Thực trạng công tác dạy nghề ở nước ta hiện nay

tài liệu về Thực trạng công tác dạy nghề ở nước ta hiện nay

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bảy tỏ lòng cảm ơn chân thành:

Thầy giáo hướng dẫn: GS.TS Nhà giáo nhân dân Nguyễn Xuân Lạc

đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này

Khoa Sư phạm kỹ thuật và Viện đào tạo sau đại học- Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện cho việc học tập, nghiên cứu, tiến hành luận văn

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

Vinh, ngày 15 tháng 11 năm 2009

Tác giả

Nguyễn Long Khánh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những gì mà tôi viết ra trong luận văn này là do sự tìm hiểu và nghiên cứu của bản thân Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của tác giả khác nếu có đều được trích dẫn đầy đủ.

Luận văn này cho đến nay vẫn chưa hề được bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ nào trên toàn quốc cũng như ở nước ngoài và cho đến nay vẫn chưa hề được công bố trên bất kỳ phương tiên thông tin nào

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

Vinh, ngày 15 tháng 11 năm 2009

Tác giả

Nguyễn Long Khánh

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Nội dung viết tắt Nghĩa đầy đủ

CNH,HĐH Công nghiệp hóa, Hiện đại hóa

NCKH Nghiên cứu khoa học

DH Dạy học

CNTT Công nghệ thông tin

CSDN Cơ sở dạy nghề

DHTHN Dạy học thực hành nghề

ĐTN Đào tạo nghề

GD-ĐT Giáo dục đào tạo

KHKT Khoa học kỹ thuật

MH/MĐ Môn học/ Mô đun

PPDH Phương pháp dạy học

PTDH Phương tiện dạy dọc

TBDH Thiết bị dạy học

TNTH Thí nghiệm thực hành

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN 1

LỜI CAM ĐOAN 2

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 3

MỤC LỤC 4

MỞ ĐẨU 6

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 6

1 Quan điểm, chủ trương chính sách của Đảng về phát triển dạy nghề trong thời kỳ CNH, HĐH đất nước 6

2 Thực trạng công tác dạy nghề ở nước ta hiện nay 8

3 Sự xuất hiện hình thức đào tạo mới 9

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: 11

III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: 11

IV GIẢ THUYẾT KHOA HỌC 11

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚU: 12

VII NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI: 12

VIII CẤU TRÚC LUẬN VĂN: 12

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC 13

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ 13

1.1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO 13

1.1.1 Trên thế giới 13

1.1.2 Tại Việt Nam 16

1.2 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ 21

1.2.1 Một số khái niệm 21

1.2.2 Thực tại ảo (Virtual Reality- VR) 33

1.2.3 Dạy học thực hành nghề 45

1.2.4 Thí nghiệm thực hành ảo 52

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 68

XÂY DỤNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG CHƯƠNG TRÌNH DẠY NGHỀ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 69

2.1 XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO 69

2.1.1 Nguyên tắc xây dựng 69

2.1.2 Quy trình xây dựng TNTH ảo trong đào tạo nghề 75

2.2 SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 80

2.2.1 Nguyên tắc sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề 81

2.2.2 Quy trình sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề 83

2.3 XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG CHƯƠNG TRÌNH DẠY NGHỀ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP NGHỀ 85

2.3.1 Xây dựng bài mô phỏng với SOLIDWORKS 85

2.3.2 Xây dựng bài mô phỏng với GEOGEBRA 101

KẾT LUẬN CHƯƠNG II 103

CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM, ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI VÀ HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 104

3.1: MỤC ĐÍCH , NHIỆM VỤ VÀ ĐỐI TƯỢNG THỰC NGHIỆM 104

3.1.1: Mục đích : 104

3.1.2: Nhiệm vụ : 104

3.1.3: Đối tượng thực nghiệm: 104

3.1.4 Phương pháp thực nghiệm 105

3.2: NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH THỰC NGHIỆM 105

3.2.1 : Công tác chuẩn bị: 105

3.2.2 Tiến trình thực nghiệm 105

3.3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 106

3.2.1 Kết quả đánh giá định tính 106

3.3.2 Kết quả đánh giá định lượng : 107

3.4 PHƯƠNG PHÁP CHUYÊN GIA 112

3.4.2.Đánh giá kết quả 113

KẾT LUẬN CHƯƠNG III 114

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 115

PHỤ LỤC 119

Thể chế hoá chủ trương của Đảng về phát triển dạy nghề, quốc hội đã banhành luật Giáo dục- năm 2005, quy định dạy nghề có ba trình độ đào tạo (Sơcấp nghề, Trung cấp nghề và Cao đẳng nghề) Luật Dạy nghề năm 2006, quyđịnh chi tiết về tổ chức, hoạt động của CSDN; quyền và nghĩa vụ của tổ chức,

cá nhân tham gia hoạt động dạy nghề Trong luật dạy nghề đã xác định chính

sách đầu tư của Nhà nước về phát triển dạy nghề: "Đầu tư có trọng tâm, trọng

điểm để đổi mở nội dung, chương trình và phương pháp dạy nghề, phát triển đội ngũ giáo viên, hiện đại hoá thiết bị, đẩy mạnh nghiên cứu khoa học nhằm nâng cao chất lượng dạy nghề, tập trung xây dựng một số cơ sở dạy nghề tiếp cận với trình độ tiên tiến của khu vực và thế giới; chú trọng phát triển dạy nghề ở các vùng có điều kiện kinh tế- xã hội đặc biệt khó khăn; đầu tư đào tạo các nghề thị trường lao động có nhu cầu, nhưng khó thực hiện xã hội hoá.

"

Trong những năm qua, nền kinh tế nước ta đã đạt tốc độ tăng trưởng cao, cơcấu kinh tế có bước chuyển dịch mạnh mẽ theo hướng công nghiệp hóa Cácvùng kinh tế trọng điểm, các khu công nghiệp, khu chế xuất, các ngành kinh

tế mũi nhọn ngày càng phát triển; đầu tư trong nước và quốc tế, thời gian qua

và dự kiến trong thời gian tới ngày càng tăng; kỹ thuật, công nghệ mới đượcđưa vào sản xuất ngày càng nhiều đòi hỏi nguồn nhân lực phải tăng về sốlượng và chất lượng, hợp lý về cơ cấu ngành nghề đào tạo và cơ cấu trình độđào tạo

Hiện tại, tỷ lệ lao động qua đào tạo nghề ở nước ta còn thấp (khoảng 20%năm 2006) chất lượng GD- ĐT nói chung và chất lượng đào tạo nghề nóiriêng còn nhiều bất cập, nhất là cơ cấu đào tạo Trình độ nhân lực chưa đápứng được những đòi hỏi ngày càng cao của thị trường lao động trong nước vàquốc tế Theo đánh giá của Ngân hàng thế giới (WB) chất lượng nguồn nhânlực của Việt Nam chỉ đạt 3,79 điểm (thang điểm loi- xếp thứ 11 trong 12 nước

ở Châu Á được tham gia xếp hạng

Quá trình CNH, HĐH và hội nhập kinh tế quốc tế ở nước ta yêu cầu phải đápứng đủ số lượng lao động kỹ thuật chất lượng cao cho các ngành kinh tế nhất

là các ngành công nghiệp mũi nhọn, công nghệ cao: tin học, tự động hóa,điện, cơ điện tử, chế biến xuất khẩu v.v và đòi hỏi lao động qua đào tạo trên60%, trong đó trên 30% có trình độ trung cấp trở lên, có như vậy các doanhnghiệp mới đủ sức cạnh tranh trên thị trường trong nước và quốc tế

Để đáp ứng được yêu cầu đó, hệ thống đào tạo kỹ thuật thực hành phảithường xuyên bổ sung, cập nhật hoàn thiện các chương trình dạy nghề hoặcxây dựng các chương trình dạy nghề mới Đổi mới mạnh mẽ, sâu sắc và toàndiện, nâng cao chất lượng đội ngũ giáo viên, cán bộ quản lý Đầu tư, đổi mớitrang thiết bị giảng dạy, đặc biệt chú trọng đổi mới phương pháp đào tạo để

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

2 Thực trạng công tác dạy nghề ở nước ta hiện nay

Thực hiện các Nghị quyết của Đảng về định hướng phát triển dạy nghề

và Chiến lược phát triển giáo dục 2001-2010, từ năm 2001 đến nay ngànhDạy nghề đã được phục hồi sau một thời gian dài bị suy giảm, từng bướcđược đổi mới và phát triển đáp ứng ngày càng tết hơn nhu cấu nhân lực kỹthuật trực tiếp trong sản xuất kinh doanh, dịch vụ phục vụ phát triển kinh tế-

xã hội

Mạng lưới các cơ sở dạy nghề (CSDN) giai đoạn 2001- 2007 được phát triểntheo quy hoạch trên toàn quốc, đa dạng về hình thức sở hữu và loại hình đàotạo Bên cạnh những kết quả đã đạt được, ngành Dạy nghề vẫn còn tồn tạinhiều yếu kém, bất cập, do vậy chất lượng dạy nghề còn thấp chưa đáp ứngđược yêu cầu của thị trường lao động

Một trong những nguyên nhân cơ bản phải kể đến đó là do các điều kiện bảođảm chất lượng dạy nghề tuy đã được cải thiện nhưng vẫn còn bất thường

- Đội ngũ giáo viên còn thiếu về số lượng và yếu về chất lượng, nhất làtrình độ kỹ năng thực hành nghề, ngoại ngữ, tin học ứng dụng, phương phápgiảng dạy;

- Nhiều chương trình, giáo trình dạy nghề chậm được cập nhật, sửa đổi,

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

- Nhiều CSDN có diện tích nhỏ so với quy mô đào tạo, thiếu xưởng thựchành, ký túc xá, khu thể dục thể thao; trang thiết bị dạy nghề thiếu vềchủng loại, số lượng và lạc hậu về công nghệ

Riêng dối với nghề cơ khí động lực tốc độ phát triển và cho ra đời hàng loạtcác loại xe đời mới, đòi hỏi người dạy phải nắm được thông tin và cập nhật

được catalog của các hãng xe đó mới có thể truyền tải thông tin trong đào tạo,ngoài việc dạy lý thuyết – thực hành trên các mô hình thực trong các trườngnghề nhưng sự khác biệt của nó so với thực tế là rất lớn.

Thực tế trên đòi hỏi hệ thống Dạy nghề phải được đổi mới và phát triển nhằmkhắc phục các yếu kém và đáp ứng nhu cầu nhân lực của thị trường trongnước và xuất khẩu lao động Điều này cũng đồng nghĩa với yêu cấu phải nângcao chất lượng nguồn lao động kỹ thuật- công nghệ, đòi hỏi người lao độngphải có kỹ năng và đạo đức nghề nghiệp, có kỷ luật, năng lực sáng tạo, biếtlàm chủ và tiếp cận nhanh với những công nghệ hiện đại

Rõ ràng, thực tế trên đòi hỏi hệ thống đào tạo kỹ thuật nghề nghiệp phảihết sức coi trọng kỹ năng các hoạt động thực hành để nâng cao năng lực, kỹnăng hoạt động của người lao động trong nghề nghiệp cũng như trong cuộcsống xã hội

3 Sự xuất hiện hình thức đào tạo mới

Thế kỷ 21 được đánh dấu bởi các biến đổi của xã hội dưới tác động củamột nền kinh tế mới, được định nghĩa từ nhiều góc độ quan sát: nền kinh tế trithức, nền kinh tế số hoá, nền kinh tế intemet, Là một trong các động lựcchính của nền kinh tế mới, ngành GD- ĐT cũng đứng trước những biếnchuyển mạnh mẽ do xuất hiện các mâu thuẫn giữa nhu cầu học tập của xã hội

và khả năng đáp ứng của các nguồn lực trong nhà trường, sự gia tăng khôngngừng về khối lượng kiến thức, sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ

và kỹ thuật mới tất yếu dẫn đến việc hình thành một phương thức giáo dụcmới: giáo dục điện tử với mục tiêu cơ bản là tạo ra một môi trường hỗ trợhoạt động học tập trên cơ sở những trang thiết bị công nghệ điện tử thích hợp,nhằm phục vụ cho nhu cầu nâng cao kiến thức, kỹ năng đáp ứng đòi hỏi của

xã hội hiện đại

Theo xu thế đó, ngành Giáo dục đã có nhiều giải pháp nhằm đa dạng hóaloại hình đào tạo như: mở các lớp học tại chức, các khóa học ngắn hạn, cáckhóa học theo chứng chỉ, các khóa học từ xa với nhiều hình thức đào tạomới đã ra đời đáp ứng nhu cầu học mọi lúc, mọi nơi, suốt đời như đào tạo từ

xa qua phát thanh truyền hình (Broadcast Education), đào tạo dựa trên côngnghệ Internet (Internet Based Traning), đào tạo dựa trên công nghệ web (WebBased Training), học điện tử (E-learning)

Rất nhiều các quốc gia phát triển như Đức, Anh, Mỹ đã tiến hành nghiêncứu và áp dụng đào tạo từ xa nói chung Về kỹ thuật, đào tạo từ xa đã đượcnghiên cứu tương đối toàn diện Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ củakhoa học kỹ thuật, đặc biệt với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin (CNTT) thìcách thức tiến hành, qui mô, chất lượng đào tạo những khóa học từ xa đã cótiến bộ vượt bậc

Đối với Việt Nam, đào tạo từ xa chưa phát triển do một số nguyên nhânkhách quan và chủ quan trong đó có trình độ đội ngũ giáo viên, trình độ độingũ phát triển đa phương tiện, cơ sở hạ tầng về thông tin và kinh phí Tuy mớiđược phát triển ở nước ta song những kết quả đã đạt được cho thấy phươngthức đào tạo này là một trong những giải pháp có tính chiến lược đáp ứng nhucầu học tập ngày càng tăng của xã hội

Kết luận như vậy, không có nghĩa là đào tạo từ xa không có những khókhăn, không còn những hạn chế Ở đây chỉ đề cập tới một hạn chế cụ thể rấtkhó khắc phục của đào tạo từ xa đó là vấn đề thí nghiệm thực hành (TNTH)của các môn khoa học tự nhiên và kỹ thuật Cụ thể hơn là làm thế nào để cóthể tổ chức TNTH trong giáo dục từ xa Có nhiều phương án được đề xuất,trong đó việc xây dựng các bài TNTH ảo trong máy tính mà đề tài đề cập tới

là một giải pháp góp phần giải quyết cho vấn đề nêu trên Mặc dù TNTH ảo

đề cập trong luận văn này được định hướng và xây dựng chủ yếu cho hình

thức dạy học giáp mặt, tuy nhiên, có thể hỗ trợ rất tốt cho các hình thức đàotạo kể trên.

II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:

Đề tài nghiên cứu cách thức xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạonghề cơ khí động lực Trên cơ sở đó, tiến hành xây dựng một số bài TNTH ảocho 2 chương điển hình trong chương trình dạy nghề cơ khí động lực(mônhọc động cơ đốt trong) nhằm hỗ trợ TNTH thực đồng thời bổ sung những bàiTNTH mà trong thực tế khó hoặc không thể thực hiện được

III ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là TNTH ảo

Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Đề tài nghiên cứu về TNTH ảo cho dạyhọc nghề , trên cơ sở đó xây dựng và sử dụng một số bài TNTH ảo chochương trình dạy nghề cơ khí động lực (môn học: động cơ đốt trong)

IV GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề sẽ góp phần nâng caohứng thú nhận thức, phát huy tính tích cực học tập của người học, do đó gópphần nâng cao chất lượng đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật

V NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU:

Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụngTNTH ảo trong đào tạo nghề

Ứng dụng một số phần mềm tương tác chuyển động , tương tác ảo chomột số bài TNTH ảo điển hình hỗ trợ cho dạy nghề cơ khí động lực (môn học:động cơ đốt trong)

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚU:

Phân tích, tổng hợp tài liệu và các công trình nghiên cứu trong lĩnh vựcgiáo dục, đào tạo nghề ở Việt Nam và nước ngoài

Quan sát hoạt động dạy học và đánh giá trong dạy học thực hành nghề(DHTHN) ở một số trường dạy nghề

Phương pháp mô phỏng trong NCKH và DH

Phương pháp chuyên gia nhằm đánh giá tính cấp thiết khả thi của quytrình và công cụ đánh giá đã xây dựng

VII NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI:

Phân tích và làm rõ được một số khái niệm cơ bản liên quan tới TNTH ảonhư: thí nghiệm, thực hành; thuật ngữ ảo; mô phỏng; TNTH ảo; mối liên hệgiữa mô phỏng và TNTH ảo, góp phần hoàn thiện lý luận về TNTH ảo;

Đề xuất qui trình xây dựng và sử dụng TNTH ảo;

Khai thác chương trình ứng dụng có sẵn trên Intemet, dựa trên các kết quảnghiên cứu của đề tài tác giả đã xây dựng được 2 bài TNTH trong môn học

Động cơ đốt trong nằm trong chương trình dạy nghề động lực trình độ trung

cấp nghề tại trường cao đẳng giao thông vận tải miền trung.

VIII CẤU TRÚC LUẬN VĂN:

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung củaluận văn được thể hiện trong 3 chương được trình bày dưới đây:

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬDỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ Ngoài phần tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng TNTH ảo trênthế giới và tại Việt Nam, chương này trình bày cơ sở lý luận về TNTH ảo,trong đó đi sâu vào phân tích các khái niệm: mô phỏng, TNTH ảo; mối liên hệ

giữa mô phỏng và TNTH ảo; khả năng xây dựng và sử dụng TNTH ảo trongđào tạo nghề nhằm nâng cao chất lượng nguồn nhân lực kỹ thuật; khảo sátthực trạng sử dụng mô phỏng trong DH.

CHƯƠNG 2

XÂY DỤNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONGĐÀO TẠO NGHỀ ỨNG DỤNG XÂY DỤNG VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍNGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG CHƯƠNG TRÌNH DẠY NGHỀ

CƠ KHÍ ĐỘNG LỰCNội dung chương này là vận dụng kết quả nghiên cứu trong chương 1

đề xuất qui trình xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề; nghiêncứu và đưa vào sử dụng 02 bài TNTH ảo cho một số nội dung cụ thể trongchương trình dạy nghề cơ khí động lực (môn học: động cơ đốt trong), trình độtrung cấp nghề

CHƯƠNG 3.THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM, ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI VÀ HIỆU QUẢ

CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO

TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ

1.1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO

1.1.1 Trên thế giới

Trong những năm gần đây, những ứng dụng của CNTT được đưa vào cuộcsống ngày càng phong phú, đa dạng và thiết thực hơn Sự phát triển không

ngừng của sức mạnh máy tính đã làm cho một số lĩnh vực khó phát triển trướckia nay đã có khả năng vượt lên và đã đạt được những thành tựu đáng kể.Chúng ta có thể kể đến cả các lĩnh vực như: các hệ chuyên gia, các hệ xử lýthời gian thực, và một lĩnh vực khác cũng cần phải nói là Thực tại ảo(Virtual Reality- VR).

"Thực tại ảo , là một khái niệm mới xuất hiện khoảng đầu thập kỷ 90,nhưng Ở Mỹ và Châu âu, thực tại ảo đã và đang trở thành một công nghệ mũinhọn nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực (nghiên cứu và côngnghiệp, GD- ĐT cũng như thương mại và giải trí ) Về sản phẩm, người ta

đã tạo ra những hệ thống thực tại ảo trong nhiều lĩnh vực khác nhau như cácchuyến du ngoạn ảo lên mặt trăng trong khoa học vũ trụ, bác sĩ thực hiệnnhững ca phẫu thuật lên bệnh nhân ảo trong y học thậm chí trong việc tái hiệnlại lịch sử Chính vì vậy, công nghệ thực tại ảo- một công nghệ mới đượcdùng để xây dựng một không gian, một thế giới ảo, nhằm tái tạo, bắt chướcphần nào thế giới thực đã, đang được nghiên cứu và chắc chắn sẽ phát triểnmạnh mẽ trong tương lai Trong số rất nhiều tài liệu đề cập đến công nghệnày, phải kể đến đó là: Virtual Reality- Thực tại ảo, bước sang thế giới bênkia [4], hay tạo dựng một hệ thống thực tại ảo cho riêng bạn (Creat your ownvirtual reality system) [19]

Thực tại ảo- một thế giới thực song lại ảo, là một hệ thống rất phức tạp.Hiện tại chưa có điều kiện (về cơ sở vật chất) vận dụng thực tại ảo ở mức độhoàn hảo trong việc xây dựng bài TNTH phục vụ lĩnh vực đào tạo nghề ởnước ta Do đó, trong luận văn này tác giả không đi sâu phân tích, xây dựng

và ứng dụng thực tại ảo vào trong đào tạo nghề mà chỉ nghiên cứu công nghệnày như một phần của lý luận hoàn chỉnh về TNTH ảo

Ở mức độ đơn giản hơn, thực tại ảo (được trình bày trong luận văn này)

đó là các phần mềm chạy trên máy tính đơn lẻ hay mạng máy tính, chúng giả

lập phần nào thế giới thực Từ đó, giúp người sử dụng thực hiện các thao tácvới môi trường, các đối tượng, quá trình, hệ thống do các chương trình đó tạo

ra nhằm khám phá, phát hiện các quy luật, kiểm nghiệm khoa học, hình thành

kỹ năng Khi đề cập tới những phần mềm, những thao tác trong môi trường

do các phần mềm đó tạo ra, thuật ngữ ảo cũng được sử dụng

TNTH ảo là một lĩnh vực được nghiên cứu và phát triển trong nhữngnăm gần đây và đã có nhiều sản phẩm được gọi là TNTH ảo được ứng dụngtrong rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống trong đó có lĩnh vực GD- ĐT Một vàitrong số đó là:

- Crocodile Physics là phần mềm được dùng để thiết kế các thí nghiệm ảomôn vật lý trong nhà trường, có rất nhiều phiên bản của phần mềm đã đượcđưa ra và phiên bản mới nhất hiện nay là phiên bản Crocodile Physics 605, rađời vào năm 2006 với rất nhiều tính năng mới so với các phiên bản trước đó.Crocodile Physics có thể mô phỏng cơ học, điện, điện tử, quang học, và sóng

cơ học Trong mỗi phần cơ, sóng, điện, quang có đầy đủ những thuộc tính để

ta có thể mô phỏng các thí nghiệm vật lý phổ thông

- Trong lĩnh vực thiết kế cơ khí: Phần mềm thiết kế cơ khí hiện nay có khánhiều và được gọi chung là các ứng dụng CAD, viết tắt của thuật ngữ tiếngAnh là Computer- Aided Design (có nghĩa là thiết kế với sự trợ giúp của máytính) hoặc Computer- Aided Drawing (có nghĩa là vẽ kỹ thuật với sự trợ giúpcủa máy tính) Lựa chọn và sử dụng phần mềm thiết kế cơ khí nào là phụthuộc vào mục đích, thói quen sử dụng hoặc được đào tạo Một số phần mềmthiết kế cơ khí phổ biến đó là: ProE, Unigraphics, Solidworks, Inventer .Chúng có tính năng về cơ bản là tương đương nhau Nhiều chương trình CADhiện nay cho phép tạo ra các mô hình bá chiều (còn gọi là 3D) để có thể khảosát mô hình từ mọi góc độ Có các chương trình dựng mô hình 3D dạngkhung lưới (wireframe), dạng mặt (surface) và dạng khối đặc (song) Các

chương trình CAD mô hình hóa vật thể đặc tiên tiến là một hệ thống thiết kếhiện thực ảo Người sử dụng chỉ cần thiết kế, lựa chọn các chi tiết, xác địnhkiểu ghép nối, liên kết cho chúng, việc còn lại như hệ thống ấy sẽ hoạt động

ra sao, ghép nối như vậy có truyền động được không những công việc đóhoàn toàn do chương trình tính toán và cho ra kết quả phù hợp với thực tế.Ngoài ra, chương trình còn cho phép chúng ta tiến hành nhiều giả lập vật lý

để khảo sát sự hoạt động như thật của vật thật, phát hiện ra những bất hợp lýcủa thiết kế mà nếu máy chưa hoạt động thì khó mà thấy được Đây cũngđược coi là những hệ thống, chi tiết, mối ghép ảo Ngoài ra, những mô hìnhđặc như vậy còn có thể được dùng làm cơ sở cho các phân tích phần tử hữuhạn (Finete Element Analysis-FEA) và hoặc tính toán động lực dòng chảy(Computational Fluid Dynamics- CFD) của thiết kế Những phân tích này chochúng ta biết về các khả năng chịu lực, biến dạng, bị phá hủy của các chitiết máy dưới tác động của nội hoặc ngoại lực, giống như trong điều kiện sửdụng thực tế

Những thành tựu đã đạt được trong việc ứng dụng công nghệ thực tại ảonhằm nâng cao hiệu quả GD- ĐT, đặc biệt hiệu quả đào tạo nghề cho thấytiềm năng to lớn của thực tại ảo, khẳng định vai trò quan trọng của TNTH ảotrong dạy học nói chung trong dạy và học qua mạng nói riêng Tuy nhiên, quanghiên cứu và tìm hiểu cho thấy, cơ sở lý luận cho việc xây dựng và sử dụngthực tại ảo (cụ thể là TNTH ảo) trong đào tạo nghề vẫn chưa được đề cập tới

1.1.2 Tại Việt Nam

Tại Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu liên quan tới TNTH ảo,như:

- Công trình "Thí nghiệm ảo và thí nghiệm hoá học" do PGS.TS NguyễnĐặc Chuy, khoa Hoá học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội và các cộng sự

xây dựng [8, Tr.55] Để có được phần mềm này, ban đầu, tác giả sử dụngcamera ghi hình các thí nghiệm hoá học thực (được thể hiện theo kịch bản vàbiểu diễn bởi các chuyên gia thí nghiệm) và chuyển đổi tín hiệu video thànhcác file movie chạy được trên máy tính Sau đó, xây dựng phần mềm nhằmthao tác thuận lợi với các file movie trên Một số thí nghiệm hoá học trong đĩa

CD có thể kể tới như: Cấu tạo nguyên tử; hệ thống tuần hoàn các nguyên tốhoá học [8, Tr.56] Tuy nhiên, một cơ sở đầy đủ về lý luận và thực tiễn chothí nghiệm ảo đã không được nhóm tác giả đề cập trong nghiên cứu này

Công trình "Nghiên cứu khoa học và phát triển Công nghệ thông tin vàtruyền thông", đề tài khoa học cấp nhà nước KC-01-14 do PGS.TS Vũ Trọng

Rỹ và các cộng sự tại Viện chiến lược và Chương trình giáo dục kết hợp vớicác chuyên gia tin học của viện CNTT thuộc trường Đại học Quốc gia Hà Nộihợp tác xây dựng đã tiến hành xây dựng thành công phần mềm gồm 20 thínghiệm ảo phục vụ cho dạy học các môn Vật lí 8,9; Hoá học 9; Sinh học 8,9.Các bài thí nghiệm được thể hiện bởi nhiều cảnh khác nhau được chuẩn bịtrước mô tả những trạng thái khác nhau của đối tượng và có thể chuyển từcảnh này sang cảnh khác một cách tuần tự Định nghĩa về thí nghiệm ảo, cáctác giả cho rằng "thí nghiệm ảo là một loại sản phẩm đa phương tiện(Multimedia), một loại phần mềm dạy học mô phỏng thí nghiệm về hiệntượng, quá trình vật lí, hoá học, sinh học, nào đó xảy ra trong tự nhiên hoặctrong phòng thí nghiệm, được tạo ra bởi sự tích hợp các dữ liệu dạng số trênmáy tính, có khả năng tương tác với người dùng và có giao diện thân thiệnvới người dùng" [13, tr.20] Định nghĩa này chưa thực sự khái quát, hơn nữa

cơ sở lí luận và thực tiễn cho việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm ảo cũngchưa được đề cập một cách sâu sắc

- Trong số rất nhiều tài liệu đề cập tới công nghệ thực tại ảo ứng dụngtrong dạy học phải kể đến đó là "ứng dụng Công nghệ thông tin trong tổ chức

hoạt động nhận thức vật lý tích cực, tự chủ và sáng tạo" [12] Trong cuốn sáchnày, tác giả Phạm Xuân Quế đã trình bày và phân tích một trong nhữngPTDH số mới hỗ trợ các thí nghiệm vật lý cụ thể là thí nghiệm về các chuyểnđộng cơ học đó là phần mềm phân tích băng hình [12, Tr.33] Và tương ứngvới phần mềm này ta có phương pháp phân tích các băng ghi hình Phươngpháp này hiện đang được sử dụng nhiều trong các trường học ở các nước pháttriển như Mỹ , Đức, Pháp Trong phương pháp này để tạo điều kiện có thểnghiên cứu kĩ và chính xác các quá trình vật lý, trước hết, các quá trình vật lýthật này (ví dụ như chuyển động ném xiên) được ghi vào băng hình nhờ mộtmáy Videocamera có gắn thêm một thước đo tọa độ và một đồng hồ đo thờigian Sau đó, hình ảnh trong băng ghi hình được quay lại trên ti vi hay chiếulại trên màn ảnh to Nhờ chức năng có thể quay hình chuyển động chậm lại vàlàm hình đứng im lại của máy (chức năng Standby) cho phép ta quan sát cẩnthận quá trình vật lý thực và xác định chính xác từng cặp giá trị của tọa độ vàthời điểm tương ứng của vật Hơn nữa, nhờ chức năng quay lại băng ghi hìnhcủa máy, ta có thể quan sát quá trình vật lý đang nghiên cứu nhiều lần với cácmục đích khác nhau Các tín hiệu về quá trình vật lý này ở dạng tương tự(analog) phải chuyển thành các tín hiệu dạng số (digital) để có thể xử lý các

dữ liệu này trên máy vi tính, quá trình này được gọi là quá trình số hóa vàđược tiến hành nhờ một bảng số (digital board) được cài đặt trong máy vitính Phần mềm phân tích băng ghi hình (được cài đặt trong máy vi tính) sẽgiúp việc đọc các tín hiệu đã được số hóa (đã lưu trữ trong đĩa mềm hay Ổcứng), hiển thị lại quá trình vật lý trên màn hình, thu thập, xử lý các dữ liệu(lập bảng, vẽ đổ thị các mối quan hệ của các đại lượng, tiến hành các tính toánkhác v.v .) [12, Tr.34] Tuy nhiên, trong tài liệu này, tác giả không đi sâuvào nghiên cứu phương pháp phân tích băng ghi hình như một hướng tiếp cận

trong việc ứng dụng công nghệ thực tại ảo vào dạy học vật lý phổ thông mà

cụ thể ở đây là thí nghiệm mô phỏng các chuyển động cơ học

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

ảo đã và đang được phát triển ứng dụng rộng rãi trên khắp thế giới và trongrất nhiều lĩnh vực khác nhau Ở Việt Nam các nhà khoa học và kỹ thuật đãbước đầu ứng dụng thử nghiệm kỹ thuật hiện thực ảo trong một số lĩnh vựcnhư: nghiên cứu- thử nghiệm rô bốt công nghiệp; nghiên cứu- thử nghiệmmáy và cơ cấu; huấn luyện và tập lái máy bay, tàu thủy, Ô tô, Nhiềutrường dạy lái xe ở Việt Nam cũng đã trang bị ca bin điện tử cho học viênthực tập Một số ứng dụng cụ thể phải kể đến như:

- Trong chế tạo khuôn dập vỏ Ô tô: Với mong muốn đóng góp vào việcthực hiện chủ trương nâng cao tỷ lệ nội địa hóa của ngành chế tạo Ô tô trongnước, lần đầu tiên các nhà khoa học bộ môn Gia công áp lực trường Đại họcBách khoa Hà Nội đã nghiên cứu và thiết kế chế tạo khuôn dập vỏ Ô tô bằngcông nghệ ảo Mặc dù ngành lắp ráp Ô tô, xe máy ở Việt Nam trong nhữngnăm qua đã khá phát triển theo kịp với quá trình hội nhập kinh tế và đáp ứngnhu cầu người tiêu dùng nhưng riêng trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo các chitiết vỏ mỏng cỡ lớn, có hình dạng phức tạp mà đặc biệt là các vỏ Ô tô là vấn

đề còn mới mẻ ở nước ta và là một khó khăn đối với ngành công nghiệp sảnxuất, chế tạo Ô tô Sỡ dĩ như vậy là vì việc thiết kế các quy trình công nghệdập, thiết kế và chế tạo khuôn mẫu vỏ Ô tô có nhiều nét đặc thù và có nhữngyêu cầu kỹ thuật cao so với các chi tiết thông thường Bằng công nghệ môphỏng số (ảo) khuôn dập và quá trình dập vỏ được mô phỏng trên vi tính cóthể xác định chính xác các chi tiết đạt tiêu chuẩn đề ra cho một bộ khuôn hoànchỉnh Toàn bộ quá trình thiết kế, gia công chế tạo được sử dụng phần mềmchuyên nghiệp Pro Egineer, Edge Cam để mô phỏng các quá trình biếndạng, tìm phương án tối ưu thiết kế công nghệ thích hợp và khuôn dập tương

ứng Sau khi lập trình trên máy tính, với máy ép thủy lực 1.000 tấn, khuôndập sẽ cho ra lò những chi tiết vỏ xe từ đơn giản đến phức tạp nhất một cáchtối ưu nhất, tránh công đoạn sản xuất thử nhiều lần, tiết kiệm chi phí và sứclao động Thành công này đã mở ra một hướng phát triển mới trong lĩnh vựcthiết kế, chế tạo khuôn dập vỏ vốn còn non yếu ở nước ta

- Trong giảng dạy vật lý đại cương: Công trình "Phòng thí nghiệm vật ý đạicương ảo" do bộ môn Vật lý Tin học thuộc Viện vật lý Kỹ thuật

- Đại học Bách khoa Hà Nội [2] xây dựng Nội dung của phần mềm này baogồm hệ thống các bài thí nghiệm vật lý ảo như: xác định hệ số nhớt của chấtlỏng; quan sát sự chuyển pha của chất rắn; thí nghiệm khảo sát cặp nhiệt điện;thí nghiệm chứng minh ảo về mô hình nguyên tử Bor Với một thiết kếhoàn chỉnh, quá trình xử lý khoa học và trung thực hình ảnh của dụng cụ,trang thiết bị , thao tác trong thí nghiệm được mô phỏng "gần giống" thật,

đã tạo nên một môi trường thí nghiệm giống như thật thể hiện trên màn hìnhmáy tính Điều này giúp người học thực hiện được thí nghiệm mọi lúc, mọinơi, nâng cao hiểu biết và làm quen với các bài thí nghiệm thực Bên cạnh đó,phòng thí nghiệm vật lý đại cương ảo này có thể thực hiện các thí nghiệm màtrong thực tế khó tiến hành được như thí nghiệm về sự chuyển pha của chấtrắn Tuy vậy, nghiên cứu này chưa đề cập một cách sâu sắc tới cơ sở lý luận

và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong dạy học Khắcphục một số hạn chế của những nghiên.cứu trước đó, Luận án tiến sỹ giáo dụccủa TS Lê Huy Hoàng nghiên cứu về "Thí nghiệm, thực hành ảo - ứng dụngtrong dạy học Kỹ thuật công nghiệp lớp 12- Trung học phổ thông" đã đưa ra

cơ sở lý luận tương đối hoàn chỉnh về xây dựng và sử dụng TNTH ảo Tuynhiên, phạm vi của đề tài là TNTH ảo trong dạy học Kỹ thuật công nghiệp lớp

12 Còn trong đào tạo nghề, chưa có một công trình nghiên cứu nào đề cập tớiTNTH ảo như một lý luận về xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong dạy nghề

Do đó, đề tài được thực hiện với mục tiêu khái quát hoá về mặt cơ sở lý luận

và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng TNTH ảo trong đào tạo nghề nóichung, trong dạy nghề động lực nói riêng Trên cơ sở đó, xây dựng thửnghiệm một số bài TNTH ảo điển hình Các vấn đề đặt ra như: khi nào thìdùng thuật ngữ ảo; thế nào là TNTH ảo; vai trò của TNTH ảo trong đào tạonghề là gì; tiêu chí nào để phân loại TNTH ảo; mối liên hệ giữa mô phỏng vàTNTH ảo; quy trình nào cho thiết kế, xây dựng và nguyên tắc sử dụng TNTH

ảo sẽ được đề cập trong luận văn

1.2 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VIỆC XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ

NGHIỆM THỰC HÀNH ẢO TRONG ĐÀO TẠO NGHỀ

b Kỹ năng, kỹ xảo

"Kỹ năng là khả năng của con người thực hiện công việc một cách cóhiệu quả và chất lượng trong một thời gian thích hợp, trong những điều kiệnnhất định dựa vào tri thức và kỹ xảo đã có " [3, Tr.75] Như vậy, kỹ năng cónội dung là những quá trình tâm lý và luôn gắn với những hoạt động cụ thể,

kỹ năng là kiến thức trong hành động "Kỹ xảo là hoạt động hay thành phầncủa hoạt động đã được tự động hóa nhờ luyện tập " [3, Tr.75].Như vậy, kỹxảo như một thuộc tính nhân cách vì nó khá ổn định và bền vững

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

Kỹ năng thực hành thao tác với những công cụ, máy móc, nguyên vật liệu cụthể cần sự khéo léo (ví dụ như: kỹ năng hàn đứng, kỹ năng vận hành và sửdụng máy tiện)

Kỹ năng thực hành thao tác với máy móc nhưng hoàn toàn sử dụng sự hỗ trợcác chức năng của máy như việc sử dụng một phần mềm máy tính hoặc điềukhiển CNC, khi đó học sinh chỉ cần biết các chức năng của phần mềm và thaotác với chuột và bàn phím

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

c Năng lực thực hành nghề

Theo tổ chức lao động quốc tế (ILO) năng lực hành nghề là "Sự vận dụng các

kỹ năng, kiên thức và thái độ để thực hiện các nhiệm vụ theo tiêu chuẩn côngnghiệp và thương mại dưới các điều kiện hiện hành"

Như vậy có thể hiểu rằng: Năng lực hành nghề là khả năng và sự sẵn sànghành động một cách độc lập, phù hợp với đối tượng trong các tình huống hoạtđộng nghề nghiệp và hoạt động xã hội Trong cơ chế thị trường, năng lựchành nghề cũng chính là khả năng tìm kiếm việc làm và tự tạo việc làm để lậpthân, lập nghiệp Sau khi được đào tạo nghề, cấu trúc năng lực của người học

nghề bao gồm: năng lực chuyên môn nghề, năng lực phương pháp và nănglực xã hội (Hình l.2).

Hình 1 2 Sơ đồ cấu trúc năng lực hành nghề

- Năng lực chuyên môn: là khả năng và sự sẵn sàng sử dụng các kiến thứcchuyên môn, kỹ năng cần thiết để thực hiện các nhiệm vụ nghề nghiệp cụ thể,

có thể làm, thu thập thông tin và xử lý linh hoạt, sáng tạo các tình huống diễn

ra trong thực tiễn;

- Năng lực phương pháp: là khả năng và sự sẵn sàng sử dụng các kiến thức,

kỹ năng đã tiếp thu được sao cho thích hợp với hoàn cảnh mới trong một môitrường cụ thể: có khả năng xử lý thông tin trong quá trình lao động và học tậpđưa ra các giải pháp thích ứng để giải quyết các nhiệm vụ mới trong côngviệc; có khả năng làm chủ thực tiễn để giải quyết các vấn đề nghề nghiệp và

xã hội

- Năng lực xã hội: là khả năng và sự sẵn sàng sử dụng phương pháp học tập,

đề ra chiến lược, chiến thuật trong việc tự đào tạo và bồi dưỡng Đồng thời cókhả năng phối hợp với đồng nghiệp trong quá trình thực hiện nhiệm vụ biết tổchức phối hợp để làm việc theo tổ nhóm

Năng lực phương pháp

Năng lực

xã hội

Năng lực chuyên môn

d Phương tiện và phương tiện dạy học (PTDH)

Một cách chung nhất, phương tiện là cái dùng để làm một việc gì, đểđạt một mục đích nào đó và PTDH được hiểu là toàn bộ những trang thiết bị,

đồ dùng, dụng cụ phục vụ việc giảng dạy và học tập Đề cập tới khái niệm'PTDH có ý kiến cho rằng PTDH là các công cụ nhằm truyền đạt những thôngđiệp từ người dạy đến người học trong quá trình dạy học Tuy nhiên, trongthời đại CNTT phát triển như vũ bão hiện nay, khái niệm này đã không cònphù hợp Theo tác giả, "PTDH là toàn bộ những trang thiết bị, đồ dùng, dụng

cụ phục vụ việc giảng dạy và học tập, có tính tương tác được sử dụng nhằm

hỗ trợ hiệu quả trong quá trình truyền đạt của người dạy và quá trình lĩnh hộicủa người học"

1.2.1.2.Một số khái niệm liên quan đến TNTH ảo

a Thí nghiệm

Trong quá trình nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm, nhà khoa họcphải tiến hành các thí nghiệm

"Thực nghiệm khoa học là một hình thức đặc biệt của hoạt động thực tiễn, đó

là hoạt động của con người được tiến hành trong điều kiện nhân tạo nhằmnhận thức và biến đổi tự nhiên và xã hội" [17, Tr 185] Thí nghiệm được coinhư một phương pháp đặc biệt của nghiên cứu thực nghiệm có đặc điểm là nóbảo đảm khả năng tác động thực tế một cách chủ động lên các hiện tượng vàquá trình nghiên cứu Ở đây người nghiên cứu không bị hạn chế các hiệntượng mà còn can thiệp có ý thức vào quá trình diễn biến tự nhiên của chúng.Như vậy có thể hiểu, "Thí nghiệm là phương pháp nghiên cứu thực nghiệmvới tác động chủ động của người tiến hành trong việc: Tạo dựng đối tượngnghiên cứu theo dự định; Điều khiển quá trình diễn biến; và Phục hồi quátrình thực nghiệm trong những điều kiện như nhau [9, Tr.2] Trong từ điển

tiếng Việt thí nghiệm được giải nghĩa là "gây ra một hiện tượng, một sự biếnđổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu”

[15, Tr.922] Theo http.//www.auleaorg/NewMem/lNewMembers Tems andDefinition.html thí nghiệm là "một loạt các thử nghiệm hoặc kiểm nghiệmđược tiến hành nhằm chứng minh hoặc bác bỏ một giả thuyết" Các trích dẫn

và cách hiểu trên đây đều có nội tương đối thống nhất và cho thấy thí nghiệm

có vai trò rất quan trọng trong việc phát triển nhận thức của con người về thếgiới Thí nghiệm là một phần của hiện thực khách quan được thực hiện hoặctái tạo lại trong những điều kiện đặc biệt, trong đó con người có thể chủ độngđiều khiển các yếu tố tác động vào quá trình xảy ra để phục vụ cho các mụcđích nhất định Từ đó, có thể hiểu "thí nghiệm là việc thực hiện các thao tácmột cách có chủ ý lên các đối tượng của một hệ thống và quan sát, thu nhậnthông tin về các ảnh hưởng do các tác động gây ra đối với hệ thống Trên cơ

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

b Thực hành

Trong từ điển tiếng Việt, thực hành được giải nghĩa là "làm để áp dụng lýthuyết vào thực tế [15, Tr.956] Trong dạy học, thực hành được hiểu là mộtquá trình sư phạm do giáo viên tổ chức nhằm củng cổ hiểu biết, tạo ra những

cơ sở hình thành kỹ năng, kỹ xảo kỹ thuật cho học sinh thực hiện và nhữngchức năng giáo dục "Trong dạy học kỹ thuật, thực hành là những hoạt độngcủa học sinh nhằm vận dụng những hiểu biết kỹ thuật và rèn luyện kỹ năng,

kỹ xảo cần thiết [3, Tr.74].Trong lĩnh vực đào tạo nghề, thực hành được hiểu

là quá trình tác động qua lại thống nhất giữa học tập và lao động Thông quathực tập, lao động sản xuất người học lĩnh hội và hoàn thiện những cơ sởquan trọng của nghề nghiệp, tiếp thu những giá trị cơ bản của giáo dục laođộng, hình thành và phát triển nhân cách người công nhân, nhân viên nghiệp

vụ, giáo viên dạy nghề theo mục tiêu đào tạo Như vậy, nhiệm vụ của dạythực hành nghề có thể khái quát là:

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

- Hình thành và rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo kỹ thuật, phát triển tư duy, bồidưỡng năng lực kỹ thuật;

- Thực hiện các chức năng giáo dục

c Thuật ngữ ảo

Ngày nay, thuật ngữ ảo được dùng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực, đặc biệt

là trong CNTT, Vật lý học, Toán học, Bảo tàng học Tuy nhiên, hiểu và vậndụng thuật ngữ ảo thế nào cho đúng? Nội dung đề cập dưới đây sẽ làm sáng tỏđiều đó

Hiểu một cách chung nhất, theo từ điển tiếng Việt, "ảo có nghĩa là giông nhưthật nhưng lại không có thật " [15, Tr.24]

Trong lĩnh vực tin học: chúng ta thường gặp khái niệm bộ nhớ ảo, Ổ ảo, máy

ảo

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

bộ nhớ có dung lượng lớn hơn dung lượng của bộ nhớ trong (đã được cài đặttrong máy tính) bằng cách tráo đổi các khối (blocks) hay trang (pages)dữ liệugiữa bộ nhớ trong và các thiết bị nhớ ngoài [17, 'virtual memory"].Trongtrường hợp này, bộ nhớ ảo không thực sự tồn tại một cách vật chất như bộnhớ thật mà nó được tạo ra bởi máy tính và có tác dụng giống như bộ nhớ thậtgiúp máy tính hiểu và làm việc với một bộ nhớ có dung lượng lớn hơn dunglượng của bộ nhớ thật, đảm bảo tính hiệu quả, kinh tê Máy ảo (virtualmachine) là một chương trình chạy trên một máy tính cho phép tạo ra môitrường làm việc riêng bằng cách mô phỏng tập lệnh tối thiểu của một máytính mà nó bắt chước [17, "virtual machine"] Như vậy,mặc dù không tồn tại ở

đó, các chương trình chạy trên máy ảo vẫn có thể thực hiện được đúng theocách mà nó chạy trên máy tính thực được bắt chước bởi máy ảo Trong trườnghợp này, máy ảo đã thay thế chức năng của máy thực Trong tĩnh vực toánhọc: Theo www.cu nymath.cuny.edu/student/glossary/a-e.html, Tổng của một

số thực và một số không thực được gọi là số phức (complex number) Trường

số phức là mở rộng của trường số thực thành một trường đóng đại số Trongtrường số phức, tính chất của đơn vị ảo i đặc trưng bởi biểu thức: i2= -l Mỗi

số phức z đều được biểu diễn duy nhất dưới dạng: z=a+ib Trong đó: a, b làcác số thực; a là thành phần thực, ib là thành phần ảo Sự ảo- sự không thựccủa thành phần ib vẫn tổn tại trong biểu thức toán học đã góp phần giải quyếtmột loạt các vấn đề toán học.Trong vật lý học (cụ thể là trong quang hoc): Tiêu điểm ảo (virtual focus) được hiểu là một điểm mà một chùm tia phân kỳkhúc xạ hay phản xạ dường như hội tụ tại đó [17, "vistual focus"] Trong thực

tế, không có điểm phát sáng ở vị trí đó Nghĩa là, điểm sáng ấy không tồn tại,

mà chỉ tồn tại ảnh hưởng của nó (chùm tia phân kỳ hướng tới điểm đó) Trongsách giáo khoa vật lý lớp 12, tiêu điểm ảo được nhận biết thông qua thínghiệm cho một chùm sáng song song chiếu tới một thấu kính phân kỳ, chùmtia ló sẽ bị phân kỳ có đường kéo dài cắt trục chính của thấu kính tại mộtđiểm F', gọi là tiêu điểm chính của thấu kính phân kỳ Tiêu điểm chính nàyđược gọi là tiêu điểm ảo

Ảnh ảo (virtual image) được hiểu là một ảnh mà từ đó một chùm tia sángkhúc xạ hay phản xạ hiện ra phân kỳ, và không thể hứng được ảnh ấy trênmàn chắn (screen) [17, "virtual image"] Như vậy, ảnh đó là không thực sự tồntại, song ảnh hưởng của nó thì vẫn tồn tại (chùm tia sáng phân kỳ) Ta có thểnhận định rằng, trong thực tế có những sự vật, sự việc, hiện tượng không cóthực nhưng ảnh hưởng và tác động của nó thì lại có thực Để diễn tả điều đó,người ta sử dụng tính từ "ảo" Sự ra đời và tồn tại khái niệm bộ nhớ ảo, máy

ảo, số ảo, tiêu điểm ảo, ảnh ảo đã góp phần giải quyết nhiều bài toán phứctạp, nhiều vấn đề trong lĩnh vực CNTT, toán học, quang hình

học Ngoài ra, tính từ ảo còn được sử dụng trong một số lĩnh vực khác như: 'Văn phòng ảo (virtual office) [17, "virtual office"]- một trong những giải pháp

về dịch vụ thương mại điện tử là một môi trường điện toán khác biệt với môitrường làm việc của văn phòng truyền thống (có địa chỉ, trang thiết bị

kỹ thuật, con người .) nhưng các công việc (quản lý văn phòng, nhân sự vàcác tiện ích cho hoạt động kinh doanh của doanh nghiệp như email, lịch làmviệc danh bạ nhân viên) vẫn được tiến hành với đầy đủ các chức năng của mộtvăn phòng thực trên nền tảng ứng dụng công nghệ Intemet

Với sự phát triển của công nghệ ngày nay, từ vị trí làm việc tới máy tính vàcác công cụ cần thiết cho một văn phòng đều có thể ảo hóa Điểm mạnh củaviệc ảo hóa là chúng ta không phải lo lắng về việc để lại dữ liệu hoặc phầnmềm trong máy không phù hợp khi chúng ta đi khỏi văn phòng Tuy nhiên,điểm yếu của việc này là khi không kết nối mạng Internet Hiện nay nhiềuứng dụng trực tuyến cung cấp hệ làm việc offline nên chúng ta vẫn có thể tiếptục làm việc trong khi chờ Road Runner hoặc Comcast khôi phục lại đườngtruyền Công nghệ ảo hóa sẽ biến nhiều hệ thống nhỏ trở thành một tổng thểlớn và lợi ích ở đây là doanh nghiệp có thể vận hành các ứng dụng đóng gói

có sẵn và đã được chuẩn hóa hiện hành mà không phải tái lập trình lại chúng.Như vậy, văn phòng ảo không tổn tại địa điểm, trang thiết bị, con người mộtcách tập trung như văn phòng thực, nhưng các chức năng hoạt động cơ bảncủa văn phòng (điều hành, giao dịch) vẫn được thực hiện thông qua hệ thốngcác phương tiện truyền thông, CNTT Giải pháp này làm giảm đáng kể cácchi phí cho hoạt động của một văn phòng thật

d Mô hình

Mô hình (Model) là một sơ đồ phản ánh đối tượng hoặc hệ thống Con ngườidùng sơ đồ đó để nghiên cứu, thực nghiệm nhằm tìm ra các quy luật hoạtđộng của đối tượng hoặc hệ thống Hay nói một cách khác, mô hình là đốitượng thay thế của đối tượng gốc (đối tượng thực tê) dùng để nghiên cứu vềđối tượng gốc [5, Tr 6 Bàn về khái niệm mô hình trong dạy học, có một số ýkiến khác cho rằng: Mô hình là phương tiện dạy học hình khối (3 chiều) phảnánh tính chất, cấu tạo cơ bản của vật thật Mô hình thường được thay đổi về tỷ

lệ so với vật thật Giá trị sư phạm của mô hình là ở chỗ nó có khả năng truyềnđạt lượng tin về sự phân bố và tác động qua lại giữa các bộ phận trong môhình Theo nghĩa chung nhất, mô hình được hiểu là "một thể hiện bằng thựcthể hay bằng khái niệm một số thuộc tính và quan hệ đặc trưng của một đốitượng nào đó (gọi là nguyên hình) nhằm mục đích nhận thức: Làm đối tượngquan sát thay cho nguyên hình, hoặc/và làm đối tượng nghiên cứu (thựcnghiệm hay suy diễn) về nguyên hình" [9, Tr 18] Để làm được điều đó, Môhình cần phải phản ánh được những đặc điểm cơ bản của vật thật mà nó thaythế Trong thực tế quá trình giảng dạy với một số nội dung sử dụng mô hìnhcũng có hiệu quả tương đương với sử dụng vật thật Tuy nhiên vì chế tạo môhình thường rất phức tạp và đắt tiền nên người ta chỉ sử dụng mô hình trongtrường hợp không có phương tiện nào khác để thay thế Hiện chưa có một lýthuyết tổng quan về mô hình nói chung, mà chỉ có những lý thuyết được xâydựng cho từng loại mô hình Theo các cơ sở lý thuyết này, có thể phân môhình làm 2 loại sau:

( 1 ) Mô hình thực thể (mô hình vật lý)

"Mô hình vật lý là một hệ thống được hình dung trong óc hay được thực hiệnmột cách vật chất, hệ thống đó phản ánh những thuộc tính bản chất của đốitượng nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hình sẽ cungcấp cho ta những thông tin mới về đối tượng" [15, Tr.170] Ví dụ như mô

hình động cơ đốt trong, mô hình dao động Nhìn chung mô hình vật lýthường được dùng trong quá trình thực nghiệm.

Căn cứ vào tiêu chuẩn cùng chất, giống về chất, khác về chất giữa nguyênhình và mô hình mà người ta chia mô hình thực thể thành ba loại: mô hìnhtrích mẫu (sampling model)- cùng chất với nguyên hình, mô hình đồng dạng(similar model)- giống chất với nguyên hình, và mô hình tương tự (analoguemodel)- khác chất với nguyên hình

(2) Mô hình khái niệm:

Mô hình khái niệm là các mô hình có tính chất hình thức, trừu tượng.Trongkhoa học kỹ thuật, mô hình toán học (mathematical model) là điển hình củaloại mô hình này Mô hình toán học là mô hình khái niệm dưới dạng mộtcấu trúc hay một hệ thức toán học Ví dụ: tổ chức tinh thể, hoa văn trang tríhay chuyển động của vật rắn có thể mô hình hóa bằng cấu trúc nhóm; một

hệ phần tử hai trị (thể hiện dưới hai trạng thái) có thể mô hình hóa bằng cấutrúc đại số Boole; mô hình toán học của một hệ điều khiển nào đó là mộtphương trình vi phân, v.v Việc nghiên cứu các mô hình toán học thườngdựa trên cơ sở vận dụng các lý thuyết toán học hiện đại kết hợp với CNTT

e Mô phỏng

Mô phỏng (Simulation) được ứng dụng rộng rãi trong kinh tế, kỹ thuật vànhiều lĩnh vực khác Trong khoa học và công nghệ, mô phỏng là con đườngnghiên cứu thứ ba, song song với nghiên cứu lý thuyết thuần túy và nghiêncứu thực nghiệm trên đối tượng thực Nó được sử dụng khi không thể, khôngcần hay không nên thực nghiệm trên đối tượng thực

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

đã có nhiều quan điểm xung quanh khái niệm mô phỏng:

Theo từ điển chính xác Oxford, bản 1976, "Mô phỏng có nghĩa là giả cách,làm ra vẻ như, hành động như, bắt chước giống với, mang hình thức của, giả

bộ như , làm giả các điều kiện của tình huống nào đó thông qua một mô hìnhvới mục đích huấn luyện hoặc tiện lợi".

Theo từ điển tiếng Việt [15], mô phỏng là phỏng theo Theo TS Lê HuyHoàng [6, Ti.20 ], mô phỏng được hiểu theo hai cách khác nhau: Nghĩa thứnhất, mô phỏng là một đối tượng, hệ thống có các thuộc tính có thể đại diệncho một đối tượng, hệ thống thực Được thể hiện qua định nghĩa:

"Mô phỏng là một chương trình tin học, sử dụng thuật toán hoặc lý luận logic

để tái tạo các đặc điểm chọn lọc của một hệ theo cách mà hiệu ứng do sự thayđổi giá trị các biến riêng biệt có thể quan sát được Thuật toán và logic phảiquan hệ cơ bản với hệ đang xét, và không chỉ dùng để chọn những quan sátkhác nhau được chuẩn bị trước" [8, Tr.19]

Nghĩa thứ hai, mô phỏng là một phương pháp nghiên cứu về đối tượng, hệthống thực thông qua mô hình của nó Đó là:

"Quá trình thiết kê một mô hình của một hệ thống thực và thực nghiệm với

mô hình đó nhằm mục đích tìm hiểu về hoạt động của hệ thống" hay "Mộtthực nghiệm trên mô hình của đối tượng thực" hay theo nghĩa thuật ngữ, môphỏng là "thực nghiệm quan sát được và điều khiển được trên mô hình củađối tượng khảo sát" [ 1 1 , Tr 1]

Trong luận văn này, mô phỏng được hiểu theo nghĩa thứ hai, tức là "thựcnghiệm quan sát được và điều khiển được trên mô hình" Mô phỏng bao gồmnhững quá trình sau đây:

1 Xây dựng mô hình cho đối tượng nghiên cứu

2 Thực nghiệm trên mô hình để có kết quả về đối tượng nghiên cứu

3 Kiểm nghiệm lại kết quả thu được

Khi mô hình của đối tượng nghiên cứu là mô hình số (mô hình thể hiện bằngchương trình máy tính) thì mô phỏng được gọi là mô phỏng số hay còn gọi là

mô phỏng điện toán

Bản chất của phương pháp mô phỏng số là xây dựng mô hình số (numericalmodel) và dùng phương pháp số (numerical method) để tìm các lời giải bàitoán Chính vì vậy, máy tính số là công cụ duy nhất và hữu hiệu để thực hiệnviệc mô phỏng hệ thống [5, Tr.7] Nếu chỉ đề cập tới mô hình số, có thể hiểu,

mô phỏng điện toán là quá trình xây dựng một mô hình logic toán học củamột hệ thống thực và thực nghiệm với mô hình ấy bằng máy tính

Lý thuyết cũng như thực nghiệm chứng minh được rằng chúng ta chỉ cóthể xây dựng được các mô hình gần giống với đối tượng thực mà thôi, vìtrong quá trình mô hình hóa bao giờ cũng chấp nhận một số giả thiết nhằmlàm giảm bớt độ phức tạp của mô hình, để mô hình có thể ứng dụng thuậntiện trong thực tế Mặc dù vậy, mô phỏng vẫn là một phương pháp hữu hiệu

để con người nghiên cứu đối tượng, nhận biết các quá trình, các quy luật tựnhiên Ngày nay nhờ có sự trợ giúp đắc lực của kỹ thuật máy tính, kỹ thuật tinhọc, người ta đã phát triển các phương pháp mô hình hóa cho phép xây dựngcác mô hình ngày càng gần với đối tượng nghiên cứu Đặc biệt, phương pháp

mô phỏng số là một phương pháp hữu hiệu để nghiên cứu những đối tượng cócấu trúc phức tạp, các đối tượng mà trong đó có các biến ngẫu nhiên Sự pháttriển của CNTT mà cụ thể là kỹ thuật máy tính đã giúp cho việc thu nhận, lựachọn, xử lý các thông tin về mô hình rất thuận tiện, nhanh chóng và chínhxác

Trong Công nghệ dạy học ở nước ta hiện nay, ngoài các phương phápquen thuộc là hình vẽ, đồ dùng dạy học trực quan và các phương tiện nghenhìn mà thầy trò khó tham gia tạo dựng, cải tiến như phim, băng hình domáy tính ngày càng phổ biến, phương pháp mô phỏng bằng đồ hoạ vi tính đãtrở nên phổ biến ở các trường đại học, cao đẳng chuyên nghiệp và khá nhiềutrường phổ thông Tuy nhiên, việc sử dụng các ngôn ngữ cao cấp hoặc phầnmềm mô phỏng chuyên dụng vào việc dạy học ở các trường, đặc biệt là

trường dạy nghề còn gặp nhiều khó khăn như việc lập trình mô phỏng rấtphức tạp, yêu cấu giáo viên phải có trình độ máy tính tương đối thành thạo.Mặt khác, các phần mềm chuyên đụng thường chiếm bộ nhớ rất lớn khiến choviệc cài đặt không thuận tiện Vì thế, vấn đề đặt ra là xây dựng phần mềmthiết thực, phù hợp hay tạo ra những sản phẩm mô phỏng phục vụ dạy học lànhững vấn đề mà ngành sư phạm kỹ thuật và dạy nghề cần quan tâm nghiêncứu TNTH ảo được nghiên cứu trong phạm vi của đề tài này chính là mộttrong những thể hiện cụ thể của mô phỏng, là một vấn đề cần được quan tâmnghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong GD- ĐT nói chung mà đặc biệt làtrong dạy nghề để nhằm nâng cao hiệu quả công tác đào tạo.

1.2.2 Thực tại ảo (Virtual Reality- VR)

1 2.2.1 Khái niệm thực tại ảo

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

"Thực tại ảo là công nghệ sử dụng các kỹ thuật mô hình hóa không gian bachiều với sự hỗ trợ của các thiết bị đa phương tiện hiện đại để xây dựng mộtthế giới mô phỏng bằng máy tính- môi trường ảo (virtual environment) Trongthế giới ảo này, người sử dụng không còn được xem như người quan sát bênngoài mà đã thực sự trở thành một phần của hệ thống" [8, Tr.356]

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

ba chiều, được sinh ra bởi máy tính (computer- generated), có tính tương tác,trong đó con người có cảm giác đắm chìm" [ 1 9, Tr 18] "Thực tại ảo là mộtmôi trường ba chiều được phát sinh, tổng hợp và điều khiển thông qua máy vitính nhằm mục đích mô phỏng lại thế giới thực hoặc một thế giới theo tưởngtượng của con người Nó cho phép người dùng thông qua các thiết bị ngoại vi

và bộ chuyển đổi tương tác với những sự vật, hành động của thế giới ảo giốngnhư tương tác với những sự vật, hành động của thế giới thực" [8, Tr.5] Ngoài

thuật ngữ thực tại ảo (virtual reality) người ta cũng hay đề cập tới thuật ngữthế giới ảo (virtual world) Thực chất đây là hai khái niệm tương đồng để chỉmột không gian ảo mà trong không gian này những người sử dụng có thểtương tác với các đối tượng của không gian ảo, hoặc những người sử dụng cóthể tương tác với nhau trong không gian đó Như vậy, thuật ngữ thực tại ảocũng được hiểu theo nhiều nghĩa khác nhau Theo TS Lê Huy Hoàng, thực tại

ảo có thể hiểu là một hệ thống cho phép một hoặc nhiều người sử dụng(users) di chuyển, phản ứng trong một môi trường mô phỏng điện toán Dưới

sự hỗ trợ của các thiết bị kèm theo,

người sử dụng có thể cảm nhận, thao tác với các đối tượng ảo (virtual objects)giống như với các đối tượng trong thế giới thực Sự tương tác "tự nhiên" nàykhiến người dùng có cảm giác "đắm chìm" trong một môi trường ảo Môitrường đó được xây dựng bởi mô hình toán học và những chương trình máytính (computer programs) [7, Tr 22]

1.2.2.2 Đặc điểm của hệ thực tại ảo

Thực tại ảo là một thế giới thực song lại ảo, vì một phần của thế giớithực sẽ được tái tạo trên máy tính, trong môi trường không gian ba chiều gắnvới các thiết bị đầu vào, cho phép con người tương tác với môi trường ảo đó.Những tương tác đó sẽ được chương trình xử lý để đem lại cho con ngườicảm nhận về sự thay đổi của môi trường như trong thực tế Tất cả những điềunày diễn ra trong môi trường không gian ba chiều Dưới khía cạnh CNTT,thực tại ảo là một hệ thống mô phỏng trong đó đồ họa máy tính được sử dụng

để tạo ra một thế giới "nhân tạo- như thật" Thế giới này không tĩnh tại, mà lạiphản ứng, thay đổi theo ý muốn (tín hiệu vào) của người sử dụng (nhờ hànhđộng, lời nói, ) Người sử dụng tương tác với mô hình, trong đó tương tácđược mô phỏng từ thao tác với các đối tượng thực Điều này xác định một đặctính chính của thực tại ảo, đó là tương tác thời gian thực (real- time

interactivity) Thời gian thực ở đây có nghĩa là khả năng của máy tính có thểnhận biết được tín hiệu vào của người sử dụng và tác động ngay lập tức làmthay đổi thế giới ảo Người sử dụng nhìn thấy sự vật thay đổi trên màn hìnhngay theo ý muốn của họ và bị thu hút- cảm giác "đắm chìm" bởi sự môphỏng này Điều này chúng ta có thể nhận thấy ngay khi đi tham quan bảotàng ảo- bảo tàng số kết hợp được các đặc tính của thực tại ảo Tham quantrong bảo tàng ảo- tham quan ảo, người dùng không chỉ thực sự cảm nhậnđược sự hiện hữu "sống" của các hiện vật trong môi trường đó, mà còn có thểtương tác với môi trường như là một thành phần thực sự của môi trường đó.Bên cạnh đó, bảo tàng ảo phải cho phép tổ chức, quản lý, tổng hợp lưu trữ các

dữ liệu về các hiện vật cần "bảo tàng" Trong thực tế, người dùng khôngnhững nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D nổi, điều khiển (xoay, di chuyển, )được đối tượng trên màn hình (như trong game), mà còn sờ và cảm thấychúng như có thật Ngoài khả năng nhìn (thị giác), nghe (thính giác), sờ (xúcgiác), nhiều nghiên cứu hiện nay đã nghiên cứu để tạo các cảm giác khác nhưngửi (khứu giác), nếm (vị giác) Tuy nhiên hiện nay trong thực tại ảo do điềukiện còn hạn chế do vậy các cảm giác này cũng ít được chú trọng đến Nhưvậy, có thể thấy, cảm giác "đắm chìm'? (immersion) và cảm giác trở thànhmột phần của hành động trên màn hình của người sử dụng trong thực tại ảo lànhờ môi trường 3D (có chiều sâu) với phương pháp hiển thị có độ phân giải

và tốc độ cao, đồng thời cảm giác "như thật" hơn nữa là nhờ tác động củathực tại ảo lên tất cả các kênh cảm giác của con người Ngoài 2 đặc tính chínhcủa thực tại ảo là Tương tác (Interactive) và Đắm chìm (Immersion), thực tại

ảo cần có 1 đặc tính thứ 3 là Tưởng tượng (Imagination) Sở dĩ như vậy là vìthực tại ảo không chỉ là một hệ thống tương tác Người- Máy tính mà các ứngdụng của nó còn liên quan tới việc giải quyết các vấn đề thật trong kỹ thuật, yhọc, quân sự, Các ứng dụng này do các nhà phát triển thực tại ảo thiết kế,

điều này phụ thuộc rất nhiều vào khả năng tưởng tượng của con người, đóchính là đặc tính thứ 3 của hệ thực tại ảo Do đó có thể coi thực tại ảo là tổnghợp của 3 yếu tố: Tương tác- Đắm chìm- Tưởng tượng (Interactive-Immersion- Imagination).

1.2.2.3 Các thành phần của một hệ thống thực tại ảo

Hệ thống thực tại ảo bao gồm 3 thành phần chính sau: các thiết bị giaodiện (Interface Devices), bộ giả lập thực tại (Reality Simulator), phần mềm(Software) hay còn gọi là ứng dụng (Application) Mô phỏng thực tại ảo(virtual reality simulation) khác với mô phỏng số ở chỗ nó đòi hỏi những thiết

bị giao diện đặc biệt

Các thiết bi giao điên (Interface Devices) bao gồm:

1 Các thiết bị đầu vào (Input devices):

Là những thiết bị có khả năng kích thích các giác quan để tạo nên cảm giác về

sự hiện hữu trong thế giới ảo, bao gồm:

Thiết bị giao diện thị giác: còn gọi là màn hình đội đầu HMD Mounted Display), thực chất là một loại kính đặc biệt, người sử dụng sẽ đeovào để nhìn vào thế giới ảo Trên HMD có gắn bộ dò vị trí (position tracking)

(Head-để xác định vị trí quan sát của người sử dụng, ghi nhận nơi người sử dụngđang nhìn vào hoặc hướng đang chỉ tới Thiết bị giao diện thính giác: Tainghe (earphone) được gắn bên trong của HMD giúp cho người dùng ngheđược âm thanh trong thế giới ảo Thông tin từ bộ định vị trên HMD có thểđược sử dụng để cập nhật tín hiệu âm thanh.Ví dụ như: khi nguồn âm thanhkhông phát ra theo hướng từ đằng trước hoặc đằng sau, máy tính sẽ truyền âmthanh tới tai này sớm hơn, lớn hơn, hoặc muộn hơn, nhỏ hơn một chút so vớitai kia để tạo cảm giác thực

Ngoài hệ thống HMD, thiết bị đầu vào sử dụng trong hệ thực tại còn cóBoom và Cave BOOM (Binocular Omni- Orientation Monitor), CAVE (Cave

Automatic Virtual Environment) là hai hệ thống tương tự như HMD, songchúng có một vài điểm khác, ví dụ như BOOM không dùng để gắn trên đầu

mà dùng một cái cần gắn màn hình vào một đầu có tay cầm màn hình Khichúng ta nhìn vào màn hình dịch chuyển nó, lập tức thiết bị nhạy sẽ dịchchuyển theo góc nhìn, vị trí của người sử dụng cũng thay đổi

Hình 1.3 HMD Hình 1.4 Bộ dò vị trí Hình 1.5 Găng tay dữliệu

Hình 1 6 HMD

Hình 1 7 BOOM

2 Thiết bị đầu ra (Output devices):

Gồm hiển thị đồ họa (như màn hình) để nhìn được đối tượng 3D vàthiết bị giao diện cảm giác (haptic interface)- để tạo xúc giác khi sờ mó, nắmđối tượng và các cảm giác vật lý khác về đối tượng trong thế giới ảo, đây làmột khía cạnh phát triển ít nhất và cũng là sự thách thức lớn nhất trong lĩnhvực thực tại ảo Hiện tại, với việc sử dụng găng tay đặc biệt (glove) và bộphận định vị, máy tính sẽ định vị tay người dùng và dò tìm (measures) sự dichuyển của các ngón tay Khi đó, người dùng có thể với (reach) vào trong thếgiới ảo và cầm nắm (handle) các đối tượng Tuy nhiên vẫn không thể cảmnhận chúng giống như thật Nó đặc biệt khó khi cần tạo ra những cảm giácthực khi con người chạm (taps) vào bề mặt cứng (hard surface), nhặt một đốitượng hay miết ngón tay lên bề mặt của các vật liệu dệt may Để mô phỏngnhững cảm nhận ấy, một hệ thống các mô tơ được điều khiển bằng máy tính

có tốc độ nhanh và độ chính xác cao được dùng để sinh ra các phản lực (forcefeedback, ví dụ tạo lực tác động như khi đi xe đạp, đi đường xóc ) tới người

sử dụng Những phản lực này sẽ tác động vào tay và các bộ phận khác của cơthể khiến họ có cảm giác đã tác động vào đối tượng ảo

Theo TS Lê Huy Hoàng, dưới góc độ kỹ thuật, hệ thống thực tại ảo

được thể hiện dưới dạng sơ đồ khối như hình 1.8 [6, Tr.24] Theo đó, hệthống thực tại ảo gồm 2 phần chính: bộ tác động (Effectors) và bộ giả lập thựctại ảo (reality simulator):Bộ tác động 1 Bộ giả lập thực tại ảo HMD 1

Bộ tác động Bộ giả lập thực tại ảo

Bộ biến đổi tín hiệu

Nguồn âm thanh

Hình học