Phòng thí nghiệm thực cung cấp các điều kiện, trang thiết bị vật lý cho sinh viên thực hành, thực nghiệm dựa trên lý thuyết đã được học hoặc dùng cho nghiên cứu khoa học

Theo lý thuyết Kolb [6] về học tập, theo kinh nghiệm chỉ ra rằng việc học tối ưu diễn ra khi học sinh trải qua bốn giai đoạn: khả năng trải nghiệm cụ thể; khả năng quan sát phản xạ; khả năng khái niệm hóa và khả năng trải nghiệm tích cực Việc đào tạo thực hành trên thiết bị thực tế là chìa khóa để chuyển giao kiến thức, thúc đẩy sự phát triển và thành công của sinh viên

Hình 1 Lưu đồ thể hiện 4 giai đoạn theo lý thuyết Kolb

1.2 Phương pháp tìm tài liệu tổng quan

Tổng quan tài liệu được tiến hành theo các hình thức sau:

Sử dụng các cụm từ khóa “simulation training” và “mô phỏng trong giảng dạy, đào tạo” trên thanh công cụ tìm kiếm google và sciencedirect

Các kết quả sẽ được xem nhanh qua tại phần giới thiệu đối với trang web và tóm tắt đối với các bài báo và bài báo cáo hội nghị để chọn ra các tài liệu phù hợp Do thời gian hạn chế cũng như lĩnh vực chuyên sâu của nhóm tác giả, chúng tôi tập trung vào việc ứng dụng các phương pháp mô phỏng trong các khối ngành khoa học tự nhiên và

kỹ thuật Tuy nhiên, việc sử dụng mô phỏng cũng ít thấy trong các khối ngành kinh tế, khoa học xã hội,

Việc tìm hiểu lợi ích và các hình thức mô phỏng cũng được trao đổi với 5 chuyên gia người Việt ở nước ngoài (Tiến sỹ Cao Hồng Phong, Tiến sỹ Lê Minh của các công

ty Meca-MaS và Bouygues tại Cộng hòa Pháp; Tiến sỹ Ngô Đức Thế tại trường Đại học Manchester Vương quốc Anh; Tiến sỹ Trần Hoàng Sơn và Tiến sỹ Nguyễn Văn Dung tại Đại học Liège, Vương quốc Bỉ) thông qua các cuộc gặp mặt trao đổi trực tiếp Các buổi nói chuyện được diễn ra trong không khí thân mật và thảo luận sâu hơn nhiều chủ đề khác nhau nhằm giúp chúng tôi ghi nhận được các kinh nghiệm thực tế của các chuyên gia và tiến hành phân loại tốt nhất các hình thức mô phỏng Ngoài ra, chúng tôi chia sẻ và thảo luận với các chuyên gia đến từ các Trường Đại học Liège, Đại học Dệt May Hà Nội, Cao Đẳng Kỹ thuật Huế và Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh trong nhóm chuẩn bị dự án Erasmus 2020 Chúng tôi cũng trao đổi với Kỹ sư Huỳnh Văn Nghĩa, trưởng phòng Kỹ thuật thiết kế công ty vận tải Trường Long và Tiến sỹ Phùng Ngọc Lâm, phòng thiết kế công ty VinFast để tìm hiểu nhu cầu và các kỹ năng cần trang bị cho sinh viên Việt Nam trong công việc thực tế Sau giai đoạn 1, với các tài liệu tổng quát, nhóm tác giả tìm kiếm các từ khóa chuyên ngành “Virtual Lab”, “Remote Lab”, “Virtual Reality”, “Digital Twin”…trên google và sciencedirect để giúp tìm ra các tài liệu chuyên sâu phù hợp hơn Từ đó, nhóm tác giả tiến hành phân loại, đánh giá, so sánh các hình thức mô phỏng

Tiếp sau đó, nhóm tác giả chủ động liên hệ các nhà cung cấp xin các thông tin về các phần mềm, nền tảng, dịch vụ của một số nhà cung cấp để tìm kiếm các thông tin

mỗi hình thức của phần mềm, thiết bị, dịch vụ, chúng tôi liên lạc với ít nhất 2 nhà cung cấp dịch vụ Tuy nhiên, chúng tôi chỉ nhận được một số ít phản hồi Ngoài việc trao đổi qua thư điện tử, chúng tôi còn tổ chức các cuộc họp qua Skype với các công ty Meca-MaS (TS Cao Hong Phong), Labster (TS Tomaso Bulligan) , VIAR360 (TS Jernof Mirt)

1.3 Khái niệm và lợi ích của việc ứng dụng mô phỏng trong đào tạo

1.3.1 Khái niệm

Đào tạo dựa trên mô phỏng và mô hình hóa là việc tạo ra một môi trường đào tạo gần giống với thực tế dựa trên các phần mềm mô phỏng chuyên dụng trên máy tính giúp cho người học tiến hành các hoạt động thực nghiệm trên môi trường ảo này

1.3.2 Lợi ích

Dựa trên kết quả thực hiện nghiên cứu tổng quan tài liệu sẽ được chi tiết hóa ở chương sau, nhóm tác giả ghi nhận một số lợi ích cơ bản sau:

- Cắt giảm chi phí đầu tư, vận hành và bảo quản các phòng thí nghiệm thực

- Giảm thiểu rủi ro cho các thí nghiệm đòi hỏi độ an toàn cao nhờ vào việc thực hiện nhuần nhuyễn các kỹ năng thực hành thông qua mô phỏng

- Mô phỏng các thí nghiệm phức tạp mà thực nghiệm không thể thực hiện như việc rơi máy bay, thử nghiệm hạt nhân

- Tăng độ hấp dẫn cho các bài học lý thuyết, nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề

và làm việc theo nhóm của sinh viên

- Tạo sự chủ động về thời gian và không gian cho các học viên trong việc học tập, nghiên cứu

- Tạo điều kiện nâng cao chất lượng giảng viên khi chuẩn bị và chuyển đổi sang phương pháp giảng dạy mới

- Thiết lập cơ sở vật chất phục vụ việc hợp tác giữa các Trường, Viện nghiên cứu trong và ngoài nước, giữa nhà trường và doanh nghiệp

- Tích hợp trong các nền tảng quản lý học tập trong thời đại công nghệ 4.0

Các lợi ích trên không chỉ giới hạn cho các sinh viên/giảng viên đại học mà có thể mở rộng cho các đối tượng học sinh phổ thông trung học và dạy nghề cũng như dạy học từ xa cho người đi làm

1.4 Các phương pháp mô hình hóa và mô phỏng số ứng dụng trong đào tạo

Sau khi tìm kiếm, thu thập và nghiên cứu tài liệu về các phương pháp mô hình hóa và mô phỏng số dùng trong giảng dạy tại các Trường Đại học tiên tiến trên thế giới và trong các tập đoàn công nghệ hàng đầu, đặc biệt là những nước đang phát triển Nhóm tác giả thấy rằng, có 6 hình thức được áp dụng rộng rãi hiện nay

Hình 2 Lược đồ thể hiện mức độ số hóa của các phương pháp mô phỏng

phản hồi cảm giác (hình ảnh, âm thanh và xúc giác) Nhưng đối với phòng thí nghiệm

từ xa, sự tương tác tương tự này diễn ra ở khoảng cách xa giữa người dùng với thiết bị phòng thí nghiệm thông qua server – chịu trách nhiệm truyền đạt hành động của người dùng và thông tin được phản hồi thông qua các thuật toán

Hình 3 Sơ đồ mô tả phòng thí nghiệm từ xa

Đối với người dùng, phòng thí nghiệm từ xa thực hiện các chức năng chính sau:

- Cung cấp giao diện người dùng cho phép giám sát và vận hành bộ máy thử nghiệm

- Quản lý truy cập vào phòng thí nghiệm, để đảm bảo rằng chỉ một người dùng có thể sử dụng một thử nghiệm tại một thời điểm

Đối với thiết bị, phòng thí nghiệm từ xa thực hiện các chức năng chính sau:

- Giám sát bộ máy, ví dụ: thông qua việc sử dụng máy quay video, micro và các cảm biến khác

- Kiểm soát bộ máy, ví dụ: thông qua việc sử dụng các giao diện I/O, động cơ hoặc các bộ truyền động khác

- Đảm bảo rằng thử nghiệm được “dọn dẹp sạch sẽ” vào cuối phiên người dùng bằng cách tự động đặt lại thiết bị hoặc đặt nó ở trạng thái ổn định

Các nghiên cứu tổng quan được thể hiện trong tài liệu [5], [6] Các kết quả nghiên cứu quan trọng được thể hiện trong [7] Các mô tả kỹ thuật dùng để xây dựng phòng thí nghiệm từ xa mô tả cụ thể trong [12], [13], [14]

1.4.2 Mô phỏng các thí nghiệm (Simulation of Experiments)

Mô phỏng các thí nghiệm nhằm mục đích giải thích cho các khái niệm, nguyên

lý và bản chất vật lý của các hiên tượng trong các môn học đại học

Mô hình này rất phổ biến các Trường đại học trong và ngoài nước, sử dụng để giảng dạy các học phần đại cương, cơ bản Nhược điểm của mô hình này là phụ thuộc vào sự chủ động của giảng viên, đa phần chỉ tập trung vào một số khái niệm, thí nghiệm có tính chất đơn giản Sinh viên chủ yếu quan sát và thay đổi một số các thông

số cơ bản đã được định nghĩa sẵn của mô hình Do đó, sự tương tác giữa giảng viên và sinh viên cũng hạn chế Theo như tài liệu nhóm tác giả nghiên cứu, hiện nay mô hình

mô phỏng các thí nghiệm đầy đủ nhất là dự án do Bộ phát triển nguồn nhân lực của Chính phủ Ấn Độ kết hợp với rất nhiều Trường Đại học xây dựng nên [1] Tuy nhiên, các thí nghiệm còn khá đơn điệu, riêng lẻ, chưa được tích hợp trên cùng một nền tảng Danh sách các khóa học được trình bày trong [2]

Hình 4 Mô phỏng quá trình hoạt động Fuzzy Logic

1.4.3 Mô phỏng kỹ năng thực hành (Simulation of practical skills)

Trong quá trình thực hành tại phòng thí nghiệm thực, đòi hỏi sinh viên phải có những kỹ năng khi tương tác với các thiết bị, công cụ để tích lũy kiến thức Để tích lũy

và rèn luyện những kỹ năng đó và để đảm bảo độ an toàn trong phòng thí nghiệm thì đòi hỏi sinh viên cần trải nghiệm mô phỏng các thao tác, các kỹ năng trước khi thực hành tại phòng thí nghiệm thực Những mô phỏng kỹ năng thực hành cũng giúp sinh viên tăng cường các kỹ năng như sử dụng thiết bị/dụng cụ, kỹ năng giải quyết vấn đề

và ra quyết định, kỹ năng giao tiếp và làm việc nhóm

Mô phỏng kỹ năng thực hành hiện rất phổ biến ở các trường Đại học, trong các

cơ sở y tế, năng lượng hạt nhân Ví dụ trong lĩnh vực y tế, việc mô phỏng kỹ năng thực hành trong phòng phẫu thuật là hết sức cần thiết Mô phỏng rèn luyện cho sinh viên tuân theo một quy trình giải phẫu có cấu trúc từ bài giảng, việc mô phỏng có thể lặp đi lặp lại để giảm thiểu rủi ro và tăng sự tự tin khi bước vào giải phẫu trên đối tượng sống

Hình 5 Mô phỏng kỹ năng thực hành

1.4.4 Phòng thí nghiệm ảo (Virtual Lab)

Ví dụ tại Đại học Loughborough đã xác nhận rằng, sinh viên đạt kết quả học tập trong các buổi thí nghiệm kém là do không được tiếp cận với thiết bị, tình huống xảy

ra trước khi bước vào phòng thí nghiệm Do đó, một phòng thí nghiệm ảo được sử dụng cho sinh viên tiếp cận trước khi bước vào phòng thí nghiệm thực có thể giúp cho sinh viên không còn bỡ ngỡ, lúng túng trước các thiết bị trong phòng và đảm bảo độ an toàn cao Điều này đã được chứng minh bằng cách sử dụng điều khiển PID tại Trường đại học Loughborough [6]

Một môi trường ảo dựa trên máy tính là một giải pháp tốt thứ hai để đạt được trải nghiệm thực tế trên thiết bị thực, tuy nhiên nó vẫn tốt hơn đáng kể so với mọi thứ khác Mô phỏng số đặc biệt hữu ích cho các bài tập làm quen trước khi bước vào phòng thí nghiệm thực, ta có thể kết hợp với video về quy trình thí nghiệm thực tế và làm rõ nó sau khi thực nghiệm Các nghiên cứu tổng quan thể hiện rõ trong [5], [6], [7], [8]

Các phòng thí nghiệm từ xa và phòng thí nghiệm ảo là môi trường rất tốt để chia

sẻ các kỹ năng và tài nguyên chuyên ngành trên một khu vực địa lý rộng lớn và do đó giảm chi phí chung và cải thiện trải nghiệm giáo dục

Hiện nay, có 3 phòng thí nghiệm ảo tương đối đầy đủ và được thương mại hóa là Labster, PraxiLabs và LabXchange

- Labster [9]: cho phép sinh viên truy cập vào phòng thí nghiệm thực tế để thực hiện các thí nghiệm và thực hành các kỹ năng của họ trong một môi trường học tập thú vị và không có rủi ro Labster cho phép sinh viên học mọi lúc, mọi nơi, thu hẹp khoảng cách kiến thức, gia tăng sự hứng thú cho sinh viên tham gia học, cung cấp cho sinh viên những kinh nghiệm từ thí nghiệm ảo trước khi bước vào môi trường thực nghiệm, giúp cho sinh viên hiểu hơn về các khái niệm từ lý thuyết, cung cấp chất lượng đào tạo hiệu quả với chi phí thấp nhất

Hình 6: Mô phỏng phòng thí nghiệm hóa học của Labster

Hình 7: Mô phỏng phòng thí nghiệm địa lý của Labster

- Praxilabs [10]: giúp cho sinh viên có thể “nhập vai” và tương tác ở dạng 3D như phòng thí nghiệm thực tế, nâng cao hiểu biết và kiến thức, những gì đã học được khi tham gia trải nghiệm thực tế ảo Giúp sinh viên có được những trải nghiệm nhiều hơn nhờ vào các công cụ hỗ trợ học tập khác nhau được cung cấp dưới nhiều dạng thức khác nhau và khả năng đánh giá mức độ hiểu biết của bản thân Bên cạnh đó còn là những cơ hội thực hiện thí nghiệm một cách an toàn Sinh viên dễ dàng truy cập với khả năng tích hợp vào hệ thống quản lý học tập toàn diện cao

Hình 8: Mô phỏng phòng thí nghiệm ảo của Praxilabs

Hình 9 Người dùng sử dụng thử phòng thí nghiệm ảo của Praxilabs

- LabXchange [11]: được hỗ trợ bởi đại học Havard LabXchange là một cộng đồng trực tuyến để học hỏi, chia sẻ và cộng tác Tại phòng LabXchange, sinh viên có thể khám phá, tham gia, chia sẻ những kiến thức, những gì đã học được Nội dung được sắp xếp và được xây dựng một cách số hóa, được truy cập miễn phí, cho phép sinh viên tích hợp kinh nghiệm học tập và nghiên cứu của mình Sinh viên có thể kiểm soát việc học và giải quyết vấn đề cùng với 1 cộng đồng rộng lớn Mặc dù được truy cập miễn phí, nhưng do chương trình đào tạo ở mỗi Trường và mỗi quốc gia là khác nhau nên việc trao đổi không đạt được hiệu quả như mong đợi

Hình 10 Mô phỏng phòng thí nghiệm ảo của LabXchange

Hình 11 Mô phỏng thao tác trong phòng thí nghiệm ảo của LabXchange

1.4.5 Mô phỏng quá trình trong công nghiệp (Industrial Simulation)

Mô hình này rất phổ biến đối với các Trường Đại học lớn ở nước ngoài , thường được áp dụng cho các học phần chuyên ngành, các công trình nghiên cứu và trong các công ty, tập đoàn chuyên nghiên cứu và phát triển thiết bị, công nghệ phục vụ cho sản xuất công nghiệp Hiện nay, có rất nhiều tài liệu chuyên khảo về mô hình này, các hướng phát triển và ứng dụng được tổng hợp trong báo cáo năm 2018 của Chính phủ Anh [3] như mô hình hóa trong chính sách công, mô hình hóa trong kinh doanh và sản xuất, mô hình thành phố và cơ sở hạ tầng, mô hình hóa trong tài chính và kinh tế, mô hình hóa môi trường

Đối với mô hình này thì cần sự đầu tư lớn về nguồn nhân lực, chi phí đầu tư, cơ

sở hạ tầng tính toán, nghiên cứu để tạo ra nguồn các mô phỏng phức tạp Mô hình có thể mô phỏng được các hiện tượng đặc biệt mà thí nghiệm không thực hiện được Hiện tại, độ phức tạp và độ chính xác của mô phỏng đang được nghiên cứu [4], hiệu quả cần được đánh giá khoa học, đặc biệt là so với chi phí đầu tư khá cao

Hình 12 Mô phỏng quá trình tự động sắp xếp logic

Hình 13 Mô phỏng hệ thống đường ống

1.4.6 Bản sao số (Digital Twin)

Bản sao số là một bản sao kỹ thuật số của các thiết bị vật lý mà các nhà khoa học dùng để mô phỏng trước khi các thiết bị thực tế được xây dựng và triển khai Chúng có thể được thay đổi bằng các công nghệ như IoT, AI và phân tích được mức độ tối ưu hóa trên thời gian thực

Ngày nay, bản sao số đóng vai trò quan trọng trong ngành sản xuất công nghiệp

Nó hỗ trợ sự tương tác giữa con người với các thiết bị máy móc, giúp con người dễ dàng thấy được những gì đang diễn ra trong quá trình sản xuất, nó có khả năng chia sẻ thông tin và thúc đẩy vấn đề cộng tác giữa các bên

Bản sao số cung cấp dữ liệu theo thời gian thực thông qua giao diện trực quan,

mô phỏng lại các thiết bị thực tế dựa trên các cảm biến theo dõi, lưu trữ và truyền tải các trạng thái hoạt động của thiết bị như độ rung, nhiệt độ

Ứng dụng học máy để loại bỏ đi những lỗi rất nhỏ trên sản phẩm mà mắt thường không thể nhìn thấy được, nó có thể dự đoán được thiết bị nào có thể xảy ra lỗi trong quá trình sản xuất và cảnh báo người quản lý, giám sát

Mô hình bản sao số mang lại nhiều lợi ích cho mọi bộ phận như quản lý chuỗi cung ứng, quản lý sản xuất, chuyên gia phân tích dữ liệu Kết quả cuối cùng là cho ra những sản phẩm chất lượng, có nhiều cải tiến mang lại hiệu quả cao

Tuy nhiên, mô hình bản sao số chỉ phù hợp với các tập đoàn lớn vì chi phí đầu tư

là quá cao, đòi hỏi nguồn nhân lực chất lượng cao để phát triển mô hình

Hình 14 Mô phỏng bản sao của thiết bị thực

Hình 15 Mô phỏng bản sao ô tô

1.5 Thảo luận và đánh giá

Mỗi hình thức mà nhóm tác giả phân loại trên đều có những ưu điểm, nhược điểm khác nhau

Bảng 1 Đánh giá ưu điểm và nhược điểm của các hình thức

Chi phí đầu tư cao

Sự khác biệt giữa học tại chỗ và

Có thể mở rộng sự tham gia cho

SV và khả năng tìm kiếm đối tác

Nếu tự xây dựng thì khả năng ứng dụng thấp, chỉ ở mức cơ bản

Phòng thí

nghiệm ảo

Thay thế các phòng thí nghiệm thực (giảm thiểu chi phí đầu tư, vận hành)

Các PTN ảo thương mại chuyên nghiệp Tích hợp với LMS, không giới hạn số SV

Chi phí đầu tư cao Phụ thuộc công nghệ vào các công ty, không thay đổi điều chỉnh

Khó khăn về ngoại ngữ, hiệu quả Thiếu tương tác GV/SV

và hợp tác

Yêu cầu cao về tài chính và trình

độ giảng viên Phục vụ số lượng nhỏ sinh viên

Chất lượng của mô phỏng

Bản sao số

Hiệu quả tiếp nhận kiến thức tương đối cao, mô phỏng các tình huống phức tạp

Chuẩn bị kỹ năng thực tế cho SV

Chi phí đầu tư, vận hành, bảo trì, nâng cấp rất lớn

Phục vụ số lượng nhỏ sinh viên

Nhóm tác giả đánh giá mức độ của các hình thức dựa trên các cặp tiêu chí như sau: độ linh động của giảng viên/sinh viên với trình độ nguồn nhân lực; Độ thực của thí nghiệm mô phỏng với chi phí đầu tư, vận hành; Mức độ phổ biến và mức độ số hóa, thể hiện như trong các đồ thị sau:

Hình 16: Mô tả độ linh động của GV/SV và yêu cầu về trình độ nguồn nhân lực

Hình 17: So sánh độ thực của phòng thí nghiệm và chi phí đầu tư vận hành

Hình 18: So sánh mức độ phổ biến và mức độ số hóa

1.6 Thực trạng ứng dụng mô phỏng trong đào tạo ở Việt Nam

Tại Việt Nam, cụm từ “Cách mạng công nghiệp 4.0” đang được nhắc rất nhiều từ cấp Nhà nước, doanh nghiệp, Trường Đại học như một thách thức và cơ hội để phát triển Để đáp ứng nhu cầu thì nước ta phải nâng cấp cơ sở hạ tầng, ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý và sản xuất, đầu tư xây dựng thành phố thông mình, đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao

Dù hiện nay, Việt Nam đã có những công ty lớn về công nghệ thông tin cũng xây dựng các chương trình thu thập, phân tích dữ liệu, nhưng thực tế vẫn còn thiếu hụt về nhân lực, cơ sở vật chất, hệ thống tính toán để có thể triển khai trên quy mô lớn Trong

đó, nguồn nhân lực chất lượng cao đang đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng những chương trình, đưa dữ liệu cho máy tính, qua đó điều khiển và làm chủ công nghệ để ứng dụng cho các hoạt động sản xuất, kinh doanh Đối với ngành giáo dục, đòi hỏi nguồn nhân lực phải được trang bị kiến thức, kỹ năng phù hợp đáp ứng yêu cầu trong tình hình mới, đó là vai trò hết sức quan trọng và cấp thiết của các Trường đại học, các học viện, viện nghiên cứu Tuy nhiên, hệ thống đào tạo, đội ngũ giảng viên,

cơ sở vật chất còn chưa đáp ứng được nhu cầu thực tiễn; phương thức đào tạo vẫn chưa có sự thay đổi mạnh mẽ, thiếu sự gắn kết với thực tiễn khiến nguồn nhân lực sau khi đào tạo chưa đáp ứng được yêu cầu của xã hội Nhất là các nhà khoa học khi làm nghiên cứu thiếu cơ sở vật chất, phòng thí nghiệm Do đó, cần thay đổi về xu hướng giáo dục, đào tạo sao cho phù hợp với nhu cầu thực tiễn Đào tạo mô phỏng là một trong những phương pháp mà thế giới đang ứng dụng rộng rãi giúp cho sinh viên ra trường có kỹ năng tiếp cận công nghệ tiên tiến, rèn luyện các kỹ năng từ môi trường thực hành ảo hóa, tiếp thu và vận dụng những kiến thức được học vào trong sản xuất một cách thuần thục, rèn luyện các kỹ năng mềm Đó là những lợi ích cần phải kể đến khi áp dụng phương pháp đào tạo mô phỏng mà nhiều nước trên thế giới đã áp dụng và có những kết quả khả quan

Ở Bình Dương, các Trường Cao đẳng nghề như Việt – Hàn, Việt Nam – Singapore và các Trường Đại học như Việt – Đức, Quốc tế miền Đông, thậm chí là các doanh nghiệp cũng đã và đang ứng dụng số hóa, mô phỏng số vào trong việc giảng dạy, học tập, sản xuất Việc ứng dụng các mô hình, công nghệ mô phỏng để tăng cường hiệu quả đào tạo, nâng cao chất lượng, cung cấp nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ cho đề án thành phố thông minh của Tỉnh Tuy nhiên, mức độ mô phỏng trong đào tạo hiện nay chưa cao, chỉ ở mức độ nhất định Do đó, cần được đầu tư thêm về công nghệ, thiết bị tiên tiến hơn, để ngày càng nâng cao hiểu quả đào tạo, có thể sánh vai cùng các Trường đại học trên thế giới

1.7 Kết luận Chương 1

Dựa trên phương pháp nghiên cứu tài liệu và phỏng vấn các chuyên gia đầu ngành, nhóm tác giả đã tổng hợp và phân loại các hình thức và tình hình ứng dụng mô phỏng và mô hình hóa trong đào tạo và nghiên cứu Việc sử dụng mô phỏng trong đào tạo không thể thay thế các phương pháp học lý thuyết và thực hành trong các phòng thí nghiệm thực mà là phương pháp bổ sung cho hai phương pháp này trong việc nâng cao hiệu quả đào tạo So sánh với các tài liệu tổng quan nghiên cứu gần đây, báo cáo này xem xét đầy đủ hơn và là bài báo đầu tiên đề xuất 6 hình thức với các mức độ số hóa tăng dần từ phòng thí nghiệm từ xa đến bản sao số, công nghệ đầu tàu của nền kinh tế 4.0 Việc phân loại và tổng hợp các tài liệu giúp cho nhóm tác giả có cái nhìn tổng quan và đầy đủ tình hình ứng dụng mô hình hóa và mô phỏng trong và ngoài nước Nhóm tác giả cũng tìm ra được hai lỗ hổng trong lĩnh vực này của các tài liệu đã xuất bản Thứ nhất, phần lớn các bài báo chỉ tập trung so sánh phòng thí nghiệm thực

và phòng thí nghiệm ảo hoặc từ xa mà không so sánh với các hình thức mô phỏng khác trong hiện tại (mô phỏng các thí nghiệm) và tương lai gần (bản sao số) Thứ hai, nhóm tác giả cũng nhận ra là chưa có sự thống nhất về các chỉ số để đo “sự hiệu quả” của việc ứng dụng các phương pháp mô phỏng cũng như các phương pháp so sánh định lượng với các mẫu đăc trưng để có đánh giá chính xác và khoa học Hai lỗ hổng này hoàn toàn có thể trở thành hai chủ đề nghiên cứu khoa học có thể xuất bản trong các tạp chí chuyên ngành về phương pháp giáo dục

CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG, NHU CẦU VÀ CƠ SỞ VẬT CHẤT PHỤC

VỤ MÔ PHỎNG CỦA TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

Nhóm tác giả đánh giá thực trạng, nhu cầu và cơ sở vật chất phục vụ mô phỏng của Trường Đại học Thủ Dầu Một thông qua phiếu khảo sát trực tuyến (link câu hỏi khảo sát: https://forms.gle/wrnQLdCqjxF8hnYU6) Kết quả khảo sát được tổng hợp thông qua Google form

Phân tích kết quả khảo sát

Bảng câu hỏi khảo sát được bắt đầu từ thông tin của người được khảo sát và đề cập đến thực trạng về sự hiểu biết, việc sử dụng cũng như đánh giá mức độ quan trọng của việc ứng dụng mô hình hóa và mô phỏng số trong đào tạo trong kỷ nguyên công nghệ số Tổng số người tham gia khảo sát là 185 người bao gồm sinh viên, giảng viên thuộc khối ngành khoa học tự nhiên (95%), và khối ngành kinh tế (5%) của Trường đại học Thủ Dầu Một và các Trường trong và ngoài nước như: Đại học Công nghệ ĐH Quốc gia Hà Nội, Konkuk University, Đại học Xây Dựng, Japan Advanced Institute of Science and Technology Thời gian tiến hành khảo sát là 3 tuần và không có tính chất bắt buộc với đối tượng tham gia khảo sát

2.1 Thực trạng việc hiểu về mô hình hóa và mô phỏng số ứng dụng trong đào tạo:

Kết quả khảo sát cho thấy khoảng 46% sinh viên không hiểu rõ về ứng dụng mô hình hóa và mô phỏng số trong chuyên ngành mình đang được đào tạo (số liệu thể hiện thông qua câu hỏi 1 và 2)

Hình 19: Đồ thị thể hiện mức độ hiểu biết về mô hình hóa và mô phỏng số

Hình 20: Đồ thị thể hiện mức độ tiếp cận về mô hình hóa và mô phỏng số

2.2 Thực trạng việc sử dụng và nhu cầu mong muốn áp dụng mô hình hóa và mô phỏng số vào các môn học trong chương trình đào tạo:

Trong đó, có 64,7% người khảo sát chưa từng sử dụng phần mềm mô phỏng hỗ trợ cho việc học tập, giảng dạy và nghiên cứu Đối với những trường hợp đã sử dụng thì đại đa số là sử dụng phần mềm matlab, autocad dùng trong vẽ kỹ thuật

Việc ứng dụng mô hình hóa và mô phỏng số vào các môn học trong chương trình đào tạo sẽ giúp sinh viên có thể tiếp cận được công nghệ tiên tiến, nắm bắt được kỹ thuật thực hành, thí nghiệm, có thể hiểu nhanh hơn trong quá trình học lý thuyết và dễ làm quen với việc thực nghiệm trong thực tiễn

Đánh giá về trang thiết bị phục vụ mô phỏng thực hành, thí nghiệm tại Trường cho việc học tập, giảng dạy và nghiên cứu là chưa cao (35,1%)

Hình 23: Đồ thị thể hiện trang thiết bị phục vụ cho mô phỏng trong chương trình đào tạo

Có thể vì lý do đó mà có 80% sinh viên, giảng viên đánh giá mức độ mong muốn

áp dụng mô hình hóa, mô phỏng số vào nội dung bài học trong chương trình đào tạo

Hình 24: Đồ thị thể hiện việc hỗ trợ của mô phỏng

2.3 Thực trạng việc tìm hiểu về mô phỏng thực tế ảo (Virtual reality/Augmented reality), phòng thí nghiệm thực tế ảo (Virtual Labs)

Mô phỏng thực tế ảo hay phòng thí nghiệm thực tế ảo hiện tại có một số Trường đại học tiên tiến trên thế giới đã áp dụng Tuy nhiên, ở Việt Nam, việc áp dụng mô phỏng thực tế ảo hay đưa phòng thí nghiệm ảo vào trong giảng dạy là chưa có Theo kết quả khảo sát thì có khoảng 80% người tham gia khảo sát không biết nhiều về những khái niệm, công nghệ tiên tiến kể trên

Hình 25: Đồ thị thể hiện sự hiểu biết về mô phỏng thực tế ảo

Hình 26: Đồ thị thể hiện sự hiểu biết về phòng thí nghiệm ảo Tuy nhiên, đánh giá về mức độ tiếp cận công nghệ của các bạn sinh viên ở mức

độ khá nhanh đến rất nhanh là 74,6%

Hình 27: Đồ thị thể hiện tiếp cận công nghệ của người dùng Điều này cho thấy nếu áp dụng mô hình hóa và mô phỏng thực tế ảo vào trong chương trình giảng dạy dưới sự hỗ trợ của giảng viên thì sẽ tăng khả năng tiếp thu kiến thức cũng như cách tiếp cận công nghệ tiên tiến để áp dụng vào thực tiễn dự đoán sẽ tăng cao

2.4 Kết luận Chương 2

Dựa trên khảo sát điều tra của 183 giảng viên, sinh viên của trường Đại học Thủ Dầu Một, nhóm tác giả nhận thấy việc phương pháp mô phỏng chưa trở thành một

phương pháp phổ biến trong trường mặc dù có sự chỉ đạo quyết liệt của các cấp quản

lý Nhận xét này củng cố cho tính kịp thời của dự án tiền khả thi này trong việc cung cấp cho nhà trường tình hình thực tế tại TDMU Mặt khác, nhóm tác giả ghi nhận khả năng tiếp thu nhanh chóng công nghệ mới của các giảng viên và sinh viên Đây là một yếu thế quan trọng tăng hiệu quả của việc đầu tư và sử dụng các thiết bị mô phỏng của Nhà trường

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT, ĐÁNH GIÁ VÀ TƯ VẤN CÁC PHƯƠNG ÁN ĐẦU TƯ CỦA ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

3.1 Các phương án đề xuất

3.1.1 Phương án 1: ĐH Thủ Dầu Một làm chủ công nghệ và tự xây dựng hệ thống

Nội dung thực hiện:

Một là: Mô phỏng các thí nghiệm

Hai là: Xây dựng phòng thí nghiệm từ xa

Ba là: Xây dựng một nền tảng số hóa đa ngành

Thuận lợi và cơ hội:

- Kinh phí đầu tư có thể theo từng giai đoạn hoặc triển khai song song

- Làm chủ công nghệ, chủ động nội dung, ngôn ngữ và hình thức, chủ động điều chỉnh theo nhu cầu của sinh viên

- Nâng cao chất lượng của các giảng viên tham gia dự án

- Có thể thương mại hóa công nghệ và hợp tác quốc tế

- Kết hợp ưu điểm của các hình thức khác nhau

- Chuyển giao công nghệ

Khó khăn, rủi ro:

- Yêu cầu về cao về nhân lực để triển khai dự án

- Kinh phí đầu tư ban đầu lớn

- Thời gian học hỏi và thử nghiệm các công nghệ khác nhau, vòng đời của dự án

- Sản phẩm “made in TDMU” quá đặc thù và không thể thương mại hóa/chia sẻ với đối tác bên ngoài

- Chất lượng sản phẩm có thể không đáp ứng nhu cầu

3.1.2 Phương án 2: Mua trọn gói hệ thống phần mềm và thiết bị

Nội dung thực hiện:

- Xác định chính xác nhu cầu của TDMU (ví dụ: các thí nghiệm hiện có của dự án Vlabs của Ấn Độ…)

- Mua/thương lượng mã nguồn nếu muốn Việt hóa/điều chỉnh theo nhu cầu của TDMU Mua sắm, lắp đặt các thiết bị cần thiết

- Đào tạo nhân sự vận hành, bảo trì, nâng cấp

Thuận lợi và cơ hội:

- Rút ngắn thời gian thử nghiệm các phương pháp hiệu quả

- Tiếp cận công nghệ gốc đã được chứng minh hiệu quả thực tế

- Giảng viên/sinh viên được thực hành trên các thiết bị hiện đại

- Ít rủi ro về mặt nội dung cũng như tính năng sản phẩm

Khó khăn và rủi ro:

- Kinh phí đầu tư lớn

- Trình độ ngoại ngữ

- Sự không tương thích/không phù hợp giữa thiết bị mới và thiết bị hiện có

- Trình độ nhân viên vận hành, bảo dưỡng, nâng cấp hệ thống

- Phụ thuộc công nghệ của nước ngoài

- Khó khăn khi tiếp cận mã nguồn gốc

- Trình độ, khả năng/chi phí để Việt hóa/điều chỉnh

3.1.2 Phương án 3: Hợp tác với các đối tác và tìm nguồn quỹ bên ngoài

Nội dung thực hiện:

- Xác định các nhu cầu và cơ sở vật chất hiện có của TDMU

- Tìm kiếm và hợp tác với đối tác phù hợp

- Viết đề xuất và nếu đề xuất được chấp nhận thì triển khai thực hiện

Thuận lợi và cơ hội: